Augalų augimo reguliatoriai buvo naudojami kaip įvairių kultūrų karščio streso mažinimo strategija

Ryžių gamyba mažėja dėl klimato kaitos ir kintamumo Kolumbijoje.Augalų augimo reguliatoriaibuvo naudojami kaip įvairių kultūrų karščio streso mažinimo strategija. Todėl šio tyrimo tikslas buvo įvertinti fiziologinį poveikį (stomato laidumą, stomato laidumą, bendrą chlorofilo kiekį, dviejų komercinių ryžių genotipų Fv/Fm santykį, patyrusių kombinuotą karščio stresą (aukšta dienos ir nakties temperatūra), baldakimo temperatūrą ir santykinį vandens kiekį) ir biocheminius kintamuosius (malondialdehido (MDA) ir prolino rūgšties kiekį). Pirmasis ir antrasis eksperimentai buvo atlikti naudojant dviejų ryžių genotipų augalus atitinkamai Federrose 67 („F67“) ir Federrose 2000 („F2000“). Abu eksperimentai buvo analizuojami kartu kaip eksperimentų serija. Nustatytas gydymas buvo toks: absoliuti kontrolė (AC) (ryžių augalai, auginami optimalioje temperatūroje (dienos/nakties temperatūra 30/25°C)), karščio streso kontrolė (SC) [ryžių augalai, patiriantys tik kombinuotą karščio stresą (40/25°C). 30°C)], o ryžių augalai buvo įtempti ir purškiami augalų augimo reguliatoriais (stresas+AUX, stresas+BR, stresas+CK arba stresas+GA) du kartus (5 dienas prieš ir 5 dienas po karščio streso). Purškimas SA padidino bendrą abiejų veislių chlorofilo kiekį (šviežios ryžių augalų „F67“ ir „F2000“ svoris buvo atitinkamai 3,25 ir 3,65 mg/g), palyginti su SC augalais (šviežia „F67“ augalų masė buvo 2,36 ir 2,56 mg, 0,56 mg lapų). CK taikymas taip pat apskritai pagerino ryžių „F2000“ augalų dantų laidumą (499,25 vs. 150,60 mmol m-2 s), palyginti su šilumos streso kontrole. šilumos stresas, augalo vainiko temperatūra sumažėja 2–3 °C, o MDA kiekis augaluose sumažėja. Santykinis tolerancijos indeksas rodo, kad CK (97,69%) ir BR (60,73%) naudojimas ant lapų gali padėti sumažinti kombinuotos šilumos problemą. daugiausia F2000 ryžių augaluose. Apibendrinant galima pasakyti, kad BR arba CK purškimas ant lapų gali būti laikomas agronomine strategija, padedančia sumažinti neigiamą kombinuoto karščio streso sąlygų poveikį ryžių augalų fiziologiniam elgesiui.
Ryžiai (Oryza sativa) priklauso Poaceae šeimai ir kartu su kukurūzais ir kviečiais yra vienas iš labiausiai auginamų javų pasaulyje (Bajaj ir Mohanty, 2005). Ryžių auginimo plotas yra 617 934 hektarai, o nacionalinė produkcija 2020 m. siekė 2 937 840 tonų, o vidutinis derlius – 5,02 tonos/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Visuotinis atšilimas turi įtakos ryžių pasėliams, todėl atsiranda įvairių abiotinių stresų, tokių kaip aukšta temperatūra ir sausros periodai. Dėl klimato kaitos kyla pasaulinė temperatūra; Prognozuojama, kad XXI amžiuje temperatūra pakils 1,0–3,7 °C, o tai gali padidinti šilumos streso dažnį ir intensyvumą. Padidėjusi aplinkos temperatūra paveikė ryžius, todėl pasėlių derlius sumažėjo 6–7 %. Kita vertus, klimato kaita taip pat lemia nepalankias aplinkos sąlygas pasėliams, pavyzdžiui, didelių sausrų arba aukštų temperatūrų periodus atogrąžų ir subtropikų regionuose. Be to, kintamumo įvykiai, tokie kaip El Niño, gali sukelti karščio stresą ir dar labiau pakenkti pasėliams kai kuriuose atogrąžų regionuose. Prognozuojama, kad Kolumbijoje temperatūra ryžių auginimo zonose iki 2050 m. padidės 2–2,5 °C, todėl sumažės ryžių gamyba ir paveiks produktų srautus į rinkas ir tiekimo grandines.
