Reguladores de crescimento vegetal (PGRs)são uma forma economicamente eficaz de reforçar as defesas das plantas em condições de estresse. Este estudo investigou a capacidade de doisPGRsEste estudo investigou a utilização de tioureia (TU) e arginina (Arg) para aliviar o estresse salino em trigo. Os resultados mostraram que TU e Arg, especialmente quando usados em conjunto, podem regular o crescimento da planta sob estresse salino. Os tratamentos aumentaram significativamente a atividade de enzimas antioxidantes, enquanto diminuíram os níveis de espécies reativas de oxigênio (ROS), malondialdeído (MDA) e extravasamento relativo de eletrólitos (REL) em plântulas de trigo. Além disso, esses tratamentos reduziram significativamente as concentrações de Na+ e Ca2+ e a razão Na+/K+, enquanto aumentaram significativamente a concentração de K+, mantendo assim o equilíbrio iônico-osmótico. Mais importante ainda, TU e Arg aumentaram significativamente o teor de clorofila, a taxa fotossintética líquida e a taxa de trocas gasosas em plântulas de trigo sob estresse salino. O uso isolado ou combinado de TU e Arg aumentou o acúmulo de matéria seca em 9,03–47,45%, sendo o aumento maior quando utilizados em conjunto. Em conclusão, este estudo destaca a importância da manutenção da homeostase redox e do equilíbrio iônico para aumentar a tolerância das plantas ao estresse salino. Além disso, TU e Arg foram recomendados como potenciais substitutos.reguladores de crescimento vegetal,especialmente quando usados em conjunto, para aumentar a produção de trigo.
As rápidas mudanças climáticas e nas práticas agrícolas estão intensificando a degradação dos ecossistemas agrícolas¹. Uma das consequências mais graves é a salinização do solo, que ameaça a segurança alimentar global². Atualmente, a salinização afeta cerca de 20% das terras aráveis em todo o mundo, e esse número pode chegar a 50% até 2050³. O estresse salino-alcalino pode causar estresse osmótico nas raízes das culturas, o que desequilibra o balanço iônico da planta⁴. Essas condições adversas também podem levar à aceleração da degradação da clorofila, à redução das taxas de fotossíntese e a distúrbios metabólicos, resultando, em última análise, na redução da produtividade vegetal⁵,⁶. Além disso, um efeito grave comum é o aumento da geração de espécies reativas de oxigênio (EROs), que podem causar danos oxidativos a diversas biomoléculas, incluindo DNA, proteínas e lipídios⁷.
O trigo (Triticum aestivum) é uma das culturas de cereais mais importantes do mundo. Não é apenas a cultura de cereais mais cultivada, mas também uma importante cultura comercial. No entanto, o trigo é sensível ao sal, que pode inibir seu crescimento, perturbar seus processos fisiológicos e bioquímicos e reduzir significativamente sua produtividade. As principais estratégias para mitigar os efeitos do estresse salino incluem a modificação genética e o uso de reguladores de crescimento vegetal. Os organismos geneticamente modificados (OGMs) utilizam a edição genética e outras técnicas para desenvolver variedades de trigo tolerantes ao sal. Por outro lado, os reguladores de crescimento vegetal aumentam a tolerância ao sal no trigo, regulando as atividades fisiológicas e os níveis de substâncias relacionadas ao sal, mitigando assim os danos causados pelo estresse. Esses reguladores são geralmente mais aceitos e amplamente utilizados do que as abordagens transgênicas. Eles podem aumentar a tolerância das plantas a vários estresses abióticos, como salinidade, seca e metais pesados, e promover a germinação das sementes, a absorção de nutrientes e o crescimento reprodutivo, aumentando assim a produtividade e a qualidade da cultura. 12 Os reguladores de crescimento vegetal são essenciais para garantir o crescimento das culturas e manter a produtividade e a qualidade devido à sua compatibilidade ambiental, facilidade de uso, custo-benefício e praticidade. 13 No entanto, como esses moduladores têm mecanismos de ação semelhantes, o uso de apenas um deles pode não ser eficaz. Encontrar uma combinação de reguladores de crescimento que possa melhorar a tolerância ao sal no trigo é fundamental para o melhoramento genético do trigo em condições adversas, aumentando a produtividade e garantindo a segurança alimentar.
