Beyond survival: unraveling the adaptive mechanisms of cucurbit weeds to salt and heavy metal stress through biochemical and physiological analyses

• Published in: Brazilian journal of biology Vol. 83; pp. 1 - 15
• Main Authors: Javeed, H. R., Naz, N., Hassan, M. S., Shah, S. M. R., Kausar, S., Abid, M., Hussain, M., Akram, M., Mahmood, F.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: São Carlos Instituto Internacional de Ecologia 2023
• Subjects: Agricultural practices; BIOLOGY; Carbon dioxide; Carotenoids; Chlorophyll; Citrullus colocynthis; Citrullus cucumis; Cucumis melo; Ecotypes; heavy metal; Heavy metals; Metabolism; Nickel; Nickel chloride; Osmosis; Osmotic potential; Physiological responses; Physiology; Plants (botany); salt; Salts; Seeds; Sodium chloride; Stomata; Stomatal conductance; stress; Stresses; Toxicity; Water potential; Weeds; stress; salt; Citrullus cucumis; estresse; physiology; heavy metal; metais pesados; fisiologia; sal
• ISSN: 1519-6984; 1678-4375; 1678-4375
• DOI: 10.1590/1519-6984.271009

Abstract Salt stress and heavy metal are instigating hazard to crops, menace to agricultural practices. Single and combined stresses affecting adversely to the growth and metabolism of plants. To explore salt and heavy metal resistant plant lines as phytoremediants is a need of time. Physiological responses are main adaptive responses of the plants towards stresses. This response varies with species and ecotype as well as type and level of stress. Two cucurbit weeds from two ecotypes were selected to evaluate their physiological adaptations against independent and combined stresses of various levels of salt (NaCl) and heavy metal (NiCl2). Various physiological parameters like water potential, osmotic potential, pressure potential, CO2 assimilation rate, stomatal conductance, chlorophyll a and b, carotenoids, and production of adaptive chemicals like SOD, CAT, proteins, sugars and proline were studied. Citrullus colocynthis showed more adaptive response than Cucumis melo agrestis and desert ecotype was more successful than agricultural ecotype against stresses. Resumo O estresse salino e os metais pesados são um perigo instigante para as plantações e uma ameaça para as práticas agrícolas. Estresses simples e combinados afetam adversamente o crescimento e o metabolismo das plantas. Explorar linhagens de plantas resistentes a sais e metais pesados como fitorremediantes é uma necessidade de tempo. As respostas fisiológicas são as principais respostas adaptativas das plantas aos estresses. Essas respostas variam de acordo com a espécie e o ecótipo, bem como com o tipo e o nível de estresse. Duas plantas daninhas cucurbitáceas de dois ecótipos foram selecionadas para avaliar suas adaptações fisiológicas frente a estresses independentes e combinados de vários níveis de sal (NaCl) e metal pesado (NiCl2). Vários parâmetros fisiológicos, como potencial hídrico, potencial osmótico, potencial de pressão, taxa de assimilação de CO2, condutância estomática, clorofila a e b, carotenoides e produção de produtos químicos adaptativos, por exemplo, SOD, CAT, proteínas, açúcares e prolina, foram estudados. Citrullus colocynthis apresentou resposta mais adaptativa do que Cucumis melo agrestis e o ecótipo deserto foi mais bem-sucedido do que o ecótipo agrícola contra estresses.