improving growth and physiochemical attributes … · oxidative stress enhances lipid peroxidation...

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IMPROVING GROWTH AND PHYSIOCHEMICAL ATTRIBUTES OF Leymus chinensis THROUGH EXOGENOUS BRASSINOLIDE, UREA AND POTASSIUM

DIHYDROGEN PHOSPHATE IN ARID GRASSLAND

MEJORAS EN EL CRECIMIENTO Y LOS ATRIBUTOS FISIOQUÍMICOS DE Leymus chinensis USANDO BRASINOLIDA, UREA Y DIHIDRO GENOFOSFATO DE POTASIO

EXÓGENO EN PASTIZALES ÁRIDOS

Zong Xuefeng1, Dong Yufeng1, Muhammad Shahid2, Shakeel Ahmad Anjum1,2, Abdul Shakoor2, Lv Jun1, Li Najia1, He Xiujuan1, Xu Yu1, Wu Xiao1, Wang Sangen1,*

1College of Agronomy and Biotechnology, Southwest University, Chongqing 400716, China2Department of Agronomy, University of Agriculture, Faisalabad 38040, Pakistan*Corresponding Author: [email protected]

ABSTRACT

Leymus chinensis (Trin.) is a dominant grass species in the Northeastern China Plain and the Inner Mongolia Plateau of China; however, this grass is under sever threat due to abiotic stresses such as drought and other human-induced practices. There are strategies to compensate the stress injuries and some plant growth substances show the potential to ameliorate the damaging effects. Therefore, an experiment was conducted with the objective to improve stress tolerance of L. chinensis through exogenous concentrations of urea, potassium dihydrogen phosphate (KH2PO4) and brassinosteroid (BR). The experimental site was Inner Mongolia Xilinguole, China. The experimental design was Randomized Complete Block (RCB) and treatments were T1=1 % urea + 0.5 % KH2PO4

+0.2 mg L-1 BR; T2=2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T3=3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR, and NT=water spray (control). The fresh, dry weight and plant height of treatments were enhanced as compared to control. Besides, treatments significantly increased biosynthesis of chlorophyll, carotenoids, and activities of glutathione reductase and peroxidase. Higher doses of mixed fertilization (T2) improved accumulation of soluble proteins, sugars, free amino acids, and activities of ascorbate peroxidase, superoxide dismutase and catalase: 56 %, 58 %, 44 %, 33 %, 7 % and 47 %, respectively, over control. It is concluded that improvements in physiochemical attributes enhanced accumulation of fresh, dry weight and plant height of L. chinensis.

* Author for correspondence v Autor responsable.Received: November, 2017. Approved: October, 2018.Published as ARTICLE in Agrociencia 53: 99-114. 2019.

RESUMEN

Leymus chinensis (Trin.) es una especie de pasto dominante en la Llanura del Noreste de China y la Meseta de Mongolia Interior de China; sin embargo, este pasto se encuentra bajo una severa amenaza por estreses abióticos tales como sequías y otras prácticas humanas. Existen estrategias para compen-sar los daños por estrés y algunas sustancias de crecimiento vegetal presentan el potencial para revertir los efectos dañi-nos. Por lo tanto, se realizó un experimento con el objetivo de mejorar la tolerancia al estrés de L. chinensis por medio de concentraciones exógenas de urea, potasio dihidrogeno-fosfato (KH2PO4) y brasinoesteroide (BR). El sitio experi-mental fue Mongolia Interior Xilinguole, China. El diseño experimental fue de bloques completamente al azar (RCB) y los tratamientos fueron T1=1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T2=2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T3= 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR, y NT = atomizador de agua (testigo). Los pesos fresco y seco y la altura de las plantas de los tratamientos se incrementaron respecto al tes-tigo. Además, los tratamientos aumentaron la biosíntesis de la clorofila y carotenoides de manera significativa, así como las actividades de glutatión reductasa y peroxidasa. Las dosis más altas de fertilización mixta (T2) mejoraron la acumula-ción de proteínas solubles, azúcares, aminoácidos libres y las actividades de peroxidasa de ascorbato, superóxido dismuta-sa y catalasa: 56 %, 58 %, 44 %, 33 %, 7 % y 47 %, respec-tivamente, por sobre el testigo. Se concluye que las mejoras en los atributos fisioquímicos aumentaron la acumulación de peso fresco, peso seco y la altura de la planta de L. chinensis.

Palabras clave: Leymus chinensis, brassinosteroids (BR), antioxi-dantes, acumulación de biomasa, absorción de nutrientes, sus-tancias osmóticas, pigmentos fotosintéticos.

AGROCIENCIA, 1 de enero - 15 de febrero, 2019

VOLUMEN 53, NÚMERO 1100

Key words: Leymus chinensis, brassinosteroid (BR), antioxidants, biomass accumulation, nutrient uptake, osmotic substances, photosynthetic pigments.

INTRODUCTION

Leymus chinensis is the main source of feed for livestock in prairies of China and covers 41 % of land area, it belongs to Poaceae family,

shows good palatability and nutritious value (Xi Liang et al., 2016) and it is highly adaptable to diverse environmental conditions and stresses (Gan et al., 2012). However, exposure to environmental stresses causes numerous perturbations in metabolism of plant, which result in lower biomass accumulation (Zhang et al., 2014).

Adverse conditions inducing abiotic stress encompass degradation of chlorophyll at a higher rate than its biosynthesis (Liu et al., 2016); besides, carbohydrates biosynthesis downregulates and reduces carbohydrates partitioning to vegetative parts, causing decreases in plant height, fresh and dry weight (Li et al., 2015). Stress mediated decline in photosynthesis also diminishes the capability of plants to uptake nutrients from soil. Lesser accumulation of nutrients eventually reduces cofactors availability for enzyme activation (Lu et al., 2014). Moreover, chlorophyll biosynthesizing enzymes also diminish under abiotic stresses. Likewise, impedance in biosynthesis of osmotic substances further aggravates the susceptibility of L. chinensis to environmental stress (Lin et al., 2017). Besides, lower accumulation of osmotic substances enhances the sensitivity to abiotic stresses (Liu et al., 2016; Kamal et al., 2017).

Excessive generation of reactive oxygen species (ROS) overcome antioxidant defense mechanism of plant. Excessive accumulation of superoxide radical (O2

·-), hydrogen peroxide (H2O2), hydroxyl radical (OH·-) and singlet oxygen (1O2

*) disturb the biosynthesis of antioxidant enzymes (AbdElgawad et al., 2015; Shahid et al., 2017). Sub-cellular sites of ROS generation include chloroplast, mitochondria, apoplast, cell wall, cell membrane, endoplasmic reticulum and peroxisomes. Moreover, ROS mediated decline in biosynthesis of superoxide dismutase, catalase, peroxidase, ascorbate peroxidase and glutathione peroxidase aggravate oxidative stress (Singh et al., 2017). Oxidative stress enhances lipid peroxidation of membranes and reduces enzymatic

INTRODUCCIÓN

Leymus chinensis es la principal fuente de alimento para el ganado en las praderas en China y cubre 41 % del área territorial, pertenece a la familia Poaceae, muestra buena palatabilidad y valor nutritivo (Xi Liang et al., 2016) y es altamente adaptable a diversas condiciones ambientales y estreses (Gan et al., 2012). Sin embargo, su exposición a estreses ambientales causa numerosas perturbaciones en el metabolismo de la planta, que resultan en una menor acumulación de biomasa (Zhang et al., 2014).

