Published November 24, 2021
| Version v1
Publication
Open
Assemblage of indigenous arbuscular mycorrhizal fungi and green waste compost enhance drought stress tolerance in carob (Ceratonia siliqua L.) trees
Creators
- 1. Cadi Ayyad University
- 2. Niigata University
- 3. Université Ibn-Tofail
Description
In the current study, an eco-friendly management technology to improve young carob (Ceratonia siliqua L.) tree tolerance to water deficit was set up by using single or combined treatments of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and/or compost (C). Two groups of young carob have been installed: (i) carob cultivated under well-watered conditions (WW; 70% field capacity (FC)) and (ii) where the plants were drought-stressed (DS; 35% FC) during 2, 4, 6, and 8 months. The effect of used biofertilizers on the course of growth, physiological (photosynthetic traits, water status, osmolytes, and mineral content), and biochemical (hydrogen peroxide (H2O2), oxidative damage to lipids (malondialdehyde (MDA), and membrane stability (MS)) traits in response to short- and long-term droughts were assessed. The dual application of AMF and C (C + AMF) boosted growth, physiological and biochemical parameters, and nutrient uptake in carob under WW and DS. After eight months, C + AMF significantly enhanced stomatal conductance by 20%, maximum photochemical efficiency of PSII by 7%, leaf water potential by 23%, chlorophyll and carotenoid by 40%, plant uptake of mineral nutrients (P by 75%, N by 46%, K+ by 35%, and Ca2+ by 40%), concentrations of soluble sugar by 40%, and protein content by 44% than controls under DS conditions. Notably, C + AMF reduced the accumulation of H2O2 and MDA content to a greater degree and increased MS. In contrast, enzyme activities (superoxide dismutase, catalase, peroxidase, and polyphenoloxidase) significantly increased in C + AMF plants under DS. Overall, our findings suggest that the pairing of C + AMF can mediate superior drought tolerance in young carob trees by increasing leaf stomatal conductance, cellular water content, higher solute concentration, and defense response against oxidative damage during the prolonged period of DS.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في الدراسة الحالية، تم إعداد تقنية إدارة صديقة للبيئة لتحسين تحمل شجرة الخروب الصغيرة (Ceratonia siliqua L.) للعجز المائي باستخدام علاجات فردية أو مشتركة للفطريات الجذرية الشجرية (AMF) و/أو السماد العضلي (C). تم تركيب مجموعتين من الخروب الصغير: (1) الخروب المزروع في ظروف مائية جيدة (WW ؛ 70 ٪ من السعة الميدانية (FC)) و (2) حيث كانت النباتات تعاني من الجفاف (DS ؛ 35 ٪ FC) خلال 2 و 4 و 6 و 8 أشهر. تم تقييم تأثير الأسمدة الحيوية المستخدمة على مسار النمو، والسمات الفسيولوجية (سمات التمثيل الضوئي، وحالة الماء، والأسموليتات، والمحتوى المعدني)، والكيمياء الحيوية (بيروكسيد الهيدروجين (H2O2)، والأضرار التأكسدية للدهون (مالونديالديهايد (MDA)، واستقرار الغشاء (MS)) استجابة للجفاف على المدى القصير والطويل. عزز التطبيق المزدوج لـ AMF و C (C + AMF) النمو والمعلمات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية وامتصاص المغذيات في الخروب تحت WW و DS. بعد ثمانية أشهر، عزز C + AMF بشكل كبير الموصلية الفموية بنسبة 20 ٪، والكفاءة الكيميائية الضوئية القصوى لـ PSII بنسبة 7 ٪، وإمكانات ماء الأوراق بنسبة 23 ٪، والكلوروفيل والكاروتينويد بنسبة 40 ٪، وامتصاص النبات للعناصر الغذائية المعدنية (P بنسبة 75 ٪، N بنسبة 46 ٪، K+ بنسبة 35 ٪، و Ca2 + بنسبة 40 ٪)، وتركيزات السكر القابل للذوبان بنسبة 40 ٪، ومحتوى البروتين بنسبة 44 ٪ من الضوابط في ظل ظروف DS. والجدير بالذكر أن C + AMF قلل من تراكم محتوى H2O2 و MDA إلى درجة أكبر وزاد من MS. في المقابل، زادت أنشطة الإنزيم (ديسموتاز الفائق، الكاتالاز، البيروكسيداز، والبوليفينولوكسيداز) بشكل كبير في محطات C + AMF تحت DS. بشكل عام، تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن إقران C + AMF يمكن أن يتوسط تحمل الجفاف المتفوق في أشجار الخروب الصغيرة عن طريق زيادة التوصيل الفموي للأوراق، ومحتوى الماء الخلوي، وتركيز المذاب العالي، والاستجابة الدفاعية ضد التلف التأكسدي خلال فترة طويلة من DS.Translated Description (French)