Dauguma ryžių auginami vietovėse, kuriose temperatūra yra artima optimaliam pasėlių augimui diapazonui (Shah ir kt., 2011). Buvo pranešta, kad optimali vidutinė dienos ir nakties temperatūraryžių augimas ir vystymasispaprastai yra atitinkamai 28°C ir 22°C (Kilasi ir kt., 2018; Calderón-Páez ir kt., 2021). Temperatūra, viršijanti šias ribas, gali sukelti vidutinio sunkumo ar stiprų karščio stresą jautriose ryžių vystymosi stadijose (dygimo, anttezės, žydėjimo ir grūdų užpildymo), taip neigiamai paveikti grūdų derlių. Šis derliaus sumažėjimas daugiausia susijęs su ilgais karščio streso laikotarpiais, kurie turi įtakos augalų fiziologijai. Dėl įvairių veiksnių, tokių kaip streso trukmė ir pasiekta maksimali temperatūra, sąveikos karščio stresas gali sukelti negrįžtamą žalą augalų metabolizmui ir vystymuisi.
Šilumos stresas veikia įvairius fiziologinius ir biocheminius augaluose vykstančius procesus. Lapų fotosintezė yra vienas iš karščiui jautriausių procesų ryžių augaluose, nes fotosintezės greitis sumažėja 50%, kai paros temperatūra viršija 35°C. Ryžių augalų fiziologinės reakcijos skiriasi priklausomai nuo karščio streso tipo. Pavyzdžiui, fotosintezės greitis ir stomato laidumas yra slopinami, kai augalai yra veikiami aukštos dienos temperatūros (33–40 °C) arba aukšta dienos ir nakties temperatūra (35–40 °C dieną, 28–30 °C). C reiškia naktį) (Lü ir kt., 2013; Fahad ir kt., 2016; Chaturvedi ir kt., 2017). Aukšta nakties temperatūra (30°C) vidutiniškai slopina fotosintezę, bet padidina naktinį kvėpavimą (Fahad ir kt., 2016; Alvarado-Sanabria ir kt., 2017). Nepriklausomai nuo streso laikotarpio, karščio stresas taip pat turi įtakos lapų chlorofilo kiekiui, kintamos chlorofilo fluorescencijos ir maksimalios chlorofilo fluorescencijos (Fv/Fm) santykiui ir Rubisco aktyvacijai ryžių augaluose (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). ) Sanchez Reynoso ir kt., 2014).
Biocheminiai pokyčiai yra dar vienas augalų prisitaikymo prie karščio streso aspektas (Wahid ir kt., 2007). Prolino kiekis buvo naudojamas kaip biocheminis augalų streso rodiklis (Ahmed ir Hassan 2011). Prolinas vaidina svarbų vaidmenį augalų metabolizme, nes veikia kaip anglies arba azoto šaltinis ir kaip membranos stabilizatorius esant aukštai temperatūrai (Sánchez-Reinoso ir kt., 2014). Aukšta temperatūra taip pat turi įtakos membranos stabilumui dėl lipidų peroksidacijos, dėl kurios susidaro malondialdehidas (MDA) (Wahid ir kt., 2007). Todėl MDA kiekis taip pat buvo naudojamas norint suprasti ląstelių membranų struktūrinį vientisumą veikiant karščiui (Cao ir kt., 2009; Chavez-Arias ir kt., 2018). Galiausiai kombinuotas karščio stresas [37/30°C (dieną/naktį)] padidino elektrolitų nutekėjimo procentą ir malondialdehido kiekį ryžiuose (Liu ir kt., 2013).
