Published December 20, 2021 | Version v1
Publication Open

Exogenous salicylic acid-induced drought stress tolerance in wheat (Triticum aestivum L.) grown under hydroponic culture

Creators

  • 1. University of Faisalabad
  • 2. University of Agriculture Faisalabad
  • 3. Northwest A&F University
  • 4. Fujian Agriculture and Forestry University
  • 5. Oil Crops Research Institute
  • 6. King Saud University
  • 7. Alexandria University
  • 8. Physiologie, Ecologie et Environnement
  • 9. Université d'Orléans
  • 10. Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement
  • 11. University of Talca

Description

Wheat is an important cereal crop, which is adversely affected by water deficit stress. The effect of induced stress can be reduced by the application of salicylic acid (SA). With the objective to combat drought stress in wheat, an experiment was conducted in greenhouse under hydroponic conditions. The treatments consisted of (a) no drought (DD0 = 0 MPa), mild drought (DD1 = -0.40 MPa) and severe drought (DD2 = -0.60 MPa) by applying PEG-8000, (b) two contrasting wheat varieties Barani-17 (drought tolerant) and Anaj-17 (drought-sensitive), and (c) foliar treatments of salicylic acid (0, 50 mM, 75 mM, and 100 mM). Evaluation of wheat plants regarding biochemical, physiological, and morphological attributes were rendered after harvesting of plants. Statistically, maximum shoot and root fresh and dry weights (18.77, 11.15 and 1.99, 1.81 g, respectively) were recorded in cultivar Barani-17 under no drought condition with the application of SA (100 mM). While, minimum shoot and root fresh and dry weights (6.65, 3.14 and 0.73, 0.61 g, respectively) were recorded in cultivar Anaj-2017 under mild drought stress without SA application. The maximum shoot length (68.0 cm) was observed in cultivar Barani-2017 under no drought condition with the application of SA (100 mM). While, maximum root length (59.67 cm) was recorded in cultivar Anaj-17 under moderate drought stress without application of SA. Further, minimum shoot length (28.67 cm) was recorded in Anaj-17 under moderate drought stress without SA application. Minimum root length (38.67 cm) was recorded in cultivar Barani-17 under no drought condition without SA application. Furthermore, maximum physio-biochemical traits, including membrane stability index (MSI), chlorophyl content, photosynthetic rates, stomatal conductance, antioxidant enzymatic activities and relative water content (RWC) were found highest in cultivar Barani-17 under no drought stress and SA application at 100 mM. However, minimum values of these traits were recorded in cultivar Anaj-17 under severe drought stress without SA application. Our results also demonstrated that under severe drought, application of SA at 100 mM significantly increased leaf nitrogen (N), phosphrus (P) and potassium (K) contents and cultivar Barani-17 demonstrated significantly higher values than Anaj-17. The obtained results also indicated that the cultivation of wheat under drought stress conditions noticeably declines the morphological, physiological, and biochemical attributes of the plants. However, the exogenous application of SA had a positive impact on wheat crop for enhancing its productivity.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

