Application of SiO2 nanoparticles alleviates the subsequent drought impact on physiological performance of Prunus mahaleb L. seedlings

Abstract

La aplicación de nanoparticulas de SiO2 como pretratamiento disminuye el impacto de la sequía en la performance fisiológica de Prunus mahaleb (Rosaceae). En este trabajo se estudiaron respuestas fisiológicas de Prunus mahaleb (Mahaleb) a la sequía luego de la aplicación de diferentes concentraciones de nanoparticulas de SiO2 (SNPs) por irrigación como pretratamientos. Se aplicaron 4 concentraciones de SNPs (0, 10, 50 and 100 mg L-1) durante 45 días y, a posteriori, las plantas fueron sujetas a tres regímenes hídricos que incluyeron control (300 mL cada 3 días), estrés hídrico moderado (150 mL cada 3 días) y estrés hídrico severo (sin riego) por 19 días. El intercambio de gases – fotosíntesis, conductancia estomática y transpiración –se redujo menos frente a la sequía en las plantas que recibieron pretratamientos con SNPs. El estado nutricional de las plantas tratadas con SNPs visto por la concentración de N, P y K se mantuvo bajo sequía moderada. Las plantas pretratadas con SNPs mantuvieron el largo de sus raíces y sufrieron menor impacto en su biomasa radical ante sequía. Se concluye que la aplicación de SNPs como pretratamiento podría ser una práctica agronómica para sitios propensos a déficit hídricos en épocas cercanas a la plantación.

We studied the physiological responses of Prunus mahaleb (Mahaleb) seedlings to drought stress when previously irrigated (or not) with different concentrations of SiO2 nanoparticles (SNPs). SNPs were applied at four concentrations (0, 10, 50 and 100 mg L-1) for 45 days, and then seedlings were subjected to three watering treatments including low (300 mL water every 3 d), moderate (150 mL water every 3 d) and severe drought stress (no irrigation) for 19 days. Results showed that gas exchange ? photosynthesis, stomatal conductance, and transpiration rate ? were signifcantly less impacted by severe drought stress when seedlings were pretreated with SNPs at high concentrations. Benefcial effects of SNPs pretreatment were evident in the nutritional status of the plants as the concentration of N, P and K, were maintained at similar levels than in well-watered seedlings. Pretreated seedlings were able to maintain the root length and to reduce the impact of severe drought on root dry mass accumulation. Therefore, application of SNPs as pretreatment should be considered as a promising agronomic practice in sites prone to suffer from water defcit