Antioxidant status and their enhancements strategies for water stress tolerance in chickpea / Status antioxidante e suas estratégias de aprimoramento para tolerância ao estresse hídrico no grão-de-bico

ABSTRACT

Water stress executes severe influences on the plant growth and development through modifying physio-chemical properties. Therefore, a field experiment was designed to evaluate the antioxidant status and their enhancements strategies for water stress tolerance in chickpea on loam and clay loam soils under agro-ecological conditions of Arid Zone Research Institute, Bahawalpur (29.3871 °N, 71.653 °E) and Cholistan farm near Derawer (28.19°N, 71.80°E) of Southern Punjab, Pakistan during winter 2014-15. Experimental treatments comprised of two chickpea cultivars i.e. Bhakhar 2011 (drought tolerant) and DUSHT (drought sensitive), two water stress levels i.e. water stress at flowering stage and water stress at flowering + pod formation + grain filling stage including well watered (control) and two exogenous application of osmoprotectants i.e. glycine betaine (GB) 20 ppm and proline 10 uM including distilled water (control). Results indicated that water stress at various growth stages adversely affects the growth, yield and quality attributes of both chickpea cultivars. Exogenous application of GB and proline improved the growth, yield and quality parameters of both chickpea cultivars even under water stress conditions. However, superior results were obtained with exogenously applied GB on Bhakhar 2011 under well-watered conditions. Similarly, foliar spray of GB on chickpea cultivar Bhakhar 2011 under stress at flowering + pod formation + grain filling stage produced maximum superoxide dismutase, peroxidase and catalase contents. These results suggested that application of GB mitigates the adverse effects of water stress and enhanced tolerance in chickpea mainly due to higher antioxidant enzymes activity, demonstrating the protective measures of plant cells in stress condition. Hence, antioxidants status might be a suitable method for illustrating water stress tolerance in chickpea.

RESUMO

O estresse hídrico exerce fortes influências no crescimento e no desenvolvimento das plantas, modificando as propriedades físico-químicas. Portanto, a presente atividade de pesquisa foi projetada para avaliar o status antioxidante e suas estratégias de aprimoramento para tolerância ao estresse hídrico no grão-de-bico em condições agroecológicas, no Instituto de Pesquisa da Zona Árida, Bahawalpur (29.3871 ° N, 71.653 ° E) e fazenda do Cholistan, perto de Derawer (28.19 ° N, 71,80 ° E), no sul de Punjab, Paquistão, durante Rabi 2014-15. Tratamentos experimentais compostos de dois genótipos de grão-de-bico, como Bhakhar 2011 (tolerante à seca) e DUSHT (sensível à seca), dois níveis de estresse hídrico, ou seja, estresse hídrico no estágio de floração, estresse hídrico na fase de floração e estresse hídrico na fase de floração + formação de vagem + estágio de enchimento de grãos, incluindo água bem controlada (controle) e duas aplicações exógenas de osmoprotetores, isto é, glicina betaína 20 ppm e prolina 10 uM, incluindo água destilada (controle). Os resultados indicaram que o estresse hídrico em vários estágios de crescimento afeta negativamente os atributos de crescimento, rendimento e qualidade de ambas as cultivares de grão-de-bico. A aplicação exógena de glicina betaína e prolina melhorou os parâmetros de crescimento, rendimento e qualidade de ambos os genótipos de grão- de-bico, mesmo sob condições de estresse hídrico. No entanto, resultados superiores foram obtidos com glicina betaína aplicada exogenamente em Bhakhar 2011, em condições bem regadas. Além disso, o spray foliar de glicina betaína na cultivar de grão-de-bico Bhakhar 2011, sob estresse na fase de floração + formação de vagem + enchimento de grãos, produziu o máximo de superóxido dismutase, peroxidase e catalase. Esses resultados sugeriram que a aplicação de glicina betaína atenua os efeitos adversos do estresse hídrico e aumenta a tolerância no grão-de- bico, principalmente pela maior atividade de enzimas antioxidantes, demonstrando medidas protetoras das células vegetais em condições de estresse. Portanto, o status de antioxidantes pode ser um método adequado para ilustrar a tolerância ao estresse hídrico no grão-de-bico.