Effect of salinity stress in Setaria viridis (L.) P. Beauv. accession A10.1 during seed germination and plant development

Inglés. ABSTRACT Setaria viridis (L.) P. Beauv. is a species proposed to be used as model plant in reverse genetics studies for the validation of gene function. Soil salinity is a recurring problem present in more than a 100 countries worldwide, and approximately 20% of the agricultural land in the world has saline and/or sodium soils. Saline stress affects all the main processes of the plant, such as germination, growth, and, consequently, the yield. The present study aimed at determining the tolerance levels of S. viridisA10.1 to saline stress and identify its potential as a model plant to validate salt-tolerance candidate genes/alleles as well as promoter sequences from salt-responsive genes. In an initial experiment, the seeds of the plant were sown on a germination medium containing an increasing concentration of NaCl (0, 30, 60, 90, 120, or 150 mM), and maintained there during the initial growth stage; and, in another experiment, the plants at the vegetative growth stage were submitted to increasing doses of NaCl (0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, and 1.0g per 100g of the substrate). The germination rate was found to be affected a little by the salinity, while the seedlings development was impaired right after germination. Plant in the vegetative growth stage experienced a reduction in the evapotranspiration rates and pigment levels, along with an impairment in the system of capture and use of light, and a decrease in the leaf gas exchange rates, resulting in less accumulation of dry and fresh plant biomass proportional to the salt dose used. Plants started to die within a week at doses ≥19.4 dS/m. In conclusion, A10.1 is a glycophyte plant with some level of salt-tolerance and might be used as a model plant to validate salt-tolerance candidate genes/alleles, as well as promoters salt-responsive genes, depending on the right combination of plant age and level of stress. As seed germination is affected only little by salt stress at NaCl doses of about 15 dS/m or less, A10.1 might not be used to validate genes/alleles with a putative role regarding this trait.

Portugués. RESUMO Setaria viridis (L.) P. Beauv. é uma espécie indicada para ser usada como planta modelo em estudos de genética reversa visando a validação da função de genes. A salinidade do solo é um problema recorrente, presente em mais de 100 países em todo o mundo, e aproximadamente 20% das terras agrícolas do mundo possuem solos salinos e / ou sódicos. O estresse salino afeta todos os principais processos da planta, como germinação, crescimento e, conseqüentemente, a produtividade. O presente estudo teve como objetivo determinar os níveis de tolerância de S. viridis A10.1 ao estresse salino e identificar seu potencial como planta modelo para validar genes / alelos candidatos à tolerância ao sal, bem como sequências promotoras de genes responsivos ao sal. Em um experimento inicial, as sementes foram semeadas em meio de germinação contendo concentração crescente de NaCl (0, 30, 60, 90, 120 ou 150 mM), e mantidas neste durante a fase inicial de crescimento; e, em outro experimento, as plantas em crescimento vegetativo foram cultivadas com doses crescentes de NaCl (0,0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 e 1,0g por 100g do substrato). A taxa de germinação foi um pouco afetada pela salinidade, enquanto o desenvolvimento das mudas foi prejudicado logo após a germinação. A planta em fase de crescimento vegetativo experimentou uma redução nas taxas de evapotranspiração e níveis de pigmentos, juntamente com um prejuízo no sistema de captura e uso da luz, e uma diminuição nas taxas de trocas gasosas foliares, resultando em menor acúmulo de biomassa fresca e seca, proporcional à dose de sal utilizada. As plantas começaram a morrer em uma semana com doses ≥19,4 dS / m. Em conclusão, A10.1 é uma planta glicófita com algum nível de tolerância ao sal e pode ser usada como planta modelo para validar genes / alelos candidatos à tolerância ao sal, bem como genes promotores responsivos ao sal, dependendo da combinação certa de idade da planta e nível de estresse. Como a germinação da semente é pouco afetada pelo estresse salino em doses de NaCl de cerca de 15 dS / m ou menos, A10.1 não pode ser usado para validar genes / alelos com um papel potencial em relação a essa característica.