Sinalização sistêmica de Sorghum bicolor (L. Moench) em estresse salino: do gene à fisiologia

Abstract

Plantas podem reter informações associadas a eventos estressantes prévios, ajustando suas respostas sistêmicas por meio de sensibilização e memória do estresse. Contudo, o papel da sinalização bioelétrica na modulação da aclimatação sistêmica adquirida (SAA) sob estresse salino recorrente permanece pouco compreendido. Neste estudo, avaliamos as respostas fisiológicas, bioquímicas, moleculares e eletrofisiológicas de Sorghum bicolor exposto a eventos de salinidade únicos e repetidos (120 mM NaCl) atrelado ao uso da técnica de split-root, que permitiu a separação espacial da sinalização de estresse local e sistêmica a partir da salinização seletiva de um ou ambos os compartimentos da raiz. Os resultados demonstraram que o estresse recorrente (S-S) desencadeou um efeito de sensibilização, refletido em aumentos de aproximadamente 43% na transpiração e 46% na condutância estomática, em comparação ao controle (C–C) e aos demais tratamentos. Em contraste, a eficiência do uso da água (A/E) foi quase 90% maior em C–C e em estresse não recorrente (S 2º ciclo – S 2º ciclo) do que em S–S, enquanto a eficiência intrínseca (A/gs) foi 60% maior em plantas submetidas a estresse não recorrente em comparação com S–S. A atividade da SOD em S–S foi 50% superior à observada nos grupos submetidos a estresse não recorrente, enquanto a atividade da POD em S 2º ciclo – S 2º ciclo superou em 175% aquela registrada em S–S. A expressão de APX1 foi significativamente reduzida em S–S. Análises eletrofisiológicas evidenciaram respostas precoces e transitórias sob estresse recorrente, com ApEn atingindo ~0,6 nos primeiros 10 minutos após o estímulo e DFA estabilizando em torno de 1,0. Em contraste, o estresse não recorrente promoveu respostas tardias (>60 min), menor complexidade dos sinais elétricos (ApEn ~0,2) e valores de DFA mais elevados (>1,5). De forma integrada, a combinação do split-root, da eletrofisiologia e da biologia molecular, fornece evidências de uma memória dinâmica baseada no electroma que aprimora a aclimatação ao estresse.

Plants can retain information associated with previous stressful events, adjusting their systemic responses through sensitization and stress memory. However, the role of bioelectrical signaling in modulating systemic acquired acclimation (SAA) under recurrent saline stress remains poorly understood. In this study, we evaluated the physiological, biochemical, molecular, and electrophysiological responses of Sorghum bicolor exposed to single and repeated salinity events (120 mM NaCl) using the split-root, which allowed the spatial separation of local and systemic stress signaling from the selective salinization of one or both root compartments. The results demonstrated that recurrent stress (S-S) triggered a sensitization effect, reflected in increases of approximately 43% in transpiration and 46% in stomatal conductance, compared to the control (C-C) and other treatments. In contrast, water use efficiency (A/E) was almost 90% higher in C–C and under non-recurrent stress (S 2nd cycle – S 2nd cycle) than in S–S, while intrinsic efficiency (A/gs) was 60% higher in plants subjected to non-recurrent stress compared to S–S. SOD activity in S–S was 50% higher than that observed in groups subjected to non-recurrent stress, while POD activity in S 2nd cycle – S 2nd cycle exceeded that recorded in S–S by 175%. APX1 expression was significantly reduced in S–S. Electrophysiological analyses showed early and transient responses under recurrent stress, with ApEn reaching ~0.6 in the first 10 minutes after the stimulus and DFA stabilizing around 1.0. In contrast, non-recurrent stress promoted delayed responses (>60 min), lower complexity of electrical signals (ApEn ~0.2), and higher DFA values (>1.5). Taken together, the combination of split-root, electrophysiology and molecular biology provides evidence of a dynamic electrome-based memory that enhances stress acclimation.