Synergistic effect of seaweed-derived alginic acid and potassium sulfate fertilizer on the alleviation of salinity stress in Flame Seedless grapevine

Resumo Técnico: Efeito Sinérgico do Ácido Alginico Derivado de Algas e do Sulfato de Potássio na Estresse Salino em Videiras Flame Seedless

Problema
O estresse salino é uma restrição ambiental crítica que limita a produtividade da videira (Vitis vinifera L.), particularmente em regiões áridas e semiáridas. A alta salinidade do solo induz toxicidade iônica (especificamente Na⁺ e Cl⁻), interrompe o equilíbrio osmótico, prejudica a eficiência fotossintética, danifica as membranas celulares através da peroxidação lipídica e acelera a senescência foliar. Embora a cultivar Flame Seedless seja valorizada pelo seu potencial de mercado, ela enfrenta reduções significativas de rendimento e qualidade sob condições salinas. As práticas vitícolas atuais carecem frequentemente de estratégias eficazes e sustentáveis para mitigar esses efeitos sem depender exclusivamente de fertilizantes químicos. Existe uma lacuna específica de pesquisa quanto à aplicação de ácido algínico derivado de algas (ALG) como um bioestimulante, particularmente em combinação com o sulfato de potássio (PS), para aliviar o estresse salino em videiras.

Metodologia
O estudo empregou um delineamento fatorial em blocos casualizados (DCR) utilizando videiras Flame Seedless de 3 anos cultivadas em vasos grandes (80×80×65 cm) com solo arenoso enriquecido com esterco. O experimento foi conduzido durante a temporada 2023–2024.

• Indução de Estresse: O estresse salino foi aplicado utilizando quatro níveis de NaCl: 0, 50, 100 e 200 mM. O estresse foi mantido por 15 dias após sete meses de estabelecimento das plantas.
• Tratamentos: O estudo avaliou 24 combinações de tratamentos envolvendo:
  • Ácido Algínico (ALG): Aplicado via foliar nas concentrações de 0,1% e 0,2% (fonte Tri-Kelp™).
  • Sulfato de Potássio (PS): Aplicado via foliar a 0,2% (K₂SO₄).
  • Combinações: Aplicações individuais e conjuntas de ALG e PS sob níveis variados de salinidade.
• Medições: Os dados foram coletados 15 dias após a aplicação foliar final (30 dias de período total de tratamento). Os parâmetros incluíram:
  • Morfológicos: Comprimento do ramo, diâmetro do caule, peso fresco e seco de raízes/folhas e área foliar.
  • Fisiológicos: Condutância estomática, razões iônicas K⁺/Na⁺, vazamento de eletrólitos e peroxidação lipídica (conteúdo de Malondialdeído/MDA).
  • Bioquímicos: Pigmentos fotossintéticos (Clorofila a, b, total, carotenoides), açúcares solúveis totais (TSS), compostos fenólicos totais (TPC), flavonoides totais (TFC) e prolina livre.
  • Antioxidantes Enzimáticos: Atividades de superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), guaiacol peroxidase (GPX) e polifenol oxidase (PPO).
  • Metabólitos Secundários: Quantificação de estilbenos (trans-resveratrol, delta-viniferina, catequina) via HPLC.
• Análise Estatística: Os dados foram analisados por meio de ANOVA de duas vias, com comparações de médias realizadas via Teste de Múltipla Faixa de Duncan (p ≤ 0,01). A Análise de Componentes Principais (PCA) foi utilizada para avaliar as relações entre os traços.

