Regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti (PGRs)huma mod kosteffettiv biex jittejbu d-difiżi tal-pjanti taħt kundizzjonijiet ta' stress. Dan l-istudju investiga l-abbiltà ta' żewġPGRs, thiourea (TU) u arginine (Arg), biex itaffu l-istress tal-melħ fil-qamħ. Ir-riżultati wrew li TU u Arg, speċjalment meta jintużaw flimkien, jistgħu jirregolaw it-tkabbir tal-pjanti taħt stress tal-melħ. It-trattamenti tagħhom żiedu b'mod sinifikanti l-attivitajiet tal-enzimi antiossidanti filwaqt li naqqsu l-livelli ta' speċi ta' ossiġnu reattiv (ROS), malondialdehyde (MDA), u tnixxija relattiva ta' elettroliti (REL) fin-nebbieta tal-qamħ. Barra minn hekk, dawn it-trattamenti naqqsu b'mod sinifikanti l-konċentrazzjonijiet ta' Na+ u Ca2+ u l-proporzjon Na+/K+, filwaqt li żiedu b'mod sinifikanti l-konċentrazzjoni ta' K+, u b'hekk żammew il-bilanċ joniku-osmotiku. Aktar importanti minn hekk, TU u Arg żiedu b'mod sinifikanti l-kontenut tal-klorofilla, ir-rata fotosintetika netta, u r-rata tal-iskambju tal-gass tan-nebbieta tal-qamħ taħt stress tal-melħ. TU u Arg użati waħedhom jew flimkien jistgħu jżidu l-akkumulazzjoni ta' materja niexfa b'9.03–47.45%, u ż-żieda kienet l-akbar meta ntużaw flimkien. Bħala konklużjoni, dan l-istudju jenfasizza li ż-żamma tal-omeostażi redox u l-bilanċ tal-joni hija importanti għat-titjib tat-tolleranza tal-pjanti għall-istress tal-melħ. Barra minn hekk, TU u Arg ġew irrakkomandati bħala potenzjalregolaturi tat-tkabbir tal-pjanti,speċjalment meta jintużaw flimkien, biex itejbu r-rendiment tal-qamħ.
Tibdil mgħaġġel fil-klima u l-prattiki agrikoli qed iżid id-degradazzjoni tal-ekosistemi agrikoli1. Waħda mill-aktar konsegwenzi serji hija s-salinizzazzjoni tal-art, li thedded is-sigurtà globali tal-ikel2. Is-salinizzazzjoni bħalissa taffettwa madwar 20% tal-art li tinħarat madwar id-dinja, u din iċ-ċifra tista' tiżdied għal 50% sal-20503. L-istress tal-melħ u l-alkali jista' jikkawża stress osmotiku fl-għeruq tal-għelejjel, li jfixkel il-bilanċ joniku fil-pjanta4. Kundizzjonijiet avversi bħal dawn jistgħu jwasslu wkoll għal tkissir aċċellerat tal-klorofilla, rati mnaqqsa ta' fotosintesi, u disturbi metaboliċi, li fl-aħħar mill-aħħar jirriżultaw fi tnaqqis fir-rendiment tal-pjanti5,6. Barra minn hekk, effett serju komuni huwa ż-żieda fil-ġenerazzjoni ta' speċi ta' ossiġnu reattiv (ROS), li jistgħu jikkawżaw ħsara ossidattiva lil diversi bijomolekuli, inklużi d-DNA, il-proteini, u l-lipidi7.
