Alternativas agronómicas para la siembra de maíz y otros cultivos ante condiciones de estrés ambiental (sequía, altas temperaturas, baja fertilidad del suelo, alta salinidad)
Alternativas agronómicas para la siembra de maíz y otros cultivos ante condiciones de estrés ambiental (sequía, altas temperaturas, baja fertilidad del suelo, alta salinidad)
Titulo original:
Assessing the potential of extra-early maturing landraces for improving tolerance to drought, heat, and both combined stresses in maize
Autores:
Charles Nelimor, Baffour Badu Apraku, Antonia Yarney Tetteh, Ana Luísa Garcia Oliveira, Assanvo Simon Pierre N’guetta
Las accesiones de variedades locales de maíz constituyen un acervo genético invaluable de alelos inexplorados que se pueden aprovechar para mitigar los desafíos de la base genética cada vez más estrecha, las ganancias genéticas disminuidas y la resiliencia reducida al estrés abiótico en las variedades modernas desarrolladas a partir del reciclaje repetido de unas pocas líneas de mejoramiento superiores. El objetivo de este estudio fue identificar variedades locales de maíz extraprecoces que expresen tolerancia a la sequía y/o al estrés por calor y mantengan un alto rendimiento de grano (RG) con otras características agronómicas/morfofisiológicas deseables. Se llevaron a cabo experimentos de campo durante dos años en 66 variedades locales de maíz de maduración extra temprana y seis poblaciones tolerantes a la sequía y/o al calor bajo estrés por sequía (DS), estrés por calor (HS), estrés combinado (DSHS) y sin estrés. (NS) condiciones como control. Se observaron amplias variaciones entre las accesiones para los rasgos medidos bajo cada estrés, lo que demuestra la existencia de una variación natural sustancial para la tolerancia a los estreses abióticos en las accesiones de maíz. El desempeño bajo DS predijo el potencial de rendimiento bajo DSHS, pero la tolerancia a HS fue independiente de la tolerancia a DS y DSHS. Las accesiones mostraron mayor tolerancia a HS (pérdida de rendimiento del 23 %) en relación con DS (pérdida de rendimiento del 49 %) y DSHS (pérdida de rendimiento = 58 %). Las accesiones TZm-1162, TZm-1167, TZm-1472 y TZm-1508 mostraron una adaptación particularmente buena a los tres estreses. Estas accesiones de razas locales deben explorarse más a fondo para identificar los genes que subyacen a su alta tolerancia y podrían explotarse en el mejoramiento de maíz como un recurso para ampliar la base genética y aumentar la resistencia al estrés abiótico de las variedades de maíz de élite.
Maize landrace accessions constitute an invaluable gene pool of unexplored alleles that can be harnessed to mitigate the challenges of the narrowing genetic base, declined genetic gains, and reduced resilience to abiotic stress in modern varieties developed from repeated recycling of few superior breeding lines. The objective of this study was to identify extra-early maize landraces that express tolerance to drought and/or heat stress and maintain high grain yield (GY) with other desirable agronomic/morpho-physiological traits. Field experiments were carried out over two years on 66 extra-early maturing maize landraces and six drought and/or heat-tolerant populations under drought stress (DS), heat stress (HS), combined both stresses (DSHS), and non-stress (NS) conditions as a control. Wide variations were observed across the accessions for measured traits under each stress, demonstrating the existence of substantial natural variation for tolerance to the abiotic stresses in the maize accessions. Performance under DS was predictive of yield potential under DSHS, but tolerance to HS was independent of tolerance to DS and DSHS. The accessions displayed greater tolerance to HS (23% yield loss) relative to DS (49% yield loss) and DSHS (yield loss = 58%). Accessions TZm-1162, TZm-1167, TZm-1472, and TZm-1508 showed particularly good adaptation to the three stresses. These landrace accessions should be further explored to identify the genes underlying their high tolerance and they could be exploited in maize breeding as a resource for broadening the genetic base and increasing the abiotic stress resilience of elite maize varieties.
