Physiological and biochemical aspects related to salt tolerance in cotton, cowpea and sorghum

The objective of this study was to evaluate physiological and biochemical parameters in three plant species with different degrees of salt tolerance in order to better understand their differences in salinity tolerance. For this, cotton seed, bean-to-string and sorghum were sown in plastic cups containing vermiculite moistened with ½ Hoagland solution strength (½ SNH), the experiment being conducted in a greenhouse. Seedlings of five days of age were transferred to hydroponic medium (SNH ½), where they remained for a period of six days for acclimatization. After this period, the plants were subjected to three saline treatments with values ​​of electrical conductivity (EC) of 0.9 dS m-1 (low salinity), 4.0 dS m -1 (mean salinity) and 8.0 dS m 1 (high salt). Data were collected at 25 days after the onset of stress. Salinity significantly reduced leaf area and shoot dry mass of all species, especially, bean-to-string and to a lesser extent those of cotton. The osmotic potential of leaves and roots of the three species were significantly reduced in the treatments at 4.0 and 8.0 dS m-1 compared to 0.9 dS m-1 except the root sorghum. Since the leaf relative water content did not change with the increase in the EC medium. The Na + and Cl-increased in leaves and roots of three species, and cotton was the species that most of these ions retained in treatments 4.0 and 8.0 dS m-1. The concentrations of K + in leaves of cotton and bean-to-string were increased by increasing salinity levels, while in sorghum plants were decreased. Since the roots of this ion concentrations were significantly reduced in all three species. In general, the treatment of medium and high salinity compared with the low salinity, the concentrations of NO3-were reduced in leaves and roots of three species. Treatments at medium and high salinity reduced concentrations of soluble carbohydrates in cotton, while increased in the-string-beans and sorghum. The soluble protein concentration did not change the jack bean-string a function of salinity was reduced while the other two species. The N-aminossóluveis were increased in all three species while for proline, the increases were only observed at 8.0 dS m-1. In general, the parameters of emission of fluorescence of chlorophyll SPAD readings were not affected by the salinity. Levels were significantly increased lipid peroxidation in the treatment of medium and high salinity of the bean-string, the sorghum did not change while the cotton were reduced compared with that of low salinity. The activity of the enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and guaiacol (GPX) in leaves was not affected by saline treatments at 4.0 and 8.0 dS m-1, except for reductions in the activities of SOD and GPX in cotton and string beans in CAT and GPX to increases in sorghum. In roots, increases were observed for SOD in cotton and increases for sorghum and beans in GPX-of-string while there were reductions of APX and GPX for cotton. The growth data presented here confirm the increased tolerance of cotton and the higher sensitivity of the jack bean-string to salt stress, whereas changes in lipid peroxidation and antioxidant enzymes lead us to suggest that the antioxidant enzyme system appears to be cotton more efficient than the other two species, the removal of oxidative damage caused by salinity. It is also possible that the greater ability of cotton to accumulate toxic ions (Na + and Cl-) in photosynthetic tissues contributes at least in part to its greater tolerance to salinity.O objetivo deste trabalho foi avaliar parâmetros fisiológicos e bioquímicos em três espécies vegetais com graus diferenciados de tolerância ao estresse salino, a fim de melhor entender suas diferenças na tolerância à salinidade. Para isto, sementes de algodão, feijão-de-corda e sorgo foram semeadas em copos plásticos contendo vermiculita umedecida com solução nutritiva de Hoagland ½ força (SNH ½), sendo o experimento conduzido em casa de vegetação. Plântulas de cinco dias de idade foram transferidas para meio hidropônico (SNH ½), onde permaneceram por um período de seis dias para aclimatação. Após esse período, as plantas foram submetidas a três tratamentos salinos com valores de condutividade elétrica (CE) de 0,9 dS m-1 (baixa salinidade), 4,0 dS m-1 (média salinidade) e 8,0 dS m-1 (alta salinidade). A coleta foi realizada aos 25 dias após o início do estresse. A salinidade reduziu significativamente a área foliar e a massa seca da parte aérea das três espécies estudadas, especialmente as das plantas de feijão-de-corda e em menor proporção as do algodão. O potencial osmótico de folhas e raízes das três espécies foram significativamente reduzidos nos tratamentos a 4,0 e 8,0 dS m-1 em comparação com o de 0,9 dS m-1, exceto nas raízes de sorgo. Já o teor relativo de água foliar não apresentou alterações com o aumento da CE do meio de crescimento. Os íons Na+ e Cl- aumentaram nas folhas e raízes das três espécies, sendo que o algodão foi a espécie que mais reteve esses íons nos tratamentos a 4,0 e 8,0 dS m-1. As concentrações de K+ nas folhas de algodão e feijão-de-corda foram aumentadas pelos níveis crescentes de salinidade, enquanto nas plantas de sorgo foram diminuídas. Já nas raízes as concentrações desse íon foram significativamente reduzidas nas três espécies. De maneira geral, nos tratamentos de média e alta salinidade comparados com o de baixa salinidade, as concentrações de NO3- foram reduzidas em folhas e raízes das três espécies. Os tratamentos a média e alta salinidade reduziram as concentrações de carboidratos solúveis no algodão, enquanto aumentaram no feijão-de-corda e no sorgo. A concentração de proteína solúvel não se alterou no feijão-de-corda em função da salinidade, enquanto foi reduzida nas outras duas espécies. Os N-aminossóluveis foram aumentados nas três espécies, enquanto para a prolina, esses aumentos só foram observados a 8,0 dS m-1. De modo geral, os parâmetros de emissão de fluorescência da clorofila a e a leitura SPAD não foram alterados pela salinidade. Os níveis de peroxidação lipídica foram significativamente aumentados nos tratamentos de média e alta salinidade no feijão-de-corda, não sofreram alteração no sorgo, enquanto foram reduzidos no algodão, quando comparados com o de baixa salinidade. A atividade das enzimas dismutase do superóxido (SOD), catalase (CAT), peroxidases do ascorbato (APX) e do guaiacol (GPX) em folhas, não foi alterada pelos tratamentos salinos a 4,0 e 8,0 dS m-1, com exceção de reduções nas atividades da SOD e GPX no algodão e da CAT no feijão-corda e, aumentos para a GPX no sorgo. Nas raízes, foram observados aumentos para a SOD no algodão e aumentos para a GPX no sorgo e feijão-de-corda, enquanto houve reduções da APX e GPX para o algodão. Os dados de crescimento aqui apresentados confirmam a maior tolerância do algodão e a maior sensibilidade do feijão-de-corda ao estresse salino, enquanto que as alterações na peroxidação dos lipídios e nas enzimas antioxidativas nos levam a sugerir que o sistema enzimático antioxidativo do algodão parece ser mais eficiente do que o das outras duas espécies estudadas, na eliminação dos danos oxidativos ocasionados pela salinidade. É possível, também, que a maior capacidade do algodão de acumular íons tóxicos (Na+ e Cl-) nos tecidos fotossintetizantes contribua, pelo menos em parte, para sua maior tolerância à salinidade