La salinización del suelo constituye una amenaza mundial cada vez mayor para la productividad agrícola y la seguridad alimentaria, ya que afecta gravemente a las propiedades del suelo, al crecimiento de las plantas y a las comunidades microbianas. La aplicación de bioestimulantes exógenos se ha revelado como una estrategia eficaz para mejorar la tolerancia de las plantas al estrés salino. Entre ellos, los subproductos agrícolas ricos en compuestos bioactivos, como el licor de maceración del maíz (CSL), y pequeñas moléculas de señalización como el mio-inositol (MI), han mostrado efectos prometedores en la mejora del rendimiento de las plantas en condiciones de estrés. El CSL es rico en aminoácidos, ácidos orgánicos y sustancias promotoras del crecimiento, mientras que el MI actúa como osmoprotector y molécula de señalización implicada en la respuesta al estrés y el equilibrio iónico. Aunque se han descrito sus funciones individuales, los posibles efectos sinérgicos de su aplicación combinada siguen sin explorarse en gran medida.
En este estudio, se investigaron los efectos del CSL, el MI y su combinación sobre el crecimiento y la tolerancia a la sal de la col china (Brassica rapa pekinensis L.), un cultivo sensible a la sal ampliamente cultivado en China. Se utilizó un diseño completamente aleatorio con ocho tratamientos en condiciones salinas y no salinas.
Nuestros resultados mostraron que todos los tratamientos mejoraron el crecimiento de las plantas, el desarrollo radicular y la absorción de nutrientes, al tiempo que mitigaron el daño oxidativo y la toxicidad iónica bajo estrés salino. Cabe destacar que la aplicación combinada (NCM) fue la que produjo los efectos más significativos, ya que logró restaurar la biomasa, mejorar la morfología radicular, reducir la acumulación de Na⁺ y mantener la homeostasis iónica. Además, el NCM mejoró notablemente las propiedades fisicoquímicas del suelo al reducir el pH, la conductividad eléctrica y el contenido de sales solubles.
Fig. The effects of the combined application of CSL and MI on alleviating salt stress in Chinese cabbage. (A) MDA content, (B) EL, (C) root morphology, (D) and (E) Venn diagrams showing significantly enriched biological processes (BPS) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathways in the DEGs across the various comparison groups. (F) and (G) BPs and KEGG pathway enrichment analysis of DEGs in the three control groups. The color scale represents the logarithm of the P-value (P < 0.05). (H) Profile of DEGs in the MAPK signaling pathway in N vs NC, N vs NM, and N vs NCM. The color scale represents the normalized foldchange of genes expressed in NC, NM, and NCM compared to N. Significant differences among treatment groups in (A) and (B) were determined using Duncan’s multiple range test. Different letters indicate significant differences between treatment groups (P < 0.05). PYL: Pyrabactin Resistance1-Like; PP2C: Protein Phosphatase 2C; SnRK2: Sucrose Non-Fermenting 1-Related Protein Kinase 2; MPK6/7/8/14: Mitogen-Activated Protein Kinase 3/6/8; MKK1/3: Mitogen-Activated Protein Kinase Kinase 1/3; MAPKKK17/18: Mitogen-Activated Protein Kinase Kinase Kinase 17/18; CaM4: Calmodulin 4; RbohD: Respiratory Burst Oxidase Homolog D; CAT1: Catalase 1. (I) The mechanism of CSL and MI co-application in mitigating salt stress in Chinese cabbage. Arrows represent activation; T-shaped terminators represent inhibition; dashed arrows indicate indirect effects; and solid lines indicate direct effects. CK (non-saline soil + water), C (non-saline soil + CSL), M (non-saline soil + MI), CM (non-saline soil + CSL + MI), N (saline soil + water), NC (saline soil + CSL), NM (saline soil + MI), and NCM (saline soil + CSL + MI).
Para esclarecer mejor los mecanismos subyacentes, se llevó a cabo un análisis del transcriptoma. Los resultados indicaron que el tratamiento combinado modificó los perfiles de expresión génica, y que el NCM se agrupó estrechamente con el control sin estrés, lo que sugiere una mitigación eficaz del estrés salino. Los análisis de enriquecimiento funcional revelaron que los genes expresados de forma diferencial estaban implicados principalmente en la homeostasis redox, la respuesta a las especies reactivas de oxígeno (ROS) y la regulación del estrés. Además, las vías metabólicas clave, incluida la biosíntesis de flavonoides y carotenoides, así como la vía de señalización de la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK), se vieron reguladas de forma significativa por el tratamiento combinado.
Desde el punto de vista mecánico, el CSL y el MI potenciaron de forma sinérgica la capacidad antioxidante y la señalización del estrés. El tratamiento combinado activó la señalización de la MAPK mediada por el ABA mediante la regulación al alza de los genes PYL y SnRK2, al tiempo que suprimía la expresión de PP2C, y moduló la producción de ROS a través de la regulación de RbohD y de genes antioxidantes como CAT1. Además, la expresión de genes clave implicados en el metabolismo del inositol, incluidos BrMIPS1 y BrMIOX4, se alteró significativamente, lo que indica una regulación por retroalimentación de las vías de biosíntesis y oxidación del MI. La modulación del metabolismo secundario contribuyó aún más a una mayor tolerancia al estrés mediante el aumento de la capacidad antioxidante.
En conclusión, la aplicación combinada de CSL y MI mejora eficazmente la tolerancia a la salinidad en la col china mediante la regulación de los procesos fisiológicos, la expresión génica, la homeostasis iónica y las condiciones del suelo. Los efectos sinérgicos observados ponen de relieve una estrategia bioestimulante prometedora, respetuosa con el medio ambiente y rentable para mejorar el rendimiento de los cultivos y promover el uso sostenible de los suelos salinos.
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