Titulo original:
Characterization of the response to drought of maize segregating lines
Autores:
Elizabeth Ibarra Sanchez, Antonio Castillo Gutierrez, Maria Eugenia Nunez Valdez, Ramon Suarez Rodriguez, Maria Andrade Rodriguez, Francisco Perdomo Roldan
Revista:
Mexican journal of agricultural sciences
Año:
2020
Palabras clave:
Tolerancia a la sequía, índices de susceptibilidad, S2 líneas
El estrés por sequía es una de las principales causas de la reducción del rendimiento del maíz en los trópicos, principalmente en la agricultura que depende de lluvias, por lo que se requiere generar genotipos con tolerancia a sequía. Los objetivos de la investigación fueron cuantificar la respuesta agronómica de un grupo de líneas S2 segregantes de maíz en ambientes de riego y sequía, así como seleccionar líneas con tolerancia al déficit hídrico, con base en dos índices y al promedio de rendimiento de ambos ambientes. Los genotipos de estudio fueron 96 líneas S2 segregantes, dos líneas testigo y dos líneas no seleccionadas para sequía. Las líneas se evaluaron bajo riego y sequía inducida usando un diseño Látice Alfa con cuatro repeticiones, en Ayala, Morelos, México. Se midieron 10 variables morfológicas y se estimaron los índices de susceptibilidad a la sequía (ISS) y el índice de tolerancia (IT). Con base en el rendimiento de grano en riego (3.14 t ha-1), se observó una reducción de 77.7% del rendimiento en sequía (0.7 t ha-1). Los índices ISS e IT identificaron a las líneas LUM69, LUM82 y LUM30 como tolerantes a sequía, solo LUM69 mostró un rendimiento competitivo en ambos ambientes. Los índices de ISS e IT como criterio para identificar genotipos tolerantes, no seleccionaron a las líneas con mejor rendimiento de grano bajo condiciones de riego, por lo que se debe incluir en los criterios de selección al promedio de rendimiento a través de los ambientes de humedad.
Drought stress is one of the main causes of the reduction in maize yield in the tropics, mainly in agriculture that depends on rain, which requires the generation of genotypes with tolerance to drought. The objectives of the research were to quantify the agronomic response of a group of segregating S2 lines of corn in irrigated and drought environments, as well as to select lines with tolerance to water deficit, based on two indices and the average yield of both environments. The study genotypes were 96 segregating S2 lines, two control lines and two lines not selected for drought. The lines were evaluated under irrigation and induced drought using a Latice Alpha design with four replications, in Ayala, Morelos, Mexico. 10 morphological variables were measured and drought susceptibility indices (ISS) and tolerance index (IT) were estimated. Based on the grain yield in irrigation (3.14 t ha-1), a reduction of 77.7% of the yield in drought (0.7 t ha-1) was observed. The ISS and IT indices identified the LUM69, LUM82 and LUM30 lines as drought tolerant, only LUM69 showed a competitive yield in both environments. The ISS and IT index as criteria to identify tolerant genotypes did not select the lines with the best grain yield under irrigation conditions, so the average yield through moisture environments should be included in the selection criteria.
Titulo original:
Crop rotations sustain cereal yields under a changing climate
Autores:
Lorenzo Marini, Audrey St-Martin, Giulia Vico, Guido Baldoni, Antonio Berti, Andrzej Blecharczyk, Irena Malecka-Jankowiak, Francesco Morari, Zuzanna Sawinska, Riccardo Bommarco
Revista:
Environmental Research Letters
Año:
2020
Palabras clave:
Cambio de cultivos, cebada, diversificación
La agricultura enfrenta el complejo desafío de satisfacer la creciente demanda de alimentos, a pesar de los impactos negativos actuales y proyectados del cambio climático en los rendimientos. Se ha sugerido aumentar la diversidad de cultivos a escala nacional como una medida de adaptación para hacer frente mejor a los impactos climáticos negativos, como el aumento de las temperaturas y la sequía, pero hay poca evidencia que respalde esta hipótesis a escala de campo. Mediante el uso de siete experimentos a largo plazo en un amplio gradiente latitudinal en Europa, demostramos que el cultivo de múltiples especies de cultivos en una rotación siempre proporciona mayores rendimientos tanto para los cereales de invierno como para los de primavera (promedio de +860 y +390 kg ha- 1 ).por año, respectivamente) en comparación con un monocultivo continuo. En particular, las ganancias de rendimiento en diversas rotaciones fueron mayores en años con altas temperaturas y escasas precipitaciones, es decir, se espera que las condiciones sean más frecuentes en el futuro, llegando a c. 1000 kg ha -1 por año en comparación con los monocultivos. Los cereales de invierno rindieron más en diversas rotaciones inmediatamente después del inicio del experimento y mantuvieron esta ventaja constante a lo largo del tiempo. Para los cereales de primavera, la ganancia de rendimiento aumentó con el tiempo desde la adopción de la diversificación, llegando a un superávit anual de c. 500 kg·ha −1después de 50 a 60 años sin signos de estancamiento. Las rotaciones diversificadas surgen como una forma prometedora de adaptar los sistemas de cultivo templados y contribuir a la seguridad alimentaria en un clima cambiante. Sin embargo, es necesario implementar políticas novedosas y realizar inversiones para brindar medios y oportunidades para que los agricultores adopten rotaciones de cultivos diversificadas.
