Salicylic acid and proline modulate water stress tolerance in a traditional variety of cowpeas

Abstract

Exogenous applications of chemical compounds stimulate changes in plant metabolism and promote tolerance to different environmental stresses, including water deficit. This study aimed to evaluate the ability of salicylic acid (SA) and proline (PRO) to reduce water stress in a traditional variety of cowpea in a typical Brazilian semiarid climate. A completely randomized design was used in a 2 × 4 factorial scheme, with five replicates. Two irrigation regimes were evaluated corresponding to 100% (W100) and 50% of daily evapotranspiration (W50), respectively, with the addition of the following four attenuators: control (distilled water), SA (550 mg L-1), PRO (690 mg L-1), and 690 mg L-1 PRO + 550 mg L-1 SA. The treatments promoted changes in osmotic and antioxidant metabolism, which may contribute to the tolerance mechanisms of cowpea plants to water stress. The application of SA increased osmoregulator synthesis and protein concentrations, and modulated antioxidant enzyme activity in the cowpea plants under water stress. PRO concentrations increased synergistically in plants treated with PRO and SA, particularly in 50% of water replacement. Aplicações exógenas de compostos químicos estimulam modificações no metabolismo vegetal e conferem tolerância a diferentes estresses ambientais, incluindo o déficit hídrico. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar os efeitos do uso de ácido salicílico (AS) e prolina na redução do estresse hídrico em uma variedade tradicional de feijão-caupi em um clima típico do semiárido brasileiro. Foi utilizado um delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 2 × 4 com cinco repetições. Foram utilizadas duas lâminas de irrigação, correspondentes a 100% (W100) e 50% da evapotranspiração diária (W50) e quatro tratamentos com atenuadores: controle (água destilada), AS (550 mg L-1), prolina (690 mg L-1) e 690 mg L-1 prolina + 550 mg L-1 AS. Os elicitores promoveram alterações no metabolismo osmótico e antioxidante, o que pode contribuir para o mecanismo de tolerância das plantas de feijãocaupi sob restrição hídrica. A aplicação de ácido salicílico aumentou a síntese de osmorreguladores, a concentração de proteínas e modulou a atividade de enzimas antioxidantes em plantas de feijão-caupi sob estresse. A concentração de prolina aumentou sinergicamente nas plantas tratadas com prolina e AS, principalmente em 50% de reposição de água.