Effect of NaCl on growth, morphology, and camptothecin accumulation in Camptotheca acuminata seedlings

Abstract

camptothecin accumulation in Camptotheca acuminata seedlings. Can. J. Plant Sci. 83: 931-938. NaCl salt is shown to increase alkaloid accumulation in some plant species, but creates an extensive problem in plant cultivation. The effect of NaCl on Camptotheca acuminata Decaisne growth, morphology, and camptothecin accumulation (concentration and yield) was studied in a hydroponic culture system. High NaCl levels (above 75 mM) in growth media significantly reduced plant height, weight, leaf number, and leaf length but increased leaf weight. In contrast, low NaCl levels (below 75 mM) only moderately reduced growth and affected morphology. Our results suggest a concentration of 75 mM is the threshold for NaCl to exert a detrimental effect on C. acuminata seedlings. Furthermore, high NaCl levels (above 75 mM) increased camptothecin concentrations both in leaves and roots, whereas low NaCl levels (below 75 mM) had no effect on camptothecin concentrations. However, total leaf camptothecin yield, the product of leaf camptothecin concentration and total leaf dry weight per seedling, decreased with increasing NaCl concentration. There was a negative relationship between plant growth and camptothecin concentration. Our results suggest that high NaCl salinity increases camptothecin concentration, but is not helpful to achieve a high camptothecin yield. Therefore, a salty growth environment should be avoided for camptothecin production. On sait que le sel (NaCl) accroît l'accumulation d'alcaloïdes chez certaines plantes, mais le sel nuit aussi à la culture. Les auteurs ont examiné les effets du sel sur la croissance de Camptotheca acuminata Decaisne, sur sa morphologie et sur l'accumulation de camptothécine (concentration et rendement) dans un système de culture hydroponique. Une forte concentration de sel (plus de 75 mM) dans le milieu diminue sensiblement la taille des plants, leur poids, ainsi que le nombre et la hauteur des feuilles, mais augmente le poids de ces dernières. Une faible concentration (moins de 75 mM), en revanche, ne diminue la croissance et ne modifie la morphologie que modérément. Les résultats indiquent que la concentration de 75 mM sert de seuil aux effets du sel sur les plantules de C. acuminata. Par ailleurs, une forte concentration de sel (plus de 75 mM) accroît la concentration de camptothécine dans les feuilles et les racines, tandis qu'une faible concentration (moins de 75 mM) n'a aucune incidence sur cette substance. Le rendement total des feuilles en camptothécine, soit la quantité de camptothécine dans les feuilles multipliée par le poids sec total des feuilles par plant, diminue quand la concentration de sel augmente. Il existe une corrélation négative entre la croissance de la plante et la concentration de camptothécine. Les résultats laissent croire qu'une forte salinité accroît la concentration de camptothécine, mais pas son rendement. Par conséquent, on évitera les milieux de croissance salins pour produire de la camptothécine.

Thermal Analysis of Stomatal Response under Salinity and High Light

“…Interestingly, for the 75 mM NaCl treatment, an increase in photosynthetic rate compared to the control was noticeable. This 'stimulating' effect is consistent with other reports in the literature [49][50][51].This may result from better performance of the oxygen-evolving complex (OEC) based on data that suggests beneficial interaction between Cl − and the Mn 4 O 5 Ca cluster of OEC [52]. The stimulation of plant performance under low NaCl concentrations, and inhibition under higher concentrations, is called hormesis and is well-documented in the literature [53].…”