Published April 27, 2023
| Version v1
Publication
Open
Dose optimization of silicon for boosting arbuscular mycorrhizal fungi colonization and cadmium stress mitigation in maize (Zea mays L.)
Creators
- 1. University of the Punjab
- 2. University of Central Punjab
- 3. King Abdulaziz University
- 4. University of Agriculture Faisalabad
- 5. University of Okara
Description
The foliar applied silicon (Si) has the potential to ameliorate heavy metals, especially cadmium (Cd) toxicity; however, Si dose optimization is strategically important for boosting the growth of soil microbes and Cd stress mitigation. Thus, the current research was performed to assess the Si-induced physiochemical and antioxidant trait alterations along with Vesicular Arbuscular Mycorrhiza (VAM) status in maize roots under Cd stress. The trial included foliar Si application at the rate of 0, 5, 10, 15, and 20 ppm while Cd stress (at the rate of 20 ppm) was induced after full germination of maize seed. The response variables included various physiochemical traits such as leaf pigments, protein, and sugar contents along with VAM alterations under induced Cd stress. The results revealed that exogenous application of Si in higher doses remained effective in improving the leaf pigments, proline, soluble sugar, total proteins, and all free amino acids. Additionally, the same treatment remained unmatched in terms of antioxidant activity compared to lower doses of foliar-applied Si. Moreover, VAM was recorded to be at peak under 20 ppm Si treatment. Thus, these encouraging findings may serve as a baseline to develop Si foliar application as a biologically viable mitigation strategy for maize grown in Cd toxicity soils. Overall, the exogenous application of Si helpful for reducing the uptake of Cd in maize and also improving the mycorrhizal association as well as the philological mechanism and antioxidant activities in plant under cadmium stress conditions. Also, future studies must test more doses concerning to varying Cd stress levels along with determining the most responsive crop stage for Si foliar application.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتمتع السيليكون المطبق على الأوراق (Si) بالقدرة على تحسين المعادن الثقيلة، وخاصة سمية الكادميوم (Cd) ؛ ومع ذلك، فإن تحسين جرعة Si مهم استراتيجيًا لتعزيز نمو ميكروبات التربة وتخفيف إجهاد الكادميوم. وهكذا، تم إجراء البحث الحالي لتقييم التغيرات في السمات الفيزيائية الكيميائية ومضادات الأكسدة التي يسببها Si جنبًا إلى جنب مع حالة Vesicular Arbuscular Mycorrhiza (VAM) في جذور الذرة تحت ضغط Cd. تضمنت التجربة تطبيق Si الورقي بمعدل 0 و 5 و 10 و 15 و 20 جزء في المليون بينما تم تحفيز إجهاد القرص المضغوط (بمعدل 20 جزء في المليون) بعد الإنبات الكامل لبذور الذرة. تضمنت متغيرات الاستجابة سمات فيزيائية كيميائية مختلفة مثل أصباغ الأوراق والبروتين ومحتويات السكر جنبًا إلى جنب مع تغييرات VAM تحت ضغط القرص المضغوط المستحث. كشفت النتائج أن التطبيق الخارجي لـ Si بجرعات أعلى ظل فعالًا في تحسين أصباغ الأوراق والبرولين والسكر القابل للذوبان والبروتينات الكلية وجميع الأحماض الأمينية الحرة. بالإضافة إلى ذلك، ظل نفس العلاج لا مثيل له من حيث نشاط مضادات الأكسدة مقارنة بجرعات أقل من Si المطبق على الأوراق. علاوة على ذلك، تم تسجيل VAM لتكون في ذروتها تحت 20 جزء في المليون بمعالجة Si. وبالتالي، قد تكون هذه النتائج المشجعة بمثابة خط أساس لتطوير تطبيق Si foliar كاستراتيجية تخفيف قابلة للتطبيق بيولوجيًا للذرة المزروعة في تربة سمية الكادميوم. بشكل عام، فإن التطبيق الخارجي لـ Si مفيد للحد من امتصاص الكادميوم في الذرة وأيضًا تحسين ارتباط الفطريات الجذرية بالإضافة إلى الآلية اللغوية والأنشطة المضادة للأكسدة في النبات في ظل ظروف إجهاد الكادميوم. أيضًا، يجب أن تختبر الدراسات المستقبلية المزيد من الجرعات المتعلقة بمستويات إجهاد القرص المضغوط المتفاوتة جنبًا إلى جنب مع تحديد مرحلة المحاصيل الأكثر استجابة لتطبيق Si foliar.Translated Description (French)
