5-Aminolevulinic Acid and 24-Epibrassinolide Improve the Drought Stress Resilience and Productivity of Banana Plants

Abstract

Plant growth, development, and productivity are adversely affected under drought conditions. Previous findings indicated that 5-aminolevulinic acid (ALA) and 24-epibrassinolide (EBL) play an important role in the plant response to adverse environmental conditions. This study demonstrated the role of ALA and EBL on oxidative stress and photosynthetic capacity of drought-stressed ‘Williams’ banana grown under the Egyptian semi-arid conditions. Exogenous application of either ALA or EBL at concentrations of 15, 30, and 45 mg·L−1 significantly restored plant photosynthetic activity and increased productivity under reduced irrigation; this was equivalent to 75% of the plant’s total water requirements. Both compounds significantly reduced drought-induced oxidative damages by increasing antioxidant enzyme activities (superoxide dismutase ‘SOD’, catalase ‘CAT’, and peroxidase ‘POD’) and preserving chloroplast structure. Lipid peroxidation, electrolyte loss and free non-radical H2O2 formation in the chloroplast were noticeably reduced compared to the control, but chlorophyll content and photosynthetic oxygen evolution were increased. Nutrient uptake, auxin and cytokinin levels were also improved with the reduced abscisic acid levels. The results indicated that ALA and EBL could reduce the accumulation of reactive oxygen species and maintain the stability of the chloroplast membrane structure under drought stress. This study suggests that the use of ALA or EBL at 30 mg·L−1 can promote the growth, productivity and fruit quality of drought-stressed banana plants.

Foliar Application of Nano-Silicon Improves the Physiological and Biochemical Characteristics of ‘Kalamata’ Olive Subjected to Deficit Irrigation in a Semi-Arid Climate

“…Silicon nanoparticles have been found to play an important role in a plant's ability to overcome the adverse effects of environmental stresses [12,[69][70][71][72]. Several researchers have reported the ability of nSi to improve a plant's resistance to drought stress [29,73].…”

Application of 2,4-Epibrassinolide Improves Drought Tolerance in Tobacco through Physiological and Biochemical Mechanisms

“…Brassinosteroids (BR) are a major class of growth-promoting hormones that regulate plant growth and development in many aspects of plant life, such as cell elongation and responses to various environmental stresses, including drought stress [ 17 , 18 ]. Several studies have shown that BR application confers drought tolerance via higher antioxidant enzyme activities such as SOD, POD, and CAT, along with a higher accumulation of proline, and consequently lowered the ROS production and MDA content [ 19 , 20 , 21 ]. 2,4-epibrassinolide (EBR) application proved as an effective stress ameliorating approach.…”

Rol de los brasinoesteroides en frutales con énfasis en condiciones de estrés abiótico: Una revisión

“…Algunas de las razones de realizar la aplicación de BR en frutales es su función en la disminución del impacto de las condiciones agroclimáticas adversas sobre la fotosíntesis (Figura 1). Los BR aumentan los contenidos de enzimas antioxidantes y aportan a la estabilidad en el contenido total de clorofilas (Xia et al, 2022;Castañeda et al, 2022;Helaly et al, 2022;Karlidag, 2011). Se ha reportado que la aplicación exógena de BR y análogos (24-Epibrassinolide -EBR) en frutales bajo estrés por déficit hídrico, aumenta la actividad de enzimas antioxidantes como Ascorbato Peroxidasa (APX), Glutatión Peroxidasa (GR), Catalasa (CAT), Superóxido Dismutasa (SOD) y Peroxidasa (POD), lo que genera una marcada reducción del daño por la producción de ROS a causa de la disminución del contenido de malondialdehido (MDA) y peróxido de hidrógeno (H2O2) como se ha reportado en plantas de lulo (Castañeda et al, 2022), banano (Helaly et al, 2022), durazno (Wang et al, 2019a), vid (Wang et al, 2019b) y kiwi (Xia et al, 2022).…”

“…Los BR aumentan los contenidos de enzimas antioxidantes y aportan a la estabilidad en el contenido total de clorofilas (Xia et al, 2022;Castañeda et al, 2022;Helaly et al, 2022;Karlidag, 2011). Se ha reportado que la aplicación exógena de BR y análogos (24-Epibrassinolide -EBR) en frutales bajo estrés por déficit hídrico, aumenta la actividad de enzimas antioxidantes como Ascorbato Peroxidasa (APX), Glutatión Peroxidasa (GR), Catalasa (CAT), Superóxido Dismutasa (SOD) y Peroxidasa (POD), lo que genera una marcada reducción del daño por la producción de ROS a causa de la disminución del contenido de malondialdehido (MDA) y peróxido de hidrógeno (H2O2) como se ha reportado en plantas de lulo (Castañeda et al, 2022), banano (Helaly et al, 2022), durazno (Wang et al, 2019a), vid (Wang et al, 2019b) y kiwi (Xia et al, 2022). En experimentos realizados en manzano (Malus domestica) sometidos a déficit hídrico, se identificó que la aplicación foliar de brasinoesteroides aumentó los contenidos de prolina en la hoja, situación que le permite una mejor respuesta al estrés abiótico (Kumari y Thakur, 2019a,b;Kumari et al, 2020).…”

“…Por otro lado, en el cultivo de anón, el cuajado de frutos, la retención de frutos, el número de frutos y el rendimiento fueron significativamente más altos en el tratamiento BRs a 2 mg L -1 (Aly et al,2021). Se sugiere que el uso de EBL a 30 mg L -1 puede promover el crecimiento, la productividad y la calidad del fruto en plantas de banano, incluso bajo condiciones de sequía (Helaly et al, 2022). En fresa, con tres aspersiones de BR a 0,2 mg kg -1 en cada una en las etapas vegetativa, de floración y de fructificación, se obtuvo el rendimiento de frutos más alto (31,93 ton ha -1 ), pero además los frutos fueron de mayor tamaño y con una maduración más temprana (dentro de los 13,67 días después del cuajado), (Khatoon et al, 2021).…”