Las condiciones adversas que inducen estrés abió-tico abarcan la degradación de clorofila a niveles ma-yores que su biosíntesis (Liu et al., 2016); además, la biosíntesis de hidratos de carbono regula de manera negativa y reduce la partición de hidratos de carbono a las partes vegetativas, causando reducciones en la altura de la planta y en pesos fresco y seco (Li et al., 2015). La disminución de la fotosíntesis por el estrés también reduce la capacidad de plantas para absor-ber nutrientes del suelo. Con el tiempo, la acumu-lación menor de nutrientes reduce la disponibilidad de cofactores para la activación de enzimas (Lu et al., 2014). Además, las enzimas biosintetizadoras de clo-rofila también disminuye bajo el estrés abiótico. Asi-mismo, la impedancia en la biosíntesis de sustancias osmóticas agrava más la susceptibilidad de L. chinen-sis al estrés ambiental (Lin et al., 2017). Además, una menor acumulación de sustancias osmóticas aumen-ta la sensibilidad al estrés abiótico (Liu et al., 2016; Kamal et al., 2017).

La generación excesiva de especies de oxígeno reactiva (EOR) superan el mecanismo de defensa de antioxidantes de la planta. La acumulación excesiva del radical superóxido (O2

·-), peróxido de hidróge-no (H2O2), del radical hidroxilo (OH·-) y oxígeno singlete (1O2

*) interfieren con la biosíntesis de enzi-mas antioxidantes (AbdElgawad et al., 2015; Shahid et al., 2017). Sitios sub-celulares de generación de EOR incluyen la clorofila, mitocondrios, apoplastos, paredes celulares, membrana celular, endoplasma y peroxisomas. Además, las reducciones mediadas por EOR en la biosíntesis de superóxido dismutasa, cata-lasa, peroxidasa, peroxidasa de ascorbato y glutatión peroxidasa agravan el estrés oxidativo (Singh et al., 2017). El estrés oxidativo realza la peroxidación lípi-da de membranas y reduce actividades enzimáticas, la absorción de nutrientes y acumulación de biomasa (Sharma et al., 2012).

101ZONG et al.

IMPROVING GROWTH AND PHYSIOCHEMICAL ATTRIBUTES OF Leymus chinensis THROUGH EXOGENOUS BRASSINOLIDE,

activities, nutrient uptake and biomass accumulation (Sharma et al., 2012).

Exogenous application of nutrients and plant growth regulators easily may reverse adverse impacts of stresses (Per et al., 2017). Brassinosteroid (BR) is a steroid hormone that boosts biosynthesis of antioxidants under stressed conditions (Talaat et al., 2015). Physiological effects of BR are similar to auxins and it enhances plant capability to accumulate biomass (Wu et al., 2012). Brassinosteroid triggers cell elongation, extension and division and it is helpful for vegetative growth of L. chinensis under stressed environments; besides, BR does not cause pollution and it a sustainable strategy to alleviate adverse impacts of several stresses.

Exogenous application of nitrogen (N), phosphorous (P) and potassium (K) are important since exogenously applied nutrients do not require energy for uptake, since they go through diffusion under stressed conditions (Yang et al., 2016). Foliar applied nutrients do not cause soil salinization, eutrophication and nutrient losses through leaching and fixation (Roosta and Hamidpour, 2011).

Foliar application of N enhances biosynthesis of chlorophyll, stay-green trait, growth and biomass accumulation under stress conditions (Wasaya et al., 2017). Moreover, accumulation of proteins and sucrose translocation were also enhanced under foliar application of N (Fiasconaro et al., 2012). Foliar applied P increases energy and compounds availability for numerous metabolic processes by promoting nutrient uptake (Alam et al., 2016). Potassium is the most important osmotic element and regulator of stomatal movements in plants (Cochrane and Cochrane, 2009). Foliar applied K enhances activities of chlorophyll biosynthesizing enzymes, accumulation of osmotic substances, sucrose translocation and quality under stress conditions (Pan et al., 2017). Accumulation of K enhance cell growth by promoting H+-ATPase activity and cell extension; besides, K maintains a favorable gradient for inflow of water into the cells during cell growth. Potassium is also required to maintain a low pH in apoplast as is necessary to activate hydrolases during growth elongation (Bakhshandeh et al., 2017). Moreover, K maintains high pH in the conductive system of plants essential to load sucrose through phloem and thus enhancing assimilates translocation from sources towards sinks under stress conditions (Hu et al., 2017).

La aplicación exógena de nutrientes y reguladores del crecimiento de plantas podrían fácilmente rever-tir los impactos adversos del estrés (Per et al., 2017). Brasinoesteroide (BR) es una hormona esteroide que estimula la biosíntesis de antioxidantes bajo condi-ciones de estrés (Talaat et al., 2015). Los efectos fisio-lógicos de BR son similares a las auxinas y aumenta la capacidad de las plantas para acumular biomasa (Wu et al., 2012). El brasinoesteroide desencadena el estiramiento, la extensión y división celulares y es útil para el crecimiento vegetativo de L. chinensis en ambientes de estrés; además, BR no contamina y es una estrategia sostenible para reducir los impactos adversos de varios tipos de estrés.

La aplicación exógena de nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K) son de gran importancia, porque los nutrientes aplicados de manera exógena no requie-ren de energía para su absorción, debido a que pasan por difusión bajo condiciones de estrés (Yang et al., 2016). Los nutrientes aplicados de manera foliar no causan salinización del suelo, eutrofización ni pérdi-das de nutrientes por lixiviación ni fijación (Roosta y Hamidpour, 2011).