Agriculture is facing the complex challenge of satisfying increasing food demands, despite the current and projected negative impacts of climate change on yields. Increasing crop diversity at a national scale has been suggested as an adaptive measure to better cope with negative climate impacts such as increasing temperatures and drought, but there is little evidence to support this hypothesis at the field scale. Using seven long-term experiments across a wide latitudinal gradient in Europe, we showed that growing multiple crop species in a rotation always provided higher yields for both winter and spring cereals (average +860 and +390 kg ha−1 per year, respectively) compared with a continuous monoculture. In particular, yield gains in diverse rotations were higher in years with high temperatures and scant precipitations, i.e. conditions expected to become more frequent in the future, rendering up to c. 1000 kg ha−1 per year compared to monocultures. Winter cereals yielded more in diverse rotations immediately after initiation of the experiment and kept this advantage constant over time. For spring cereals, the yield gain increased over time since diversification adoption, arriving to a yearly surplus of c. 500 kg ha−1 after 50–60 years with still no sign of plateauing. Diversified rotations emerge as a promising way to adapt temperate cropping systems and contribute to food security under a changing climate. However, novel policies need to be implemented and investments made to give means and opportunities for farmers to adopt diversified crop rotations.
Titulo original:
Maize yield in Mexico under climate change
Autores:
Carolina Ureta, Edgar J. González, Alejandro Espinosa, Alejandro Trueba, Alma Piñeyro-Nelson, Elena R. Álvarez-Buylla
Revista:
Agricultural Systems
Año:
2020
Palabras clave:
Cambio climático, rendimientos de cultivos, maíz
Comprender los efectos del cambio climático en el rendimiento del maíz en México es importante tanto desde una perspectiva nacional como internacional. El maíz es el cultivo alimentario básico de México, por lo que la disminución de la producción nacional comprometería fuertemente la seguridad alimentaria del país. A nivel internacional, el maíz es el cultivo de granos más importante en términos de consumo humano y la conservación in situ de su germoplasma debe ser una prioridad global. México alberga la mitad de la diversidad genética conocida para este cultivo en el continente americano, el cual es fundamental para futuros esfuerzos de mejoramiento genético que podrían generar nuevas variedades ambientalmente resilientes. En este estudio, analizamos el vínculo entre el rendimiento del maíz y varias variables climáticas en áreas de cultivo de secano y riego en México para proyectar las variaciones del rendimiento bajo futuros escenarios de cambio climático. Usamos datos a nivel municipal para siete estados que representan ~65% de la producción anual de maíz en México y cubren una cantidad importante de variabilidad climática nacional. Usamos datos públicos publicados por el gobierno mexicano sobre el rendimiento y el clima desde 2003 hasta 2015 y construimos modelos lineales para evaluar el impacto del clima en el rendimiento del maíz. Consideramos que el municipio es un efecto aleatorio y tomamos en cuenta la autocorrelación potencial en la serie temporal de 13 años. También evaluamos cuántos municipios alcanzaron el punto de equilibrio de sus estados para proyectar las áreas geográficas que obtendrán mayores ganancias debido a los mayores rendimientos. Nuestros resultados mostraron que el municipio tuvo un efecto significativo en el rendimiento y, en consecuencia, nuestros resultados no podrían extrapolarse a otras áreas geográficas del país. Encontramos que la temperatura es el factor más influyente en el rendimiento en condiciones de secano, mientras que la precipitación fue el factor más influyente para los cultivos de riego. Al igual que estudios anteriores a escala global, encontramos una mayor estabilidad de rendimiento para los campos de regadío que para los campos de secano al considerar diferentes escenarios de cambio climático. Nuestras proyecciones indican que los rendimientos de los campos de secano se reducirán significativamente en escenarios futuros. Argumentamos que los datos de rendimiento promedio en campos de secano no incluyen datos sobre la diversidad de variedades nativas de maíz o sus respuestas potencialmente diferentes a los cambios en el medio ambiente. Finalmente, en las condiciones actuales, hay muchos más municipios que alcanzan su punto de equilibrio en campos de secano que en campos de regadío, lo que sugiere que los rendimientos más altos no se traducen necesariamente en mayores ganancias para los agricultores porque los costos también pueden aumentar según el tipo de agricultura practicada.