القمح هو محصول حبوب مهم، يتأثر سلبًا بإجهاد العجز المائي. يمكن تقليل تأثير الإجهاد المستحث عن طريق تطبيق حمض الساليسيليك (SA). بهدف مكافحة إجهاد الجفاف في القمح، أجريت تجربة في الدفيئة في ظل ظروف الزراعة المائية. وتألفت العلاجات من (أ) عدم الجفاف (DD0 = 0 ميجا باسكال)، والجفاف المعتدل (DD1 = -0.40 ميجا باسكال) والجفاف الشديد (DD2 = -0.60 ميجا باسكال) من خلال تطبيق PEG -8000، (ب) صنفين متباينين من القمح Barani -17 (يتحمل الجفاف) و Anaj -17 (حساس للجفاف)، و (ج) العلاجات الورقية لحمض الساليسيليك (0، 50 ملليمتر، 75 ملليمتر، و 100 ملليمتر). تم إجراء تقييم لنباتات القمح فيما يتعلق بالسمات البيوكيميائية والفسيولوجية والمورفولوجية بعد حصاد النباتات. من الناحية الإحصائية، تم تسجيل الحد الأقصى من الأوزان الطازجة والجافة للجذور (18.77، 11.15 و 1.99، 1.81 جم، على التوالي) في الصنف Barani -17 تحت ظروف عدم الجفاف مع تطبيق SA (100 مم). بينما تم تسجيل الحد الأدنى من الأوزان الطازجة والجذرية (6.65، 3.14 و 0.73، 0.61 جم، على التوالي) في صنف Anaj -2017 تحت إجهاد جفاف معتدل دون استخدام SA. لوحظ الحد الأقصى لطول التصوير (68.0 سم) في الصنف Barani -2017 تحت عدم وجود حالة جفاف مع تطبيق SA (100 مم). بينما، تم تسجيل الحد الأقصى لطول الجذر (59.67 سم) في صنف Anaj -17 تحت إجهاد جفاف معتدل دون استخدام SA. علاوة على ذلك، تم تسجيل الحد الأدنى لطول جلسة التصوير (28.67 سم) في Anaj -17 تحت إجهاد جفاف معتدل دون استخدام SA. تم تسجيل الحد الأدنى لطول الجذر (38.67 سم) في الصنف Barani -17 تحت أي حالة جفاف دون استخدام SA. علاوة على ذلك، تم العثور على الحد الأقصى من السمات الفيزيائية والبيوكيميائية، بما في ذلك مؤشر استقرار الغشاء (MSI)، ومحتوى الكلوروفيل، ومعدلات التمثيل الضوئي، والتوصيل الفموي، والأنشطة الأنزيمية المضادة للأكسدة والمحتوى المائي النسبي (RWC) الأعلى في صنف الباراني-17 تحت أي إجهاد جفاف وتطبيق SA عند 100 ملم. ومع ذلك، تم تسجيل القيم الدنيا لهذه الصفات في صنف Anaj -17 تحت إجهاد الجفاف الشديد دون تطبيق SA. أظهرت نتائجنا أيضًا أنه في ظل الجفاف الشديد، أظهر تطبيق SA عند 100 ملليمتر زيادة كبيرة في محتويات نيتروجين الأوراق (N) والفوسفور (P) والبوتاسيوم (K) وصنف Barani -17 قيمًا أعلى بكثير من Anaj -17. كما أشارت النتائج التي تم الحصول عليها إلى أن زراعة القمح في ظل ظروف إجهاد الجفاف تقلل بشكل ملحوظ من السمات المورفولوجية والفسيولوجية والكيميائية الحيوية للنباتات. ومع ذلك، كان للتطبيق الخارجي لـ SA تأثير إيجابي على محصول القمح لتعزيز إنتاجيته.

Translated Description (French)