La aplicación foliar de N mejora la biosíntesis de clorofila, mantiene a la planta verde y mejora el crecimiento y la acumulación de biomasa bajo con-diciones de estrés (Wasaya et al., 2017). Asimismo, la acumulación de proteínas y translocación de su-crosa también fueron mejoradas con la aplicación foliar de N (Fiasconaro et al., 2012). El P aplicado de manera foliar aumenta la energía y disponibilidad de compuestos para varios procesos metabólicos ya que promueve la absorción de nutrientes (Alam et al., 2016). El potasio es el elemento osmótico más importante y regulador de movimientos estomáticos en plantas (Cochrane y Cochrane, 2009). Aplicado de manera foliar, K promueve las actividades de las enzimas biosintetizadoras de clorofila, la acumula-ción de sustancias osmóticas, la traslocación de su-crosa y calidad bajo condiciones de estrés (Pan et al., 2017). La acumulación de K fomenta el crecimiento celular al promover la actividad de H+-ATPasa y la extensión celular; además, K mantiene un gradiente favorable para el flujo de agua hacia las células duran-te el crecimiento. El potasio también es importante para mantener un bajo pH en el apoplasto, así como para activar las hidrolasas durante el estiramiento ce-lular (Bakhshandeh et al., 2017). De igual manera, el K mantiene un alto pH en el sistema conductivo de plantas, esenciales para llevar sucrosa en el floema,



An exogenous mixture of BR and N, P and K is a feasible booster to metabolic processes and biomass accumulation in L. chinensis, but more information is needed about the association of physiochemical attributes and morphological traits. Other grass show a strong and positive correlation of physiochemical attributes with morphological parameters. Therefore, the objectives of this experiment were: 1) to improve biomass accumulation of L. chinensis through concentrations of exogenous urea + KH2PO4 + BR; 2) to assess the effects of rates of foliar urea + KH2PO4 + BR on osmotic adjustments, photosynthetic pigments, nutrient uptake and antioxidants enzymes.

MATERIALS AND METHODS

Experimental site

The experiment was conducted at natural grassland of Inner Mongolia Xilinguole (116° 10.162’ E, 43 ° 50.671’ N and 105 m altitude), China, during July to August in 2015 and it was repeated in 2016. The annual sunshine hours in 2015 were 2750. The annual sunshine was 65 % of the total of hours in the pasture growing season (April to September). Content of total soil nitrogen was moderate and of potassium was sufficient, whereas and soil organic matter content was medium to high. Soil phosphorus contents were generally low in upper soil layer.

Experimental material

This study included different nutrients and BR on L. chinensis. Urea used for foliar application contained 460.6 g kg-1 N, and K dihydrogen phosphate (KH2PO4) contained 340.2 g kg-1 K and 520.2 g kg-1 P. Foliar spray of growth regulators, nutrients and water were applied at rate of 300 L ha-1 in each experimental unit. Exogenous application was done on bright sunny days when there was no dew on leaves to minimize the influence of external environmental factors. Tween-80 was used to enhance absorption of nutrients and BR.

Experimental design and treatments

The experimental design was Randomized Complete Block (RCB) and replicated 3 times. Gross plot area of experimental units was 10 m long and 9.5 m wide and distance of 1 m was maintained between different experimental plots to accomplish spatial isolation of different treatments.

Treatments were a similar concentration of BR plus concentrations of urea and KH2PO4: T1=1 % urea + 0.5 %

con lo que mejora la traslocación de asimilados de las fuentes hacia sumideros bajo condiciones de estrés (Hu et al., 2017).

Una mezcla exógena de BR y N, P y K es un refor-zador factible de procesos metabólicos y de acumu-lación de biomasa en L. chinensis, aunque se necesita más información acerca de la asociación de atributos fisoquímicos y rasgos morfológicos. Otros pastos de-muestran una correlación fuerte y positiva de atribu-tos fisioquímicos con parámetros morfológicos. Por lo tanto, los objetivos de este experimento fueron: 1) mejorar la acumulación de biomasa de L. chinen-sis por medio de concentraciones de urea exógena + KH2PO4 + BR; 2) evaluar los efectos de urea foliar + KH2PO4 + BR sobre ajustes osmóticos, pigmentos fotosintéticos, absorción de nutrientes y enzimas an-tioxidantes.

MATERIALES Y MÉTODOS

Sitio experimental

El experimento se realizó en un pastizal natural de Mongolia Interior Xilinguole (116° 10.162’ E, 43 ° 50.671’ N y a una altu-ra de 105 m), China, entre julio y agosto de 2015 y se repitió en el 2016. Las horas anuales de luz solar en el 2015 fueron 2750, y representan 65 % de las horas totales en épocas de crecimiento del pastizal (abril a septiembre). El contenido de nitrógeno total en el suelo fue moderado y el del potasio fue suficiente, mientras que los contenidos de material orgánica en el suelo fueron de mediano a alto. Los contenidos de fósforo en el suelo fueron ge-neralmente bajos en la capa superior del suelo.

Material experimental

Este estudio incluyó diferentes nutrientes y BR en L. chi-nensis. La urea usada para su aplicación foliar contenía 460.6 g kg-1 N, y el dihidrogeno fosfato de potasio (KH2PO4) contenía 340.2 g kg-1 K y 520.2 g kg-1 P. Los reguladores de crecimiento, nutrientes y agua en atomizador foliar se aplicaron en dosis de 300 L ha-1 en cada unidad experimental. La aplicación exóge-na se realizó en días de sol, cuando no había rocío en las hojas, para minimizar la influencia de factores ambientales externos. Tween-80 se usó para mejorar la absorción de nutrientes y BR.

Diseño experimental y tratamientos

El diseño experimental fue de bloques completamente al azar (RCB) y con 3 replicaciones. El área total de suelo de las unida-

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KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T2=2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T3=3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; NT = water spray (control). Foliar treatments were applied 3 times at interval of 8 d on bright sunny days by evenly spraying all plants. Leaf samples were collected 7 d after application of treatments and processed.

Variables evaluated

The plants were uprooted, rinsed with distilled water, dried with tissue paper and processed to record variables. Plant height was measured from base to the tip of plant. Fresh weight was recorded using an electrical weighing balance and plant was placed into an oven at 105 °C for 15 min and then 65 °C constant temperature until constant weight (dry weight). Photosynthetic pigments were determined using the method described by Wellburn (1994) and soluble sugars were quantified using Anthrone Calorimetric method (Li et al., 2008). Soluble proteins were evaluated using Coomassie Brilliant Blue Method (Niu et al., 2016), and free amino acids were determined by ninhydrin colorimetric assay (Huang et al., 2010).

Nitrogen concentration was determined according to Li et al. (2008). Phosphorous was evaluated using concentrated sulfuric acid for digestion and quantified through molybdenum antimony anti-colorimetric determination (Dongting et al., 2012). Potassium contents were determined using concentrated sulfuric acid as digesting agent and absorption was recorded at atomic absorption spectrophotometer as defined by Yang et al. (2010).

Nitrate reductase (NR) activities were evaluated using the protocol defined by Chu et al. (2017). Acid phosphatase (ACP) activities were quantified using calorimetric assay (Tian et al., 2003) and malate dehydrogenase (MDH) activities were determined using procedure defined by Sayre et al. (1979). The activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) were evaluated according with Parida et al. (2004).

