Ir-regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti ntużaw bħala strateġija biex jitnaqqas l-istress tas-sħana f'diversi għelejjel

Il-produzzjoni tar-ross qed tonqos minħabba t-tibdil fil-klima u l-varjabbiltà fil-Kolombja.Regolaturi tat-tkabbir tal-pjantiintużaw bħala strateġija biex jitnaqqas l-istress tas-sħana f'diversi għelejjel. Għalhekk, l-għan ta' dan l-istudju kien li jiġu evalwati l-effetti fiżjoloġiċi (konduttanza stomatali, kontenut totali ta' klorofilla, proporzjon Fv/Fm ta' żewġ ġenotipi kummerċjali tar-ross soġġetti għal stress tas-sħana kkombinat (temperaturi għoljin ta' binhar u billejl), temperatura tal-kanupew u kontenut relattiv ta' ilma) u varjabbli bijokimiċi (malondialdehyde (MDA) u kontenut ta' aċidu proliniku). L-ewwel u t-tieni esperimenti twettqu bl-użu ta' pjanti ta' żewġ ġenotipi tar-ross Federrose 67 ("F67") u Federrose 2000 ("F2000"), rispettivament. Iż-żewġ esperimenti ġew analizzati flimkien bħala serje ta' esperimenti. It-trattamenti stabbiliti kienu kif ġej: kontroll assolut (AC) (pjanti tar-ross imkabbra f'temperaturi ottimali (temperatura ta' binhar/billejl 30/25°C)), kontroll tal-istress tas-sħana (SC) [pjanti tar-ross soġġetti għal stress tas-sħana kkombinat biss (40/25°C). 30°C)], u l-pjanti tar-ross ġew stressati u sprejjati b'regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti (stress+AUX, stress+BR, stress+CK jew stress+GA) darbtejn (5 ijiem qabel u 5 ijiem wara l-istress tas-sħana). Il-bexx bl-SA żied il-kontenut totali tal-klorofilla taż-żewġ varjetajiet (il-piż frisk tal-pjanti tar-ross “F67″ u “F2000″ kien 3.25 u 3.65 mg/g, rispettivament) meta mqabbel mal-pjanti SC (il-piż frisk tal-pjanti “F67″ kien 2.36 u 2.56 mg). g-1)” u r-ross “F2000″, l-applikazzjoni foliari ta' CK ġeneralment tejbet ukoll il-konduttanza stomatali tal-pjanti tar-ross “F2000″ (499.25 vs. 150.60 mmol m-2 s) meta mqabbla mal-kontroll tal-istress tas-sħana. stress tas-sħana, it-temperatura tal-kuruna tal-pjanta tonqos b'2–3 °C, u l-kontenut ta' MDA fil-pjanti jonqos. L-indiċi tat-tolleranza relattiva juri li l-applikazzjoni foliari ta' CK (97.69%) u BR (60.73%) tista' tgħin biex ittaffi l-problema ta' stress tas-sħana kkombinata, prinċipalment fil-pjanti tar-ross F2000. Bħala konklużjoni, il-bexx foliari ta' BR jew CK jista' jitqies bħala strateġija agronomika biex tgħin tnaqqas l-effetti negattivi tal-kundizzjonijiet ta' stress tas-sħana kkombinata fuq l-imġiba fiżjoloġika tal-pjanti tar-ross.
Ir-ross (Oryza sativa) jappartjeni għall-familja Poaceae u huwa wieħed miċ-ċereali l-aktar ikkultivati ​​fid-dinja flimkien mal-qamħirrum u l-qamħ (Bajaj u Mohanty, 2005). Iż-żona taħt il-kultivazzjoni tar-ross hija ta' 617,934 ettaru, u l-produzzjoni nazzjonali fl-2020 kienet ta' 2,937,840 tunnellata b'rendiment medju ta' 5.02 tunnellati/ettaru (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
It-tisħin globali qed jaffettwa l-għelejjel tar-ross, u jwassal għal diversi tipi ta’ stress abijotiku bħal temperaturi għoljin u perjodi ta’ nixfa. It-tibdil fil-klima qed jikkawża li t-temperaturi globali jogħlew; It-temperaturi huma projettati li se jogħlew b’1.0–3.7°C fis-seklu 21, li jista’ jżid il-frekwenza u l-intensità tal-istress tas-sħana. Iż-żieda fit-temperaturi ambjentali affettwat ir-ross, u kkawżat tnaqqis fir-rendiment tal-għelejjel b’6–7%. Min-naħa l-oħra, it-tibdil fil-klima jwassal ukoll għal kundizzjonijiet ambjentali sfavorevoli għall-għelejjel, bħal perjodi ta’ nixfa severa jew temperaturi għoljin f’reġjuni tropikali u subtropikali. Barra minn hekk, avvenimenti ta’ varjabbiltà bħal El Niño jistgħu jwasslu għal stress tas-sħana u jaggravaw il-ħsara lill-għelejjel f’xi reġjuni tropikali. Fil-Kolombja, it-temperaturi f’żoni li jipproduċu r-ross huma projettati li jiżdiedu b’2–2.5°C sal-2050, u b’hekk inaqqsu l-produzzjoni tar-ross u jaffettwaw il-flussi tal-prodotti lejn is-swieq u l-ktajjen tal-provvista.
Il-biċċa l-kbira tal-għelejjel tar-ross jitkabbru f'żoni fejn it-temperaturi huma qrib il-medda ottima għat-tkabbir tal-għelejjel (Shah et al., 2011). Ġie rrappurtat li t-temperaturi medji ottimali tal-ġurnata u tal-lejl għaltkabbir u żvilupp tar-rossġeneralment huma 28°C u 22°C, rispettivament (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Temperaturi 'l fuq minn dawn il-limiti jistgħu jikkawżaw perjodi ta' stress tas-sħana moderat sa sever matul stadji sensittivi tal-iżvilupp tar-ross (tkabbir tal-ħbub, antesi, fjoritura, u mili tal-qamħ), u b'hekk jaffettwaw b'mod negattiv ir-rendiment tal-qamħ. Dan it-tnaqqis fir-rendiment huwa prinċipalment dovut għal perjodi twal ta' stress tas-sħana, li jaffettwaw il-fiżjoloġija tal-pjanti. Minħabba l-interazzjoni ta' diversi fatturi, bħat-tul tal-istress u t-temperatura massima milħuqa, l-istress tas-sħana jista' jikkawża firxa ta' ħsara irriversibbli lill-metaboliżmu u l-iżvilupp tal-pjanti.
L-istress tas-sħana jaffettwa diversi proċessi fiżjoloġiċi u bijokimiċi fil-pjanti. Il-fotosintesi tal-weraq hija waħda mill-proċessi l-aktar suxxettibbli għall-istress tas-sħana fil-pjanti tar-ross, peress li r-rata tal-fotosintesi tonqos b'50% meta t-temperaturi ta' kuljum jaqbżu l-35°C. Ir-risponsi fiżjoloġiċi tal-pjanti tar-ross ivarjaw skont it-tip ta' stress tas-sħana. Pereżempju, ir-rati fotosintetiċi u l-konduttanza stomatali huma inibiti meta l-pjanti jkunu esposti għal temperaturi għoljin matul il-jum (33–40°C) jew temperaturi għoljin matul il-jum u billejl (35–40°C matul il-jum, 28–30°C). C tfisser lejl) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Temperaturi għoljin billejl (30°C) jikkawżaw inibizzjoni moderata tal-fotosintesi iżda jżidu r-respirazzjoni billejl (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Irrispettivament mill-perjodu ta' stress, l-istress tas-sħana jaffettwa wkoll il-kontenut tal-klorofilla tal-weraq, il-proporzjon tal-fluworexxenza varjabbli tal-klorofilla għall-fluworexxenza massima tal-klorofilla (Fv/Fm), u l-attivazzjoni tar-Rubisco fil-pjanti tar-ross (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). ) Sanchez Reynoso et al., 2014).