Dans la présente étude, une technologie de gestion écologique pour améliorer la tolérance des jeunes caroubiers (Ceratonia siliqua L.) au déficit hydrique a été mise en place en utilisant des traitements uniques ou combinés de champignons mycorhiziens arbusculaires (AMF) et/ou de compost (C). Deux groupes de jeunes caroubes ont été installés : (i) la caroube cultivée dans des conditions bien arrosées (WW ; 70% de capacité au champ (FC)) et (ii) où les plantes ont été stressées par la sécheresse (DS ; 35% FC) pendant 2, 4, 6 et 8 mois. L'effet des biofertilisants utilisés sur le cours de la croissance, les caractéristiques physiologiques (traits photosynthétiques, état de l'eau, osmolytes et teneur en minéraux) et biochimiques (peroxyde d'hydrogène (H2O2), dommages oxydatifs aux lipides (malondialdéhyde (MDA) et stabilité de la membrane (MS)) en réponse aux sécheresses à court et à long terme ont été évalués. La double application d'AMF et de C (C + AMF) a stimulé la croissance, les paramètres physiologiques et biochimiques et l'absorption des nutriments dans la caroube sous WW et DS. Après huit mois, le C + AMF a significativement amélioré la conductance stomatique de 20 %, l'efficacité photochimique maximale du PSII de 7 %, le potentiel hydrique foliaire de 23 %, la chlorophylle et le caroténoïde de 40 %, l'absorption des nutriments minéraux par les plantes (P de 75 %, N de 46 %, K+ de 35 % et Ca2+ de 40 %), les concentrations de sucre soluble de 40 % et la teneur en protéines de 44 % par rapport aux témoins dans des conditions DS. Notamment, le C + AMF a réduit l'accumulation de H2O2 et la teneur en MDA à un degré plus élevé et A augmenté la SEP. En revanche, les activités enzymatiques (superoxyde dismutase, catalase, peroxydase et polyphénoloxydase) ont considérablement augmenté dans les plantes C + AMF sous DS. Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que l'appariement de C + AMF peut médier une tolérance supérieure à la sécheresse chez les jeunes caroubiers en augmentant la conductance stomatique des feuilles, la teneur en eau cellulaire, la concentration en soluté plus élevée et la réponse de défense contre les dommages oxydatifs pendant la période prolongée de DS.Translated Description (Spanish)
En el presente estudio, se estableció una tecnología de manejo ecológico para mejorar la tolerancia del algarrobo joven (Ceratonia siliqua L.) al déficit hídrico mediante el uso de tratamientos únicos o combinados de hongos micorrízicos arbusculares (AMF) y/o compost (C). Se han instalado dos grupos de algarrobos jóvenes: (i) algarrobos cultivados en condiciones de buen riego (WW; 70% de capacidad de campo (FC)) y (ii) donde las plantas estuvieron estresadas por la sequía (DS; 35% de FC) durante 2, 4, 6 y 8 meses. Se evaluó el efecto de los biofertilizantes utilizados en el curso del crecimiento, los rasgos fisiológicos (rasgos fotosintéticos, estado del agua, osmolitos y contenido mineral) y bioquímicos (peróxido de hidrógeno (H2O2), daño oxidativo a los lípidos (malondialdehído (MDA) y estabilidad de la membrana (MS)) en respuesta a las sequías a corto y largo plazo. La aplicación