Įvertintas augalų augimo reguliatorių (GR) naudojimas siekiant sumažinti neigiamą karščio streso poveikį, nes šios medžiagos aktyviai dalyvauja augalų reakcijose arba fiziologiniuose gynybos mechanizmuose nuo tokio streso (Peleg ir Blumwald, 2011; Yin ir kt., 2011; Ahmed ir kt., 2015). Egzogeninis genetinių išteklių panaudojimas turėjo teigiamos įtakos įvairių kultūrų atsparumui karščiui. Tyrimai parodė, kad fitohormonai, tokie kaip giberelinai (GA), citokininai (CK), auksinai (AUX) arba brassinosteroidai (BR), padidina įvairius fiziologinius ir biocheminius kintamuosius (Peleg ir Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011 Zhou et al., , 2014). Kolumbijoje egzogeninis genetinių išteklių panaudojimas ir jo poveikis ryžių pasėliams nebuvo iki galo suprastas ir ištirtas. Tačiau ankstesnis tyrimas parodė, kad BR purškimas ant lapų gali pagerinti ryžių toleranciją, pagerindamas dujų mainų savybes, chlorofilo ar prolino kiekį ryžių daigų lapuose (Quintero-Calderón ir kt., 2021).
Citokininai tarpininkauja augalų atsakams į abiotinius stresus, įskaitant karščio stresą (Ha ir kt., 2012). Be to, buvo pranešta, kad eksogeninis CK naudojimas gali sumažinti šiluminę žalą. Pavyzdžiui, eksogeninis zeatino naudojimas padidino fotosintezės greitį, chlorofilo a ir b kiekį ir elektronų pernešimo efektyvumą šliaužiančioje smilgžalėje (Agrotis estolonifera) šilumos streso metu (Xu ir Huang, 2009; Jespersen ir Huang, 2015). Egzogeninis zeatino naudojimas taip pat gali pagerinti antioksidacinį aktyvumą, sustiprinti įvairių baltymų sintezę, sumažinti reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS) žalą ir malondialdehido (MDA) gamybą augalų audiniuose (Chernyadyev, 2009; Yang ir kt., 2009). , 2016 m.; Kumar ir kt., 2020).
Giberelio rūgšties naudojimas taip pat parodė teigiamą atsaką į karščio stresą. Tyrimai parodė, kad GA biosintezė tarpininkauja įvairiems medžiagų apykaitos keliams ir padidina toleranciją aukštos temperatūros sąlygomis (Alonso-Ramirez ir kt., 2009; Khan ir kt., 2020). Abdel-Nabi ir kt. (2020) nustatė, kad eksogeninio GA (25 arba 50 mg*L) purškimas ant lapų gali padidinti fotosintezės greitį ir antioksidacinį aktyvumą karščio patiriančiuose apelsinų augaluose, palyginti su kontroliniais augalais. Taip pat pastebėta, kad eksogeninis HA naudojimas padidina santykinį drėgmės kiekį, chlorofilo ir karotinoidų kiekį ir sumažina lipidų peroksidaciją datulėje (Phoenix dactylifera) esant karščiui (Khan ir kt., 2020). Auksinas taip pat vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant prisitaikantį augimo atsaką į aukštos temperatūros sąlygas (Sun ir kt., 2012; Wang ir kt., 2016). Šis augimo reguliatorius veikia kaip biocheminis žymeklis įvairiuose procesuose, tokiuose kaip prolino sintezė arba skaidymas abiotinio streso metu (Ali ir kt., 2007). Be to, AUX taip pat sustiprina antioksidacinį aktyvumą, dėl kurio sumažėja MDA augaluose dėl sumažėjusios lipidų peroksidacijos (Bielach ir kt., 2017). Sergejevas ir kt. (2018) pastebėjo, kad žirnių augaluose (Pisum sativum), esant karščiui, padidėja prolino – dimetilaminoetoksikarbonilmetil)naftilchlormetileterio (TA-14). Tame pačiame eksperimente jie taip pat pastebėjo mažesnį MDA lygį apdorotuose augaluose, palyginti su augalais, kurie nebuvo apdoroti AUX.