Il-bidliet bijokimiċi huma aspett ieħor tal-adattament tal-pjanti għall-istress tas-sħana (Wahid et al., 2007). Il-kontenut ta' prolina ntuża bħala indikatur bijokimiku tal-istress tal-pjanti (Ahmed u Hassan 2011). Il-prolina għandha rwol importanti fil-metaboliżmu tal-pjanti peress li taġixxi bħala sors ta' karbonju jew nitroġenu u bħala stabilizzatur tal-membrana f'kundizzjonijiet ta' temperatura għolja (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Temperaturi għoljin jaffettwaw ukoll l-istabbiltà tal-membrana permezz tal-perossidazzjoni tal-lipidi, li twassal għall-formazzjoni ta' malondialdehyde (MDA) (Wahid et al., 2007). Għalhekk, il-kontenut ta' MDA ntuża wkoll biex tinftiehem l-integrità strutturali tal-membrani taċ-ċelluli taħt stress tas-sħana (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Fl-aħħar nett, l-istress tas-sħana kkombinat [37/30°C (jum/lejl)] żied il-perċentwal ta' tnixxija ta' elettroliti u l-kontenut ta' malondialdehyde fir-ross (Liu et al., 2013).
L-użu ta' regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti (GRs) ġie vvalutat biex itaffi l-effetti negattivi tal-istress tas-sħana, peress li dawn is-sustanzi huma involuti b'mod attiv fir-risponsi tal-pjanti jew fil-mekkaniżmi ta' difiża fiżjoloġika kontra stress bħal dan (Peleg u Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). L-applikazzjoni eżoġena ta' riżorsi ġenetiċi kellha effett pożittiv fuq it-tolleranza għall-istress tas-sħana f'diversi għelejjel. Studji wrew li fitormoni bħal gibberellins (GA), cytokinins (CK), auxins (AUX) jew brassinosteroids (BR) iwasslu għal żieda f'diversi varjabbli fiżjoloġiċi u bijokimiċi (Peleg u Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al., 2012; Zhou et al., 2014). Fil-Kolombja, l-applikazzjoni eżoġena ta' riżorsi ġenetiċi u l-impatt tagħha fuq l-għelejjel tar-ross ma ġewx mifhuma u studjati bis-sħiħ. Madankollu, studju preċedenti wera li l-bexx tal-weraq tal-BR jista' jtejjeb it-tolleranza tar-ross billi jtejjeb il-karatteristiċi tal-iskambju tal-gassijiet, il-kontenut tal-klorofilla jew tal-prolina tal-weraq tan-nebbieta tar-ross (Quintero-Calderón et al., 2021).
Iċ-ċitokinini jimmedjaw ir-risponsi tal-pjanti għal stress abijotiku, inkluż stress tas-sħana (Ha et al., 2012). Barra minn hekk, ġie rrappurtat li l-applikazzjoni eżoġena ta' CK tista' tnaqqas il-ħsara termali. Pereżempju, l-applikazzjoni eżoġena ta' zeatin żiedet ir-rata fotosintetika, il-kontenut tal-klorofilla a u b, u l-effiċjenza tat-trasport tal-elettroni fil-bentgrass li jitkaxkar (Agrotis estolonifera) waqt stress tas-sħana (Xu and Huang, 2009; Jespersen and Huang, 2015). L-applikazzjoni eżoġena ta' zeatin tista' wkoll ittejjeb l-attività antiossidanti, ittejjeb is-sintesi ta' diversi proteini, tnaqqas il-ħsara mill-ispeċi reattivi tal-ossiġnu (ROS) u l-produzzjoni ta' malondialdehyde (MDA) fit-tessuti tal-pjanti (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
L-użu tal-aċidu gibberelliku wera wkoll rispons pożittiv għall-istress tas-sħana. Studji wrew li l-bijosintesi tal-GA timmedja diversi mogħdijiet metaboliċi u żżid it-tolleranza taħt kundizzjonijiet ta’ temperatura għolja (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) sabu li l-bexx tal-weraq ta’ GA eżoġenu (25 jew 50 mg*L) jista’ jżid ir-rata fotosintetika u l-attività antiossidanti fi pjanti tal-larinġ stressati bis-sħana meta mqabbla ma’ pjanti ta’ kontroll. Ġie osservat ukoll li l-applikazzjoni eżoġena tal-HA żżid il-kontenut relattiv ta’ umdità, il-kontenut tal-klorofilla u l-karotenojdi u tnaqqas il-perossidazzjoni tal-lipidi fis-siġla tad-datteri (Phoenix dactylifera) taħt stress tas-sħana (Khan et al., 2020). L-awsina għandha wkoll rwol importanti fir-regolazzjoni tar-risponsi adattivi tat-tkabbir għal kundizzjonijiet ta’ temperatura għolja (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Dan ir-regolatur tat-tkabbir jaġixxi bħala markatur bijokimiku f'diversi proċessi bħas-sintesi tal-prolina jew id-degradazzjoni taħt stress abijotiku (Ali et al. 2007). Barra minn hekk, l-AUX itejjeb ukoll l-attività antiossidanti, li twassal għal tnaqqis fl-MDA fil-pjanti minħabba tnaqqis fil-perossidazzjoni tal-lipidi (Bielach et al., 2017). Sergeev et al. (2018) osservaw li fil-pjanti tal-piżelli (Pisum sativum) taħt stress tas-sħana, il-kontenut ta' prolina – dimetilaminoetossikkarbonilmetil)naftilklorommetil etere (TA-14) jiżdied. Fl-istess esperiment, osservaw ukoll livelli aktar baxxi ta' MDA fil-pjanti ttrattati meta mqabbla mal-pjanti mhux ittrattati bl-AUX.
Il-brassinosterojdi huma klassi oħra ta' regolaturi tat-tkabbir użati biex itaffu l-effetti tal-istress tas-sħana. Ogweno et al. (2008) irrappurtaw li l-isprej eżoġenu tal-BR żied ir-rata fotosintetika netta, il-konduttanza stomatali u r-rata massima tal-karbossilazzjoni tar-Rubisco tal-pjanti tat-tadam (Solanum lycopersicum) taħt stress tas-sħana għal 8 ijiem. L-isprejjar tal-epibrassinosterojdi fuq il-weraq jista' jżid ir-rata fotosintetika netta tal-pjanti tal-ħjar (Cucumis sativus) taħt stress tas-sħana (Yu et al., 2004). Barra minn hekk, l-applikazzjoni eżoġena tal-BR tittardja d-degradazzjoni tal-klorofilla u żżid l-effiċjenza tal-użu tal-ilma u r-rendiment massimu kwantiku tal-fotokimika tal-PSII fil-pjanti taħt stress tas-sħana (Holá et al., 2010; Toussagunpanit et al., 2015).
Minħabba t-tibdil fil-klima u l-varjabbiltà, l-uċuħ tar-ross jiffaċċjaw perjodi ta’ temperaturi għoljin ta’ kuljum (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Fil-fenotipar tal-pjanti, l-użu ta 'fitonutrijenti jew bijostimulanti ġie studjat bħala strateġija biex tittaffa l-istress tas-sħana f'żoni tat-tkabbir tar-ross (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al., 2021). Barra minn hekk, l-użu ta' varjabbli bijokimiċi u fiżjoloġiċi (temperatura tal-weraq, konduttanza stomatali, parametri tal-fluworexxenza tal-klorofilla, klorofilla u kontenut relattiv ta' ilma, sinteżi tal-malondialdehyde u l-prolina) huwa għodda affidabbli għall-iskrinjar tal-pjanti tar-ross taħt stress tas-sħana lokalment u internazzjonalment (Sánchez-Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Madankollu, ir-riċerka dwar l-użu ta' sprejs fitormonali foljari fir-ross fil-livell lokali tibqa' rari. Għalhekk, l-istudju tar-reazzjonijiet fiżjoloġiċi u bijokimiċi tal-applikazzjoni ta' regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti huwa ta' importanza kbira għall-proposta ta' strateġiji agronomiċi prattiċi għal dan. biex jiġu indirizzati l-effetti negattivi ta' perjodu ta' stress tas-sħana kumpless fir-ross. Għalhekk, l-iskop ta' dan l-istudju kien li jiġu evalwati l-effetti fiżjoloġiċi (konduttanza stomatali, parametri tal-fluworexxenza tal-klorofilla u kontenut relattiv ta' ilma) u bijokimiċi tal-applikazzjoni foljari ta' erba' regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti (AUX, CK, GA u BR). (Pigmenti fotosintetiċi, kontenut ta' malondialdehyde u prolina) Varjabbli f'żewġ ross kummerċjali ġenotipi soġġetti għal stress tas-sħana kkombinat (temperaturi għoljin ta' matul il-jum/bil-lejl).
