Efecto de la melatonina exógena sobre la germinación y crecimiento en plántulas de pimiento (Capsicum annuum ) bajo estrés salino

Abstract

[ES] La alta salinidad afecta a todos los aspectos de la fisiología y bioquímica de las plantas debido al estrés osmótico e iónico, y es una de las limitaciones más importantes para la producción de cultivos en todo el mundo. Se sabe que las modificaciones en las plantas ocurren debido al efecto de la melatonina como antioxidante y su papel en la estabilización de la membrana y la regulación de la expresión génica. Las funciones fisiológicas de la melatonina incluyen en la estimulación del crecimiento de raíces y tallos, retraso en la senescencia de las hojas, reducción de la degradación de la clorofila y reducción de especies reactivas de oxígeno. El principal objetivo del presente trabajo es evaluar el efecto de aplicación de melatonina sobre la germinación y crecimiento inicial de plantas de pimiento cultivadas en condiciones salinas. En concreto se trabajará con seis entradas de Capsicum spp. procedentes del Banco de Germoplasma del Instituto Universitario de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana (COMAV), sometidas a condiciones de salinidad.

Los resultados obtenidos han permitido demostrar los efectos positivos de la melatonina como un estimulante de efecto antioxidante en los mecanismos de defensa de la planta en condiciones de estrés por sal. Mediante la evaluación del porcentaje de germinación, crecimiento del tallo de las plántulas, contenido total de clorofila, antocianos, flavonoides, contenido relativo de agua (RWC), fuga relativa de electrolitos, concentración de antioxidantes (ATO) y el contenido mineral de hojas (H) y tallos con raíces (T-R).

La germinación de semillas bajo estrés salino ha sido complicada. A diferencia de las semillas en las que solo se aplicó melatonina sin condiciones de estrés por sal, que favorece los valores de la germinación con tratamientos de 10 y 50 µmol L-1 de melatonina. La reducción del efecto por estrés salino en las plantas de Capsicum se mejora con dosis de 50 µml L-1 de melatonina, existiendo un aumento de la actividad antioxidante, clorofila y contenido relativo de agua a diferencia de las plantas que no fueron tratadas con melatonina. Las entradas Piquillo, Pasilla y Numex Conquistador mostraron la mejor respuesta bioquímica al ser expuestas a condiciones de estrés por sal. Los resultados sugieren que la melatonina puede aliviar el efecto del estrés salino durante las primeras etapas de desarrollo de las plantas de Capsicum spp. La acumulación de la prolina se ha evidenciado ante el estrés causado por la concentración salina, por lo que se sugiere que esta acumulación se podría emplear como criterio en la selección de cultivares de Capsicum resistentes al estrés salino.

[EN] High salinity affects all aspects of plant physiology and biochemistry due to osmotic and ionic stress, and is one of the most important constraints for crop production worldwide. Modifications in plants are known to occur due to the effect of melatonin as an antioxidant and its role in membrane stabilization and regulation of gene expression. The physiological functions of melatonin include stimulating root and stem growth, delaying leaf senescence, reducing chlorophyll degradation, and reducing reactive oxygen species.

The main objective of this work is to evaluate the effect of melatonin application on the germination and initial growth of pepper plants grown in saline conditions. Specifically, it will work with six varieties of Capsicum spp. from Banco de Germoplasma del Instituto Universitario de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana (COMAV), subjected to salinity conditions. The results obtained have made it possible to demonstrate the positive effects of melatonin as a stimulant with an antioxidant effect on the defense mechanisms of the plant under conditions of salt stress. By evaluating the germination percentage, seedling stem growth, total chlorophyll content, anthocyanins, flavonoids, relative water content (RWC), relative electrolyte leakage, antioxidant concentration (ATO) and the mineral content of leaves (H) and stems with roots (TR).

Seed germination under saline stress has been difficult. Unlike seeds in which only melatonin was applied without salt stress conditions, which favors germination values with treatments of 10 and 50 µmol L-1 of melatonin. The reduction of the effect by saline stress in Capsicum plants is improved with doses of 50 µml L-1 of melatonin, with an increase in antioxidant activity, chlorophyll and relative water content, unlike plants that were not treated with melatonin. The Piquillo, Pasilla and Numex Conquistador varieties showed the best biochemical response when exposed to salt stress conditions. The results suggest that melatonin can alleviate the effect of salt stress during the early stages of development of Capsicum spp. plants. The accumulation of proline has been evidenced by the stress caused by the saline concentration, which is why it is suggested that this accumulation could be used as a criterion in the selection of cultivars of Capsicum resistant to saline stress.