Moléculas sinalizadoras em sementes de milho para tolerância a estresses abióticos | Signaling molecules in maize seeds for tolerance to abiotic stresses

Abiotic stress is a growing concern in maize production, with factors such as drought, salinity, and high temperatures challenging its productivity. These adverse conditions trigger the formation of reactive oxygen species (ROS), which can damage plant cells. However, plants possess a robust antioxidant system, composed of enzymes such as catalase, peroxidases, and superoxide dismutase, that act to neutralize ROS. This system can be activated using priming techniques, such as soaking seeds in solutions that activate defense mechanisms. This approach, therefore, represents a viable tool to increase agricultural productivity and ensure food security in the face of challenges imposed by climate change and other environmental stress factors. The objective of this study was to analyze the efficiency of seed physiological conditioning in the presence of signaling molecules for inducing tolerance to abiotic stresses during seed germination and maize seedling development, as well as to evaluate the physiological and biochemical aspects of seeds under these conditions during storage. Three experiments were conducted: one under water stress, saline, and control conditions; another under high-temperature and control conditions; and a third with five storage periods of pre-applied conditioning treatments on maize seeds under four germination conditions, with four replications. Therefore, the first experiment was conducted in a 6x3x3 factorial scheme, with six conditioning solutions, three stress conditions, and three cultivars; the second in a 6x2x3 factorial, with six conditioning solutions, two germination stress conditions, and three cultivars; and the third in a 5x4 factorial, with five storage periods and four germination conditions. The seeds were subjected to physiological conditioning in a B.O.D. at 24 °C for 24 hours in aerated solutions of indole-3-acetic acid, melatonin, sodium nitroprusside, hydrogen peroxide, and chitosan. Subsequently, the seeds were subjected to physiological tests under the proposed germination conditions. The following were determined: water content; germination; first germination count; abnormal seedlings; primary root length, shoot length, primary root width, total seedling length, and root-to-shoot length ratio; H2O2 extraction and lipid peroxidation; analysis of the enzymes superoxide dismutase, catalase, and ascorbate peroxidase. Means were subjected to analysis of variance, and when significant, mean tests were applied. Physiological conditioning improves the physiological quality of seeds, even under favorable conditions for plant development. The use of hydrogen peroxide and indole-3-acetic acid as conditioning solutions provides better quality for seeds of different Zea mays L. genetic materials under water and saline stress. Additionally, the use of indole-3-acetic acid and melatonin via conditioning was effective under high temperature stress. Under these conditions, generally, higher germination and vigor, lower percentage of abnormal seedlings, lower H2O2 concentration and lipid peroxidation, and higher enzymatic activity were observed. Prolonged storage of conditioned seeds can lead to deterioration of their germination capacity, a process influenced by various factors, including temperature, humidity, storage conditions, and chemicals used in conditioning.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

O estresse abiótico é uma preocupação crescente na produção de milho, com fatores como seca, salinidade e altas temperaturas, desafiando sua produtividade. Essas condições adversas desencadeiam a formação de espécies reativas de oxigênio (EROs), que podem danificar as células vegetais. No entanto, as plantas possuem um sistema antioxidante robusto, composto por enzimas como catalase, peroxidases e superóxido dismutase, que atuam na neutralização das EROs. Este sistema pode ser ativado com o uso de técnicas de priming, como a imersão de sementes em soluções que ativam mecanismos de defesa. Essa abordagem representa, portanto, uma ferramenta viável para aumentar a produtividade agrícola e garantir a segurança alimentar em face dos desafios impostos pelas mudanças climáticas e outros fatores de estresse ambiental. O objetivo neste trabalho foi analisar a eficiência do condicionamento fisiológico de sementes na presença de moléculas sinalizadoras para a indução de tolerância a estresses abióticos, durante os processos de germinação de sementes e desenvolvimento de plântulas de milho, além de avaliar aspectos fisiológicos e bioquímicos das sementes nessas condições, durante o armazenamento. Foram realizados três experimentos, um em condição de estresse hídrico, salino e controle, e outro em condição de alta temperatura e controle, em delineamento inteiramente casualizado, e cinco épocas de armazenamento do tratamento de condicionamento aplicado previamente em sementes de milho sob quatro condições de germinação, com quatro repetições. Portanto, o primeiro ensaio foi realizado em esquema fatorial 6x3x3, sendo seis soluções condicionantes, três condições de estresse e três cultivares, o segundo, no fatorial 6x2x3, sendo seis soluções condicionantes, duas condições de estresse de germinação, três cultivares e o terceiro, no fatorial 5x4, sendo cinco épocas de armazenamento e quatro condições de germinação. As sementes foram submetidas ao condicionamento fisiológico em B.O.D. por 24 horas a 24 °C, em soluções aeradas de ácido indol-3-acético, melatonina, nitroprussiato de sódio, peróxido de hidrogênio e quitosana. Em seguida, as sementes foram submetidas aos testes fisiológicos nas condições de germinação propostas. Determinou-se: teor de água; germinação; primeira contagem da germinação; plântulas anormais; comprimento da raiz primária, comprimento de parte aérea, largura da raiz primária, comprimento total da plântula e a razão do comprimento da raiz pela parte aérea; extração de H2O2 e peroxidação lipídica; análise das enzimas superóxido dismutase, catalase e ascorbato peroxidase. As médias foram submetidas a análise de variância e, quando significativas, foram aplicados os testes de médias. O condicionamento fisiológico aprimora a qualidade fisiológica das sementes, mesmo em condição favorável ao desenvolvimento das plantas. O uso de peróxido de hidrogênio e ácido indol-3-acético como solução condicionante, proporciona melhor qualidade para as sementes de diferentes materiais genéticos de Zea mays L. sob estresse hídrico e salino. Bem como, o uso de ácido indol-3-acético e melatonina via condicionamento, foi eficiente sob estresse por alta temperatura. Sob essas condições, observou-se no geral, maior germinação e vigor, menor porcentagem de plântulas anormais, menor concentração de H2O2 e peroxidação lipídica e maior atividade das enzimas estudadas. O armazenamento prolongado das sementes condicionadas pode levar à deterioração de sua capacidade de germinação, um processo influenciado por diversos fatores, incluindo temperatura, umidade, condições de armazenamento e substâncias químicas utilizadas no condicionamento.