F'dan l-istudju, twettqu żewġ esperimenti indipendenti. Il-ġenotipi Federrose 67 (F67: ġenotip żviluppat f'temperaturi għoljin matul l-aħħar għaxar snin) u Federrose 2000 (F2000: ġenotip żviluppat fl-aħħar għaxar snin tas-seklu 20 li juri reżistenza għall-virus tal-weraq abjad) intużaw għall-ewwel darba. żrieragħ. u t-tieni esperiment, rispettivament. Iż-żewġ ġenotipi huma kkultivati ​​​​b'mod wiesa' mill-bdiewa Kolombjani. Iż-żrieragħ inżergħu fi trejs ta' 10 L (tul 39.6 ċm, wisa' 28.8 ċm, għoli 16.8 ċm) li fihom ħamrija ramlija b'2% materja organika. Ħames żrieragħ ġerminati minn qabel ġew imħawla f'kull trej. Il-paletti tqiegħdu fis-serra tal-Fakultà tax-Xjenzi Agrikoli tal-Università Nazzjonali tal-Kolombja, il-kampus ta' Bogotá (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), f'altitudni ta' 2556 m 'il fuq mil-livell tal-baħar (asl). m.) u twettqu minn Ottubru sa Diċembru 2019. Esperiment wieħed (Federroz 67) u t-tieni esperiment (Federroz 2000) fl-istess staġun tal-2020.
Il-kundizzjonijiet ambjentali fis-serra matul kull staġun tat-tħawwil huma kif ġej: temperatura ta' matul il-jum u ta' billejl 30/25°C, umdità relattiva 60~80%, fotoperjodu naturali 12-il siegħa (radjazzjoni fotosintetikament attiva 1500 µmol (fotoni) m-2 s-). 1 f'nofsinhar). Il-pjanti ġew fertilizzati skont il-kontenut ta' kull element 20 jum wara t-tfaċċar taż-żerriegħa (DAE), skont Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg nitroġenu għal kull pjanta, 110 mg fosfru għal kull pjanta, 350 mg potassju għal kull pjanta, 68 mg kalċju għal kull pjanta, 20 mg manjesju għal kull pjanta, 20 mg kubrit għal kull pjanta, 17 mg silikon għal kull pjanta. Il-pjanti fihom 10 mg boron għal kull pjanta, 17 mg ram għal kull pjanta, u 44 mg żingu għal kull pjanta. Il-pjanti tar-ross inżammu sa 47 DAE f'kull esperiment meta laħqu l-istadju fenoloġiku V5 matul dan il-perjodu. Studji preċedenti wrew li dan l-istadju fenoloġiku huwa żmien xieraq biex jitwettqu studji dwar l-istress tas-sħana fir-ross (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
F'kull esperiment, twettqu żewġ applikazzjonijiet separati tar-regolatur tat-tkabbir tal-weraq. L-ewwel sett ta' sprejs tal-fitormoni tal-weraq ġie applikat 5 ijiem qabel it-trattament tal-istress tas-sħana (42 DAE) biex il-pjanti jiġu ppreparati għall-istress ambjentali. Imbagħad ingħata sprej ieħor tal-weraq 5 ijiem wara li l-pjanti ġew esposti għal kundizzjonijiet ta' stress (52 DAE). Intużaw erba' fitormoni u l-proprjetajiet ta' kull ingredjent attiv sprejjat f'dan l-istudju huma elenkati fit-Tabella Supplimentari 1. Il-konċentrazzjonijiet tar-regolaturi tat-tkabbir tal-weraq użati kienu kif ġej: (i) Auxin (aċidu 1-naftilaċetiku: NAA) f'konċentrazzjoni ta' 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10–5 M gibberellin (aċidu gibberelliku: NAA); GA3); (iii) Ċitokinina (trans-zeatin) 1 × 10-5 M (iv) Brassinosterojdi [Spirostan-6-one, 3,5-dihydroxy-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Dawn il-konċentrazzjonijiet intgħażlu għax jinduċu risponsi pożittivi u jżidu r-reżistenza tal-pjanti għall-istress tas-sħana (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Pjanti tar-ross mingħajr sprejs regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti ġew ittrattati b'ilma distillat biss. Il-pjanti kollha tar-ross ġew sprejjati bi sprejer tal-idejn. Applika 20 ml H2O fuq il-pjanta biex tixxarrab l-uċuħ ta' fuq u ta' isfel tal-weraq. L-isprejs kollha tal-weraq użaw aġġuvant agrikolu (Agrotin, Bayer CropScience, Colombia) b'0.1% (v/v). Id-distanza bejn il-borma u l-isprejer hija ta' 30 ċm.
Trattamenti għal stress tas-sħana ngħataw 5 ijiem wara l-ewwel sprej foljari (47 DAE) f'kull esperiment. Il-pjanti tar-ross ġew trasferiti mis-serra għal kamra tat-tkabbir ta' 294 L (MLR-351H, Sanyo, IL, USA) biex jiġi stabbilit stress tas-sħana jew jinżammu l-istess kundizzjonijiet ambjentali (47 DAE). Trattament ikkombinat ta' stress tas-sħana twettaq billi l-kamra ġiet issettjata għat-temperaturi li ġejjin ta' matul il-jum/bil-lejl: temperatura għolja ta' matul il-jum [40°C għal 5 sigħat (mill-11:00 sas-16:00)] u perjodu ta' billejl [30°C għal 5 sigħat]. 8 ijiem wara xulxin (mis-19:00 sas-24:00). It-temperatura tal-istress u l-ħin tal-espożizzjoni ntgħażlu abbażi ta' studji preċedenti (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). Min-naħa l-oħra, grupp ta’ pjanti trasferiti għall-kamra tat-tkabbir inżammu fis-serra fl-istess temperatura (30°C matul il-jum/25°C bil-lejl) għal 8 ijiem konsekuttivi.
Fi tmiem l-esperiment, inkisbu l-gruppi ta' trattament li ġejjin: (i) kundizzjoni tat-temperatura tat-tkabbir + applikazzjoni ta' ilma distillat [Kontroll Assolut (AC)], (ii) kundizzjoni ta' stress tas-sħana + applikazzjoni ta' ilma distillat [Kontroll tal-istress tas-sħana (SC)], (iii) kundizzjonijiet ta' stress tas-sħana + applikazzjoni ta' auxin (AUX), (iv) kundizzjoni ta' stress tas-sħana + applikazzjoni ta' gibberellin (GA), (v) kundizzjoni ta' stress tas-sħana + applikazzjoni ta' cytokinin (CK), u (vi) kundizzjoni ta' stress tas-sħana + brassinosteroid (BR) Appendiċi. Dawn il-gruppi ta' trattament intużaw għal żewġ ġenotipi (F67 u F2000). It-trattamenti kollha twettqu f'disinn kompletament każwali b'ħames repliki, kull wieħed jikkonsisti minn pjanta waħda. Kull pjanta ntużat biex taqra l-varjabbli determinati fi tmiem l-esperiment. L-esperiment dam 55 DAE.
Il-konduttanza stomatali (gs) tkejlet bl-użu ta' porosometru portabbli (SC-1, METER Group Inc., USA) li jvarja minn 0 sa 1000 mmol m-2 s-1, b'apertura tal-kompartiment tal-kampjun ta' 6.35 mm. Il-kejl jittieħed billi titwaħħal sonda stomametru ma' werqa matura bir-rimja prinċipali tal-pjanta miftuħa għalkollox. Għal kull trattament, il-qari tal-gs ittieħed fuq tliet weraq ta' kull pjanta bejn il-11:00 u s-16:00 u ttieħed medja.
L-RWC ġie determinat skont il-metodu deskritt minn Ghoulam et al. (2002). Il-folja kompletament estiża użata biex tiddetermina l-g intużat ukoll biex tkejjel l-RWC. Il-piż frisk (FW) ġie determinat immedjatament wara l-ħsad bl-użu ta' miżien diġitali. Il-weraq imbagħad tpoġġew f'kontenitur tal-plastik mimli bl-ilma u tħallew fid-dlam f'temperatura tal-kamra (22°C) għal 48 siegħa. Imbagħad iżnu fuq miżien diġitali u rreġistraw il-piż estiż (TW). Il-weraq minfuħin tnixxfu fil-forn f'75°C għal 48 siegħa u l-piż niexef tagħhom (DW) ġie rreġistrat.