Statistical analysis

Data set was statistically analyzed by analysis of variance (ANOVA) using SPSS 16.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA). Treatments means were compared with Tukey test (p£0.05).

RESULTS AND DISCUSSION

Foliar applied nutrients and BR significantly (p£0.05) improved biomass accumulation traits over control (water spray). Maximum plant height (35.69 cm),

des experimentales fue 10 m de largo y 9.5 m ancho, y se mantu-vo una distancia de 1 m entre diferentes parcelas experimentales para lograr el aislamiento espacial de los diferentes tratamientos.

Los tratamientos tuvieron una concentración similar de BR más concentraciones de urea y KH2PO4: T1=1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T2=2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T3=3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; NT = agua en atomizador (testigo). Los tratamientos foliares se apli-caron 3 veces a un intervalo de 8 d en días asoleados asperjando todas las plantas de manera uniforme. Las muestras de hojas se recolectaron 7 d después de la aplicación de los tratamientos y se procesaron.

Variables evaluadas

Las plantas se arrancaron, enjuagaron con agua destilada, secaron con papel absorbente y procesaron para el registro de variables. La altura de las plantas se midió desde la base hasta la punta de cada una. El peso fresco se registró usando una báscula eléctrica y la planta se colocó en un horno a 105 °C por 15 min, seguido de 65 °C a temperatura constante hasta obtener un peso constante (peso seco). Los pigmentos fotosintéticos se determi-naron usando el método descrito por Wellburn (1994) y las azú-cares solubles se cuantificaron usando el método calorimétrico Anthrone (Li et al., 2008). Las proteínas solubles se evaluaron usando el método de Coomassie Brilliant Blue (Niu et al., 2016), y se determinaron los aminoácidos libres por medio del ensayo colorimétrico de ninhidrina (Huang et al., 2010).

La concentración de nitrógeno se determinó según Li et al. (2008). El fósforo se evaluó usando ácido sulfúrico concentra-do para la digestión y se cuantificó mediante una determinación anticolorimétrica de antimonio-molibdeno (Dongting et al., 2012). Los contenidos de potasio se determinaron usando ácido sulfúrico concentrado como agente digestivo y la absorción se registró en un espectrofotómetro de absorción atómica, según la definición de Yang et al. (2010).

Las actividades de nitrato reductasa (NR) se evaluaron usan-do el protocolo definido por Chu et al. (2017). Las actividades de fosfatasa ácida (ACP) se cuantificaron con un ensayo calorimé-trico (Tian et al., 2003) y las actividades de malato deshidroge-nasa (MDH) se determinaron usando el procedimiento definido por Sayre et al. (1979). Las actividades de superóxido dismutasa (SOD), peroxidasa (POD), catalasa (CAT), ascorbato peroxidasa (APX) y glutatión reductasa (GR) se evaluaron de acuerdo con Parida et al. (2004).

Análisis estadísticos

El conjunto de datos se analizó estadísticamente con un aná-lisis de varianza (ANDEVA) usando SPSS 16.0 (SPSS Inc., Chicago,



fresh weight (65.70 g) and dry weight (33.05 g) was recorded with 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR (T2), followed by 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR (T3), while minimum values of these attributes were noticed with the foliar application of water. Furthermore, exogenous application of nutrients and BR significantly increased fresh and dry weight over control, but 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR resulted in significantly most fresh and dry weight over other treatments. Average increments in plant height, fresh and dry weight due to the exogenous treatment were 18 %, 64 % and 63 % respectively, over control (Table 1).

A significant boom in biosynthesis of photosynthetic pigments was observed under foliar applied nutrients and BR over control. Significantly more chlorophyll a (1.04 mg g-1), chlorophyll b (0.162 mg g-1), carotenoids (0.22 mg g-1) and total chlorophyll (1.38 mg g-1) were observed with 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR application, than other treatments. Foliar application of 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR and 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR showed similar response for chlorophyll a/b. There were significantly lesser values photosynthetic pigments for water spray, compared to other treatments (Table 2).

Accumulation of osmotic substances was significantly increased under foliar combinations of nutrients and BR over control. Application of 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR significantly

Table 1. Effect of foliar application of nutrients and BR on biomass accumulation of L. chinensis.

Cuadro 1. Cuadro 1. Efecto de la aplicación foliar de nutrientes y BR en la acumulación de biomasa de of L. chinensis.

Treatments Plant height (cm)

Fresh weight (g)

Dry weight (g)

T1 29.69±0.94b 37.73±1.63c 17.03±1.70cT2 35.69±1.24a 65.70±4.14a 33.05±3.02aT3 32.26±2.56ab 55.69±3.20b 25.44±1.39bNT 29.11±1.53b 23.33±2.02d 12.24±1.13d

Values (mean±SE) with different letters in a column are statistically different (p£0.05). BR: brassinosteroid; T1: 1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T2: 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T3: 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; NT: water spray (control) v Valores (media±SE) con diferentes letras en una columna son estadísticamente diferentes (p£0.05). BR: brasinoesteroide; T1: 1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T2: 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T3: 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; NT: agua en atomizador (testigo).

IL, USA). Las medias de los tratamientos se compararon usando la prueba de Tukey (p £ 0.05).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La aplicación foliar de los nutrientes y BR mejo-raron significativamente (p £ 0.05) las características de acumulación de biomasa con respecto al testigo (atomizador con agua). La altura máxima de la plan-ta (35.69 cm), el peso fresco (65.70 g) y peso seco (33.05 g) se registraron con 2 % de urea + 1 % KH-2PO4 + 0.2 mg L-1 BR (T2), seguido de 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR (T3), mientras que los valores mínimos de estos atributos se registraron con la aplicación foliar de agua. Además, la aplica-ción exógena de los nutrientes y BR incrementaron de manera significativa los pesos fresco y seco con respecto al testigo, aunque 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR resultaron en peso fresco y seco sig-nificativamente mayor a los demás tratamientos. Los aumentos promedio en altura de la planta, pesos fres-co y seco debido al tratamiento exógeno fueron 18 %, 64 % y 63 % respectivamente, con respecto al testigo (Cuadro1).

Un auge significativo en la biosíntesis de pigmen-tos fotosintéticos se observó con la aplicación foliar de nutrientes y BR, respecto al testigo. Se observó significativamente más clorofila a (1.04 mg g-1), clo-rofila b (0.162 mg g-1), carotenoides (0.22 mg g-1) y clorofila total (1.38 mg g-1) con la aplicación de 2 %

105ZONG et al.


enhanced soluble proteins (14.98 mg g-1), sugars (44.74 mg g-1) and free amino acids (0.4070 mg g-1) as compared to other treatments. Soluble proteins, sugars and free amino acids were increased by 56 %, 68 % and 44 %, respectively, by 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR. Accumulation of soluble proteins (6.60 mg g-1), sugars (14.50 mg g-1) and free amino acids (0.2272 mg g-1) were significantly lower with application of water spray (Table 3).