Não existem estudos que investiguem o uso combinado de TU e Arg. Não está claro se essa combinação inovadora pode promover sinergicamente o crescimento do trigo sob estresse salino. Portanto, o objetivo deste estudo foi determinar se esses dois reguladores de crescimento podem aliviar sinergicamente os efeitos adversos do estresse salino no trigo. Para tanto, conduzimos um experimento de curto prazo com mudas de trigo em sistema hidropônico para investigar os benefícios da aplicação combinada de TU e Arg no trigo sob estresse salino, com foco no equilíbrio redox e iônico das plantas. Nossa hipótese é que a combinação de TU e Arg possa atuar sinergicamente para reduzir os danos oxidativos induzidos pelo estresse salino e controlar o desequilíbrio iônico, aumentando assim a tolerância ao sal no trigo.
O teor de MDA das amostras foi determinado pelo método do ácido tiobarbitúrico. Pesou-se com precisão 0,1 g do pó da amostra fresca, extraiu-se com 1 ml de ácido tricloroacético a 10% durante 10 minutos, centrifugou-se a 10.000 g durante 20 minutos e recolheu-se o sobrenadante. O extrato foi misturado com um volume igual de ácido tiobarbitúrico a 0,75% e incubado a 100 °C durante 15 minutos. Após a incubação, o sobrenadante foi recolhido por centrifugação e os valores de DO a 450 nm, 532 nm e 600 nm foram medidos. A concentração de MDA foi calculada da seguinte forma:
De forma semelhante ao tratamento de 3 dias, a aplicação de Arg e Tu também aumentou significativamente as atividades das enzimas antioxidantes em plântulas de trigo submetidas ao tratamento de 6 dias. A combinação de TU e Arg continuou sendo a mais eficaz. No entanto, 6 dias após o tratamento, as atividades das quatro enzimas antioxidantes, sob diferentes condições de tratamento, apresentaram uma tendência decrescente em comparação com 3 dias após o tratamento (Figura 6).
A fotossíntese é a base do acúmulo de matéria seca nas plantas e ocorre nos cloroplastos, que são extremamente sensíveis ao sal. O estresse salino pode levar à oxidação da membrana plasmática, à ruptura do equilíbrio osmótico celular, a danos na ultraestrutura dos cloroplastos36, à degradação da clorofila, à diminuição da atividade das enzimas do ciclo de Calvin (incluindo a Rubisco) e à redução da transferência de elétrons do PS II para o PS I37. Além disso, o estresse salino pode induzir o fechamento estomático, reduzindo assim a concentração de CO2 nas folhas e inibindo a fotossíntese38. Nossos resultados confirmaram achados anteriores de que o estresse salino reduz a condutância estomática no trigo, resultando em diminuição da taxa de transpiração foliar e da concentração intracelular de CO2, o que, em última análise, leva à redução da capacidade fotossintética e da biomassa do trigo (Figs. 1 e 3). Notavelmente, a aplicação de TU e Arg pode aumentar a eficiência fotossintética das plantas de trigo sob estresse salino. A melhoria na eficiência fotossintética foi particularmente significativa quando TU e Arg foram aplicados simultaneamente (Fig. 3). Isso pode ser devido ao fato de que a TU e a Arg regulam a abertura e o fechamento dos estômatos, aumentando assim a eficiência fotossintética, o que é corroborado por estudos anteriores. Por exemplo, Bencarti et al. descobriram que, sob estresse salino, a TU aumentou significativamente a condutância estomática, a taxa de assimilação de CO2 e a eficiência quântica máxima da fotoquímica do PSII em Atriplex portulacoides L.39. Embora não haja relatos diretos que comprovem que a Arg possa regular a abertura e o fechamento dos estômatos em plantas expostas ao estresse salino, Silveira et al. indicaram que a Arg pode promover a troca gasosa nas folhas em condições de seca22.
Em resumo, este estudo destaca que, apesar de seus diferentes mecanismos de ação e propriedades físico-químicas, a tioureia (TU) e a arginina (Arg) podem proporcionar resistência comparável ao estresse por NaCl em plântulas de trigo, especialmente quando aplicadas em conjunto. A aplicação de TU e Arg pode ativar o sistema de defesa enzimática antioxidante das plântulas de trigo, reduzir o conteúdo de espécies reativas de oxigênio (ROS) e manter a estabilidade dos lipídios da membrana, preservando assim a fotossíntese e o equilíbrio de Na+/K+ nas plântulas. No entanto, este estudo também apresenta limitações; embora o efeito sinérgico da TU e da Arg tenha sido confirmado e seu mecanismo fisiológico explicado em certa medida, o mecanismo molecular mais complexo permanece obscuro. Portanto, são necessários estudos adicionais sobre o mecanismo sinérgico da TU e da Arg utilizando métodos transcriptômicos, metabolômicos e outros.
Os conjuntos de dados utilizados e/ou analisados durante o presente estudo estão disponíveis mediante solicitação razoável ao autor correspondente.
Data da publicação: 19 de maio de 2025