Mitigative effect of exogenous ascorbic acid on the growth of copper-stressed chicory （Cichorium intybus） seedlings

doi:10.11686/cyxb2020411

Abstract

Abstract:

This research explored the mitigative effect of exogenously applied ascorbic acid （AsA） on the growth， Cu accumulation and physiological characteristics of chicory （Cichorium intybus） seedlings under copper stress （Cu-stress）. Cu-stress was achieved by growing seedlings in hydproponic culture with 50 μmol·L^-1 Cu²⁺ added to the culture solution. It was found that Cu-stress at 50 μmol·L^-1 severely suppressed the chlorophyll content， and photosynthesis and biomass accumulation of the chicory seedlings. Cu-stress also increased the degree of cell membrane lipid peroxidation， and reduced soluble protein contents and the antioxidant activities of superoxide dismutase， peroxidase， catalase and ascorbate peroxidase. In contrast， exogenous AsA decreased the absorption and transport of Cu by the root system and ameliorated the damage of Cu-stress to chicory seedlings. Specifically， exogenous AsA increased the root system， shoot and total dry matter biomass， decreased the degradation of photosynthetic pigments （chlorophyll a， chlorophyll b， total chlorophyll， and carotenoid） and enhanced the photosynthetic parameters， reduced the damage of lipid peroxidation to the cell membrane， and enhanced the antioxidant activities， soluble protein levels and endogenous AsA concentration. These results provide reference data for the application of exogenous AsA in mitigating Cu toxicity to plants and enhancement of the Cu tolerance mechanism of chicory.

Key words: ascorbic acid, copper stress, chicory seedlings, physiological characteristics, mitigative effect

Long WANG, Jie FAN, Chang WEI, Ge-zi LI, Jing-jing ZHANG, Qiu-juan JIAO, Guo CHEN, Luan-zi SUN, Hai-tao LIU. Mitigative effect of exogenous ascorbic acid on the growth of copper-stressed chicory （Cichorium intybus） seedlings[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2021, 30(4): 150-159.

Figures/Tables 5

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处理 Treatment	根长 Root length (cm)	茎叶长 Shoot height (cm)	根系干重 Root dry weight (g·plant^-1)	茎叶干重 Shoot dry weight (g·plant^-1)	根系耐受指数 Tolerance index of root (%)	茎叶耐受指数 Tolerance index of shoot (%)
CK	33.20±2.79a	27.57±2.81a	0.18±0.01a	0.97±0.08a	100.00±0.24a	100.00±2.08a
AsA₂₀₀	28.45±2.57ab	25.13±2.09ab	0.16±0.02a	0.77±0.10ab	88.89±0.44b	79.38±1.29b
Cu₅₀	23.47±2.96b	17.02±2.71b	0.10±0.01b	0.53±0.06b	55.56±0.26c	54.64±0.96c
Cu₅₀+AsA₂₀₀	25.42±1.52b	23.05±1.79ab	0.13±0.01ab	0.68±0.11ab	77.80±0.25b	70.10±0.67b

处理 Treatment	根长 Root length (cm)	茎叶长 Shoot height (cm)	根系干重 Root dry weight (g·plant^-1)	茎叶干重 Shoot dry weight (g·plant^-1)	根系耐受指数 Tolerance index of root (%)	茎叶耐受指数 Tolerance index of shoot (%)
CK	33.20±2.79a	27.57±2.81a	0.18±0.01a	0.97±0.08a	100.00±0.24a	100.00±2.08a
AsA₂₀₀	28.45±2.57ab	25.13±2.09ab	0.16±0.02a	0.77±0.10ab	88.89±0.44b	79.38±1.29b
Cu₅₀	23.47±2.96b	17.02±2.71b	0.10±0.01b	0.53±0.06b	55.56±0.26c	54.64±0.96c
Cu₅₀+AsA₂₀₀	25.42±1.52b	23.05±1.79ab	0.13±0.01ab	0.68±0.11ab	77.80±0.25b	70.10±0.67b

处理 Treatment	净光合速率 Net photosynthetic rate (μmol CO₂·m^-2·s^-1)	气孔导度 Stomatal conductance (mol H₂O·m^-2·s^-1)	胞间二氧化碳浓度Intercellular CO₂ concentration (μmol CO₂·mol^-1)	蒸腾速率 Transpiration rate (mmol H₂O·m^-2·s^-1)	叶绿素a Chlorophyll a (mg·g^-1)	叶绿素b Chlorophyll b (mg·g^-1)	类胡萝卜素Carotenoids (mg·g^-1)	叶绿素(a+b)Chlorophyll (a+b) (mg·g^-1)
CK	19.69±1.19a	0.30±0.05a	572.49±56.63a	3.46±0.35a	1.24±0.06a	2.53±0.04a	0.44±0.03a	3.76±0.10a
AsA₂₀₀	14.46±1.63b	0.25±0.02a	454.69±54.46ab	2.87±0.36b	1.13±0.09a	2.41±0.07a	0.42±0.02a	3.54±0.16a
Cu₅₀	9.97±1.29c	0.09±0.02c	359.92±28.37b	1.75±0.49c	0.72±0.06b	1.86±0.11b	0.29±0.01b	2.58±0.17b
Cu₅₀+AsA₂₀₀	14.35±1.25b	0.15±0.03b	447.30±41.92ab	2.94±0.27b	1.18±0.05a	2.18±0.07a	0.35±0.02b	3.36±0.13a

处理 Treatment	净光合速率 Net photosynthetic rate (μmol CO₂·m^-2·s^-1)	气孔导度 Stomatal conductance (mol H₂O·m^-2·s^-1)	胞间二氧化碳浓度Intercellular CO₂ concentration (μmol CO₂·mol^-1)	蒸腾速率 Transpiration rate (mmol H₂O·m^-2·s^-1)	叶绿素a Chlorophyll a (mg·g^-1)	叶绿素b Chlorophyll b (mg·g^-1)	类胡萝卜素Carotenoids (mg·g^-1)	叶绿素(a+b)Chlorophyll (a+b) (mg·g^-1)
CK	19.69±1.19a	0.30±0.05a	572.49±56.63a	3.46±0.35a	1.24±0.06a	2.53±0.04a	0.44±0.03a	3.76±0.10a
AsA₂₀₀	14.46±1.63b	0.25±0.02a	454.69±54.46ab	2.87±0.36b	1.13±0.09a	2.41±0.07a	0.42±0.02a	3.54±0.16a
Cu₅₀	9.97±1.29c	0.09±0.02c	359.92±28.37b	1.75±0.49c	0.72±0.06b	1.86±0.11b	0.29±0.01b	2.58±0.17b
Cu₅₀+AsA₂₀₀	14.35±1.25b	0.15±0.03b	447.30±41.92ab	2.94±0.27b	1.18±0.05a	2.18±0.07a	0.35±0.02b	3.36±0.13a

处理 Treatment	根系Root		茎叶Shoot		转运系数 Translocation factor
处理 Treatment	Cu含量 Cu content (μg·g^-1 DW)	Cu积累量 Cu accumulation (μg·plant^-1)	Cu含量 Cu content (μg·g^-1 DW)	Cu积累量 Cu accumulation (μg·plant^-1)	转运系数 Translocation factor
CK	6.32±1.12	1.13±0.88	2.43±0.52	2.36±0.31
Cu₅₀	158.19±2.68	15.82±1.41	41.44±0.84	21.96±2.50	1.39±1.13
Cu₅₀+AsA₂₀₀	118.84±2.21	15.45±1.69	27.08±0.69	18.41±2.19	1.19±0.95