Impact of Exogenous Application of Salicylic Acid on Growth, Water Status And Antioxidant Enzyme Activity of Strawberry Plants (Fragaria vesca L.) Under Salt Stress Conditions

Abstract

Irrigation with saline water can act as an alternate water resource and thus plays an important role in saving freshwater resources as well as promoting agriculture. Furthermore, salinity stress is considered one of the major abiotic stress factors, which strongly reduces crop productivity. In this context, the present work was conducted to examine the effect of exogenous salicylic acid (SA) application on salt stress tolerance of strawberry plants. For this purpose, strawberry plants (Fragaria vesca L.), three months old, were treated with three SA concentrations (0 mM, 0.25 mM and 0.5 mM), then subjected to 80 mM NaCl or not. After five weeks of treatment, growth responses, water status, photochemical efficiency and oxidative stress indicators were measured. The obtained results showed that irrigation with saline water negatively affected the growth parameters, the leaf water potential (LWP), the relative water content (RWC), the stomatal conductance (gs) and photochemical efficiency (Fv/Fm). While, the total protein content, the electrolyte leakage (EL), the malondialdehyde (MDA) and the hydrogen peroxide (H₂O₂) contents were increased in stressed plants compared to unstressed ones. Salt stress also leads to the activation of the antioxidant enzymes. However, the exogenous application of SA under salt stress conditions reduced the H₂O₂ accumulation, the electrolyte leakage and the MDA content. It has also improved the growth parameters, the LWP, the RWC, the gs, the Fv/Fm, the protein content and the antioxidant enzyme activities (POD, CAT and SOD) in the treated plants compared to those without SA application. Therefore, the beneficial effect of 0.25 mM SA on Fragaria vesca L. salinity tolerance may provide some practical basis for strawberry cultivation under saline conditions.

Zusammenfassung

Die Bewässerung mit salzhaltigem Wasser kann als alternative Wasserressource dienen und spielt somit eine wichtige Rolle bei der Einsparung von Süßwasserressourcen sowie bei der Förderung der Landwirtschaft. Darüber hinaus wird Salzstress als einer der wichtigsten abiotischen Stressfaktoren angesehen, die die Produktivität der Pflanzen stark reduzieren. In diesem Zusammenhang wurde die vorliegende Arbeit durchgeführt, um den Effekt einer exogenen Salicylsäure(SA)-Applikation auf die Toleranz gegenüber Salzstress bei Erdbeeren zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden drei Monate alte Erdbeerpflanzen (Fragaria vesca L.) mit drei SA-Konzentrationen (0 mM, 0.25 mM und 0.5 mM) behandelt und anschließend 0 oder 80 mM NaCl ausgesetzt. Nach fünf Wochen Behandlung wurden Wachstumsreaktionen, Wasserstatus, photochemische Effizienz und Indikatoren für oxidativen Stress gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse zeigten, dass die Bewässerung mit Salzwasser die Wachstumsparameter, das Blattwasserpotenzial (LWP), den relativen Wassergehalt (RWC), die stomatäre Leitfähigkeit (gs) und die photochemische Effizienz (Fv/Fm) negativ beeinflusste. Der Gesamtproteingehalt, der Elektrolytverlust, der Malondialdehyd(MDA)-Gehalt und der H₂O₂-Gehalt in den Blättern der gestressten Pflanzen waren im Vergleich zu den nicht gestressten Pflanzen erhöht. Der Salzstress (80 mM NaCl) führte auch zur Aktivierung von antioxidativen Enzymen. Die exogene Applikation von SA unter Salzstressbedingungen reduzierte jedoch die H₂O₂-Akkumulation, den Elektrolytverlust und den MDA-Gehalt. Sie verbesserte auch die Wachstumsparameter, das Blattwasserpotenzial (LWP), den relativen Wassergehalt (RWC), die stomatäre Leitfähigkeit (gs) und die photochemische Effizienz (Fv/Fm), den Proteingehalt und die Aktivitäten der antioxidativen Enzyme (POD, CAT und SOD) in den behandelten Pflanzen im Vergleich zu Pflanzen ohne SA-Applikation. Der positive Effekt von 0,25 mM SA auf die Salinitätstoleranz von F. vesca könnte daher eine praktische Grundlage für den Erdbeeranbau unter salzhaltigen Bedingungen darstellen.