La cisteina mitiga l'effetto della tossicità del sale NaCl nelle piante di lino (Linum usitatissimum L) modulando i sistemi antiossidanti

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 11359 (2022) Citare questo articolo

763 accessi

2 citazioni

Dettagli sulle metriche

L’agricoltura, il principale fattore di consumo di acqua, si trova ad affrontare una crisi globale di scarsità idrica. L’acqua salina è una fonte idrica alternativa, mentre l’eccesso di NaCl diminuisce la crescita delle piante e la produttività dei raccolti. La L-cisteina (Cys) è un amminoacido tiolo promettente per la crescita e lo sviluppo delle piante. Lino; Linum usitatissimum L. è una pianta economica con bassa tolleranza al sale. Lo stress salino di NaCl a 50 e 100 mM ha inibito i parametri di crescita, i pigmenti fotosintetici, gli zuccheri solubili totali, i fenoli totali e l’azoto amminico nelle piante di lino. Lo stress salino ha portato ad un marcato aumento della prolina e della perossidazione lipidica e ha alterato il profilo proteico. L'applicazione fogliare di cisteina a 0,8 e 1,6 mM mitiga gli effetti sfavorevoli dello stress da NaCl sulle piante di lino. La cisteina ha migliorato i tratti di crescita, i pigmenti fotosintetici, l'azoto amminico, i fenoli totali e nuovi polipeptidi nelle piante stressate da NaCl. Tuttavia, la cisteina ha ridotto gli zuccheri totali, la prolina, l’attività della perossidasi e l’ascorbato perossidasi. I risultati hanno confermato che la cisteina aveva proprietà riducenti. Inoltre, ha ridotto lo stress ossidativo di NaCl e ha mantenuto la stabilità delle membrane diminuendo la perossidazione lipidica. Nel complesso, la capacità redox della L-cisteina è la causa della sua potenziale neutralizzazione degli effetti avversi della tossicità del NaCl sulla crescita delle piante di lino.

La scarsità d’acqua è il fattore abiotico limitante in tutto il mondo in agricoltura. La crescente scarsità d’acqua causerà una progressiva diminuzione della produzione agricola entro il 20251,2. Diventa quindi necessario preservare le fonti idriche e reperire risorse non tradizionali come l'acqua salata. D’altro canto, la composizione dell’acqua salina può esercitare effetti diversi sulla crescita delle piante e sulla produttività delle colture3,4. Di solito, l'acqua salata stimola la sintesi dei radicali liberi reattivi. I radicali liberi reattivi diventano tossici perché prendono di mira proteine, lipidi e acidi nucleici e ne aumentano la velocità di degradazione5. Molte piante inducono meccanismi di disintossicazione per mitigare i danni causati dallo stress salino. Nel meccanismo di disintossicazione dei radicali nocivi sono coinvolti diversi enzimi. La superossido dismutasi è il primo enzima di difesa che trasforma il superossido in H2O26. La catalasi e diverse classi di perossidasi eliminano l'H2O2 risultante. La salinità ha avuto effetti negativi sull’assorbimento di acqua, sulla disponibilità di nutrienti, sul contenuto di clorofilla, sulla fotosintesi, sulla conduttanza stomatica e sulla conduttanza idraulica delle radici7,8,9.

Il lino (Linum usitatissimum L.) appartiene alle Linaceae e viene coltivato per la produzione di fibra, seme o duplice scopo10. L'olio di semi di lino è arricchito con Omega-3, acido linoleico e acido oleico11.

La L-cisteina (Cys) è un α-amminoacido con gruppo tiolico, attivo nelle reazioni enzimatiche. La cisteina è il principale composto amminico organico che riduce i legami di zolfo nelle piante12,13. Il prodotto del metabolismo della L-cisteina è il glutatione, che ha contribuito ai meccanismi antiossidanti. Inoltre, i derivati ​​della cisteina possono accumulare ioni minerali nell'Arabidopsis14. L'applicazione della cisteina ha effetti sicuri nel mitigare lo stress abiotico su varie colture vegetali15. Per gestire ciò, il lavoro attuale mira a studiare l’influenza della L-cisteina sull’aumento della proprietà di tolleranza al sale delle piante di lino.

I risultati presentati nella (Tabella 1) hanno mostrato risposte diverse nelle piante di lino alle diverse concentrazioni di salinità di NaCl. La salinità di NaCl a 50 mM ha ridotto significativamente (P < 0,05) la lunghezza dei germogli e il peso fresco e secco di germogli e radici per pianta, mentre non ha avuto effetti sulla lunghezza delle radici. La riduzione aumenta con l’aumentare della concentrazione di salinità. I risultati hanno mostrato che NaCl a 100 mM riduceva la lunghezza dei germogli, la lunghezza delle radici e il peso fresco e secco di germogli e radici per pianta rispettivamente di 51,20, 46,84, 56,13, 54,10, 81,67 e 62,50%, rispetto ai valori di controllo. D'altra parte, l'applicazione fogliare di cisteina (0,8 e 1,6 mM) ha aumentato considerevolmente i criteri di crescita vegetativa delle piante di lino in condizioni normali e irrigazione salina.