Le blé est une culture céréalière importante, qui est affectée négativement par le stress hydrique. L'effet du stress induit peut être réduit par l'application d'acide salicylique (AS). Dans le but de lutter contre le stress de la sécheresse chez le blé, une expérience a été menée en serre dans des conditions hydroponiques. Les traitements consistaient en (a) l'absence de sécheresse (DD0 = 0 MPa), une sécheresse légère (DD1 = -0,40 MPa) et une sécheresse sévère (DD2 = -0,60 MPa) en appliquant du PEG-8000, (b) deux variétés de blé contrastées Barani-17 (tolérante à la sécheresse) et Anaj-17 (sensible à la sécheresse), et (c) des traitements foliaires à l'acide salicylique (0, 50 mM, 75 mM et 100 mM). L'évaluation des plantes de blé en ce qui concerne les attributs biochimiques, physiologiques et morphologiques a été effectuée après la récolte des plantes. Statistiquement, les poids maximums des pousses et des racines fraîches et sèches (18,77, 11,15 et 1,99, 1,81 g, respectivement) ont été enregistrés dans le cultivar Barani-17 sans sécheresse avec l'application de SA (100 mM). Alors que les poids minimums des pousses et des racines fraîches et sèches (6,65, 3,14 et 0,73, 0,61 g, respectivement) ont été enregistrés dans le cultivar Anaj-2017 sous un stress de sécheresse légère sans application de SA. La longueur maximale de la pousse (68,0 cm) a été observée dans le cultivar Barani-2017 sans sécheresse avec l'application de SA (100 mM). Alors que la longueur maximale des racines (59,67 cm) a été enregistrée dans le cultivar Anaj-17 sous un stress de sécheresse modéré sans application de SA. De plus, une longueur minimale de pousse (28,67 cm) a été enregistrée à Anaj-17 sous un stress de sécheresse modéré sans application de SA. La longueur minimale des racines (38,67 cm) a été enregistrée dans le cultivar Barani-17 sans sécheresse sans application de SA. En outre, les caractéristiques physio-biochimiques maximales, y compris l'indice de stabilité membranaire (MSI), la teneur en chlorophyle, les taux de photosynthèse, la conductance stomatique, les activités enzymatiques antioxydantes et la teneur relative en eau (RWC) ont été trouvées les plus élevées dans le cultivar Barani-17 sans stress de sécheresse et l'application de SA à 100 mM. Cependant, des valeurs minimales de ces caractères ont été enregistrées dans le cultivar Anaj-17 sous stress de sécheresse sévère sans application de SA. Nos résultats ont également démontré qu'en cas de sécheresse sévère, l'application de SA à 100 mM augmentait significativement les teneurs en azote (N), phosphore (P) et potassium (K) des feuilles et le cultivar Barani-17 présentait des valeurs significativement plus élevées que l'Anaj-17. Les résultats obtenus ont également indiqué que la culture du blé dans des conditions de stress de sécheresse diminue sensiblement les attributs morphologiques, physiologiques et biochimiques des plantes. Cependant, l'application exogène d'AS a eu un impact positif sur la culture du blé pour améliorer sa productivité.

Translated Description (Spanish)

El trigo es un importante cultivo de cereales, que se ve afectado negativamente por el estrés hídrico. El efecto del estrés inducido puede reducirse mediante la aplicación de ácido salicílico (SA). Con el objetivo de combatir el estrés por sequía en el trigo, se realizó un experimento en invernadero bajo condiciones hidropónicas. Los tratamientos consistieron en (a) sin sequía (DD0 = 0 MPa), sequía leve (DD1 = -0,40 MPa) y sequía severa (DD2 = -0,60 MPa) mediante la aplicación de PEG-8000, (b) dos variedades de trigo contrastantes Barani-17 (tolerante a la sequía) y Anaj-17 (sensible a la sequía), y (c) tratamientos foliares de ácido salicílico (0, 50 mM, 75 mM y 100 mM). La evaluación de las plantas de trigo con respecto a los atributos bioquímicos, fisiológicos y morfológicos se realizó después de la cosecha de las plantas. Estadísticamente, se registraron pesos máximos de brotes y raíces frescas y secas (18.77, 11.15 y 1.99, 1.81 g, respectivamente) en el cultivar Barani-17 sin condiciones de sequía con la aplicación de SA (100 mM). Mientras que, se registraron pesos mínimos de brotes y raíces frescos y secos (6.65, 3.14 y 0.73, 0.61 g, respectivamente) en el cultivar Anaj-2017 bajo estrés por sequía leve sin aplicación de SA. La longitud máxima de los brotes (68.0 cm) se observó en el cultivar Barani-2017 sin condiciones de sequía con la aplicación de SA (100 mM). Mientras que, la longitud máxima de la raíz (59.67 cm) se registró en el cultivar Anaj-17 bajo estrés por sequía moderada sin aplicación de SA. Además, se registró una longitud mínima de brote (28,67 cm) en Anaj-17 bajo estrés por sequía moderada sin aplicación de SA. La longitud mínima de la raíz (38.67 cm) se registró en el cultivar Barani-17 sin condiciones de sequía sin aplicación de SA. Además, los rasgos fisio-bioquímicos máximos, incluido el índice de estabilidad de la membrana (MSI), el contenido de clorofila, las tasas fotosintéticas, la conductancia estomática, las actividades enzimáticas antioxidantes y el contenido relativo de agua (RWC) se encontraron más altos en el cultivar Barani-17 sin estrés por sequía y la aplicación de SA a 100 mM. Sin embargo, se registraron valores mínimos de estos rasgos en el cultivar Anaj-17 bajo estrés por sequía severa sin aplicación de SA. Nuestros resultados también demostraron que bajo sequía severa, la aplicación de SA a 100 mM aumentó significativamente el contenido de nitrógeno (N), fosfrus (P) y potasio (K) de las hojas y el cultivar Barani-17 demostró valores significativamente más altos que Anaj-17. Los resultados obtenidos también indicaron que el cultivo de trigo en condiciones de estrés por sequía disminuye notablemente los atributos morfológicos, fisiológicos y bioquímicos de las plantas. Sin embargo, la aplicación exógena de SA tuvo un impacto positivo en el cultivo de trigo para mejorar su productividad.