dual de AMF y C (C + AMF) impulsó el crecimiento, los parámetros fisiológicos y bioquímicos, y la absorción de nutrientes en el algarrobo bajo WW y DS. Después de ocho meses, C + AMF mejoró significativamente la conductancia estomática en un 20%, la eficiencia fotoquímica máxima de PSII en un 7%, el potencial de agua de las hojas en un 23%, la clorofila y los carotenoides en un 40%, la absorción de nutrientes minerales por parte de las plantas (P en un 75%, N en un 46%, K+ en un 35% y Ca2+ en un 40%), las concentraciones de azúcar soluble en un 40% y el contenido de proteínas en un 44% que los controles en condiciones de DS. En particular, C + AMF redujo la acumulación de H2O2 y el contenido de MDA en mayor grado y aumentó la EM. Por el contrario, las actividades enzimáticas (superóxido dismutasa, catalasa, peroxidasa y polifenoloxidasa) aumentaron significativamente en las plantas C + AMF bajo DS. En general, nuestros hallazgos sugieren que el emparejamiento de C + AMF puede mediar una tolerancia superior a la sequía en algarrobos jóvenes al aumentar la conductancia estomática de las hojas, el contenido de agua celular, una mayor concentración de soluto y la respuesta de defensa contra el daño oxidativo durante el período prolongado de DS.Files
s41598-021-02018-3.pdf.pdf
Files
(2.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:38eb61cbd06278c6bbf40243454e41d1
|
2.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يعزز تجميع الفطريات الجذرية الشجرية الأصلية وسماد النفايات الخضراء من تحمل إجهاد الجفاف في أشجار الخروب (Ceratonia siliqua L.)
- Translated title (French)
- L'assemblage de champignons mycorhiziens arbusculaires indigènes et de compost de déchets verts améliore la tolérance au stress de la sécheresse chez les caroubiers (Ceratonia siliqua L.)
- Translated title (Spanish)
- El ensamblaje de hongos micorrízicos arbusculares indígenas y el compost de desechos verdes mejoran la tolerancia al estrés por sequía en algarrobos (Ceratonia siliqua L.)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3215104050
- DOI
- 10.1038/s41598-021-02018-3
References
- https://openalex.org/W1228967078
- https://openalex.org/W1535543926
- https://openalex.org/W1557976400
- https://openalex.org/W1678360635
- https://openalex.org/W191793640
- https://openalex.org/W1966144085
- https://openalex.org/W1968408577
- https://openalex.org/W1969249243
- https://openalex.org/W1972940991
- https://openalex.org/W1974907033
- https://openalex.org/W1984806043
- https://openalex.org/W1984863755
- https://openalex.org/W1995185784
- https://openalex.org/W1998926818
- https://openalex.org/W2004291250
- https://openalex.org/W2006030411
- https://openalex.org/W2010549222
- https://openalex.org/W2011761965
- https://openalex.org/W2015221691
- https://openalex.org/W2023764453
- https://openalex.org/W2041248050
- https://openalex.org/W2041493424
- https://openalex.org/W2042104319
- https://openalex.org/W2045082461
- https://openalex.org/W2046068606
- https://openalex.org/W2049512144
- https://openalex.org/W2062462694
- https://openalex.org/W2062784418
- https://openalex.org/W2066419900
- https://openalex.org/W2072132452
- https://openalex.org/W2073767356
- https://openalex.org/W2073910811
- https://openalex.org/W2075488370
- https://openalex.org/W2077298142
- https://openalex.org/W2078861264
- https://openalex.org/W2080843596
- https://openalex.org/W2081878120
- https://openalex.org/W2085258124
- https://openalex.org/W2090268805
- https://openalex.org/W2095311829
- https://openalex.org/W2096023014
- https://openalex.org/W2101115072
