Trattamenti con estratti da scarti vegetali applicati a semi di Glycine max ed impatto sui meccanismi antiossidanti

The aim of the present thesis was to investigate the role of plant-derived bio-stimulants in improving seed germination and stress tolerance in soybean (Glycine max). To do this, three soybean varieties (OL 966, NAV 290, EM PURA) were used and treated with plant-waste derived extracts, namely red chicory (RC) and canola (CN) extracts applied as seed priming agents. The treated/untreated seeds were then germinated under standard and polyethylene glycol (PEG)-induced stress conditions. The germination rates, radicle length, reactive oxygen species (ROS) levels, and expression of antioxidant genes (SOD1, CAT1, APX2) were evaluated. The results indicate that RC and CN extracts significantly enhanced germination rates and radicle length, particularly under stress conditions, with RC being the most effective treatment. Primed seeds exhibited lower ROS levels during the dryback stage, suggesting an improved antioxidant defense system. Gene expression analysis revealed upregulation of CAT1 and SOD1 in OL 996 and NAV 290 varieties, indicating a robust antioxidant response. These results indicate that RC and CN extracts improve germination rates and radicle length, by modulating ROS levels and enhancing the antioxidant defense. A treatment- and genotype-dependent effect has been generally. The current work of thesis highlights the potential of plant-derived bio-stimulants as sustainable alternatives to synthetic chemicals, aligning with the circular bioeconomy principles. Future research should explore their effects on a broader range of species and genotypes to optimize priming treatments and ultimately enhancing crop yields.  

L'obiettivo della presente tesi è stato quello di investigare il ruolo dei bio-stimolanti di origine vegetale nel migliorare la germinazione dei semi e la tolleranza allo stress idrico nella soia (Gycine max). A tal fine, lo studio ha utilizzato tre varietà di soia (OL 966, NAV 290, EM PURA) trattate con estratti derivati da scarti vegetali, in particolare estratti di cicoria rossa (RC) e colza (CN), applicati su seme come come agenti di priming. I semi trattati e non trattati sono stati ulteriormente germinati in condizioni standard e in condizioni di stress indotto da polietilene glicole (PEG). Sono stati valutati i tassi di germinazione, la lunghezza della radichetta, i livelli di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e l'espressione dei geni coinvolti nei meccanismi antiossidanti (SOD1, CAT1, APX2). I risultati indicano che gli estratti di RC e CN hanno migliorato significativamente i tassi di germinazione e la lunghezza della radichetta, particolarmente in condizioni di stress idrico, dove RC che si è rivelato il trattamento più efficace. I semi sottoposti a priming hanno mostrato livelli inferiori di ROS durante la fase di essiccazione, suggerendo un miglioramento del sistema di difesa antiossidante. L'analisi dell'espressione genica ha rivelato una sovra-espressione di CAT1 e SOD1 nelle varietà OL 996 e NAV 290, indicando una robusta risposta antiossidante. Questi risultati suggeriscono che gli estratti di RC e CN migliorano i tassi di germinazione e la lunghezza della radichetta, modulando i livelli di ROS e potenziando le difese antiossidanti. In generale, è stato osservato un effetto dipendente dal trattamento e dal genotipo. Il presente lavoro di tesi evidenzia il potenziale dei bio-stimolanti di origine vegetale come alternative sostenibili ai prodotti chimici di sintesi, in linea con i principi della bioeconomia circolare. Future ricerche dovrebbero esplorare i loro effetti su un'ampia gamma di specie e genotipi per ottimizzare i trattamenti di priming e migliorare le rese delle colture.