Il-kontenut relattiv tal-klorofilla ġie determinat bl-użu ta' miter tal-klorofilla (atLeafmeter, FT Green LLC, USA) u espress f'unitajiet atLeaf (Dey et al., 2016). Il-qari massimu tal-effiċjenza kwantistika tal-PSII (proporzjon Fv/Fm) ġie rreġistrat bl-użu ta' fluworimetru tal-klorofilla b'eċitazzjoni kontinwa (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Il-weraq ġew adattati għad-dlam bl-użu ta' klampi tal-weraq għal 20 minuta qabel il-kejl tal-Fv/Fm (Restrepo-Diaz u Garces-Varon, 2013). Wara li l-weraq ġew akklimatizzati għad-dlam, tkejlu l-linja bażi (F0) u l-fluworexxenza massima (Fm). Minn din id-dejta, ġew ikkalkulati l-fluworexxenza varjabbli (Fv = Fm – F0), il-proporzjon tal-fluworexxenza varjabbli għall-fluworexxenza massima (Fv/Fm), ir-rendiment massimu kwantistiku tal-fotokimika tal-PSII (Fv/F0) u l-proporzjon Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Qari relattiv tal-klorofilla u tal-fluworexxenza tal-klorofilla ttieħed fuq l-istess weraq użati għall-kejl tal-gs.
Madwar 800 mg ta' piż frisk tal-weraq inġabru bħala varjabbli bijokimiċi. Il-kampjuni tal-weraq imbagħad ġew omoġenizzati f'nitroġenu likwidu u maħżuna għal aktar analiżi. Il-metodu spettrometriku użat biex jiġi stmat il-kontenut ta' klorofilla a, b u karotenojdi fit-tessuti huwa bbażat fuq il-metodu u l-ekwazzjonijiet deskritti minn Wellburn (1994). Kampjuni tat-tessut tal-weraq (30 mg) inġabru u ġew omoġenizzati fi 3 ml ta' 80% aċetun. Il-kampjuni mbagħad ġew ċentrifugati (mudell 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, USA) b'5000 rpm għal 10 minuti biex jitneħħew il-partiċelli. Is-supernatant ġie dilwit għal volum finali ta' 6 ml billi żidna 80% aċetun (Sims and Gamon, 2002). Il-kontenut tal-klorofilla ġie determinat f'663 (klorofilla a) u 646 (klorofilla b) nm, u l-karotenojdi f'470 nm bl-użu ta' spettrofotometru (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, USA).
Il-metodu tal-aċidu thiobarbituriku (TBA) deskritt minn Hodges et al. (1999) intuża biex jivvaluta l-perossidazzjoni tal-lipidi tal-membrana (MDA). Madwar 0.3 g ta' tessut tal-werqa ġie omoġenizzat ukoll f'nitroġenu likwidu. Il-kampjuni ġew ċentrifugati b'5000 rpm u l-assorbenza tkejlet fuq spettrofotometru f'440, 532 u 600 nm. Fl-aħħar, il-konċentrazzjoni tal-MDA ġiet ikkalkulata bl-użu tal-koeffiċjent tal-estinzjoni (157 M mL−1).
Il-kontenut ta' prolina fit-trattamenti kollha ġie determinat bl-użu tal-metodu deskritt minn Bates et al. (1973). Żid 10 ml ta' soluzzjoni akwea ta' 3% ta' aċidu sulfosaliċiliku mal-kampjun maħżun u ffiltra minn karta tal-filtru Whatman (Nru. 2). Imbagħad 2 ml ta' dan il-filtrat irreaġixxew ma' 2 ml ta' aċidu ninidriku u 2 ml ta' aċidu aċetiku glaċjali. It-taħlita tqiegħdet f'banju tal-ilma f'90°C għal siegħa. Waqqaf ir-reazzjoni billi tinkuba fuq is-silġ. Ħawwad it-tubu b'mod vigoruż bl-użu ta' vortex shaker u dewweb is-soluzzjoni li tirriżulta f'4 ml ta' toluene. Il-qari tal-assorbenza ġie determinat f'520 nm bl-użu tal-istess spettrofotometru użat għall-kwantifikazzjoni tal-pigmenti fotosintetiċi (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, USA).
Il-metodu deskritt minn Gerhards et al. (2016) biex jikkalkula t-temperatura tal-kanupew u s-CSI. Ir-ritratti termali ttieħdu b'kamera FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, USA) b'eżattezza ta' ±2°C fl-aħħar tal-perjodu ta' stress. Poġġi wiċċ abjad wara l-pjanta għall-fotografija. Għal darb'oħra, żewġ fabbriki tqiesu bħala mudelli ta' referenza. Il-pjanti tqiegħdu fuq wiċċ abjad; waħda kienet miksija b'aġġuvant agrikolu (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Colombia) biex tissimula l-ftuħ tal-istomi kollha [modalità mxarrba (Twet)], u l-oħra kienet werqa mingħajr ebda applikazzjoni [modalità niexfa (Tdry)] (Castro-Duque et al., 2020). Id-distanza bejn il-kamera u l-borma waqt il-filming kienet ta' 1 m.
L-indiċi tat-tolleranza relattiva ġie kkalkulat indirettament bl-użu tal-konduttanza stomatali (gs) tal-pjanti ttrattati meta mqabbla mal-pjanti ta' kontroll (pjanti mingħajr trattamenti ta' stress u b'regolaturi tat-tkabbir applikati) biex tiġi ddeterminata t-tolleranza tal-ġenotipi ttrattati evalwati f'dan l-istudju. L-RTI nkiseb bl-użu ta' ekwazzjoni adattata minn Chávez-Arias et al. (2020).
F'kull esperiment, il-varjabbli fiżjoloġiċi kollha msemmija hawn fuq ġew determinati u rreġistrati f'55 DAE bl-użu ta' weraq estiżi għalkollox miġbura mill-parti ta' fuq tal-kanupew. Barra minn hekk, il-kejl sar f'kamra tat-tkabbir biex jiġi evitat li jinbidlu l-kundizzjonijiet ambjentali li fihom jikbru l-pjanti.
Id-dejta mill-ewwel u t-tieni esperimenti ġiet analizzata flimkien bħala serje ta' esperimenti. Kull grupp sperimentali kien jikkonsisti minn 5 pjanti, u kull pjanta kkostitwiet unità sperimentali. Twettqet analiżi tal-varjanza (ANOVA) (P ≤ 0.05). Meta nstabu differenzi sinifikanti, intuża t-test komparattiv post hoc ta' Tukey f'P ≤ 0.05. Uża l-funzjoni arcsine biex tikkonverti l-valuri perċentwali. Id-dejta ġiet analizzata bl-użu tas-softwer Statistix v 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, USA) u pplottjata bl-użu ta' SigmaPlot (verżjoni 10.0; Systat Software, San Jose, CA, USA). L-analiżi tal-komponenti ewlenin twettqet bl-użu tas-softwer InfoStat 2016 (Analysis Software, Università Nazzjonali ta' Cordoba, Arġentina) biex jiġu identifikati l-aqwa regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti li kienu qed jiġu studjati.
It-Tabella 1 tiġbor fil-qosor l-ANOVA li turi l-esperimenti, it-trattamenti differenti, u l-interazzjonijiet tagħhom mal-pigmenti fotosintetiċi tal-weraq (klorofilla a, b, totali, u karotenojdi), il-kontenut ta' malondialdeid (MDA) u prolina, u l-konduttanza stomatali. Effett ta' gs, kontenut relattiv ta' ilma. (RWC), kontenut ta' klorofilla, parametri tal-fluworexxenza tal-klorofilla alfa, temperatura tal-kuruna (PCT) (°C), indiċi tal-istress tal-għelejjel (CSI) u indiċi ta' tolleranza relattiva tal-pjanti tar-ross f'55 DAE.
Tabella 1. Sommarju tad-dejta tal-ANOVA dwar il-varjabbli fiżjoloġiċi u bijokimiċi tar-ross bejn l-esperimenti (ġenotipi) u t-trattamenti tal-istress tas-sħana.
