Reguladores do crecemento vexetal (RCV)son unha forma rendible de mellorar as defensas das plantas en condicións de estrés. Este estudo investigou a capacidade de dousPGRs, tiourea (TU) e arxinina (Arg), para aliviar o estrés salino no trigo. Os resultados mostraron que a TU e a Arg, especialmente cando se usan conxuntamente, podían regular o crecemento das plantas baixo estrés salino. Os seus tratamentos aumentaron significativamente as actividades dos encimas antioxidantes ao tempo que diminuíron os niveis de especies reactivas de osíxeno (ROS), malondialdehído (MDA) e a fuga relativa de electrólitos (REL) nas mudas de trigo. Ademais, estes tratamentos diminuíron significativamente as concentracións de Na+ e Ca2+ e a relación Na+/K+, ao tempo que aumentaron significativamente a concentración de K+, mantendo así o equilibrio ión-osmótico. Máis importante aínda, a TU e a Arg aumentaron significativamente o contido de clorofila, a taxa fotosintética neta e a taxa de intercambio de gases das mudas de trigo baixo estrés salino. A TU e a Arg usadas soas ou en combinación poderían aumentar a acumulación de materia seca entre un 9,03 e un 47,45 %, e o aumento foi maior cando se usaron conxuntamente. En conclusión, este estudo destaca que manter a homeostase redox e o equilibrio iónico é importante para mellorar a tolerancia das plantas ao estrés salino. Ademais, a TU e a Arg foron recomendadas como potenciaisreguladores do crecemento vexetal,especialmente cando se usan xuntos, para mellorar o rendemento do trigo.
Os rápidos cambios no clima e nas prácticas agrícolas están a aumentar a degradación dos ecosistemas agrícolas1. Unha das consecuencias máis graves é a salinización da terra, que ameaza a seguridade alimentaria mundial2. A salinización afecta actualmente a arredor do 20 % das terras cultivables en todo o mundo, e esta cifra podería aumentar ata o 50 % en 20503. O estrés salino-alcalino pode causar estrés osmótico nas raíces das colleitas, o que altera o equilibrio iónico da planta4. Estas condicións adversas tamén poden levar a unha descomposición acelerada da clorofila, unha diminución das taxas de fotosíntese e alteracións metabólicas, o que en última instancia resulta nunha redución do rendemento das plantas5,6. Ademais, un efecto grave común é o aumento da xeración de especies reactivas de osíxeno (ROS), que poden causar danos oxidativos a diversas biomoléculas, incluído o ADN, as proteínas e os lípidos7.
O trigo (Triticum aestivum) é un dos cultivos de cereais máis importantes do mundo. Non só é o cultivo de cereais máis cultivado, senón tamén un importante cultivo comercial8. Non obstante, o trigo é sensible ao sal, que pode inhibir o seu crecemento, interromper os seus procesos fisiolóxicos e bioquímicos e reducir significativamente o seu rendemento. As principais estratexias para mitigar os efectos do estrés salino inclúen a modificación xenética e o uso de reguladores do crecemento das plantas. Os organismos modificados xeneticamente (GM) consisten no uso da edición de xenes e outras técnicas para desenvolver variedades de trigo tolerantes ao sal9,10. Por outra banda, os reguladores do crecemento das plantas melloran a tolerancia ao sal no trigo ao regular as actividades fisiolóxicas e os niveis de substancias relacionadas co sal, mitigando así os danos por estrés11. Estes reguladores son xeralmente máis aceptados e amplamente utilizados que os enfoques transxénicos. Poden mellorar a tolerancia das plantas a diversos estreses abióticos como a salinidade, a seca e os metais pesados, e promover a xerminación das sementes, a absorción de nutrientes e o crecemento reprodutivo, aumentando así o rendemento e a calidade das colleitas.12 Os reguladores do crecemento das plantas son fundamentais para garantir o crecemento das colleitas e manter o rendemento e a calidade debido á súa respectabilidade ambiental, facilidade de uso, rendibilidade e practicidade. 13 Non obstante, dado que estes moduladores teñen mecanismos de acción similares, o uso dun deles só pode non ser eficaz. Atopar unha combinación de reguladores de crecemento que poida mellorar a tolerancia ao sal no trigo é fundamental para a mellora do trigo en condicións adversas, aumentando os rendementos e garantindo a seguridade alimentaria.