Uptake of N, P and K was improved by foliar sprays, as compared to control (water) which decreased uptake of N (0.90 %) and P (0.22 %). However, 1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR and control showed statistically similar K uptake (Table 4).

NR, MDH and ACP activities were enhanced under foliar applied nutrients + BR, as compared to

Table 3. Effect of foliar application of nutrients and BR on osmotic substances of L. chinensis.Cuadro 3. Efecto de la aplicación foliar de nutrientes y BR sobre las sustancias osmóticas en L.

chinensis.

Treatments Soluble proteins (mg g-1)

Soluble sugars (mg g-1)

Free amino acids (mg g-1)

T1 8.76±0.56c 19.61±0.59c 0.2547±0.0121cT2 14.98±1.24a 44.74±4.55a 0.4070±0.0189aT3 11.71±1.11b 25.00±1.34b 0.3510±0.0145bNT 6.60±0.97d 14.50±1.38d 0.2272±0.0097d

Values (mean±SE) with different letters in a column are statistically significant (p£0.05). BR: brassinosteroid; T1: 1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T2: 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T3: 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; NT: water spray (control) v Valores (media±SE) con diferentes letras en una columna son estadísticamente significativos (p£0.05). BR: brasinoesteroide; T1: 1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T2: 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T3: 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; NT: agua en atomizador (testigo).

Table 2. Effect of foliar application of nutrients and BR on photosynthetic pigments of L. chinensis.Cuadro 2. Efecto de la aplicación foliar de nutrientes y BR sobre los pigmentos fotosintéticos de L. chinensis.

Treatments Chlorophyll a(mg g-1)

Chlorophyll b(mg g-1) Chlorophyll a/b Carotenoids

(mg g-1)Total chlorophyll

(mg g-1)

T1T2T3NT

0.499±0.0059b1.040±0.0206a0.542±0.0200b0.406±0.0227c

0.156±0.0049bc0.316±0.0103a0.162±0.0218b0.137±0.0009c

3.163±0.051b3.317±0.061a3.340±0.065a2.943±0.025c

0.129±0.0092b0.220±0.0048a0.128±0.0038b0.130±0.0095b

0.678±0.0198bc1.381±0.0316a0.742±0.0645b0.596±0.0089c


urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR, que en otros tratamientos. La aplicación foliar de 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR y 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR presentaron respuestas similares para la clorofila a/b. Hubo valores significativamente menores de pigmentos fotosintéticos para el agua en atomizador en comparación con otros tratamientos (Cuadro 2).

La acumulación de sustancias osmóticas aumentó de manera significativa con las combinaciones folia-res de nutrientes y BR, respecto al testigo. La apli-cación de 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR aumentó de manera significativa las proteínas solubles (14.98 mg g-1), azúcares (44.74 mg g-1) y aminoácidos libres (0.4070 mg g-1), en compara-ción con otros tratamientos. Las proteínas solubles, azúcares y aminoácidos libres aumentaron en 56 %,



control. Statistical alike activities of NR, MDH and ACP were observed with exogenous 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR and 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR. Activities of NR (1.02 mg g-1 h-1) and ACP (11.90 U g-1) were significantly lower with application of water spray, whereas, application of water spray and 1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR showed similar activities for MDH (Table 5).

Activities of GR (0.244 U g-1 min) and POD (13193 U g-1 min) were significantly increased by 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR (81 % and 66 %, respectively) over control. But, activities of APX and SOD were similar with all combinations of nutrients and BR. Besides, statistically similar activity of CAT was evident with 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR and 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR, whereas the least activities of SOD, POD, CAT, GR and APX were recorded for control (Table 6).

Improvements in biomass accumulation under foliar applied nutrients and BR over control can be ascribed to enhanced biosynthesis of osmotic substances. Increment in free amino acids might have depressed osmotic potential and thus helped to retain water in cells. Besides, cells maintained turgidity and kept more cell division and elongation (Hu and Urs, 2008). Therefore, enhanced biomass accumulation under foliar sprays might be a consequence of improved accumulation of osmotic

Table 4. Effect of foliar application of nutrients and BR on nutrient accumulation of L. chinensis.

Cuadro 4. Efecto de la aplicación foliar de nutrientes y BR sobre la acumulación de nutrientes en L. chinensis.

Treatments N (%)

P (%)

K (%)

T1 1.21±0.02b 0.33±0.017b 0.0134±0.0005bT2 1.29±0.02a 0.52±0.024a 0.0170±0.0008aT3 1.33±0.07a 0.58±0.049a 0.0175±0.0003aNT 0.90±0.02c 0.22±0.009c 0.0120±0.0003b


68 % y 44 %, respectivamente, con 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR. La acumulación de proteínas solubles (6.60 mg g-1), azúcares (14.50 mg g-1) y aminoácidos libres (0.2272 mg g-1) fueron sig-nificativamente más bajos con la aplicación de agua en atomizador (Cuadro 3).

La absorción de N, P y K mejoró con las asper-siones foliares, en comparación con el testigo (agua) que redujo la absorción de N (0.90 %) y P (0.22 %). Sin embargo, 1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR y el testigo presentaron una absorción estadís-ticamente similar de K (Cuadro 4).

Las actividades de NR, MDH y ACP aumentaron con nutrientes + BR aplicados de manera foliar, com-parados con el testigo. Actividades estadísticamente similares de NR, MDH y ACP se observaron con la aplicación exógena de 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR y 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR. Actividades de NR (1.02 µg g-1 h-1) y ACP (11.90 U g-1) fueron significativamente menores con la aplicación de agua en atomizador, mientras que la aplicación de agua en atomizador con 1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR presentaron actividades si-milares para MDH (Cuadro 5).

Actividades de GR (0.244 U g-1 min) y POD (13193 U g-1 min) aumentaron de manera signifi-cativa con 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR (81 % y 66 %, respectivamente), con respecto al testigo. Sin embargo, las actividades de APX y SOD fueron similares con todas las combinaciones de

107ZONG et al.


Table 5. Effect of foliar application of nutrients and BR on activities of nitrate reductase, malate dehydrogenase and acid phosphatase of L. chinensis.

Cuadro 5. Efecto de la aplicación foliar de nutrientes y BR sobre actividades de reductasa de nitrato, malato deshidrogenasa y fosfatasa ácida de L. chinensis.

Treatments Nitrate reductase (mg g-1 h-1)

Malate dehydrogenase (U g-1)

Acid phosphatase(U g-1)

T1 3.90±0.16b 0.79±0.02b 15.97±0.38bT2 6.42±0.43a 2.35±0.15a 17.77±0.18aT3 6.56±0.28a 2.55±0.12a 17.91±0.22aNT 1.02±0.19c 0.73±0.03b 11.90±0.61c


Table 6. Effect of foliar application of nutrients and BR on activities antioxidant enzymes of L. chinensis.Cuadro 6. Efecto de aplicación foliar de nutrientes y BR en enzimas de actividades antioxidantes de L. chinensis.