Il-qamħ (Triticum aestivum) huwa wieħed mill-aktar għelejjel taċ-ċereali importanti fid-dinja. Mhuwiex biss l-aktar għelejjel taċ-ċereali mkabbra iżda wkoll għelejjel kummerċjali importanti8. Madankollu, il-qamħ huwa sensittiv għall-melħ, li jista' jinibixxi t-tkabbir tiegħu, ifixkel il-proċessi fiżjoloġiċi u bijokimiċi tiegħu, u jnaqqas b'mod sinifikanti r-rendiment tiegħu. L-istrateġiji ewlenin biex jittaffew l-effetti tal-istress tal-melħ jinkludu l-modifikazzjoni ġenetika u l-użu ta' regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti. Organiżmi modifikati ġenetikament (GM) huma l-użu tal-editjar tal-ġeni u tekniki oħra biex jiżviluppaw varjetajiet ta' qamħ tolleranti għall-melħ9,10. Min-naħa l-oħra, ir-regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti jtejbu t-tolleranza għall-melħ fil-qamħ billi jirregolaw l-attivitajiet fiżjoloġiċi u l-livelli ta' sustanzi relatati mal-melħ, u b'hekk itaffu l-ħsara mill-istress11. Dawn ir-regolaturi ġeneralment huma aktar aċċettati u użati b'mod wiesa' mill-approċċi transġeniċi. Jistgħu jtejbu t-tolleranza tal-pjanti għal diversi stress abijotiċi bħas-salinità, in-nixfa u l-metalli tqal, u jippromwovu l-ġerminazzjoni taż-żerriegħa, l-assorbiment tan-nutrijenti u t-tkabbir riproduttiv, u b'hekk iżidu r-rendiment u l-kwalità tal-għelejjel.12 Ir-regolaturi tat-tkabbir tal-pjanti huma kritiċi biex jiżguraw it-tkabbir tal-għelejjel u jżommu r-rendiment u l-kwalità minħabba l-kompatibbiltà ambjentali tagħhom, il-faċilità tal-użu, l-effettività tal-ispejjeż u l-prattiċità. 13 Madankollu, peress li dawn il-modulaturi għandhom mekkaniżmi ta' azzjoni simili, l-użu ta' wieħed minnhom waħdu jista' ma jkunx effettiv. Is-sejba ta' taħlita ta' regolaturi tat-tkabbir li jistgħu jtejbu t-tolleranza għall-melħ fil-qamħ hija kritika għat-tnissil tal-qamħ taħt kundizzjonijiet ħżiena, iż-żieda tar-rendimenti u l-iżgurar tas-sigurtà tal-ikel.
M'hemm l-ebda studju li jinvestiga l-użu kkombinat ta' TU u Arg. Mhuwiex ċar jekk din il-kombinazzjoni innovattiva tistax tippromwovi b'mod sinerġistiku t-tkabbir tal-qamħ taħt stress tal-melħ. Għalhekk, l-għan ta' dan l-istudju kien li jiddetermina jekk dawn iż-żewġ regolaturi tat-tkabbir jistgħux itaffu b'mod sinerġistiku l-effetti avversi tal-istress tal-melħ fuq il-qamħ. Għal dan il-għan, wettaqna esperiment ta' nebbieta tal-qamħ idroponiku għal żmien qasir biex ninvestigaw il-benefiċċji tal-applikazzjoni kkombinata ta' TU u Arg għall-qamħ taħt stress tal-melħ, b'fokus fuq il-bilanċ redox u joniku tal-pjanti. Ipoteżizzajna li l-kombinazzjoni ta' TU u Arg tista' taħdem b'mod sinerġistiku biex tnaqqas il-ħsara ossidattiva kkawżata mill-istress tal-melħ u timmaniġġja l-iżbilanċ joniku, u b'hekk ittejjeb it-tolleranza għall-melħ fil-qamħ.
Il-kontenut ta' MDA tal-kampjuni ġie determinat bil-metodu tal-aċidu tjobarbituriku. Iżen b'mod preċiż 0.1 g ta' trab tal-kampjun frisk, estratt b'1 ml ta' 10% aċidu trikloroaċetiku għal 10 minuti, iċċentrifuga f'10,000 g għal 20 minuta, u iġbor is-supernatant. L-estratt tħallat ma' volum ugwali ta' 0.75% aċidu tjobarbituriku u ġie inkubat f'100 °C għal 15-il minuta. Wara l-inkubazzjoni, is-supernatant inġabar permezz ta' ċentrifugazzjoni, u l-valuri tal-OD f'450 nm, 532 nm, u 600 nm ġew imkejla. Il-konċentrazzjoni tal-MDA ġiet ikkalkulata kif ġej:
Simili għat-trattament ta’ 3 ijiem, l-applikazzjoni ta’ Arg u Tu żiedet ukoll b’mod sinifikanti l-attivitajiet tal-enzimi antiossidanti tan-nebbieta tal-qamħ taħt it-trattament ta’ 6 ijiem. Il-kombinazzjoni ta’ TU u Arg xorta kienet l-aktar effettiva. Madankollu, 6 ijiem wara t-trattament, l-attivitajiet tal-erba’ enzimi antiossidanti taħt kundizzjonijiet ta’ trattament differenti wrew xejra ta’ tnaqqis meta mqabbla ma’ 3 ijiem wara t-trattament (Figura 6).