Understanding the effects of climate change on maize yield in Mexico is important from both a national and international perspective. Maize is Mexico's staple food crop, thus, decrements in national production would strongly compromise food security in the country. Internationally, maize is the most important grain crop in terms of human consumption and the conservation in situ of its germplasm should be a global priority. Mexico harbors half of the known genetic diversity for this crop in the American continent, which is instrumental for future genetic improvement efforts that could generate new, environmentally resilient varieties. In this study, we analyze the link between maize yield and several climate variables in rainfed and irrigated crop areas in Mexico to project yield variations under future climate change scenarios. We used municipality-level data for seven states that account for ?65% of the annual maize production in Mexico and cover an important amount of national climatic variability. We used public data published by the Mexican government on yield and climate from 2003 to 2015 and built linear models to assess the impact of climate on maize yield. We considered the municipality to be a random effect and accounted for potential autocorrelation in the 13-year time series. We also evaluated how many municipalities reached their states' breakeven point in order to project the geographic areas that will earn higher profits due to increased yields. Our results showed that the municipality had a significant effect on yield, and consequently, our results could not be extrapolated to other geographic areas in the country. We found temperature to be the most influential factor on yield under rainfed conditions, while precipitation was the most influential factor for irrigated crops. Like earlier studies at a global scale, we found higher yield stability for irrigated fields than for rainfed fields when considering different climate change scenarios. Our projections indicate that yields from rainfed fields will be reduced significantly under future scenarios. We argue that average yield data in rainfed fields does not include data on the diversity of native maize varieties or their potentially different responses to changes in the environment. Finally, under current conditions, there are by far more municipalities reaching their breakeven point in rainfed fields than in irrigated fields, suggesting that higher yields do not necessarily translate into greater profits for farmers because costs can also increase depending on the type of agriculture practiced.
Revista:
International Journal of Molecular Sciences
Año:
2020
Palabras clave:
Estrés por sequía, germinación, hidratación
La sequía es una seria amenaza para la comunidad agrícola, sesgando la productividad de los cultivos en las regiones áridas y semiáridas del mundo. La sequía afecta negativamente la germinación de las semillas, el crecimiento y el desarrollo de las plantas a través de procesos fisiológicos anormales. Las plantas generalmente se aclimatan al estrés por sequía a través de varios mecanismos de tolerancia, pero los cambios en el clima global y los sistemas agrícolas modernos han empeorado aún más la productividad de los cultivos. Para aumentar la producción y la productividad, se siguen varias estrategias, como el mejoramiento de variedades tolerantes y la aplicación exógena de reguladores de crecimiento, osmoprotectores y nutrientes minerales vegetales para mitigar los efectos del estrés por sequía. Sin embargo, la naturaleza compleja del estrés por sequía hace que estas estrategias sean ineficaces para beneficiar a la comunidad agrícola. El priming de semillas es una alternativa, técnica factible y de bajo costo, que puede mejorar la tolerancia al estrés por sequía a través de una germinación mejorada y avanzada de semillas. Las semillas preparadas pueden retener la memoria del estrés anterior y permitir la protección contra el estrés oxidativo a través de la activación más temprana del mecanismo de defensa celular, el tiempo de imbibición reducido, el aumento de los promotores de la germinación y la regulación osmótica. Sin embargo, se necesita una mejor comprensión de los eventos metabólicos durante el tratamiento de primingpara usar esta tecnología de una manera más eficiente. Curiosamente, la revisión destaca las respuestas morfológicas, fisiológicas, bioquímicas y moleculares del primingde semillas para mejorar la tolerancia a la sequía en las plantas de cultivo