Principais Resultados

1. Crescimento e Morfologia: A salinidade reduziu significativamente os parâmetros de crescimento. No entanto, as aplicações foliares de ALG (0,1% e 0,2%) e PS, individualmente e em combinação, mitigaram essas reduções. A coaplicação de ALG 0,2% + PS e o ALG 0,1% individual foram identificados como os tratamentos mais eficazes para manter o crescimento e a área foliar.
2. Homeostase Iônica e Estabilidade de Membrana: A alta salinidade (200 mM NaCl) reduziu drasticamente a razão K⁺/Na⁺ e aumentou o vazamento de eletrólitos e o conteúdo de MDA (indicando danos à membrana).
   • Os tratamentos com ALG e PS restauraram as razões K⁺/Na⁺, sendo que o ALG 0,2% + PS apresentou a maior eficácia na redução da toxicidade por Na⁺.
   • O vazamento de eletrólitos foi significativamente reduzido por ALG 0,1%, PS e ALG 0,2% + PS.
   • A peroxidação lipídica (MDA) foi reduzida em 7–21 mmol g⁻¹ FW nas plantas tratadas em comparação aos controles salinos, com ALG 0,1% e 0,2% mostrando os efeitos individuais mais fortes na redução do MDA.
3. Fotossíntese e Açúcares Solúveis: A salinidade diminuiu o conteúdo de clorofila e carotenoides. Os tratamentos com ALG (particularmente 0,1%) preveniram efetivamente a degradação da clorofila. O tratamento ALG 0,2% + PS foi superior na manutenção dos níveis de açúcares solúveis totais, que são cruciais para o ajuste osmótico.
4. Sistemas Antioxidantes:
   • Não Enzimáticos: Os tratamentos com ALG e PS mantiveram ou aumentaram os níveis de TPC, TFC e prolina. O ALG 0,1% foi particularmente eficaz em manter os níveis de TPC e TFC comparáveis aos controles não salinos sob estresse severo.
   • Enzimáticos: A coaplicação de ALG e PS potencializou sinergicamente as atividades das enzimas antioxidantes. Sob alta salinidade, a coaplicação de ALG 0,2% + PS e ALG 0,1% + PS aumentou as atividades de SOD, CAT, GPX e PPO em aproximadamente 60%, 50%, 56% e 50%, respectivamente, em relação aos controles.
5. Metabólitos Secundários: O estresse salino geralmente aumentou a biossíntese de estilbenos. A coaplicação de ALG 0,2% + PS resultou nas maiores concentrações de metabólitos-chave: viniferina (61,88 µg g⁻¹ FW), resveratrol (132,17 µg g⁻¹ FW) e catequina (49,06 µg g⁻¹ FW).
6. Análise de PCA: A análise confirmou que os tratamentos com ALG e PS agruparam-se positivamente com traços benéficos (enzimas antioxidantes, captação de K⁺, metabólitos secundários) e negativamente com indicadores de estresse (captação de Na⁺, MDA, vazamento de eletrólitos), validando seu papel na mitigação do estresse.

Significância e Alegações
O artigo afirma que a coaplicação de ácido algínico derivado de algas e sulfato de potássio oferece uma estratégia promissora e sustentável para mitigar o estresse salino em videiras Flame Seedless. O estudo destaca que:

• Mecanismo Sinérgico: A combinação de ALG e PS atua sinergicamente para regular os sistemas antioxidantes (tanto enzimáticos quanto não enzimáticos) e manter a homeostase Na⁺/K⁺ de forma mais eficaz do que os tratamentos individuais.
• Alívio do Estresse: Estes bioestimulantes aliviam o estresse salino ao reduzir o dano oxidativo (peroxidação lipídica), preservar a integridade da membrana e sustentar a capacidade fotossintética.
• Indução Metabólica: Os tratamentos estimulam a biossíntese de metabólitos secundários valiosos (estilbenos, fenólicos, flavonoides), que servem como compostos de defesa contra o estresse abiótico.
• Aplicação Prática: Os achados sugerem que os bioestimulantes baseados em ALG, especialmente quando suplementados com fertilizantes potássicos, podem ser integrados às práticas vitícolas para aumentar a resiliência da videira em ambientes salinos, apoiando a produção sustentável em regiões áridas.

Os autores concluem que, embora o ALG e o PS sejam eficazes, pesquisas futuras utilizando tecnologias de ômicas são necessárias para elucidar totalmente os mecanismos moleculares e as vias de expressão gênica envolvidos nesta mitigação do estresse.