Non hai estudos que investiguen o uso combinado de TU e Arg. Non está claro se esta combinación innovadora pode promover sinerxicamente o crecemento do trigo baixo estrés salino. Polo tanto, o obxectivo deste estudo foi determinar se estes dous reguladores de crecemento poden aliviar sinerxicamente os efectos adversos do estrés salino no trigo. Con este fin, realizamos un experimento de plántulas de trigo hidropónicas a curto prazo para investigar os beneficios da aplicación combinada de TU e Arg ao trigo baixo estrés salino, centrándonos no equilibrio redox e iónico das plantas. A nosa hipótese é que a combinación de TU e Arg podería funcionar sinerxicamente para reducir o dano oxidativo inducido polo estrés salino e xestionar o desequilibrio iónico, mellorando así a tolerancia ao sal no trigo.
O contido de MDA das mostras determinouse mediante o método do ácido tiobarbitúrico. Pesáronse con precisión 0,1 g de po de mostra fresca, extraéronse con 1 ml de ácido tricloroacético ao 10 % durante 10 min, centrifugáse a 10.000 g durante 20 min e recóllese o sobrenadante. O extracto mesturouse cun volume igual de ácido tiobarbitúrico ao 0,75 % e incubouse a 100 °C durante 15 min. Despois da incubación, o sobrenadante recolleuse por centrifugación e medíronse os valores de densidade óptica (OD) a 450 nm, 532 nm e 600 nm. A concentración de MDA calculouse do seguinte xeito:
Do mesmo xeito que co tratamento de 3 días, a aplicación de Arg e Tu tamén aumentou significativamente as actividades encimáticas antioxidantes das mudas de trigo durante o tratamento de 6 días. A combinación de TU e Arg seguiu sendo a máis eficaz. Non obstante, 6 días despois do tratamento, as actividades dos catro encimas antioxidantes en diferentes condicións de tratamento mostraron unha tendencia decrecente en comparación cos 3 días posteriores ao tratamento (Figura 6).
A fotosíntese é a base da acumulación de materia seca nas plantas e ocorre nos cloroplastos, que son extremadamente sensibles ao sal. O estrés salino pode levar á oxidación da membrana plasmática, á alteración do equilibrio osmótico celular, a danos na ultraestrutura dos cloroplastos36, causar a degradación da clorofila, diminuír a actividade dos encimas do ciclo de Calvin (incluída a Rubisco) e reducir a transferencia de electróns do PS II ao PS I37. Ademais, o estrés salino pode inducir o peche estomático, reducindo así a concentración de CO2 nas follas e inhibindo a fotosíntese38. Os nosos resultados confirmaron achados previos de que o estrés salino reduce a condutancia estomática no trigo, o que resulta nunha diminución da taxa de transpiración das follas e da concentración intracelular de CO2, o que en última instancia leva a unha diminución da capacidade fotosintética e a unha diminución da biomasa do trigo (Figs. 1 e 3). Cabe destacar que a aplicación de TU e Arg podería mellorar a eficiencia fotosintética das plantas de trigo baixo estrés salino. A mellora na eficiencia fotosintética foi particularmente significativa cando se aplicaron TU e Arg simultaneamente (Fig. 3). Isto pode deberse ao feito de que a TU e a Arg regulan a apertura e o peche dos estomas, mellorando así a eficiencia fotosintética, o que está corroborado por estudos previos. Por exemplo, Bencarti et al. descubriron que baixo estrés salino, a TU aumentou significativamente a condutancia estomática, a taxa de asimilación de CO2 e a eficiencia cuántica máxima da fotoquímica do PSII en Atriplex portulacoides L.39. Aínda que non hai informes directos que demostren que a Arg pode regular a apertura e o peche dos estomas en plantas expostas a estrés salino, Silveira et al. indicaron que a Arg pode promover o intercambio de gases nas follas en condicións de seca22.
En resumo, este estudo destaca que, a pesar dos seus diferentes mecanismos de acción e propiedades fisicoquímicas, o TU e a Arg poden proporcionar unha resistencia comparable ao estrés por NaCl nas plántulas de trigo, especialmente cando se aplican conxuntamente. A aplicación de TU e Arg pode activar o sistema de defensa encimática antioxidante das plántulas de trigo, reducir o contido de ROS e manter a estabilidade dos lípidos da membrana, mantendo así a fotosíntese e o equilibrio Na+/K+ nas plántulas. Non obstante, este estudo tamén ten limitacións; aínda que se confirmou o efecto sinérxico do TU e a Arg e se explicou o seu mecanismo fisiolóxico ata certo punto, o mecanismo molecular máis complexo segue sen estar claro. Polo tanto, é necesario un estudo máis profundo do mecanismo sinérxico do TU e a Arg utilizando métodos transcriptómicos, metabolómicos e outros.
Os conxuntos de datos empregados e/ou analizados durante o presente estudo están dispoñibles a través do autor correspondente se se solicitan con razoable solicitude.
Data de publicación: 19 de maio de 2025