Id-differenzi (P≤0.01) fl-interazzjonijiet tal-pigment fotosintetiku tal-weraq, il-kontenut relattiv tal-klorofilla (qari Atleaf), u l-parametri tal-fluworexxenza tal-alfa-klorofilla bejn l-esperimenti u t-trattamenti huma murija fit-Tabella 2. Temperaturi għoljin ta’ matul il-jum u ta’ billejl żiedu l-kontenut totali tal-klorofilla u l-karotenojdi. In-nebbieta tar-ross mingħajr ebda sprej tal-weraq ta’ fitormoni (2.36 mg g-1 għal “F67″ u 2.56 mg g-1 għal “F2000″) meta mqabbla ma’ pjanti mkabbra taħt kundizzjonijiet ottimali ta’ temperatura (2.67 mg g -1)) urew kontenut totali aktar baxx ta’ klorofilla. Fiż-żewġ esperimenti, “F67” kien 2.80 mg g-1 u “F2000” kien 2.80 mg g-1. Barra minn hekk, in-nebbieta tar-ross ittrattati b'kombinazzjoni ta' sprejs AUX u GA taħt stress tas-sħana wrew ukoll tnaqqis fil-kontenut tal-klorofilla fiż-żewġ ġenotipi (AUX = 1.96 mg g-1 u GA = 1.45 mg g-1 għal "F67"; AUX = 1.96 mg g-1 u GA = 1.45 mg g-1 għal "F67"; AUX = 2.24 mg) g-1 u GA = 1.43 mg g-1 (għal "F2000") taħt kundizzjonijiet ta' stress tas-sħana. Taħt kundizzjonijiet ta' stress tas-sħana, it-trattament foliari bil-BR irriżulta f'żieda żgħira f'din il-varjabbli fiż-żewġ ġenotipi. Fl-aħħar nett, l-isprej foliari CK wera l-ogħla valuri ta' pigment fotosintetiku fost it-trattamenti kollha (trattamenti AUX, GA, BR, SC u AC) fil-ġenotipi F67 (3.24 mg g-1) u F2000 (3.65 mg g-1). Il-kontenut relattiv tal-klorofilla (unità Atleaf) tnaqqas ukoll minħabba stress tas-sħana kkombinat. L-ogħla valuri ġew irreġistrati wkoll fi pjanti sprejjati b'CC fiż-żewġ ġenotipi (41.66 għal "F67" u 49.30 għal "F2000"). Il-proporzjonijiet Fv u Fv/Fm urew differenzi sinifikanti bejn it-trattamenti u l-kultivari (Tabella 2). B'mod ġenerali, fost dawn il-varjabbli, il-kultivar F67 kien inqas suxxettibbli għall-istress tas-sħana mill-kultivar F2000. Il-proporzjonijiet Fv u Fv/Fm sofrew aktar fit-tieni esperiment. In-nebbieta 'F2000' stressati li ma ġewx sprejjati b'xi fitormoni kellhom l-inqas valuri Fv (2120.15) u proporzjonijiet Fv/Fm (0.59), iżda l-isprejjar tal-weraq b'CK għen biex jirrestawra dawn il-valuri (Fv: 2591,89, proporzjon Fv/Fm: 0.73). , u rċieva qari simili għal dak irreġistrat fuq pjanti “F2000” imkabbra f'kundizzjonijiet ottimali ta' temperatura (Fv: 2955.35, proporzjon Fv/Fm: 0.73:0.72). Ma kien hemm l-ebda differenza sinifikanti fil-fluworexxenza inizjali (F0), il-fluworexxenza massima (Fm), ir-rendiment massimu kwantistiku fotokimiku tal-PSII (Fv/F0) u l-proporzjon Fm/F0. Fl-aħħar nett, BR wera xejra simili għal dik osservata b'CK (Fv 2545.06, proporzjon Fv/Fm 0.73).
Tabella 2. Effett ta' stress tas-sħana kkombinat (40°/30°C binhar/lejl) fuq pigmenti fotosintetiċi tal-weraq [klorofilla totali (Chl Total), klorofilla a (Chl a), klorofilla b (Chl b) u karotenojdi Cx+c] effett ], kontenut relattiv ta' klorofilla (unità Atliff), parametri tal-fluworexxenza tal-klorofilla (fluworexxenza inizjali (F0), fluworexxenza massima (Fm), fluworexxenza varjabbli (Fv), effiċjenza massima tal-PSII (Fv/Fm), rendiment massimu kwantistiku fotokimiku ta' PSII (Fv/F0) u Fm/F0 fi pjanti ta' żewġ ġenotipi tar-ross [Federrose 67 (F67) u Federrose 2000 (F2000)] 55 jum wara t-tfaċċar (DAE)).
Il-kontenut relattiv tal-ilma (RWC) ta' pjanti tar-ross ittrattati b'mod differenti wera differenzi (P ≤ 0.05) fl-interazzjoni bejn trattamenti sperimentali u foliari (Fig. 1A). Meta ttrattati b'SA, l-inqas valuri ġew irreġistrati għaż-żewġ ġenotipi (74.01% għal F67 u 76.6% għal F2000). Taħt kundizzjonijiet ta' stress tas-sħana, l-RWC ta' pjanti tar-ross taż-żewġ ġenotipi ttrattati b'fitormoni differenti żdied b'mod sinifikanti. B'mod ġenerali, l-applikazzjonijiet foliari ta' CK, GA, AUX, jew BR żiedu l-RWC għal valuri simili għal dawk ta' pjanti mkabbra taħt kundizzjonijiet ottimali matul l-esperiment. Pjanti ta' kontroll assolut u sprejjati foliari rreġistraw valuri ta' madwar 83% għaż-żewġ ġenotipi. Min-naħa l-oħra, gs wera wkoll differenzi sinifikanti (P ​​≤ 0.01) fl-interazzjoni bejn l-esperiment u t-trattament (Fig. 1B). L-impjant ta’ kontroll assolut (AC) irreġistra wkoll l-ogħla valuri għal kull ġenotip (440.65 mmol m-2s-1 għal F67 u 511.02 mmol m-2s-1 għal F2000). Pjanti tar-ross soġġetti għal stress tas-sħana kkombinat waħedhom urew l-inqas valuri ta’ gs għaż-żewġ ġenotipi (150.60 mmol m-2s-1 għal F67 u 171.32 mmol m-2s-1 għal F2000). It-trattament bil-weraq bir-regolaturi kollha tat-tkabbir tal-pjanti żied ukoll il-g. Fuq pjanti tar-ross F2000 sprejjati b’CC, l-effett tal-isprejjar bil-weraq bil-fitormoni kien aktar ovvju. Dan il-grupp ta’ pjanti ma wera l-ebda differenza meta mqabbel mal-pjanti ta’ kontroll assolut (AC 511.02 u CC 499.25 mmol m-2s-1).
Figura 1. Effett ta' stress tas-sħana kkombinat (40°/30°C binhar/lejl) fuq il-kontenut relattiv tal-ilma (RWC) (A), il-konduttanza stomatali (gs) (B), il-produzzjoni ta' malondialdehyde (MDA) (C), u l-kontenut ta' proline (D) fi pjanti ta' żewġ ġenotipi tar-ross (F67 u F2000) 55 jum wara t-tfaċċar (DAE). It-trattamenti vvalutati għal kull ġenotip inkludew: kontroll assolut (AC), kontroll tal-istress tas-sħana (SC), stress tas-sħana + auxin (AUX), stress tas-sħana + gibberellin (GA), stress tas-sħana + mitogen taċ-ċelluli (CK), u stress tas-sħana + brassinosteroid (BR). Kull kolonna tirrappreżenta l-medja ± żball standard ta' ħames punti tad-dejta (n = 5). Kolonni segwiti b'ittri differenti jindikaw differenzi statistikament sinifikanti skont it-test ta' Tukey (P ≤ 0.05). Ittri b'sinjal ugwali jindikaw li l-medja mhijiex statistikament sinifikanti (≤ 0.05).