Le silicium appliqué foliaire (Si) a le potentiel d'améliorer la toxicité des métaux lourds, en particulier du cadmium (Cd) ; cependant, l'optimisation de la dose de Si est stratégiquement importante pour stimuler la croissance des microbes du sol et l'atténuation du stress lié au Cd. Ainsi, la recherche actuelle a été réalisée pour évaluer les altérations du trait physiochimique et antioxydant induites par le Si ainsi que le statut de la mycorhize vésiculaire arbusculaire (VAM) dans les racines de maïs sous stress de Cd. L'essai comprenait l'application de Si foliaire à raison de 0, 5, 10, 15 et 20 ppm tandis que le stress au Cd (à raison de 20 ppm) était induit après la germination complète des graines de maïs. Les variables de réponse comprenaient divers traits physiochimiques tels que les pigments foliaires, les protéines et les teneurs en sucre ainsi que les altérations de la VAM sous stress induit par le Cd. Les résultats ont révélé que l'application exogène de Si à des doses plus élevées restait efficace pour améliorer les pigments foliaires, la proline, le sucre soluble, les protéines totales et tous les acides aminés libres. De plus, le même traitement est resté inégalé en termes d'activité antioxydante par rapport à des doses plus faibles de Si appliqué sur les feuilles. De plus, la VAM a été enregistrée comme étant à son pic sous un traitement à 20 ppm de Si. Ainsi, ces résultats encourageants peuvent servir de base pour développer l'application foliaire de Si en tant que stratégie d'atténuation biologiquement viable pour le maïs cultivé dans des sols toxiques au cadmium. Dans l'ensemble, l'application exogène de Si aide à réduire l'absorption de Cd dans le maïs et améliore également l'association mycorhizienne ainsi que le mécanisme philologique et les activités antioxydantes dans les plantes dans des conditions de stress au cadmium. En outre, les études futures doivent tester plus de doses concernant les différents niveaux de stress du Cd et déterminer le stade de culture le plus réactif pour l'application foliaire du Si.Translated Description (Spanish)
El silicio aplicado foliar (Si) tiene el potencial de mejorar los metales pesados, especialmente la toxicidad del cadmio (Cd); sin embargo, la optimización de la dosis de Si es estratégicamente importante para impulsar el crecimiento de los microbios del suelo y la mitigación del estrés por Cd. Por lo tanto, la investigación actual se realizó para evaluar las alteraciones del rasgo fisicoquímico y antioxidante inducidas por Si junto con el estado de micorriza arbuscular vesicular (VAM) en las raíces de maíz bajo estrés por Cd. El ensayo incluyó la aplicación foliar de Si a razón de 0, 5, 10, 15 y 20 ppm, mientras que el estrés de Cd (a razón de 20 ppm) se indujo después de la germinación completa de la semilla de maíz. Las variables de respuesta incluyeron varios rasgos fisicoquímicos como pigmentos foliares, proteínas y contenidos de azúcar junto con alteraciones de VAM bajo estrés inducido por Cd. Los resultados revelaron que la aplicación exógena de Si en dosis más altas siguió siendo efectiva para mejorar los pigmentos de la hoja, la prolina, el azúcar soluble, las proteínas totales y todos los aminoácidos libres. Además, el mismo tratamiento siguió siendo inigualable en términos de actividad antioxidante en comparación con dosis más bajas de Si de aplicación foliar. Además, se registró que el VAM estaba en su punto máximo por debajo del tratamiento con 20 ppm de Si. Por lo tanto, estos hallazgos alentadores pueden servir como base para desarrollar la aplicación foliar de Si como una estrategia de mitigación biológicamente viable para el maíz cultivado en suelos con toxicidad por Cd. En general, la aplicación exógena de Si es útil para reducir la absorción de Cd en el maíz y también para mejorar la asociación micorrízica, así como el mecanismo filológico y las actividades antioxidantes en la planta en condiciones de estrés por cadmio. Además, los estudios futuros deben probar más dosis relacionadas con la variación de los niveles de estrés de Cd junto con la determinación de la etapa de cultivo más sensible para la aplicación foliar de Si.Files
latest.pdf.pdf
Files
(2.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7a0c35eaff066383ee566d6639202056
|
2.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحسين جرعة السيليكون لتعزيز استعمار الفطريات الجذرية الشجرية وتخفيف إجهاد الكادميوم في الذرة (Zea mays L.)