Treatments GR(U g-1·min-1)

APX (U g-1·min-1)

POD(U g-1·min-1)

SOD(U g-1·FW-1)

CAT (U g-1·min-1)

T1 0.067±0.0177c 5.24±0.45ab 4846.03±264.25c 290.49±8.31ab 68.42±9.41bcT2 0.244±0.0298a 6.52±0.92a 13193.10±306.73a 298.08±4.64a 93.98±11.32aT3 0.124±0.0131b 5.54±0.79ab 10777.65±203.13b 291.28±6.87ab 75.26±8.69abNT 0.047±0.0281c 4.39±0.74b 4536.86±143.22c 276.26±9.54b 50.08±6.40c

Values (mean ± SE) with letters in a column are statistically significant (p£0.05). SOD: Superoxide dismutase; POD: Peroxidase; CAT: Catalase; GR: Glutathione reductase; APX: Ascorbate peroxidase; BR: brassinosteroid; T1: 1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T2: 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T3: 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; NT: water spray (control) v Valores (media±SE) con letras en una columna son estadísticamente diferentes (p£0.05). SOD: Superóxido dismutasa; POD: Peroxidasa; CAT: Catalasa; GR: Glutatión reductasa; APX: Peroxidasa de ascorbato; BR: brasinoesteroide; T1: 1 % urea + 0.5 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T2: 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; T3: 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR; NT: agua en atomizador (testigo).

substances (Vardhini and Anjum, 2015). Free amino acid mediated improvements in cell elongation and division was further established from significant and strong positive association of amino acids and plant height; soluble proteins, soluble sugars and free amino acids with fresh weight (Table 7). Likewise, increment in plant height, fresh and dry weight might also be consequence of improved activities of antioxidants under nutrients + BR sprays, over control. Enhanced biosynthesis of antioxidants might have escalated detoxification of reactive oxygen species (Vardhini, 2017). Consequently, improvements in carbohydrates partitioning towards

nutrientes y BR. Además, la actividad estadística-mente similar de CAT fue evidente con 2 % urea + 1 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR y 3 % urea + 2 % KH2PO4 + 0.2 mg L-1 BR, mientras que las menores actividades de SOD, POD, CAT, GR y APX se regis-traron para el testigo (Cuadro 6).

Las mejoras en acumulación de biomasa con los nutrientes y BR aplicados de manera foliar con res-pecto al testigo pueden deberse a la biosíntesis me-jorada de sustancias osmóticas. Aumentos en ami-noácidos libres podrían haber reducido el potencial osmótico, y así habrían ayudado a retener agua en las células. Además, las células mantuvieron su rigidez y



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109ZONG et al.


stem was enhanced and thus plant height, fresh and dry weight was improved (Kuai et al., 2016). Furthermore, there was strong correlation of GR and APX with plant height, APX, POD and CAT with fresh weight; GR, APX, POD, and CAT with dry weight accomplished the antioxidant mediated improvements in plant height (Table 7). Application of BR + nutrient spray improved growth and biomass in numerous plants. Enhancement in biomass and growth was a consequence of metabolic improvements in plants (Neshev and Manolov, 2015; Kuai et al., 2016; Vardhini, 2017).

Significant improvements in biosynthesis of photosynthetic pigments under foliar nutrients + BR over water spray can be attributed to enhanced uptake of nutrients, improved activities of NR, MDH and ACP, antioxidant activities and osmotic substances. Upregulations in activity of MDH might have accelerated the breakdown of malate into oxaloacetate. Improved accumulation of oxaloacetate ultimately enhanced biosynthesis of osmotic substances and carbohydrate biosynthesis (Wang and Bi, 2006). Malate dehydrogenase triggered improvements in biosynthesis of photosynthetic pigments was accomplished from significant and positive correlation of MDH with chlorophyll a/b (Table 7). Moreover, improvements in photosynthetic pigments can also be related to enhancements in ACP activities. Increased biosynthesis of ACP might have escalated energy gains through enhancing the hydrolysis of ester bonds of carbohydrates. Besides, more energy availability might have improved uptake of nutrients and enzyme activation (Liang et al., 2011). ACP induced improvements in biosynthesis of photosynthetic pigments was established from strong, positive and highly significant association of chlorophyll a/b with ACP (Table 7). Similarly, improved biosynthesis of GR might have increased detoxification of reactive oxygen species. Boom in activities of GR might have enhanced the capability for scavenging of hydrogen peroxide and thus reduced lipid peroxidation. Rapid detoxification might have upregulated biosynthesis of chlorophyll (Zhou et al., 2015). Improvements in chlorophyll biosynthesis due to glutathione were confirmed from strong, positive and significant correlation of GR with chlorophyll a, b and total chlorophyll contents (Table 7). Likewise, increment in biosynthesis of photosynthetic substances can be also be attributed

conservaron una mayor división y estiramiento celu-lar (Hu y Urs, 2008). Por lo tanto, la acumulación aumentada de biomasa con atomizadores foliares podría ser consecuencia de una mejor acumulación de sustancias osmóticas (Vardhini y Anjum, 2015). Las mejoras mediadas por aminoácidos libres en el estiramiento y división celular se establecieron nue-vamente desde una asociación fuerte y positiva entre aminoácidos y altura de la planta; proteínas solubles y aminoácidos libres con el peso seco (Cuadro 7). Asimismo, el aumento en la altura de la planta, pesos fresco y seco también podrían ser consecuencia de las actividades mejoradas de antioxidantes bajo nutrien-tes + BR en atomizador, con respecto al testigo. La biosíntesis mejorada de antioxidantes podría haber aumentado la desintoxicación de las especies de oxí-geno reactivo (Vardhini, 2017). En consecuencia, las mejoras en el posicionamiento de los hidratos de car-bono hacia el tallo aumentaron, con lo cual también mejoraron la altura de la planta, y los pesos fresco y seco (Kuai et al., 2016). Asimismo, hubo una fuerte correlación de GR y APX con la altura de la plan-ta, APX, POD y CAT con el peso fresco; GR, APX, POD, y CAT con el peso seco lograron las mejoras en altura de la planta mediados por antioxidantes (Cua-dro 7). La aplicación de BR + nutrientes en atomiza-dor lograron mejoras en el crecimiento y la biomasa de varias plantas. La mejora en biomasa y crecimien-to fue una consecuencia de mejoras metabólicas en plantas (Neshev y Manolov, 2015; Kuai et al., 2016; Vardhini, 2017).