Il-kontenut ta' MDA (P ≤ 0.01) u prolina (P ≤ 0.01) wera wkoll differenzi sinifikanti fl-interazzjoni bejn l-esperiment u t-trattamenti bil-fitormoni (Fig. 1C, D). Żieda fil-perossidazzjoni tal-lipidi ġiet osservata bit-trattament SC fiż-żewġ ġenotipi (Figura 1C), madankollu pjanti ttrattati bi sprej regolatur tat-tkabbir tal-weraq urew perossidazzjoni tal-lipidi mnaqqsa fiż-żewġ ġenotipi; B'mod ġenerali, l-użu ta' fitormoni (CA, AUC, BR jew GA) iwassal għal tnaqqis fil-perossidazzjoni tal-lipidi (kontenut ta' MDA). Ma nstabet l-ebda differenza bejn pjanti AC ta’ żewġ ġenotipi u pjanti taħt stress tas-sħana u sprejjati b’fitormoni (il-valuri osservati ta’ FW fil-pjanti “F67” varjaw minn 4.38–6.77 µmol g-1, u fil-pjanti FW “F2000” il-valuri osservati varjaw minn 2.84 sa 9.18 µmol g-1 (pjanti). Min-naħa l-oħra, is-sintesi tal-prolina fil-pjanti “F67″ kienet aktar baxxa milli fil-pjanti “F2000″ taħt stress ikkombinat, li wassal għal żieda fil-produzzjoni tal-prolina. Fi pjanti tar-ross taħt stress tas-sħana, fiż-żewġ esperimenti, ġie osservat li l-għoti ta’ dawn l-ormoni żied b’mod sinifikanti l-kontenut ta’ aċidi amminiċi tal-pjanti F2000 (AUX u BR kienu 30.44 u 18.34 µmol g-1) rispettivament (Fig. 1G).
L-effetti tal-isprej tar-regolatur tat-tkabbir tal-pjanti bil-weraq u l-istress tas-sħana kkombinat fuq it-temperatura tal-kanopea tal-pjanti u l-indiċi tat-tolleranza relattiva (RTI) huma murija fil-Figuri 2A u B. Għaż-żewġ ġenotipi, it-temperatura tal-kanopea tal-pjanti AC kienet qrib is-27°C, u dik tal-pjanti SC kienet madwar 28°C. WITH. Ġie osservat ukoll li t-trattamenti bil-weraq b'CK u BR irriżultaw fi tnaqqis ta' 2–3°C fit-temperatura tal-kanopea meta mqabbla mal-pjanti SC (Figura 2A). L-RTI wera mġiba simili għal varjabbli fiżjoloġiċi oħra, u wera differenzi sinifikanti (P ​​≤ 0.01) fl-interazzjoni bejn l-esperiment u t-trattament (Figura 2B). Il-pjanti SC urew tolleranza aktar baxxa għall-pjanti fiż-żewġ ġenotipi (34.18% u 33.52% għall-pjanti tar-ross "F67" u "F2000", rispettivament). L-għalf bil-weraq ta' fitormoni jtejjeb l-RTI fil-pjanti esposti għal stress ta' temperatura għolja. Dan l-effett kien aktar evidenti fil-pjanti "F2000" sprejjati b'CC, li fihom l-RTI kien 97.69. Min-naħa l-oħra, differenzi sinifikanti ġew osservati biss fl-indiċi tal-istress tar-rendiment (CSI) tal-pjanti tar-ross taħt kundizzjonijiet ta' stress tal-isprej tal-fattur foliari (P ≤ 0.01) (Fig. 2B). Pjanti tar-ross biss soġġetti għal stress tas-sħana kumpless urew l-ogħla valur tal-indiċi tal-istress (0.816). Meta l-pjanti tar-ross ġew sprejjati b'diversi fitormoni, l-indiċi tal-istress kien aktar baxx (valuri minn 0.6 sa 0.67). Fl-aħħar nett, il-pjanta tar-ross imkabbra taħt kundizzjonijiet ottimali kellha valur ta' 0.138.
Figura 2. Effetti tal-istress tas-sħana kkombinat (40°/30°C binhar/bil-lejl) fuq it-temperatura tal-kanupew (A), l-indiċi tat-tolleranza relattiva (RTI) (B), u l-indiċi tal-istress tal-għelejjel (CSI) (C) ta' żewġ speċi ta' pjanti. Il-ġenotipi kummerċjali tar-ross (F67 u F2000) ġew soġġetti għal trattamenti tas-sħana differenti. It-trattamenti vvalutati għal kull ġenotip inkludew: kontroll assolut (AC), kontroll tal-istress tas-sħana (SC), stress tas-sħana + auxin (AUX), stress tas-sħana + gibberellin (GA), stress tas-sħana + mitogen taċ-ċelluli (CK), u stress tas-sħana + brassinosteroid. (BR). L-istress tas-sħana kkombinat jinvolvi l-espożizzjoni tal-pjanti tar-ross għal temperaturi għoljin binhar/bil-lejl (40°/30°C binhar/bil-lejl). Kull kolonna tirrappreżenta l-medja ± żball standard ta' ħames punti tad-dejta (n = 5). Kolonni segwiti b'ittri differenti jindikaw differenzi statistikament sinifikanti skont it-test ta' Tukey (P ≤ 0.05). Ittri b'sinjal ugwali jindikaw li l-medja mhijiex statistikament sinifikanti (≤ 0.05).
L-analiżi tal-komponenti prinċipali (PCA) żvelat li l-varjabbli vvalutati f'55 DAE spjegaw 66.1% tar-risponsi fiżjoloġiċi u bijokimiċi tal-pjanti tar-ross stressati bis-sħana ttrattati bi sprej regolatur tat-tkabbir (Fig. 3). Il-vetturi jirrappreżentaw varjabbli u t-tikek jirrappreżentaw regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti (GRs). Il-vetturi tal-gs, il-kontenut tal-klorofilla, l-effiċjenza massima kwantistika tal-PSII (Fv/Fm) u l-parametri bijokimiċi (TChl, MDA u proline) huma f'angoli qrib l-oriġini, li jindika korrelazzjoni għolja bejn l-imġiba fiżjoloġika tal-pjanti u l-varjabbli tagħhom. Grupp wieħed (V) inkluda nebbieta tar-ross imkabbra f'temperatura ottimali (AT) u pjanti F2000 ittrattati b'CK u BA. Fl-istess ħin, il-maġġoranza tal-pjanti ttrattati b'GR iffurmaw grupp separat (IV), u t-trattament b'GA f'F2000 iffurmaw grupp separat (II). B'kuntrast, nebbieta tar-ross stressati bis-sħana (gruppi I u III) mingħajr ebda sprej foliari ta' fitormoni (iż-żewġ ġenotipi kienu SC) kienu jinsabu f'żona opposta għall-grupp V, li turi l-effett tal-istress bis-sħana fuq il-fiżjoloġija tal-pjanti. .
Figura 3. Analiżi bigrafika tal-effetti tal-istress tas-sħana kkombinat (40°/30°C matul il-jum/lejl) fuq pjanti ta' żewġ ġenotipi tar-ross (F67 u F2000) 55 jum wara t-tfaċċar (DAE). Abbrevjazzjonijiet: AC F67, kontroll assolut F67; SC F67, kontroll tal-istress tas-sħana F67; AUX F67, stress tas-sħana + auxin F67; GA F67, stress tas-sħana + gibberellin F67; CK F67, stress tas-sħana + diviżjoni taċ-ċelluli BR F67, stress tas-sħana + brassinosteroid. F67; AC F2000, kontroll assolut F2000; SC F2000, Kontroll tal-Istress tas-Sħana F2000; AUX F2000, stress tas-sħana + auxin F2000; GA F2000, stress tas-sħana + gibberellin F2000; CK F2000, stress tas-sħana + ċitokinina, BR F2000, stress tas-sħana + sterojdi tar-ram; F2000.
