Reguladores de crescimento vegetal (PGRs)são uma forma econômica de aumentar as defesas das plantas em condições de estresse. Este estudo investigou a capacidade de doisPGRs, tioureia (TU) e arginina (Arg), para aliviar o estresse salino em trigo. Os resultados mostraram que TU e Arg, especialmente quando usados juntos, podem regular o crescimento das plantas sob estresse salino. Seus tratamentos aumentaram significativamente as atividades de enzimas antioxidantes enquanto diminuíram os níveis de espécies reativas de oxigênio (ROS), malondialdeído (MDA) e vazamento relativo de eletrólitos (REL) em mudas de trigo. Além disso, esses tratamentos diminuíram significativamente as concentrações de Na+ e Ca2+ e a razão Na+/K+, enquanto aumentaram significativamente a concentração de K+, mantendo assim o equilíbrio íon-osmótico. Mais importante ainda, TU e Arg aumentaram significativamente o conteúdo de clorofila, a taxa fotossintética líquida e a taxa de troca gasosa de mudas de trigo sob estresse salino. TU e Arg usados sozinhos ou em combinação podem aumentar o acúmulo de matéria seca em 9,03–47,45%, e o aumento foi maior quando foram usados juntos. Em conclusão, este estudo destaca que manter a homeostase redox e o equilíbrio iônico é importante para aumentar a tolerância das plantas ao estresse salino. Além disso, TU e Arg foram recomendados como potenciaisreguladores de crescimento de plantas,especialmente quando usados juntos, para aumentar o rendimento do trigo.
Mudanças rápidas no clima e nas práticas agrícolas estão aumentando a degradação dos ecossistemas agrícolas1. Uma das consequências mais graves é a salinização da terra, que ameaça a segurança alimentar global2. A salinização afeta atualmente cerca de 20% das terras aráveis em todo o mundo, e esse número pode aumentar para 50% até 20503. O estresse salino-alcalino pode causar estresse osmótico nas raízes das culturas, o que perturba o equilíbrio iônico na planta4. Essas condições adversas também podem levar à degradação acelerada da clorofila, diminuição das taxas de fotossíntese e distúrbios metabólicos, resultando, em última análise, na redução da produtividade das plantas5,6. Além disso, um efeito grave comum é o aumento da geração de espécies reativas de oxigênio (ERO), que podem causar danos oxidativos a várias 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 amplamente cultivada, mas também uma importante cultura comercial8. No entanto, o trigo é sensível ao sal, o que pode inibir seu crescimento, interromper seus processos fisiológicos e bioquímicos e reduzir significativamente seu rendimento. As principais estratégias para mitigar os efeitos do estresse salino incluem a modificação genética e o uso de reguladores de crescimento vegetal. Organismos geneticamente modificados (GM) são o uso de edição genética e outras técnicas para desenvolver variedades de trigo tolerantes ao sal9,10. 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 do estresse11. Esses reguladores são geralmente mais aceitos e amplamente utilizados do que as abordagens transgênicas. Eles podem aumentar a tolerância da planta 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 o rendimento 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 à salinidade no trigo é fundamental para o melhoramento genético do trigo em condições adversas, aumentando a produtividade e garantindo a segurança alimentar.
Não há estudos investigando 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 hidropônico de curto prazo com mudas de trigo para investigar os benefícios da aplicação combinada de TU e Arg ao trigo sob estresse salino, com foco no equilíbrio redox e iônico das plantas. Nossa hipótese é que a combinação de TU e Arg poderia funcionar sinergicamente para reduzir o dano oxidativo induzido pelo estresse salino e gerenciar o desequilíbrio iônico, aumentando assim a tolerância ao sal no trigo.
O teor de MDA das amostras foi determinado pelo método do ácido tiobarbitúrico. Pesar com precisão 0,1 g do pó fresco da amostra, extrair com 1 ml de ácido tricloroacético a 10% por 10 min, centrifugar a 10.000 g por 20 min e coletar o sobrenadante. O extrato foi misturado com igual volume de ácido tiobarbitúrico a 0,75% e incubado a 100 °C por 15 min. Após a incubação, o sobrenadante foi coletado 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:
Semelhante ao tratamento de 3 dias, a aplicação de Arg e Tu também aumentou significativamente a atividade das enzimas antioxidantes em mudas 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, a atividade das quatro enzimas antioxidantes sob diferentes condições de tratamento apresentou 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, à lesão da ultraestrutura do cloroplasto36, 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 foliar e inibindo a fotossíntese38. Nossos resultados confirmaram achados anteriores de que o estresse salino reduz a condutância estomática no trigo, resultando na diminuição da taxa de transpiração foliar e da concentração intracelular de CO2, o que, em última análise, leva à diminuição da capacidade fotossintética e à diminuição 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 melhora na eficiência fotossintética foi particularmente significativa quando TU e Arg foram aplicados simultaneamente (Fig. 3). Isso pode ser devido ao fato de que TU e Arg regulam a abertura e o fechamento estomáticos, aumentando assim a eficiência fotossintética, o que é corroborado por estudos anteriores. Por exemplo, Bencarti et al. descobriram que, sob estresse salino, 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 Arg possa regular a abertura e o fechamento estomáticos em plantas expostas ao estresse salino, Silveira et al. indicaram que Arg pode promover trocas gasosas nas folhas em condições de seca22.
Em resumo, este estudo destaca que, apesar de seus diferentes mecanismos de ação e propriedades físico-químicas, TU e Arg podem fornecer resistência comparável ao estresse de NaCl em mudas de trigo, especialmente quando aplicadas em conjunto. A aplicação de TU e Arg pode ativar o sistema de defesa enzimática antioxidante de mudas de trigo, reduzir o conteúdo de ROS e manter a estabilidade dos lipídios da membrana, mantendo assim a fotossíntese e o equilíbrio Na+/K+ em mudas. No entanto, este estudo também tem limitações; embora o efeito sinérgico de TU e Arg tenha sido confirmado e seu mecanismo fisiológico tenha sido explicado até certo ponto, o mecanismo molecular mais complexo permanece obscuro. Portanto, estudos adicionais do mecanismo sinérgico de TU e Arg usando métodos transcriptômicos, metabolômicos e outros são necessários.
Os conjuntos de dados usados e/ou analisados durante o estudo atual estão disponíveis com o autor correspondente mediante solicitação razoável.
Horário de publicação: 19 de maio de 2025