Moringa oleifera plasticity to face climatic changes

Abstract

Extreme abiotic factors, such drought combined with heat waves and/or high UVB radiation are predicted to become more frequent in the future. The impact on plant production of these challenges on multipurpose Moringa oleifera L. remains unclear. A susceptibility of this species may lead to increase poverty in endangered regions. M. oleifera is a woody species native from sub-Himalaya regions under high climate stress pressure. The interest on this species is emerging due to its several medicinal properties and its nutritional value. Agropharmaceutical industry is interest in this species too. To understand the impact of increased climate factors, young (2 months old) plants of this species were exposed to water deficit (WD) and UVB (alone or combined). WD and WD+UVB imposition consists of unwater for 4 days. After 1 day withholding water, UVB and WD+UVB were irradiated with 26.3 kJ m-2 distributed per 3 days. Immediately after treatment exposition (1 day) and after 10 days, plant water status, growth, carbon metabolism and oxidative stress were measured. Overall no significant differences were observed in WD, regarding the parameters analysed, except on gas exchanges, MDA and phenols. The plants exposed to UVB showed, in general, more severe effects, as higher pigment content, MDA and membrane permeability, while no changes were observed in the total antioxidant activity. Plants exposed to UVB+WD, despite changes observed, the impact was lower than the one observed in UVB exposed plants, meaning that a protective/adaptive mechanism was developed in the plants under combined stressors. On the other hand, in all treatments the net CO2 assimilation rate decreased. Results suggest that M. oleifera has some tolerance to WD and UVB, and that develops mechanism of adaptation to these two types of stress that often arise in combination under a climate change scenario.

Fatores abióticos extremos, como a seca combinada com ondas de calor e/ou elevada radiação UVB estão previstas tornarem-se mais frequentes no futuro. O impacto na produção agrícola destes desafios em Moringa oleifera L. permanece desconhecido. A suscetibilidade desta espécie pode levar ao aumento da pobreza em regiões em perigo. M. oleifera é uma espécie lenhosa nativa da região abaixo dos Himalaias que se encontra sob alta pressão climática. O interesse nesta espécie é emergente devido às suas várias propriedades medicinais e ao seu valor nutricional. Também a industria agro-farmacêutica está interessada nesta espécie. Para perceber o impacto do aumento dos fatores climáticos, plantas jovens (2 meses) desta espécie foram expostas a défice hídrico (WD) e UVB (sozinho ou combinado). A imposição a WD e a WD+UVB consistiu em não regar durante 4 dias. Após 1 dia sem regar, os tratamentos UVB e WD+UVB foram irradiados com 26.3 kJ m-2 distribuídos por 3 dias. Imediatamente após a exposição ao tratamento (1 dia) e após 10 dias, o estado hídrico da planta, o crescimento, o metabolismo do carbono e o stress oxidativo foram analisados. No geral não foram observadas diferenças em WD, em relação aos parâmetros analisados, exceto nas trocas gasosas, MDA e fenóis. As plantas expostas a UVB mostraram, em geral, efeitos mais severos, como elevado conteúdo em pigmentos, MDA e permeabilidade membranar, enquanto não foram observadas alterações na atividade antioxidante total. Plantas expostas a WD+UVB, apesar das alterações observadas, o impacto foi menor que o observado nas plantas expostas a UVB, significando que um mecanismo de proteção/adaptação foi desenvolvido nas plantas sobre stress combinado. Por outro lado, em todos os tratamentos a taxa de assimilação de CO2 diminuiu. Os resultados sugerem que M. oleifera apresenta alguma tolerância a WD e a UVB, e que desenvolveu um mecanismo de adaptação a estes dois tipos de stress que frequentemente surgem combinados sob um cenário de alterações climáticas.