Varjabbli bħall-kontenut tal-klorofilla, il-konduttanza stomatali, il-proporzjon Fv/Fm, is-CSI, l-MDA, l-RTI u l-kontenut tal-prolina jistgħu jgħinu biex wieħed jifhem l-adattament tal-ġenotipi tar-ross u jevalwa l-impatt tal-istrateġiji agronomiċi taħt stress tas-sħana (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). L-iskop ta’ dan l-esperiment kien li jevalwa l-effett tal-applikazzjoni ta’ erba’ regolaturi tat-tkabbir fuq il-parametri fiżjoloġiċi u bijokimiċi tan-nebbieta tar-ross taħt kundizzjonijiet kumplessi ta’ stress tas-sħana. L-ittestjar tan-nebbieta huwa metodu sempliċi u rapidu għall-valutazzjoni simultanja tal-pjanti tar-ross skont id-daqs jew il-kundizzjoni tal-infrastruttura disponibbli (Sarsu et al. 2018). Ir-riżultati ta’ dan l-istudju wrew li l-istress tas-sħana kkombinat jikkaġuna reazzjonijiet fiżjoloġiċi u bijokimiċi differenti fiż-żewġ ġenotipi tar-ross, li jindika proċess ta’ adattament. Dawn ir-riżultati jindikaw ukoll li l-isprejs tar-regolaturi tat-tkabbir tal-weraq (prinċipalment ċitokinini u brassinosterojdi) jgħinu lir-ross jadatta għal stress tas-sħana kumpless peress li l-favor jaffettwa prinċipalment il-gs, l-RWC, il-proporzjon Fv/Fm, il-pigmenti fotosintetiċi u l-kontenut tal-prolina.
L-applikazzjoni ta' regolaturi tat-tkabbir tgħin biex ittejjeb l-istatus tal-ilma tal-pjanti tar-ross taħt stress tas-sħana, li jista' jkun assoċjat ma' stress ogħla u temperaturi aktar baxxi tal-kanopej tal-pjanti. Dan l-istudju wera li fost il-pjanti "F2000" (ġenotip suxxettibbli), il-pjanti tar-ross ittrattati primarjament b'CK jew BR kellhom valuri gs ogħla u valuri PCT aktar baxxi mill-pjanti ttrattati b'SC. Studji preċedenti wrew ukoll li l-gs u l-PCT huma indikaturi fiżjoloġiċi preċiżi li jistgħu jiddeterminaw ir-rispons adattiv tal-pjanti tar-ross u l-effetti ta' strateġiji agronomiċi fuq l-istress tas-sħana (Restrepo-Diaz u Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). Is-CK jew il-BR tal-weraq itejbu l-g taħt stress għaliex dawn l-ormoni tal-pjanti jistgħu jippromwovu l-ftuħ stomatali permezz ta' interazzjonijiet sintetiċi ma' molekuli oħra ta' sinjalazzjoni bħal ABA (promotur tal-għeluq stomatali taħt stress abijotiku) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). ). , 2014). Il-ftuħ tal-istomi jippromwovi t-tkessiħ tal-weraq u jgħin biex inaqqas it-temperaturi tal-kanopea (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Għal dawn ir-raġunijiet, it-temperatura tal-kanopea tal-pjanti tar-ross sprejjati b'CK jew BR tista' tkun aktar baxxa taħt stress tas-sħana kkombinat.
Stress ta' temperatura għolja jista' jnaqqas il-kontenut ta' pigment fotosintetiku tal-weraq (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). F'dan l-istudju, meta l-pjanti tar-ross kienu taħt stress tas-sħana u ma ġewx sprejjati b'xi regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti, il-pigmenti fotosintetiċi kellhom it-tendenza li jonqsu fiż-żewġ ġenotipi (Tabella 2). Feng et al. (2013) irrappurtaw ukoll tnaqqis sinifikanti fil-kontenut tal-klorofilla fil-weraq ta' żewġ ġenotipi tal-qamħ esposti għal stress tas-sħana. L-esponiment għal temperaturi għoljin ħafna drabi jirriżulta fi tnaqqis fil-kontenut tal-klorofilla, li jista' jkun minħabba tnaqqis fil-bijosintesi tal-klorofilla, id-degradazzjoni tal-pigmenti, jew l-effetti kkombinati tagħhom taħt stress tas-sħana (Fahad et al., 2017). Madankollu, il-pjanti tar-ross ittrattati prinċipalment b'CK u BA żiedu l-konċentrazzjoni ta' pigmenti fotosintetiċi tal-weraq taħt stress tas-sħana. Riżultati simili ġew irrappurtati wkoll minn Jespersen u Huang (2015) u Suchsagunpanit et al. (2015), li osservaw żieda fil-kontenut tal-klorofilla tal-weraq wara l-applikazzjoni ta' ormoni zeatin u epibrassinosteroid f'bentgrass u ross stressati bis-sħana, rispettivament. Spjegazzjoni raġonevoli għaliex CK u BR jippromwovu żieda fil-kontenut tal-klorofilla tal-weraq taħt stress tas-sħana kkombinat hija li CK jista' jtejjeb il-bidu ta' induzzjoni sostnuta ta' promoturi tal-espressjoni (bħall-promotur li jattiva s-senexxenza (SAG12) jew il-promotur HSP18) u jnaqqas it-telf tal-klorofilla fil-weraq, idewwem is-senexxenza tal-weraq u jżid ir-reżistenza tal-pjanti għas-sħana (Liu et al., 2020). BR jista' jipproteġi l-klorofilla tal-weraq u jżid il-kontenut tal-klorofilla tal-weraq billi jattiva jew jinduċi s-sintesi ta' enzimi involuti fil-bijosintesi tal-klorofilla taħt kundizzjonijiet ta' stress (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Fl-aħħar nett, żewġ fitormoni (CK u BR) jippromwovu wkoll l-espressjoni ta' proteini ta' xokk tas-sħana u jtejbu diversi proċessi ta' adattament metaboliku, bħal żieda fil-bijosintesi tal-klorofilla (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Il-parametri tal-fluworexxenza tal-klorofilla a jipprovdu metodu rapidu u mhux distruttiv li jista' jivvaluta t-tolleranza jew l-adattament tal-pjanti għal kundizzjonijiet ta' stress abijotiku (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Parametri bħall-proporzjon Fv/Fm intużaw bħala indikaturi tal-adattament tal-pjanti għal kundizzjonijiet ta' stress (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). F'dan l-istudju, il-pjanti SC urew l-aktar valuri baxxi ta' din il-varjabbli, predominantement pjanti tar-ross "F2000". Yin et al. (2010) sabu wkoll li l-proporzjon Fv/Fm tal-weraq tar-ross bl-ogħla tkabbir naqas b'mod sinifikanti f'temperaturi 'l fuq minn 35°C. Skont Feng et al. (2013), il-proporzjon Fv/Fm aktar baxx taħt stress tas-sħana jindika li r-rata ta' qbid u konverżjoni tal-enerġija ta' eċċitazzjoni miċ-ċentru ta' reazzjoni PSII hija mnaqqsa, li jindika li ċ-ċentru ta' reazzjoni PSII jiddiżintegra taħt stress tas-sħana. Din l-osservazzjoni tippermettilna nikkonkludu li t-tfixkil fl-apparat fotosintetiku huwa aktar evidenti f'varjetajiet sensittivi (Fedearroz 2000) milli f'varjetajiet reżistenti (Fedearroz 67).
L-użu ta' CK jew BR ġeneralment tejjeb il-prestazzjoni tal-PSII taħt kundizzjonijiet kumplessi ta' stress tas-sħana. Riżultati simili nkisbu minn Suchsagunpanit et al. (2015), li osservaw li l-applikazzjoni tal-BR żiedet l-effiċjenza tal-PSII taħt stress tas-sħana fir-ross. Kumar et al. (2020) sabu wkoll li l-pjanti taċ-ċiċri ttrattati b'CK (6-benzyladenine) u soġġetti għal stress tas-sħana żiedu l-proporzjon Fv/Fm, u kkonkludew li l-applikazzjoni foliari ta' CK billi attivat iċ-ċiklu tal-pigment zeaxanthin ippromwoviet l-attività tal-PSII. Barra minn hekk, l-isprej tal-weraq BR iffavorixxa l-fotosintesi tal-PSII taħt kundizzjonijiet ta' stress ikkombinat, li jindika li l-applikazzjoni ta' dan il-fitormon irriżultat fi tnaqqis fid-dissipazzjoni tal-enerġija ta' eċċitazzjoni tal-antenni tal-PSII u ppromwoviet l-akkumulazzjoni ta' proteini żgħar ta' xokk tas-sħana fil-kloroplasti (Ogweno et al. 2008; Kothari u Lachowitz)., 2021).