Brassinosteroidai yra kita augimo reguliatorių klasė, naudojama šilumos streso poveikiui sušvelninti. Ogweno ir kt. (2008) pranešė, kad eksogeninis BR purškimas padidino grynąjį fotosintezės greitį, stomato laidumą ir didžiausią Rubisco karboksilinimo greitį pomidorų (Solanum lycopersicum) augaluose, patiriant šilumos stresą 8 dienas. Epibrassinosteroidų purškimas ant lapų gali padidinti grynąjį agurkų (Cucumis sativus) augalų fotosintezės greitį, esant karščiui (Yu ir kt., 2004). Be to, eksogeninis BR taikymas atitolina chlorofilo skaidymą ir padidina vandens naudojimo efektyvumą bei maksimalų kvantinį PSII fotochemijos derlių augaluose, patiriantiems šilumos stresą (Holá ir kt., 2010; Toussagunpanit ir kt., 2015).
Dėl klimato kaitos ir kintamumo ryžių pasėliai susiduria su aukštos dienos temperatūros laikotarpiais (Lesk ir kt., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Augalų fenotipų nustatymo metu buvo tiriamas fitonutrientų arba biostimuliatorių naudojimas kaip šilumos streso mažinimo strategija ryžių auginimo vietose (Alvarado-Sanabria ir kt., 2017; Calderón-Páez ir kt., 2021; Quintero-Calderón ir kt., 2021). Be to, biocheminių ir fiziologinių kintamųjų (lapų temperatūros, dantų laidumo, chlorofilo fluorescencijos parametrų, chlorofilo ir santykinio vandens kiekio, malondialdehido ir prolino sintezės) naudojimas yra patikima priemonė ryžių augalams, patiriantiems karščio stresą vietos ir tarptautiniu mastu tikrinti (Sánchez -Reynoso et al., Alvarado2014; 2017. chlorofilo fluorescencijos parametrai ir santykinis vandens kiekis) ir keturių augalų augimo reguliatorių (AUX, CK, GA ir BR) lapų panaudojimo biocheminis poveikis. (Fotosintetiniai pigmentai, malondialdehido ir prolino kiekis) Dviejų komercinių ryžių genotipų kintamieji, patiriantys kombinuotą karščio stresą (aukšta dienos ir nakties temperatūra).
Šiame tyrime buvo atlikti du nepriklausomi eksperimentai. Genotipai Federrose 67 (F67: genotipas, sukurtas aukštoje temperatūroje per pastarąjį dešimtmetį) ir Federrose 2000 (F2000: genotipas, sukurtas paskutinį XX amžiaus dešimtmetį, pasižymintis atsparumu baltųjų lapų virusui) buvo panaudoti pirmą kartą. sėklos. ir atitinkamai antrasis eksperimentas. Abu genotipus plačiai augina Kolumbijos ūkininkai. Sėklos sėjamos į 10 l talpos padėklus (ilgis 39,6 cm, plotis 28,8 cm, aukštis 16,8 cm), kuriuose buvo priesmėlio dirvožemis su 2% organinių medžiagų. Kiekviename dėkle buvo pasodintos penkios iš anksto daigintos sėklos. Padėklai buvo patalpinti Kolumbijos nacionalinio universiteto Žemės ūkio mokslų fakulteto šiltnamyje, Bogotos miestelyje (43°50′56″ šiaurės platumos, 74°04′051″ vakarų ilgumos), 2556 m aukštyje virš jūros lygio. m.) ir buvo atlikti nuo 2019 m. spalio iki gruodžio. Vienas eksperimentas (Federroz 67) ir antras eksperimentas (Federroz 2000) tą patį 2020 m. sezoną.
