Melhoria na produção de frutos e tolerância à salinidade de plantas de tomate fertirrigadas com quantidades de micronutrientes de iodo

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 14655 (2022) Citar este artigo

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O iodo é um micronutriente essencial para os seres humanos, mas seu papel na fisiologia vegetal foi debatido por quase um século. Recentemente, seu envolvimento funcional na nutrição de plantas e proteção contra o estresse coletou a primeira evidência experimental. Este estudo pretendeu examinar em profundidade o envolvimento do iodo na nutrição do tomateiro, avaliando também seu potencial na tolerância ao estresse salino. Para tanto, o iodo foi administrado em dosagens efetivas de micronutrientes a plantas cultivadas em diferentes sistemas experimentais (câmara de crescimento e casa de vegetação), isoladamente ou na presença de estresse leve a moderado de NaCl-salinidade. A aptidão vegetativa da planta, produção e qualidade dos frutos, parâmetros bioquímicos e atividade transcricional de genes responsivos ao estresse selecionados foram avaliados. Em plantas não estressadas, o iodo aumentou o crescimento das plantas e a produção de frutos, bem como alguns parâmetros qualitativos dos frutos. Na presença de estresse salino, o iodo atenuou alguns dos efeitos negativos observados, de acordo com as concentrações de iodo/NaCl utilizadas. Alguns parâmetros dos frutos e as expressões dos genes marcadores de estresse analisados ​​foram afetados pelos tratamentos, explicando, pelo menos em parte, o aumento da tolerância das plantas à salinidade. Este estudo, portanto, reconfirma o envolvimento funcional do iodo na nutrição das plantas e oferece evidências para o uso de quantidades mínimas dele como um nutriente benéfico para a produção agrícola.

Atualmente, 632 milhões de hectares de terras agrícolas, correspondendo a um quinto do total de solo cultivável do mundo, são classificados como afetados pelo sal1. A salinidade é considerada um dos estresses abióticos mais importantes que ameaçam a produtividade agrícola devido aos efeitos prejudiciais na produção e no rendimento das plantas2. O excesso de sal no solo reduz a capacidade da planta de absorver água, levando ao estresse osmótico e toxicidade iônica pelo acúmulo excessivo de Cl− e Na+3,4. Estes, por sua vez, levam a uma série de efeitos secundários, como desequilíbrio de nutrientes, estresse oxidativo e inibição da fotossíntese, prejudicando o crescimento e a produção das plantas4. A adaptação das plantas às condições salinas inclui a ativação de diferentes estratégias bioquímicas e fisiológicas destinadas a restaurar a homeostase iônica e hídrica5.

Nas últimas décadas, vários componentes da tolerância ao sal foram caracterizados nas plantas, fornecendo a base para o desenvolvimento de variedades mais tolerantes por melhoramento convencional ou modificações genéticas6. Entre as culturas hortícolas, o tomate (Solanum lycopersicum L.) é uma das espécies modelo mais importantes, especialmente útil para estudar a tolerância ao sal devido à sua genética bem conhecida e técnicas de transformação convenientes7,8. A fisiologia do tomate em condições salinas e não salinas tem sido amplamente caracterizada. O tomate é considerado “moderadamente tolerante” à salinidade devido à sua capacidade de regular a homeostase hídrica e iônica em níveis moderados de salinidade na zona radicular9. No entanto, sabe-se que a exposição a altas concentrações de sal causa efeitos negativos na maioria de suas cultivares em termos de germinação de sementes, inibição do crescimento e redução da produtividade de frutos8. A inibição do crescimento foliar também foi observada em plantas expostas ao excesso de salinidade na zona radicular e foi atribuída à redução do turgor celular, diminuição da atividade fotossintética e ativação da sinalização metabólica entre a percepção do estresse e a adaptação10,11,12.

A correta fertilização das culturas e, em particular, a aplicação exógena de micronutrientes minerais, surgiu como uma abordagem promissora para mitigar parcialmente os efeitos adversos de diferentes estresses abióticos, incluindo a salinidade13. Um número crescente de estudos inclui resultados mostrando que a aplicação exógena de iodo - em dosagens correspondentes a uma aplicação de micronutrientes - afeta beneficamente o metabolismo redox14,15 e estimula a síntese de antioxidantes não enzimáticos e enzimáticos, aumentando assim a tolerância a várias condições adversas, incluindo a salinidade3,16 ,17. No entanto, o potencial do iodo em induzir tolerância ao estresse salino no contexto da nutrição vegetal ainda é pouco relatado na literatura. Em um experimento com alface, verificou-se que a aplicação exógena de iodo na forma de KIO3 aumenta a atividade das principais enzimas desintoxicantes de Espécies Reativas de Oxigênio (ROS), como Superóxido Dismutase (SOD), Ascorbato Peroxidase (APX), e Catalase (CAT), aumentando assim a capacidade da planta de tolerar estresse severo de salinidade3. Resultados semelhantes foram encontrados recentemente em tomate18, onde a aplicação foliar de iodo aumentou a capacidade antioxidante das mudas e aumentou sua tolerância durante a exposição ao sal.