Il-kontenut ta' MDA u prolina spiss jiżdied meta l-pjanti jkunu taħt stress abijotiku meta mqabbla ma' pjanti mkabbra taħt kundizzjonijiet ottimali (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Studji preċedenti wrew ukoll li l-livelli ta' MDA u prolina huma indikaturi bijokimiċi li jistgħu jintużaw biex jifhmu l-proċess ta' adattament jew l-impatt tal-prattiki agronomiċi fir-ross taħt temperaturi għoljin matul il-jum jew bil-lejl (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al. . , 2021). Dawn l-istudji wrew ukoll li l-kontenut ta' MDA u prolina kellu t-tendenza li jkun ogħla fil-pjanti tar-ross esposti għal temperaturi għoljin bil-lejl jew matul il-jum, rispettivament. Madankollu, il-bexx tal-weraq ta' CK u BR ikkontribwixxa għal tnaqqis fl-MDA u żieda fil-livelli ta' prolina, prinċipalment fil-ġenotip tolleranti (Federroz 67). L-isprej CK jista' jippromwovi l-espressjoni żejda ta' cytokinin oxidase/dehydrogenase, u b'hekk iżid il-kontenut ta' komposti protettivi bħal betaine u prolina (Liu et al., 2020). Il-BR jippromwovi l-induzzjoni ta' osmoprotettanti bħal betaina, zokkor, u aċidi amminiċi (inkluża l-prolina ħielsa), u b'hekk iżomm bilanċ osmotiku ċellulari taħt ħafna kundizzjonijiet ambjentali avversi (Kothari u Lachowiec, 2021).
L-indiċi tal-istress tal-għelejjel (CSI) u l-indiċi tat-tolleranza relattiva (RTI) jintużaw biex jiddeterminaw jekk it-trattamenti li qed jiġu evalwati jgħinux biex itaffu diversi stress (abijotiku u bijotiku) u għandhomx effett pożittiv fuq il-fiżjoloġija tal-pjanti (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Il-valuri tas-CSI jistgħu jvarjaw minn 0 sa 1, li jirrappreżentaw kundizzjonijiet ta' stress u mingħajr stress, rispettivament (Lee et al., 2010). Il-valuri tas-CSI tal-pjanti stressati bis-sħana (SC) varjaw minn 0.8 sa 0.9 (Figura 2B), li jindika li l-pjanti tar-ross ġew affettwati b'mod negattiv minn stress ikkombinat. Madankollu, il-bexx tal-weraq ta' BC (0.6) jew CK (0.6) wassal prinċipalment għal tnaqqis f'dan l-indikatur taħt kundizzjonijiet ta' stress abijotiku meta mqabbel mal-pjanti tar-ross SC. Fil-pjanti F2000, l-RTI wera żieda ogħla meta ntuża CA (97.69%) u BC (60.73%) meta mqabbel ma' SA (33.52%), li jindika li dawn ir-regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti jikkontribwixxu wkoll għat-titjib tar-rispons tar-ross għat-tolleranza tal-kompożizzjoni. Sħana żejda. Dawn l-indiċi ġew proposti biex jimmaniġġjaw il-kundizzjonijiet ta' stress fi speċi differenti. Studju mmexxi minn Lee et al. (2010) wera li s-CSI ta' żewġ varjetajiet tal-qoton taħt stress moderat tal-ilma kien madwar 0.85, filwaqt li l-valuri tas-CSI ta' varjetajiet irrigati sew varjaw minn 0.4 sa 0.6, u kkonkluda li dan l-indiċi huwa indikatur tal-adattament tal-varjetajiet għall-ilma għal kundizzjonijiet stressanti. Barra minn hekk, Chavez-Arias et al. (2020) evalwaw l-effettività tal-eliċituri sintetiċi bħala strateġija komprensiva għall-immaniġġjar tal-istress fil-pjanti C. elegans u sabu li l-pjanti sprejjati b'dawn il-komposti wrew RTI ogħla (65%). Abbażi ta' dan ta' hawn fuq, CK u BR jistgħu jitqiesu bħala strateġiji agronomiċi mmirati biex iżidu t-tolleranza tar-ross għal stress kumpless tas-sħana, peress li dawn ir-regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti jinduċu reazzjonijiet bijokimiċi u fiżjoloġiċi pożittivi.
Fl-aħħar ftit snin, ir-riċerka dwar ir-ross fil-Kolombja ffokat fuq l-evalwazzjoni ta' ġenotipi tolleranti għal temperaturi għoljin ta' matul il-jum jew billejl bl-użu ta' karatteristiċi fiżjoloġiċi jew bijokimiċi (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Madankollu, fl-aħħar ftit snin, l-analiżi ta' teknoloġiji prattiċi, ekonomiċi u profittabbli saret dejjem aktar importanti biex tiġi proposta ġestjoni integrata tal-għelejjel biex jittejbu l-effetti ta' perjodi kumplessi ta' stress tas-sħana fil-pajjiż (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Għalhekk, ir-risponsi fiżjoloġiċi u bijokimiċi tal-pjanti tar-ross għal stress tas-sħana kumpless (40°C matul il-jum/30°C billejl) osservati f'dan l-istudju jissuġġerixxu li l-bexx tal-weraq b'CK jew BR jista' jkun metodu adattat ta' ġestjoni tal-għelejjel biex jittaffew l-effetti avversi. Effett ta' perjodi ta' stress tas-sħana moderat. Dawn it-trattamenti tejbu t-tolleranza taż-żewġ ġenotipi tar-ross (CSI baxx u RTI għoli), u dan juri xejra ġenerali fir-risponsi fiżjoloġiċi u bijokimiċi tal-pjanti taħt stress tas-sħana kkombinat. Ir-rispons ewlieni tal-pjanti tar-ross kien tnaqqis fil-kontenut ta' GC, klorofilla totali, klorofilli α u β u karotenojdi. Barra minn hekk, il-pjanti jsofru minn ħsara tal-PSII (tnaqqis fil-parametri tal-fluworexxenza tal-klorofilla bħall-proporzjon Fv/Fm) u żieda fil-perossidazzjoni tal-lipidi. Min-naħa l-oħra, meta r-ross ġie ttrattat b'CK u BR, dawn l-effetti negattivi tnaqqsu u l-kontenut tal-prolina żdied (Fig. 4).
Figura 4. Mudell kunċettwali tal-effetti tal-istress tas-sħana kkombinat u l-isprej tar-regolatur tat-tkabbir tal-pjanti fuq il-weraq fuq il-pjanti tar-ross. Vleġeġ ħomor u blu jindikaw l-effetti negattivi jew pożittivi tal-interazzjoni bejn l-istress tas-sħana u l-applikazzjoni fuq il-weraq ta' BR (brassinosteroid) u CK (ċitokinina) fuq ir-risponsi fiżjoloġiċi u bijokimiċi, rispettivament. gs: konduttanza stomatali; Chl Totali: kontenut totali ta' klorofilla; Chl α: kontenut ta' klorofilla β; Cx+c: kontenut ta' karotenojdi;
Fil-qosor, ir-risponsi fiżjoloġiċi u bijokimiċi f'dan l-istudju jindikaw li l-pjanti tar-ross Fedearroz 2000 huma aktar suxxettibbli għal perjodu ta' stress tas-sħana kumpless milli l-pjanti tar-ross Fedearroz 67. Ir-regolaturi tat-tkabbir kollha vvalutati f'dan l-istudju (auxins, gibberellins, cytokinins, jew brassinosteroids) urew ċertu grad ta' tnaqqis ikkombinat fl-istress tas-sħana. Madankollu, iċ-cytokinin u l-brassinosteroids wasslu għal adattament aħjar tal-pjanti peress li ż-żewġ regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti żiedu l-kontenut tal-klorofilla, il-parametri tal-fluworexxenza tal-alfa-klorofilla, il-gs u l-RWC meta mqabbla mal-pjanti tar-ross mingħajr ebda applikazzjoni, u naqqsu wkoll il-kontenut tal-MDA u t-temperatura tal-kanupew. Fil-qosor, nikkonkludu li l-użu ta' regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti (cytokinins u brassinosteroids) huwa għodda utli fil-ġestjoni tal-kundizzjonijiet ta' stress fl-uċuħ tar-ross ikkawżati minn stress tas-sħana qawwi matul perjodi ta' temperaturi għoljin.
Il-materjali oriġinali ppreżentati fl-istudju huma inklużi mal-artiklu, u aktar mistoqsijiet jistgħu jiġu indirizzati lill-awtur korrispondenti.