Miglioramento della resilienza allo stress idrico e salino nel riso tramite priming dei semi con biopolimeri derivati dalle alghe

The prevalence of soil salinity and water scarcity threatens global food security and is aggravated by the climate crisis. Soil salinity alone affects more than 1.4 billion hectares of land dedicated to agriculture while the global drought vulnerability index is also increasing annually. Rice (Oryza sativa L.), one of most cultivated food crops, is sensitive to water a stress due to its semi-aquatic nature and is also known as a glycophyte. Germination is one of the developmental stages affected by stresses. Seed priming is a sustainable pew-sowing technique that can address these challenges faced in rice cultivation. In the current study, a commercial algae-derived biopolymer is explored as potential priming agent to address water and salinity stress. Seeds of five cultivars with contrastive sensitivity (Ronaldo, Selenio, Carnaroli, Cammeo and Giuseppe) were used and treated with 2.5% biopolymer with water soaking and no treatment as controls. The seeds were sown in water (non-stress conditions), 15% PEG and 1.5%NaCl. Based on collected parameters, biopolymer priming has shown to enhance stress tolerance of Carnaroli, Selenio and Ronaldo under water stress conditions. Conversely, the biopolymer treatment inhibited Cammeo, exhibiting a genotype-specific response. Under salinity stress, the biopolymer priming improved germination performance of all varieties, particularly Cammeo, Selenio, and Carnaroli. These varieties exhibited faster and high germination and improved seedling growth. These preliminary results showed the use of the commercial biopolymer, marketed as a soil conditioner, can be used as a seed priming agent with genotype- and stress-specific efficacy. Future research is needed for further optimization of the seed priming protocol (concentration, treatment time, and possible dry back), and molecular and biochemical investigation to have an in depth understanding of the effects observed. Overall, the current study, contribute to sustainable rice production strategies aimed at improving crop establishment and productivity under changing environmental conditions.

La diffusione della salinità del suolo e della scarsità d’acqua minaccia la sicurezza alimentare globale ed è aggravata dalla crisi climatica. La sola salinità del suolo interessa più di 1,4 miliardi di ettari di terre destinate all’agricoltura, mentre l’indice globale di vulnerabilità alla siccità aumenta annualmente. Il riso (Oryza sativa L.), uno dei cereali più coltivati, è sensibile allo stress idrico a causa della sua natura semiaquatica ed è noto anche come glicofita. La germinazione è una delle fasi di sviluppo più influenzate dagli stress. Il “seed priming” rappresenta una tecnica sostenibile pre-semina in grado di affrontare queste sfide nella coltivazione del riso. Nel presente studio, un biopolimero commerciale derivato da alghe viene esplorato come potenziale agente di priming per contrastare stress idrico e salino. Sono stati utilizzati semi di cinque cultivar con sensibilità contrastante (Ronaldo, Selenio, Carnaroli, Cammeo e Giuseppe), trattati con il 2,5% di biopolimero, con ammollo in acqua e senza trattamento come controlli. I semi sono stati seminati in acqua (condizioni non stressanti), in PEG al 15% e in NaCl all’1,5%. Sulla base dei parametri raccolti, il priming con biopolimero ha mostrato di aumentare la tolleranza allo stress idrico di Carnaroli, Selenio e Ronaldo. Al contrario, il trattamento con biopolimero ha inibito Cammeo, evidenziando una risposta specifica del genotipo. Sotto stress salino, il priming con biopolimero ha migliorato le prestazioni germinative di tutte le varietà, in particolare Cammeo, Selenio e Carnaroli, che hanno mostrato germinazione più rapida e elevata, oltre a una migliore crescita delle plantule. Questi risultati preliminari indicano che il biopolimero commerciale, venduto come ammendante del suolo, può essere utilizzato come agente di seed priming con efficacia specifica per genotipo e tipo di stress. Sono necessarie ulteriori ricerche per ottimizzare il protocollo di priming (concentrazione, tempo di trattamento e possibile fase di asciugatura), oltre a indagini molecolari e biochimiche per comprendere in profondità gli effetti osservati. Nel complesso, lo studio contribuisce a strategie sostenibili per la produzione di riso volte a migliorare l’insediamento della coltura e la produttività in condizioni ambientali in cambiamento.