Drought is a serious threat to the farming community, biasing the crop productivity in arid and semi-arid regions of the world. Drought adversely affects seed germination, plant growth, and development via non-normal physiological processes. Plants generally acclimatize to drought stress through various tolerance mechanisms, but the changes in global climate and modern agricultural systems have further worsened the crop productivity. In order to increase the production and productivity, several strategies such as the breeding of tolerant varieties and exogenous application of growth regulators, osmoprotectants, and plant mineral nutrients are followed to mitigate the effects of drought stress. Nevertheless, the complex nature of drought stress makes these strategies ineffective in benefiting the farming community. Seed priming is an alternative, low-cost, and feasible technique, which can improve drought stress tolerance through enhanced and advanced seed germination. Primed seeds can retain the memory of previous stress and enable protection against oxidative stress through earlier activation of the cellular defense mechanism, reduced imbibition time, upsurge of germination promoters, and osmotic regulation. However, a better understanding of the metabolic events during the priming treatment is needed to use this technology in a more efficient way. Interestingly, the review highlights the morphological, physiological, biochemical, and molecular responses of seed priming for enhancing the drought tolerance in crop plants. Furthermore, the challenges and opportunities associated with various priming methods are also addressed side-by-side to enable the use of this simple and cost-efficient technique in a more efficient manner.
Para alcanzar una buena posición de las plantas, el ciclo de vida de las plantas se enfrenta a diferentes etapas críticas, como la germinación desigual de las semillas, el crecimiento deficiente y temprano de las plántulas, lo que en última instancia da como resultado un bajo rendimiento del cultivo. Es bien sabido que el cebado de semillas mejora la germinación, reduce el tiempo de emergencia de las plántulas y mejora el rendimiento y las características de las plantas que contribuyen al rendimiento. El cebado de semillas es una técnica fisiológica de hidratación y secado de semillas para mejorar el proceso metabólico antes de la germinación para acelerar la germinación, el crecimiento de las plántulas y el rendimiento del cultivo en condiciones normales, así como en diferentes condiciones de estrés biótico y abiótico. Muchos investigadores han investigado mucho sobre la preparación de semillas en cultivos de campo para mejorar el rendimiento final. Sin embargo, los diferentes métodos de cebado y su aplicación en cultivos de campo están poco descritos. Por lo tanto,
To reach in good plant stand, the life cycle of plants is faced with different critical stages such as uneven seed germination, poor and early seedling growth which ultimately results in low crop yield. It is well known that seed priming enhances germination, reduces seedling emergence time, and improves yield and yield contributing characters of plants. Seed priming is a physiological technique of seed hydration and drying to improve the metabolic process prior to germination to fasten the germination, seedling growth, and crop yield under normal, as well as different biotic and abiotic stress conditions. Many researchers have done a lot of research on seed priming in field crops to enhance the final yield. However, different priming methods and their application in field crops are poorly described. Therefore, this review paper discusses seed priming and its different methods and their application in field crops as well as future perspectives of seed priming.
Titulo original:
Farmers’ understanding of climate change in Nepal Himalayas: important determinants and implications for developing adaptation strategies
Palabras clave:
Cambio climático, percepción de los agricultores, regresión logística
Este documento explora cómo los agricultores sudamericanos se adaptan al clima mediante el cambio de cultivos. Desarrollamos un modelo logit multinomial de la elección de cultivos de los agricultores. Al estimar el modelo entre 949 agricultores en siete países, encontramos que tanto la temperatura como la precipitación afectan los cultivos que eligen los agricultores sudamericanos. Los agricultores eligen frutas y verduras en lugares más cálidos y trigo y papas en lugares más frescos. Es más probable que las fincas en lugares más húmedos cultiven arroz, frutas, papas y calabazas, y en lugares más secos, maíz y trigo. El calentamiento global hará que los agricultores sudamericanos cambien el maíz, el trigo y las papas por calabazas, frutas y verduras. Las predicciones del impacto del cambio climático en los ingresos netos deben reflejar no solo los cambios en los rendimientos por cultivo, sino también el cambio de cultivos.
