A cisteína mitiga o efeito da toxicidade do sal NaCl em plantas de linho (Linum usitatissimum L) modulando os sistemas antioxidantes

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 11359 (2022) Citar este artigo

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A agricultura, principal factor de consumo de água, enfrenta uma crise global de escassez de água. A água salina é uma fonte alternativa de água, enquanto o excesso de NaCl diminui o crescimento das plantas e a produtividade das culturas. A L-cisteína (Cys) é um aminoácido tiol promissor no crescimento e desenvolvimento das plantas. Linho; Linum usitatissimum L. é uma planta econômica e com baixa tolerância ao sal. O estresse salino de NaCl a 50 e 100 mM inibiu os parâmetros de crescimento, os pigmentos fotossintéticos, os açúcares solúveis totais, os fenóis totais e o nitrogênio amino nas plantas de linho. O estresse salino levou a um aumento acentuado na peroxidação de prolina e lipídios e alterou o perfil proteico. A aplicação foliar de cisteína a 0,8 e 1,6 mM mitiga os efeitos hostis do estresse com NaCl nas plantas de linho. A cisteína melhorou as características de crescimento, pigmentos fotossintéticos, nitrogênio amino, fenóis totais e novos polipeptídeos em plantas estressadas com NaCl. No entanto, a cisteína diminuiu os açúcares totais, a prolina, a atividade da peroxidase e a ascorbato peroxidase. Os resultados confirmaram que a cisteína tinha propriedades redutoras. Além disso, diminuiu o estresse oxidativo do NaCl e manteve a estabilidade das membranas, diminuindo a peroxidação lipídica. No geral, a capacidade redox da L-cisteína é a causa por trás da sua potencial neutralização dos efeitos adversos da toxicidade do NaCl no crescimento das plantas de linho.

A escassez de água é o fator abiótico limitante mundial na agricultura. A crescente escassez de água causará uma diminuição progressiva na produção agrícola até 20251,2. Portanto, torna-se necessário preservar as fontes de água e encontrar recursos não tradicionais, como a água salina. Por outro lado, a composição da água salina pode exercer diferentes efeitos no crescimento das plantas e na produtividade das culturas3,4. Normalmente, a água salina estimula a síntese de radicais livres reativos. Os radicais livres reativos tornam-se tóxicos porque têm como alvo proteínas, lipídios e ácidos nucléicos e aumentam sua taxa de degradação5. Muitas plantas induzem mecanismos de desintoxicação para mitigar os danos causados ​​pelo estresse salino. Várias enzimas estão envolvidas no mecanismo de desintoxicação dos radicais nocivos. A superóxido dismutase é a primeira enzima de defesa que transforma o superóxido em H2O26. A catalase e diferentes classes de peroxidases eliminaram o H2O2 resultante. A salinidade teve efeitos adversos na absorção de água, disponibilidade de nutrientes, conteúdo de clorofila, fotossíntese, condutância estomática e condutância hidráulica radicular7,8,9.

O linho (Linum usitatissimum L.) pertence a Linaceae e é cultivado para produção de fibra, semente ou dupla finalidade10. O óleo de linhaça foi enriquecido com ômega-3, ácido linoléico e ácido oleico11.

L-cisteína (Cys) é um α-aminoácido com grupo tiol, ativo em reações enzimáticas. A cisteína é o principal composto amino orgânico que reduz as ligações de enxofre nas plantas12,13. O produto do metabolismo da L-cisteína é a glutationa, que tem contribuído para mecanismos antioxidantes. Além disso, os derivados de cisteína podem acumular íons minerais em Arabidopsis14. A aplicação de cisteína tem efeitos confiáveis ​​na mitigação do estresse abiótico em diversas culturas vegetais15. Para conseguir isso, o presente trabalho visa estudar a influência da L-cisteína no aumento da propriedade de tolerância ao sal das plantas de linho.

Os resultados apresentados na (Tabela 1) mostraram diferentes respostas nas plantas de linho às diferentes concentrações de salinidade de NaCl. A salinidade de NaCl a 50 mM reduziu significativamente (P <0,05) o comprimento da parte aérea e os pesos fresco e seco da parte aérea e da raiz por planta, enquanto não teve efeito no comprimento da raiz. A redução aumentou com o aumento da concentração de salinidade. Os resultados mostraram que o NaCl a 100 mM reduziu o comprimento da parte aérea, o comprimento da raiz e os pesos fresco e seco da parte aérea e da raiz por planta em 51,20, 46,84, 56,13, 54,10, 81,67 e 62,50%, respectivamente, em comparação com os valores de controle. Por outro lado, a aplicação foliar de cisteína (0,8 e 1,6 mM) aumentou consideravelmente os critérios de crescimento vegetativo das plantas de linho em condições normais e irrigação salina.