Water deficit effect on antioxidant capacity of Melia azedarach

Abstract

Medicinal plant species are used to combat diseases from the dawn of civilization. Melia azedarach is one of the species most used in traditional medicine due to their several medicinal properties, especially, antioxidant properties which, however, may vary with environmental and endogenous factors. Among the various environmental factors that can affect the medicinal properties and the development of plants, water stress (WS) is probably the one that has more impact. It's been reported for several species the enhancement of the ROS-detoxifying enzymes or the biosynthesis and/or regeneration of antioxidant metabolites under WS conditions. Therefore it is of great importance to assess the effects of this stress on the antioxidant capacity of M. azedarach. Therefore, two months old plants of M. azedarach plants were exposed to WS (plants at 20% of field capacity) during 20 days. After this period, plant performance were evaluated through the measurement of physiological and biochemical parameters. WS stress induced stomatal closure, reduced the net CO2 assimilation rate (A) and decreased the CO2 availability in the intercellular spaces of mesophyll cells (Ci). WS also reduced the photosynthetic efficiency of PSII, but did not affect plant growth (dry weight accumulation and plant height). WS increased cell membrane permeability and induced an up regulation of the antioxidant enzymes and also an over production of antioxidant metabolites. The results indicated that M. azedarach could be used in re/afforestation programs for drought prone habitats. Moreover, WS imposition could be a positive strategy to increase the antioxidant capacity of M. azedarach, for example for medicinal uses, without affect severely plant growth.

Desde o início da civilização que muitas espécies vegetais medicinais são usadas no combate a doenças. Melia azedarach é uma das espécies mais utilizadas na medicina tradicional devido a várias propriedades medicinais, especialmente, propriedades antioxidantes, que contudo podem variar com fatores endógenos e ambientais. Entre os vários fatores ambientais capazes de afetar as propriedades medicinais e crescimento das plantas, o défice hídrico é provavelmente aquele com mais impacto. Está já relatado para várias espécies um aumento da atividade das enzimas desintoxicantes ou a biossíntese e/ou regeneração de metabolitos antioxidantes em condições de stress hídrico, é de grande importância avaliar os efeitos deste stress na capacidade antioxidante de M. azedarach. Assim, plantas de M. azedarach com dois meses de idade foram expostas a défice hídrico (WS) (plantas a 20% da capacidade de campo) durante 20 dias. Após este período, a performance das plantas foi avaliada através de medições de parâmetros fisiológicos e bioquímicos. O WS induziu o fecho dos estomas, reduziu a taxa de assimilação de CO2 (A) e diminuiu a disponibilidade de CO2 nos espaços intercelulares de mesófilo (Ci). O WS reduziu também a eficiência fotossintética do PSII, mas não afetou o crescimento da planta (biomassa e altura das plantas). O WS aumentou a permeabilidade da membrana e induziu uma sobre-atividade das enzimas antioxidantes, assim como um aumento da produção de metabolitos antioxidantes. Os resultados indicam que M. azedarach poderá ser utilizada em programas de reflorestação em zonas mais vulneráveis à seca. Além disso, a imposição do WS poderá ser uma estratégia para aumentar a capacidade antioxidante de M. azedarach, por exemplo, para usos medicinais, sem afetar severamente o crescimento da planta.