- Translated title (French)
- Optimisation de la dose de silicium pour stimuler la colonisation par les champignons mycorhiziens arbusculaires et l'atténuation du stress dû au cadmium chez le maïs (Zea mays L.)
- Translated title (Spanish)
- Optimización de la dosis de silicio para impulsar la colonización de hongos micorrícicos arbusculares y mitigar el estrés por cadmio en el maíz (Zea mays L.)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4367174103
- DOI
- 10.1007/s11356-023-26902-9
References
- https://openalex.org/W1550548871
- https://openalex.org/W1672293093
- https://openalex.org/W1775749144
- https://openalex.org/W1967164965
- https://openalex.org/W1974907033
- https://openalex.org/W1975521497
- https://openalex.org/W1982802227
- https://openalex.org/W1985572668
- https://openalex.org/W1993528119
- https://openalex.org/W1996492280
- https://openalex.org/W1998128231
- https://openalex.org/W1998382281
- https://openalex.org/W2024022677
- https://openalex.org/W2027336711
- https://openalex.org/W2041493424
- https://openalex.org/W2046321450
- https://openalex.org/W2049434508
- https://openalex.org/W2055161131
- https://openalex.org/W2058939673
- https://openalex.org/W2061387600
- https://openalex.org/W2076384687
- https://openalex.org/W2085258124
- https://openalex.org/W2090345409
- https://openalex.org/W2093775809
- https://openalex.org/W2096494838
- https://openalex.org/W2101115072
- https://openalex.org/W2108928903
- https://openalex.org/W2137584529
- https://openalex.org/W2150451762
- https://openalex.org/W2155672560
- https://openalex.org/W2159727241
- https://openalex.org/W2206695374
- https://openalex.org/W2225173385
- https://openalex.org/W2333990581
- https://openalex.org/W2461761015
- https://openalex.org/W2541088423
- https://openalex.org/W2551586579
- https://openalex.org/W2589319755
- https://openalex.org/W2602116008
- https://openalex.org/W2796421240
- https://openalex.org/W2796934197
- https://openalex.org/W2799521803
- https://openalex.org/W2799672649
- https://openalex.org/W2810087001
- https://openalex.org/W2905630135
- https://openalex.org/W2924062146
- https://openalex.org/W2929453714
- https://openalex.org/W2944624836
- https://openalex.org/W2966460222
- https://openalex.org/W2989978768
- https://openalex.org/W3008067783
- https://openalex.org/W3027581908
- https://openalex.org/W3086654950
- https://openalex.org/W3088920467
- https://openalex.org/W3122878328
- https://openalex.org/W3179253823
- https://openalex.org/W3197703544
- https://openalex.org/W3197790561
- https://openalex.org/W3209225913
- https://openalex.org/W4206977096
- https://openalex.org/W4210261845
- https://openalex.org/W4226441870
- https://openalex.org/W4235018263
- https://openalex.org/W4297180054
- https://openalex.org/W4310036735
- https://openalex.org/W4315435748
- https://openalex.org/W767583392