Las mejoras significativas en la biosíntesis de pig-mentos fotosintéticos bajo nutrientes + BR foliares en comparación con agua en atomizador pueden deberse a una mejor absorción de nutrientes, activi-dades mejoradas de NR, MDH y ACP, actividades antioxidantes y sustancias osmóticas. Las regulacio-nes crecientes en la actividad de MDH podrían haber acelerado la descomposición de malato en oxaloace-tato. La acumulación mejorada de oxaloacetato final-mente aumentó la biosíntesis de sustancias osmóticas y de hidratos de carbono (Wang y Bi, 2006). El mala-to impulsó mejoras en la biosíntesis de pigmentos fo-tosintéticos, lo cual se logró desde una correlación significativa y correlativa de MDH con clorofila a/b (Cuadro 7). Además, las mejoras de pigmentos fo-tosintéticos también pueden estar relacionados con aumentos en actividades de ACP. La biosíntesis in-crementada de ACP podría haber conducido a un



to enhanced uptake of N, P and K. Higher N uptake might have boosted sucrose translocation, biosynthesis of chlorophyll and dry matter accumulation (Xu et al., 2013). And more P might have enhanced energy availability for metabolic processes and K have activated enzymes and enhanced osmotic adjustments (Zahoor et al., 2017; Xu et al., 2018). Strong and positive association of nutrients with chlorophyll a/b accomplished the role of nutrient uptake in improvement of photosynthesis (Table 7). Foliar application of nutrients + BR enhanced biosynthesis of photosynthetic pigments by improving antioxidant defense mechanism, osmotic adjustments and nutrient uptake (Wu et al., 2012; Yang et al., 2016; Dechant et al., 2017).

Increment in accumulation of osmotic substances in response to foliar applied nutrients + BR can be attributed to alleviation of oxidative stress. Foliar applied nutrients + BR might have enhanced the activities of antioxidants and improved photosynthesis. Alleviation of oxidative stress might decline degradation of chlorophyll and enhance stay-green trait (Liu et al., 2015). Consequently, higher photosynthetic area was maintained, which ultimately improved photosynthesis and biomass accumulation. Antioxidant mediated increase in accumulation of osmotic substances was also confirmed from strong, positive and significant association of soluble proteins with CAT, POD and APX; soluble sugars with GR, APX and CAT and free amino acids with POD and GR (Table 7). Foliar application of nitrogen, potassium and BR improved the capability of plant to gain osmotic adjustments, maintained turgor and enhanced photosynthesis (Vardhini and Anjum, 2015; Zahoor et al., 2017).

Enhancement in uptake of nitrogen can be adjudicated to improvements in activities of NR; besides, foliar applied nutrients + BR probably enhanced biomass accumulation and photosynthesis in our experiment. And, according to Sun et al. (2015), carbohydrates biosynthesis and availability of NADPH for NR might have augmented. Therefore, enhancement in NADPH availability could increase activities of NR, and thus nitrogen assimilation was improved. Improvements in nitrogen assimilation mediated by NR were accomplished from strong, positive and significant association of NR with nitrogen uptake (Table 7). Moreover, significant increase in nitrogen contents can also be attributed

crecimiento en las ganancias de energía por medio de una mejora de la hidrólisis de enlaces de esteres en hidratos de carbono. Además, una mayor disponibi-lidad de energía puede haber mejorado la absorción de nutrientes y la activación de enzimas (Liang et al., 2011). Mejoras en la biosíntesis de pigmentos foto-sintéticos, inducidos por ACP, fueron establecidas por la asociación fuerte, positiva y altamente signi-ficativa de la clorofila a/b con ACP (Cuadro 7). De manera similar, la biosíntesis mejorada del GR puede haber aumentado la desintoxicación de las especies de oxígeno reactivas. Un aumento en las activida-des de GR puede haber incrementado la capacidad de buscar peróxido de hidrógeno y, por lo tanto, la reducción en peroxidación lípida. Una rápida desin-toxicación puede haber causado una regulación as-cendente de la biosíntesis de clorofila (Zhou et al., 2015). Las mejoras en la biosíntesis de clorofila por el glutatión fueron confirmadas por una correlación fuerte, positiva y significativa de GR con clorofila a, b y contenidos totales de clorofila (Cuadro 7). Asi-mismo, el incremento en la biosíntesis de sustancias fotosintéticas también se puede atribuir a una absor-ción aumentada de N, P y K. La absorción mayor de N puede haber impulsado la traslocación de sucrosa, la biosíntesis de clorofila y la acumulación de materia seca (Xu et al., 2013); más P puede haber aumen-tado la disponibilidad de energía para los procesos metabólicos y el K puede haber activado las enzimas e incrementado los ajustes osmóticos (Zahoor et al., 2017; Xu et al., 2018). La asociación fuerte y positiva de nutrientes con clorofila a/b lograron la tarea de ab-sorber nutrientes en la mejora de la fotosíntesis (Cua-dro 7). La aplicación foliar de nutrientes + BR pro-movieron la biosíntesis de pigmentos fotosintéticos al mejorar el mecanismo de defensa antioxidante, los ajustes osmóticos y la absorción de nutrientes (Wu et al., 2012; Yang et al., 2016; Dechant et al., 2017).

El aumento en la acumulación de sustancias os-móticas en respuesta a la aplicación foliar de nutrien-tes + BR se puede atribuir a la reducción de estrés oxidativo. La aplicación foliar de nutrientes + BR puede haber aumentado las actividades de los an-tioxidantes y mejorado la fotosíntesis. La reducción del estrés oxidativo podría reducir la degradación de clorofila y mejorar el mantenimiento del color verde (Liu et al., 2015). En consecuencia, se mantuvo una mayor área fotosintética, lo cual mejoró la fotosínte-sis y acumulación de biomasa. El aumento, mediado

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to improved activities of ACP under foliar applied nutrients + BR. Enhancement in ACP might boost liberation of ATPs from ester-phosphate linkages and thus improved N uptake by enhancing availability of energy for nitrogen uptake. ACP induced increments in nitrogen uptake were also established from strong, positive and significant association of ACP with nitrogen contents (Table 7). An increment in uptake of phosphorous can be attributed to improved uptake of K and activities of NR; besides, higher uptake of N and K might have exerted a synergistic effect on P and thus P uptake was boosted (Xu et al., 2018). Similarly, K uptake increment might also be a consequence of synergism exerted by nitrogen uptake (Zhao et al., 2017). There was positive, significant strong association of P with K, NR and MDH and K with NR; besides, MDH further accomplished the synergistic effects exerted by nutrients on each other (Table 7). Application of nutrients and BR improved the uptake of nitrogen, phosphorus and potassium. Moreover, activities of ACP, NR and MDH were also improved because of application nutrients and growth substances (Sukalovic et al., 2011; Krasuska et al., 2017; Liu et al., 2017).

