Influence of Salicylic and Succinic Acids on the Indicators of Growth and Photosynthesis and the Content of Chlorophyll in Wheat Plants Grown under Water Deficiency

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In the conditions of climate warming, the frequency and intensity of droughts have increased, therefore, the development of methods that increase the resistance of crops to water scarcity is of great importance. The aim of the work is to study the effect of salicylic and succinic acids on growth indicators, photosynthetic activity indicators and on the content of pigments in the leaves of plants grown under conditions of irrigation and water scarcity. Wheat plants were grown under laboratory conditions. The seeds were pre-soaked in distilled water (control), in a solution of 0.05 mM salicylic acid or in a solution of 0.05 mM succinic acid. After the appearance of the first roots on the 3rd day, the germinated seeds were transferred to 200 ml vegetative vessels filled with soil and grown at 22-24°C in natural light and daily watering. On day 5, the plants were divided into groups “watering” and “water shortage”. The “water shortage” group was stopped watering until the end of the experiment. On day 11, the indicators of the maximum and effective quantum yield of photosystem II, photochemical and non-photochemical quenching and electron flux density were determined using a FRAME-fluorimeter. On the 16th day of growing plants, the quantitative content of chlorophyll a and b and carotenoids was determined, the relative water content in shoots and roots was calculated. The relative water content in plants hardly changed when treated with acids under irrigation conditions, but in case of water deficiency, treatment with succinic acid reduced the water content in the root by 6%. In conditions of lack of moisture, acid treatment increased the effective quantum yield of photosystem II, the photochemical quenching coefficient of chlorophyll and the electron flux density by an average of 17-20%. Under irrigation conditions, treatment with salicylic and succinic acids caused a decrease in the content of chlorophyll a (by 11 and 32%, respectively), carotenoids (by 57 and 32%) and an increase in the content of chlorophyll b (by 49 and 23%). When treated with succinic acid, the total content of chlorophyll a + b decreased by 14%. In conditions of water deficiency, treatment with salicylic acid increased the relative content of chlorophylls and carotenoids by an average of 2.6 and 3.3 times, when treated with amber - by 3.5 and 2.0 times, respectively, compared with the control in terms of raw weight. The use of the studied acids can be recommended for potential use in agriculture.

About the authors

A. V. Yakunina

National Research Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod

Author for correspondence.
Email: yakunina.anastasia@gmail.com
Russian Federation, prosp. Gagarina 23, Nizhni Novgorod 603022

Yu. V. Sinitsyna

National Research Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod

Email: yakunina.anastasia@gmail.com
Russian Federation, prosp. Gagarina 23, Nizhni Novgorod 603022

References

  1. Венцкевич Г.З. Сельскохозяйственная метеорология / Под ред. В.В. Синельщикова. Л.: Гидрометеоиздат, 1952. 324 с.
  2. Шаповал О.А., Вакуленко В.В., Можарова И.П. Как повысить устойчивость растений к засухе // Защита и карантин раст. 2011. № 3. С. 61-62.
  3. Khalvandi M., Siosemardeh A., Roohi E., Keramati S. Salicylic acid alleviated the effect of drought stress on photosynthetic characteristics and leaf protein pattern in winter wheat // Heliyon. 2021. V. 7. https://doi.Org/10.1016/j.heliyon.2021.e05908
  4. Цыганова Н.А., Воронкова Н.А., Дороненко В.Д., Балабанова Н.Ф. Влияние янтарной кислоты на фотосинтетическую активность яровой мягкой пшеницы // Вестн. Омск. ГАУ. 2019. № 3(35). С. 8.
  5. Змушко А.А., Красинская Т.А. Применение янтарной кислоты в растениеводстве // Плодоводство. 2019. Т. 31. С. 288-292.
  6. Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Большой практикум по фотосинтезу. М.: Академия, 2003. С. 54-57.
  7. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1998. 459 с.
  8. Agarwal S., Sairam R.K., Srivastava G.C., Meena R.C. Changes in antioxidant enzymes activity and oxidative stress by abscisic acid and salicylic acid in wheat genotypes // Biol. plantarum. 2005. V. 49(4). P. 541-550.
  9. Луговая А.А., Карпец Ю.В., Обозный А.И., Колупаев Ю.Е. Стресспротекторное действие жасмоновой и янтарной кислот на растения ячменя в условиях почвенной засухи // Агрохимия. 2014. № 4. С. 4855.
  10. Hayat S., Fariduddin Q., Ali B., Ahmad A. Effect of salicylic acid on growth and enzyme activities of wheat seedlings // Acta Agron. Hungarica. 2005. V. 53(4). P. 433-437.
  11. Рахматуллина С.Р Участие дыхательных путей в регуляции антиоксидантных систем у растений пшеницы: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Уфа, 2007. 23 с.
  12. Рахманкулова З.Ф., Рахматуллина С.Р., Федяев В.В. Влияние салициловой кислоты на про/антиоксидантный статус и энергетический баланс проростков пшеницы // Вестн. Башкир. ун-та. 2006. № 4. С. 41-43.
  13. Knyazeva I.V, Vershinina O.V., Gudimo V.V., Grishin A.A., Dorokhov A.S. The effect of succinic acid on the productivity of Lactuca sativa L. in artificial agroecosystems // Agron. Res. 2021. V. 19(2). P. 496506. https://doi.org/10.15159/ar.21.092
  14. Иващенко И.Н. Влияние регуляторов роста на устойчивость к стрессовым факторам, урожайность и качество зерна озимой пшеницы на черноземе выщелоченном: Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Ставрополь, 2010. 27 с.
  15. Moharekar S.T., Lokhande (Moharekar) S.D., Hara T., Tanaka R., Tanaka A., Chavan P.D. Effect of salicylic acid on chlorophyll and carotenoid contents of wheat and moong seedlings // Photosynthetica. 2003. V. 41(2). P. 315-317.
  16. Hayat S, Ahmad A., Alyemeni M.N. Salicylic acid: Plant growth and development. The Netherlands, Dordrecht: Springer, 2013. 389 p.
  17. Кононенко Л.А., Скотников П.В., Скотникова Л.П., Мельников В.И., Числова Л.С. Сортовые особенности накопления хлорофилла у озимой пшеницы при воздействии производных янтарной кислоты // Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России. 2010. № 4. С. 62-65.
  18. Грабовская Н.И., Бабенко О.Н., Сафронова Н.М., Хусаинова Р.К. Особенности применения янтарной кислоты в качестве биостимулятора и адаптогена растений. Совр. наука: актуал. пробл. теории и практики. 2020. № 1. С. 28-32.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».