Interactive effccts of salinity stress and nicoinamide on physiological and biiochemical parameters of faba bean plntt / Efectos combinados del estrés por salinidad y la nicotinamida sobre parámetros bioquímicos y fisiológicos en plantas de haba

ABSTRACT

A possible survival strategy for plants under saline conditions is to use some compounds that could alleviate the salt stress effect. One of these compounds is nicotinamide (vitamin B3/niacin). The effect of exogenous application of nicotinamide with different concentrations (0, 200 or 400 mg l-1) on faba bean (Vicia faba L.) plant grown at different NaCl levels (0, 50 or 100 mM) was investigated in the wire house of the National Research Centre, Cairo, Egypt. Salinity stress significantly reduced the photosynthetic pigments, polysaccharides, total carbohydrates, total-N contents of shoot, plant height, leaves number, fresh and dry weights of shoot, seed yield, total carbohydrates and total crude protein of the yielded seeds compared with those of the control plants. In contrast, salinity induced marked increases in sucrose, total soluble sugars, total free amino acids, proline, lipid peroxidation product (MDA) and some oxidative enzymes (polyphenol-oxidase and peroxidase). Also, salinity stress increased Na+ contents with the decreases of other macro and micro elements contents (P, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+, Mn2+, Zn2+ and Cu2+) of shoots and the yielded seeds of faba bean. Foliar spraying of nicotinamide alleviated the adverse effects of salinity stress through increased the photosynthetic pigments, polysaccharides, total carbohydrates, total N concentration of shoot, plant height, leaves number, fresh and dry weights of shoot, and seed yield as well as, sucrose, total soluble sugars, total free amino acids and proline, compared with those of the corresponding salinity levels, while decreased lipid peroxidation product as malondialdehyde (MDA) and the oxidative enzymes (polyphenol oxidase and peroxidase enzymes). Nicotinamide inhibited the uptake of Na+ and accelerated the accumulation of P, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+, Mn2+, Zn2+ and Cu2+ concentrations in the shoots of salt stressed plants and enhanced total carbohydrate and total crude protein percentage and solutes concentrations in seeds of salinity treated plants. Nicotinamide, not only neutralized the effect of salinity stress but resulted in a significant improvement in physiological and biochemical parameters as well as the concentrations of soluble sugars, proline, amino acids, and total N and other mineral contents.

RESUMEN

Una posible estrategia de supervivencia para plantas que se desarrollan bajo condiciones de salinidad es emplear algunos compuestos que les permitan disminuir el estrés salino. Uno de estos compuestos es la nicotinamida (vitamina B3/ niacina). Se investigó el efecto de la aplicación exógena de nicotinamida en diferentes concentraciones (0, 200 o 400 mg l-1) sobre plantas de haba (Vicia faba L.) creciendo a diferentes niveles de NaCl (0, 50 o 100 mM) en los terrenos del National Research Centre, Cairo, Egipto. El estrés por salinidad reduce significativamente los contenidos de pigmentos fotosintéticos, polisacáridos, carbohidratos totales, nitrógeno total, peso de las plantas, número de hojas, pesos fresco y seco de tallos, rendimiento de semillas, y contenido de carbohidratos y proteina cruda total en semillas comparado con plantas control. En contraste, la salinidad induce incrementos marcados en sacarosa, azúcares solubles totales, aminoácidos libres totales, prolina, productos de peroxidación de lípidos como el malondialdehido (MDA) y algunas enzimas oxidativas (polifenol oxidasa y peroxidasa). También, el estrés por salinidad incrementa el contenido de Na+ y genera disminución de otros macronutrientes y micronutrientes (P, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+, Mn2+, Zn2+ y Cu2+) de los tallos y el rendimiento de semillas en plantas de haba. La aspersión foliar de nicotinamida disminuye los efectos adversos del estrés salino incrementando los pigmentos fotosintéticos, polisacáridos, carbohidratos totales, concentración total de nitrógeno en tallos, peso de las plantas, número de hojas, pesos frescos y secos de tallos, y rendimiento de semillas; así como los niveles de sacarosa, azúcares solubles totales, aminoácidos libres totales y prolina, comparado con aquellos correspondientes al estrés por salinidad, mientras disminuyeron los productos de peroxidación de lípidos (MDA) y las enzimas oxidativas (polifenol oxidasas y peroxidasas). La nicotinamida inhibe la toma de Na+ y acelera la acumulación de P, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+, Mn2+, Zn2+ y Cu2+ en los tallos de plantas bajo estrés salino, y aumenta el porcentaje total de carbohidratos y proteína cruda y la concentración de solutos en semillas obtenidas de plantas tratadas contra el estrés salino. La nicotinamida no solo neutraliza el efecto del estrés salino, sino que mejora significativamente parámetros fisiológicos y bioquímicos tales como la concentración de azúcares solubles, prolina, aminoácidos y contenido total de nitrógeno y otros minerales.