This paper explores how South American farmers adapt to climate by changing crops. We develop a multinomial logit model of farmer's choice of crops. Estimating the model across 949 farmers in seven countries, we find that both temperature and precipitation affect the crops that South American farmers choose. Farmers choose fruits and vegetables in warmer locations and wheat and potatoes in cooler locations. Farms in wetter locations are more likely to grow rice, fruits, potatoes, and squash and in dryer locations maize and wheat. Global warming will cause South American farmers to switch away from maize, wheat, and potatoes towards squash, fruits and vegetables. Predictions of the impact of climate change on net revenue must reflect not only changes in yields per crop but also crop switching.
Titulo original:
Plasticity of lateral root branching in maize
Autores:
Peng Yu, Frank Hochholdinger, Chunjian Li
Revista:
Frontiers in Plant Science
Año:
2019
Palabras clave:
Maíz, raíz lateral, plasticidad
Los sistemas de raíces extensamente ramificados pueden capturar eficientemente los recursos del suelo aumentando su superficie de absorción en el suelo. Las raíces laterales son las raíces formadas a partir de células pericíclicas de otras raíces que pueden ser de cualquier tipo. Como consecuencia, las raíces laterales proporcionan una mayor relación superficie/volumen y son importantes para la adquisición de agua y nutrientes. Los descubrimientos de estudios recientes han comenzado a arrojar luz sobre cómo los sistemas de raíces de las plantas responden a los cambios ambientales para mejorar la captura de los recursos del suelo. En esta Mini Revisión, nos enfocaremos principalmente en la distribución espacial de las raíces laterales del maíz y su plasticidad de desarrollo en respuesta a la disponibilidad de agua y nutrientes.
Extensively branched root systems can efficiently capture soil resources by increasing their absorbing surface in soil. Lateral roots are the roots formed from pericycle cells of other roots that can be of any type. As a consequence, lateral roots provide a higher surface to volume ratio and are important for water and nutrients acquisition. Discoveries from recent studies have started to shed light on how plant root systems respond to environmental changes in order to improve capture of soil resources. In this Mini Review, we will mainly focus on the spatial distribution of lateral roots of maize and their developmental plasticity in response to the availability of water and nutrients.
Titulo original:
Salinity imposed stress on principal cereal crops and employing seed priming as a sustainable management approach.
Autores:
Abdul Majeed, Zahir Muhammad, Saiful Islam, Habib Ahmad
Revista:
Acta Ecologica Sinica
Año:
2019
Palabras clave:
Tolerancia a la salinidad, crecimiento de la población, maíz
Los cultivos de cereales, específicamente maíz, trigo y arroz, tienen un papel destacado en la alimentación de la población mundial. En el contexto de una población en crecimiento y un aumento potencial de la demanda de alimentos en los próximos años, la producción de cereales es ciertamente necesaria. Al mismo tiempo, la producción de estos cultivos enfrenta varios estreses abióticos y bióticos . Salinidad, un estrés abiótico líder en la agricultura mundial, reduce significativamente el crecimiento, el rendimiento y la producción general de cereales y, si no se gestiona mediante esfuerzos sucesivos, la seguridad alimentaria mundial será incierta en el futuro. Por lo tanto, el empleo de enfoques sostenibles para lograr los objetivos de las demandas de alimentos de una población en aumento necesita una atención enfocada. La integración de métodos agronómicos y biotecnológicos puede gestionar los efectos drásticos inducidos por la salinidad en los cultivos, lo que conduciría a una mayor productividad de los cultivos. En esta revisión, nos enfocamos en el empleo de técnicas de priming de semillas como posibles enfoques de manejo del estrés salino en tres cultivos de cereales principales (maíz, arroz y trigo).