Improvements in activities of antioxidants can be attributed to enhanced accumulation of soluble sugars, proteins and free amino acids. Accumulation of osmotic substances might have declined the sensitivity of L. chinnesis towards ROS. Osmotic adjustments mediated increments in antioxidant boost were accomplished from strong, positive and significant association of GR with soluble sugars and proteins; APX with soluble proteins and free amino acids; CAT with soluble proteins and soluble sugars (Table 7). Furthermore, sustenance of water potential owing to osmotic adjustments might have escalated the detoxification of superoxide radical to oxygen (Luo et al., 2017). Hereafter, more availability of hydrogen peroxide might have enhanced activities of CAT and GR. Hence, detoxification of hydrogen peroxide to water and oxygen might have boosted ultimately more biomass of L. chinnesis. Significant, positive and strong correlation of GR with APX, APX with SOD and CAT further established enhanced detoxification of superoxide radical and substrate availability for CAT, APX and GR (Table 7). Foliar application of nutrients + BR enhanced plant height, number of leaves per plant, shoot and dry weight per plant, SOD, POD, CAT, APX, GR and mono-

por antioxidantes, en la acumulación de sustancias osmóticas también se confirmó por la asociación fuerte, positiva y significativa de proteínas solubles con CAT, POD y APX; de azúcares solubles con GR, APX y CAT y de aminoácidos libres con POD y GR (Cuadro 7). La aplicación foliar de nitrógeno, potasio y BR mejoró la capacidad de la planta para incrementar ajustes osmóticos, turgencia sostenida y la fotosíntesis aumentada (Vardhini y Anjum, 2015; Zahoor et al., 2017).

El aumento en la absorción de nitrógeno se puede adjudicar a mejoras en las actividades de NR; ade-más, los nutrientes + BR aplicados de manera foliar pueden haber mejorado la acumulación de biomasa y fotosíntesis en nuestro experimento. Según Sun et al. (2015), la biosíntesis de hidratos de carbono y dis-ponibilidad de NADPH para el NR también pueden haber aumentado. Por lo tanto, es posible que el in-cremento en la disponibilidad de NADPH haya au-mentado las actividades de NR, y por ello mejorado la asimilación de nitrógeno. Las mejoras en la asimi-lación de nitrógeno mediados por NR se obtuvieron gracias a una asociación fuerte, positiva y significa-tiva de NR con absorción de nitrógeno (Cuadro 7). Además, un aumento significativo en contenidos de nitrógeno también se puede atribuir a las actividades mejoradas de ACP bajo nutrientes + BR aplicados de manera foliar. La mejora en ACP podría impulsar la liberación de ATPs de enlaces éster-fosfato, y así aumentar la absorción de N al aumentar la disponi-bilidad de energía para este fin. Incrementos en ni-trógeno inducidos por ACP también se establecieron a partir de una asociación fuerte, positiva y significa-tiva de ACP con contenidos de nitrógeno (Cuadro 7). Un aumento en la absorción de fósforo se puede atribuir a una mejora en la absorción de K y activi-dades de NR; además, una mayor absorción de N y K pueden haber tenido un efecto sinérgico sobre el P, con lo cual aumentó la absorción de P (Xu et al., 2018). Asimismo, la absorción de K también podría ser consecuencia de la sinergia ejercida por la absor-ción de nitrógeno (Zhao et al., 2017). Hubo una aso-ciación fuerte, positiva y significativa de P con K, NR y MDH y de K con NR; además, MDH aumentó los efectos sinérgicos ejercidos por los nutrientes hacia los demás (Cuadro 7). La aplicación de nutrientes y BR mejoró la absorción de nitrógeno, fósforo y pota-sio. También aumentaron las actividades de ACP, NR y MDH gracias a la aplicación de nutrientes y sustan-



dehydro ascorbate reductase. Besides, improvements in morphological attributes were linked with the boost of antioxidant activities (Talaat et al., 2015; Ahanger and Agarwal, 2017; Jan et al., 2017).

CONCLUSIONS

Exogenous application of RB, nitrogen, phosphorus and potassium mixed fertilization at higher doses significantly improved the biosynthesis of photosynthetic pigments, osmotic substances, nutrient uptake, activities of nitrate reductase, malate dehydrogenase, acid phosphatase and antioxidant enzymes in L. chinensis. Improvements in physiochemical attributes ultimately enhanced accumulation of fresh, dry weight and plant height of L. chinensis.

ACKNOWLEDGEMENT

The authors are grateful to National Key Basic Research Program of China (2014CB138806) along with Crop Germplasm Resources Utilization and Innovation Base Program of the 111 Project of China (104510-205001).

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cias de crecimiento (Sukalovic et al., 2011; Krasuska et al., 2017; Liu et al., 2017).

Las mejoras en las actividades de los antioxidan-tes pueden atribuirse a la acumulación mejorada de azúcares solubles, proteínas y animoácidos libres. La acumulación de sustancias osmóticas puede haber re-ducido la sensibilidad de L. chinnesis hacia las ROS. Los ajustes osmóticos que mediaron en aumentos de impulsos antioxidantes se obtuvieron gracias a una asociación fuerte, positiva y significativa de GR con azúcares solubles y proteínas; APX con proteínas so-lubles y aminoácidos libres; CAT con proteínas so-lubles y azúcares solubles (Cuadro 7). Asimismo, el mantenimiento del potencial del agua logrado gra-cias a los ajustes osmóticos puede haber aumentado la desintoxicación del radical superóxido al oxígeno (Luo et al., 2017). A partir de ese momento, una mayor disponibilidad de hidrógeno puede haber au-mentado las actividades de CAT y GR. Por ello, la desintoxicación del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno puede haber impulsado, al final, más bioma-sa de L. chinnesis. Una correlación significativa, posi-tiva y fuerte de GR con APX, APX con SOD y CAT establecieron una desintoxicación mayor del radical superóxido y la disponibilidad de sustratos para CAT, APX y GR (Cuadro 7). Las aplicaciones foliares de nutrientes + BR aumentaron la altura de la planta, el número de hojas por planta, peso seco por planta, SOD, POD, CAT, APX, GR y monodeshidro as-corbato reductasa. Además, las mejoras en atributos morfológicos se vincularon con el aumento de activi-dades antioxidantes (Talaat et al., 2015; Ahanger and Agarwal, 2017; Jan et al., 2017).

CONCLUSIONES

La aplicación exógena de la fertilización mixta de RB, nitrógeno, fósforo y potasio a dosis más al-tas mejoró de manera significativa la biosíntesis de pigmentos fotosintéticos, sustancias osmóticas, ab-sorción de nutrientes, actividades de reductasa de nitrato, malato deshidrogenasa, fosfatasa ácida y en-zimas antioxidantes en L. chinensis. Las mejoras en los atributos fisioquímicos finalmente aumentaron la acumulación de pesos fresco y seco y la altura de la planta de L. chinensis.

—End of the English version—

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improving growth and physiochemical attributes … · oxidative stress enhances lipid peroxidation...

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