Files

journal.pone.0260556&type=printable.pdf

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e4ecadb0d76bac0d04f43c960432cbe6
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحمل الإجهاد الناتج عن الجفاف الناتج عن حمض الساليسيليك الخارجي في القمح (Triticum aestivum L.) المزروع في ظل الزراعة المائية
Translated title (French)
Tolérance au stress dû à la sécheresse induite par l'acide salicylique exogène chez le blé (Triticum aestivum L.) cultivé en culture hydroponique
Translated title (Spanish)
Tolerancia al estrés por sequía inducida por ácido salicílico exógeno en trigo (Triticum aestivum L.) cultivado en cultivo hidropónico

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4200081380
DOI
10.1371/journal.pone.0260556

Is supplement to
https://openalex.org/W4386576387 (Other)
https://openalex.org/W3149757181 (Other)
https://openalex.org/W2971779471 (Other)
https://openalex.org/W2911627144 (Other)
https://openalex.org/W2902469593 (Other)
https://openalex.org/W2607051586 (Other)
https://openalex.org/W2393768760 (Other)
https://openalex.org/W2360064927 (Other)
https://openalex.org/W2337302388 (Other)
https://openalex.org/W2094315831 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1747198802
  • https://openalex.org/W1975220728
  • https://openalex.org/W1975473360
  • https://openalex.org/W1986915361
  • https://openalex.org/W1992898920
  • https://openalex.org/W2018123730
  • https://openalex.org/W2021026183
  • https://openalex.org/W2045082741
  • https://openalex.org/W2057174800
  • https://openalex.org/W2057433097
  • https://openalex.org/W2069757439
  • https://openalex.org/W2076505625
  • https://openalex.org/W2079879617
  • https://openalex.org/W2084890117
  • https://openalex.org/W2087471845
  • https://openalex.org/W2095704867
  • https://openalex.org/W2101552152
  • https://openalex.org/W2102351240
  • https://openalex.org/W2109656336
  • https://openalex.org/W2113117578
  • https://openalex.org/W2114986737
  • https://openalex.org/W2119067812
  • https://openalex.org/W2123806988
  • https://openalex.org/W2134169268
  • https://openalex.org/W2138383504
  • https://openalex.org/W2141150306
  • https://openalex.org/W2146018911
  • https://openalex.org/W2159877139
  • https://openalex.org/W2165156302
  • https://openalex.org/W2171036239
  • https://openalex.org/W2188048530
  • https://openalex.org/W2255191545
  • https://openalex.org/W2278690728
  • https://openalex.org/W2366211892
  • https://openalex.org/W2400450278
  • https://openalex.org/W2577069723
  • https://openalex.org/W2738254000
  • https://openalex.org/W2788893552
  • https://openalex.org/W2887245139
  • https://openalex.org/W2917553271
  • https://openalex.org/W2925909413
  • https://openalex.org/W2944511645
  • https://openalex.org/W2976550841
  • https://openalex.org/W2978517702
  • https://openalex.org/W2979960557
  • https://openalex.org/W3014648237
  • https://openalex.org/W3145018898
  • https://openalex.org/W4235018263
  • https://openalex.org/W4237339293
  • https://openalex.org/W4242517165
  • https://openalex.org/W4243482631
  • https://openalex.org/W4255092611