Cereal crops specifically maize, wheat, and rice have a prominent role in feeding the world's population. In the context of a growing population and a potential increase in food demand in coming years, yield output of cereals is certainly necessary. Concurrently, the production of these crops is challenged with several abiotic and biotic stresses. Salinity, a leading abiotic stress in global agriculture, significantly reduce growth, yield and overall production of cereals and if not managed through successive efforts, global food security will be uncertain in the future. Thus, employment of sustainable approaches in achieving the targets of food demands of increasing population needs focused attention. Integration of agronomic and biotechnological methods can manage salinity induced drastic effects on crops which would lead to increased crop productivity. In this review, we focus on employing seed priming techniques as possible salt stress management approaches in three major cereal crops (maize, rice, and wheat).
Titulo original:
Seed priming with silicon as a potential to increase salt stress tolerance in Lathyrus odoratus.
Autores:
Rasha S. El-Serafy, Abdel-Nasser A. El-Sheshtawy, Amira K.G. Atteya, Abdulrahman Al-Hashimi, Arshad Mehmood Abbasi, Ibrahim Al-Ashkar
Revista:
Plants
Año:
2019
Palabras clave:
Agua de mar, antioxidante , prolina
La escasez de agua es un problema importante que limita la expansión de las áreas verdes y los paisajes. Usar agua de mar como fuente alternativa de agua potable no es una idea novedosa, pero es necesario resolver el problema del estrés salino. La salinidad tiene un impacto negativo en el crecimiento y el valor estético de las plantas ornamentales. Para superar estos desafíos, las semillas de Lathyrus odoratus fueron hidroimprimadas y haloprimadas con silicio (Si) y nanopartículas de silicio (SiNP), y expuestas a niveles de agua de mar. El agua de mar redujo notablemente la germinación de semillas y el crecimiento de Lathyrusplántulas, pero se demostró que el cebado de halo alivia significativamente sus efectos negativos. En términos generales, los SiNP aumentaron el porcentaje de germinación, redujeron los pigmentos fotosintéticos y la disminución de carbohidratos y mejoraron las relaciones hídricas, a pesar de tener un efecto negativo en la velocidad de germinación. El halo-priming incrementó significativamente el contenido de prolina y las actividades de ciertos compuestos enzimáticos (SOD, APX y CAT) y no enzimáticos (fenólicos y flavonoides), que influyeron positivamente en el estrés oxidativo (menor acumulación de MDA y H 2 O 2 ), resultando en plántulas con más tolerancia al estrés salino. El cebado de halo con Si o SiNP mejoró los contenidos de Si y K + , y la relación K + /Na + , asociado con una reducción en Na+ acumulación. En general, el cebado de halo con Si o SiNP aumentó la tolerancia al estrés salino de las plántulas de Lathyrus , lo que se confirmó mediante tratamientos con agua de mar al mejorar el porcentaje de germinación, el crecimiento de las plántulas y la activación de la maquinaria antioxidante, que desintoxica las especies reactivas de oxígeno (ROS).
Water shortage is a major problem limiting the expansion of green areas and landscapes. Using seawater as an alternative source of potable water is not a novel idea, but the issue of salt stress needs to be resolved. Salinity has a negative impact on growth and the aesthetic value of ornamental plants. In order to overcome these challenges, Lathyrus odoratus seeds were hydro-primed and halo-primed with silicon (Si) and silicon nanoparticles (SiNPs), and exposed to seawater levels. Seawater markedly reduced seed germination and growth of Lathyrus seedlings, but halo-priming was shown to significantly alleviate its negative effects. Broadly, SiNPs increased the germination percentage, reduced photosynthetic pigments and carbohydrates decrease, and enhanced water relations, despite having a negative effect on germination speed. Halo-priming significantly increased the proline content and the activities of certain enzymatic (SOD, APX and CAT) and nonenzymatic (phenolic and flavonoids) compounds, that positively influenced oxidative stress (lower MDA and H2O2 accumulation), resulting in seedlings with more salt stress tolerance. Halo-priming with Si or SiNPs enhanced the Si and K+ contents, and K+/Na+ ratio, associated with a reduction in Na+ accumulation. Generally, halo-priming with Si or SiNPs increased Lathyrus seedlings salt stress tolerance, which was confirmed using seawater treatments via improving germination percentage, seedlings growth and activation of the antioxidant machinery, which detoxifies reactive oxygen species (ROS).