Drought tolerance of wheat and black oat crops at early stages of seedling growth

Abstract

A B S T R A C TSeeds of wheat (Triticum aestivum L., cv. Jadeíte 11) and black oat (Avena strigosa Schreb., cv. Agro Planalto) were submitted to different osmotic potential levels induced by polyethylene glycol (PEG) with the objective of evaluate the effects of drought stress on seed germination and early seedling growth. Seeds were arranged in paper rolls and soaked in PEG solutions prepared with osmotic potentials from 0.0 (control), -0.2, -0.4, and -0.8 MPa and kept into a seed germinator, at 25°C for 15 days. A completely randomized design in a 2 × 4 factorial scheme with four replications of 50 seeds each was used. The results showed that by increasing of the osmotic potential level, germinated seeds number, germination rate index, root and shoot length, shoot and root dry matter, and seedling vigor index decreased, while mean germination time (MGT) and root:shoot ratio (RSR) increased in both crops. Additionally, black oat is more susceptible than wheat to drought stress, with germination response declining more rapidly with decreasing osmotic potential. Wheat crop tolerates water stress of up to -0.8 MPa, without reducing germination of the seeds; however, the growth of shoots and roots is drastically inhibited by the highly negative osmotic potential. The initial growth of black oat crop is progressively reduced with the rise of osmotic potential levels.Keywords: Avena strigosa Schreb., Triticum aestivum L., osmotic potential, PEG, water stress. R E S U M OSementes de aveia -preta (Avena strigosa Schreb., cv. Agro Planalto) e trigo (Triticum aestivum L., cv. Jadeíte 11) foram submetidas a diferentes potenciais osmóticos simulados com polietileno glicol (PEG 6000) com o objetivo de avaliar os efeitos do stress hídrico na germinação e no crescimento inicial das plântulas. As sementes foram dispostas em rolos de papel Germitest ® , devidamente umedecidos com soluções de PEG preparadas com potenciais osmótico de 0,0 (controle); -0,2; -0,4; e -0,8 MPa e mantidos em germinador, a 25°C durante 15 dias. O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2 × 4, com quatro repetições de 50 sementes. Os resultados evidenciaram que o aumento do nível de potencial osmótico resultou na redução da porcentagem de germinação, índice de velocidade de germinação, comprimento e matéria seca da parte aérea e das raízes e do índice de vigor das plântulas, enquanto que o tempo médio de germinação e a relação entre a matéria seca das raízes: parte áerea aumentou em ambas as culturas. A cultura da aveia--preta é mais suscetível que o trigo ao déficit hídrico, com resposta de germinação declinando mais rapidamente com a redução do potencial osmótico. A cultura do trigo pode tolerar até -0,8 Mpa de déficit hídrico, sem reduzir a germinação das sementes; no entanto, o crescimento da parte aérea e das raízes é drasticamente reduzido pelo potencial osmótico altamente negativo. O crescimento inicial das plântulas de aveia -preta é progressivamente reduzido com o aumento dos níveis de potencial osmótico. Pala...

Does seed size affect the germination rate and seedling growth of peanut under salinity and water stress?

“…These results suggest that the start of the seed germination process was delayed under water and saline stress conditions, when compared to the seeds under non-stressful control conditions. The delay of the germination process in stressful environments has been commonly reported for other crops, such as soybean (Pereira et al 2013, Soares et al 2015, common bean (Coelho et al 2010), naked oat (Mut & Akay 2010) and wheat (Shahi et al 2015, Steiner et al 2017).…”

“…Several studies have shown that the shoot is more likely to be affected by abiotic stresses than other traits (Mut & Akay 2010, Shahi et al 2015, Steiner et al 2017. The highest root growth of peanuts observed under drought conditions must have occurred as a response of the plant to adverse conditions of the medium.…”

“…Additionally, the osmotic stress affects the starch synthesis reactions and energy production process (adenosine triphosphate -ATP) through seed respiration (Bewley et al 2013), resulting in a reduced germination speed index and thus in the delay of the germination time. The most common responses of plants to the reduction of osmotic potential are a delay in the initial germination and a reduction in the germination rate (Mut & Akay 2010, Soares et al 2015, Steiner et al 2017.…”

“…In many situations, crop sowing is performed under inappropriate soil moisture conditions to support seed germination or in areas with an excess of salts in the soil or in the irrigation water (Munns & Tester 2008). Water shortage and salt excess in the soil at the sowing time cause delayed and reduced seed germination, unequal seedling emergence and unsatisfactory stand establishment (Steiner et al 2017), what results in crop yield reductions (Lawles et al 2012). Drought and salinity affect germination by creating highly negative water potentials, thus preventing the seed water uptake.…”

Bacia Hidrográfica Do Rio Das Pombas, Litoral Do Paraná, Brasil: Trajetórias, Vivências E Problemas Ambientais

“…A germinação das sementes é a primeira e a fase mais sensível e crítica para o ciclo de vida das plantas, e o estresse hídrico é o principal fator ambiental que restringe o adequado estabelecimento das culturas (PETROVIC et al, 2016;STEINER et al, 2017;QUEIROZ et al, 2019 Muitos fatores podem afetar as respostas das plantas ao estresse hídrico como genótipo e espécies de planta, estádio de crescimento, severidade e duração do estresse, dentre outros fatores ambientais (PATANÈ et al, 2013;PETROVIC et al, 2016;QUEIROZ et al, 2019). Diferenças genéticas na tolerância à estresses abióticos em condições de cultivo protegido têm sido reportadas em cultivares de soja brasileiras (ZOZ et al, 2013) As sementes foram previamente esterilizadas com hipoclorito de sódio 1% (v/v) durante 10 minutos, e então lavadas em água corrente e colocadas para germinar sob condições de estresse hídrico induzido por solução com potencial osmótico de -0,30 MPa preparada com polietilenoglicol (PEG-6000).…”