Il-fotosintesi hija l-bażi tal-akkumulazzjoni ta' materja niexfa fil-pjanti u sseħħ fil-kloroplasti, li huma estremament sensittivi għall-melħ. L-istress tal-melħ jista' jwassal għall-ossidazzjoni tal-membrana tal-plażma, tfixkil tal-bilanċ osmotiku ċellulari, ħsara lill-ultrastruttura tal-kloroplast36, jikkawża degradazzjoni tal-klorofilla, inaqqas l-attività tal-enzimi taċ-ċiklu ta' Calvin (inkluż Rubisco), u jnaqqas it-trasferiment tal-elettroni minn PS II għal PS I37. Barra minn hekk, l-istress tal-melħ jista' jikkaġuna l-għeluq stomatali, u b'hekk inaqqas il-konċentrazzjoni tas-CO2 tal-weraq u jinibixxi l-fotosintesi38. Ir-riżultati tagħna kkonfermaw sejbiet preċedenti li l-istress tal-melħ inaqqas il-konduttanza stomatali fil-qamħ, li jirriżulta fi tnaqqis fir-rata ta' traspirazzjoni tal-weraq u l-konċentrazzjoni intraċellulari tas-CO2, li fl-aħħar mill-aħħar iwassal għal tnaqqis fil-kapaċità fotosintetika u tnaqqis fil-bijomassa tal-qamħ (Figuri 1 u 3). Ta' min jinnota li l-applikazzjoni tat-TU u l-Arg tista' ttejjeb l-effiċjenza fotosintetika tal-pjanti tal-qamħ taħt stress tal-melħ. It-titjib fl-effiċjenza fotosintetika kien partikolarment sinifikanti meta t-TU u l-Arg ġew applikati simultanjament (Fig. 3). Dan jista' jkun minħabba l-fatt li t-TU u l-Arg jirregolaw il-ftuħ u l-għeluq tal-istoma, u b'hekk itejbu l-effiċjenza fotosintetika, li huwa appoġġjat minn studji preċedenti. Pereżempju, Bencarti et al. sabu li taħt stress tal-melħ, it-TU żiedet b'mod sinifikanti l-konduttanza stomatali, ir-rata ta' assimilazzjoni tas-CO2, u l-effiċjenza massima kwantistika tal-fotokimika tal-PSII f'Atriplex portulacoides L.39. Għalkemm m'hemm l-ebda rapport dirett li jipprova li l-Arg tista' tirregola l-ftuħ u l-għeluq tal-istoma fil-pjanti esposti għal stress tal-melħ, Silveira et al. indikaw li l-Arg tista' tippromwovi l-iskambju tal-gassijiet fil-weraq taħt kundizzjonijiet ta' nixfa22.
Fil-qosor, dan l-istudju jenfasizza li minkejja l-mekkaniżmi ta' azzjoni u l-proprjetajiet fiżikokimiċi differenti tagħhom, it-TU u l-Arg jistgħu jipprovdu reżistenza komparabbli għall-istress tan-NaCl fin-nebbieta tal-qamħ, speċjalment meta jiġu applikati flimkien. L-applikazzjoni tat-TU u l-Arg tista' tattiva s-sistema ta' difiża tal-enzimi antiossidanti tan-nebbieta tal-qamħ, tnaqqas il-kontenut tar-ROS, u żżomm l-istabbiltà tal-lipidi tal-membrana, u b'hekk iżżomm il-fotosintesi u l-bilanċ Na+/K+ fin-nebbieta. Madankollu, dan l-istudju għandu wkoll limitazzjonijiet; għalkemm l-effett sinerġistiku tat-TU u l-Arg ġie kkonfermat u l-mekkaniżmu fiżjoloġiku tiegħu ġie spjegat sa ċertu punt, il-mekkaniżmu molekulari aktar kumpless għadu mhux ċar. Għalhekk, huwa meħtieġ aktar studju tal-mekkaniżmu sinerġistiku tat-TU u l-Arg bl-użu ta' metodi traskrittomiċi, metabolomiċi u metodi oħra.
Is-settijiet tad-dejta użati u/jew analizzati matul l-istudju attwali huma disponibbli mingħand l-awtur korrispondenti fuq talba raġonevoli.
Ħin tal-posta: 19 ta' Mejju 2025