- https://openalex.org/W2106905771
- https://openalex.org/W2111444582
- https://openalex.org/W2121789141
- https://openalex.org/W2122207033
- https://openalex.org/W2122419727
- https://openalex.org/W2131862132
- https://openalex.org/W2134652147
- https://openalex.org/W2136213715
- https://openalex.org/W2142966921
- https://openalex.org/W2147619861
- https://openalex.org/W2153656800
- https://openalex.org/W2157255799
- https://openalex.org/W2159921884
- https://openalex.org/W2163917787
- https://openalex.org/W2167676492
- https://openalex.org/W2210066284
- https://openalex.org/W2282088110
- https://openalex.org/W2323353951
- https://openalex.org/W2398685833
- https://openalex.org/W2414592202
- https://openalex.org/W2464547619
- https://openalex.org/W2469993736
- https://openalex.org/W2471583578
- https://openalex.org/W2493458607
- https://openalex.org/W2503986934
- https://openalex.org/W2534540630
- https://openalex.org/W2536052539
- https://openalex.org/W2552533870
- https://openalex.org/W2569326081
- https://openalex.org/W2573879549
- https://openalex.org/W2580767461
- https://openalex.org/W2582421682
- https://openalex.org/W2585174116
- https://openalex.org/W2591967722
- https://openalex.org/W2594242447
- https://openalex.org/W2617745100
- https://openalex.org/W2617992897
- https://openalex.org/W2728839732
- https://openalex.org/W2738552160
- https://openalex.org/W2747463169
- https://openalex.org/W2750680327
- https://openalex.org/W2753727009
- https://openalex.org/W2755698629
- https://openalex.org/W2759964085
- https://openalex.org/W2761115438
- https://openalex.org/W2762660807
- https://openalex.org/W2767749964
- https://openalex.org/W2790567962
- https://openalex.org/W2791933387
- https://openalex.org/W2792362584
- https://openalex.org/W2794557448
- https://openalex.org/W2795130541
- https://openalex.org/W2805432893
- https://openalex.org/W2806991531
- https://openalex.org/W2809810371
- https://openalex.org/W2862444735
- https://openalex.org/W2879421736
- https://openalex.org/W2895159872
- https://openalex.org/W2901202654
- https://openalex.org/W2902315621
- https://openalex.org/W2915292710
- https://openalex.org/W2918929525
- https://openalex.org/W2933533074
- https://openalex.org/W2943073391
- https://openalex.org/W2953941213
- https://openalex.org/W2960112117
- https://openalex.org/W2977826222
- https://openalex.org/W2978211168
- https://openalex.org/W2978543294
- https://openalex.org/W2978964898
- https://openalex.org/W2987324121
- https://openalex.org/W2988395581
- https://openalex.org/W2990402450
- https://openalex.org/W2997597501
- https://openalex.org/W2998365069
- https://openalex.org/W2999084881
- https://openalex.org/W2999833120
- https://openalex.org/W3000910201
- https://openalex.org/W3004900883
- https://openalex.org/W3007202092
- https://openalex.org/W3024880412
- https://openalex.org/W3026336422
- https://openalex.org/W3033861206
- https://openalex.org/W3038237959
- https://openalex.org/W3048956432
- https://openalex.org/W3083010706
- https://openalex.org/W3092976515
- https://openalex.org/W3093844281
- https://openalex.org/W3094459372
- https://openalex.org/W3095293916
- https://openalex.org/W3096561626
- https://openalex.org/W3098356843
- https://openalex.org/W3113224946
- https://openalex.org/W3119010472
- https://openalex.org/W3120386719
- https://openalex.org/W3121901182
- https://openalex.org/W3130880787
- https://openalex.org/W3152454907
- https://openalex.org/W4255044171
- https://openalex.org/W4318470715
- https://openalex.org/W4394704457
- https://openalex.org/W869059350
- https://openalex.org/W91473236