Aplinkos sąlygos šiltnamyje kiekvieną sodinimo sezoną yra tokios: dienos ir nakties temperatūra 30/25°C, santykinė oro drėgmė 60~80%, natūralus fotoperiodas 12 valandų (fotosintetiškai aktyvi spinduliuotė 1500 µmol (fotonų) m-2 s-). 1 vidurdienį). Pasak Sánchez-Reinoso ir kt., augalai buvo tręšiami pagal kiekvieno elemento turinį praėjus 20 dienų po sėklų atsiradimo (DAE). (2019): 670 mg azoto viename augale, 110 mg fosforo viename augale, 350 mg kalio viename augale, 68 mg kalcio viename augale, 20 mg magnio viename augale, 20 mg sieros viename augale, 17 mg silicio viename augale. Viename augale yra 10 mg boro, 17 mg vario ir 44 mg cinko. Ryžių augalai kiekviename eksperimente buvo palaikomi iki 47 DAE, kai per šį laikotarpį jie pasiekė V5 fenologinę stadiją. Ankstesni tyrimai parodė, kad šis fenologinis etapas yra tinkamas laikas atlikti karščio streso tyrimus su ryžiais (Sánchez-Reinoso ir kt., 2014; Alvarado-Sanabria ir kt., 2017).
Kiekviename eksperimente buvo atlikti du atskiri lapų augimo reguliatoriaus pritaikymai. Pirmasis lapų fitohormono purškimo rinkinys buvo naudojamas likus 5 dienoms iki apdorojimo karščiu stresu (42 DAE), kad augalai būtų paruošti aplinkos poveikiui. Antrasis lapų purškimas buvo atliktas praėjus 5 dienoms po to, kai augalai buvo veikiami streso sąlygų (52 DAE). Buvo naudojami keturi fitohormonai, o kiekvienos šio tyrimo metu išpurkštos veikliosios medžiagos savybės išvardytos 1 papildomoje lentelėje. Naudotų lapų augimo reguliatorių koncentracijos buvo tokios: (i) auksinas (1-naftilacto rūgštis: NAA), kai koncentracija 5 × 10–5 M (ii) 5 × 10–5 M N: giberellin rūgštis (gibb); GA3); (iii) citokininas (trans-zeatinas) 1 × 10-5 M (iv) brasinosteroidai [spirostan-6-onas, 3,5-dihidroksi-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Šios koncentracijos pasirinktos, nes sukelia teigiamus atsakus ir padidina augalų atsparumą karščiui (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Ryžių augalai be augalų augimo reguliatoriaus purškimo buvo apdoroti tik distiliuotu vandeniu. Visi ryžių augalai buvo purškiami rankiniu purkštuvu. Užtepkite augalą 20 ml H2O, kad sudrėkintumėte viršutinį ir apatinį lapų paviršius. Visuose lapų purškikliuose buvo naudojamas žemės ūkio adjuvantas (Agrotin, Bayer CropScience, Kolumbija) 0,1 % (t/v). Atstumas tarp vazono ir purkštuvo 30 cm.
Šilumos streso gydymas buvo atliktas praėjus 5 dienoms po pirmojo lapų purškimo (47 DAE) kiekviename eksperimente. Ryžių augalai buvo perkelti iš šiltnamio į 294 l augimo kamerą (MLR-351H, Sanyo, IL, JAV), kad būtų sukurtas šilumos stresas arba būtų palaikomos tokios pat aplinkos sąlygos (47 DAE). Kombinuotas apdorojimas karščiu buvo atliktas nustatant kameroje tokias dienos/nakties temperatūras: dieną aukšta temperatūra [40°C 5 val. (nuo 11:00 iki 16:00)] ir naktinis laikotarpis [30°C 5 valandas]. 8 dienas iš eilės (nuo 19:00 iki 24:00). Streso temperatūra ir poveikio laikas buvo parinkti remiantis ankstesniais tyrimais (Sánchez-Reynoso ir kt., 2014; Alvarado-Sanabría ir kt., 2017). Kita vertus, grupė augalų, perkeltų į augimo kamerą, buvo laikomi šiltnamyje toje pačioje temperatūroje (30°C dieną/25°C naktį) 8 dienas iš eilės.
Eksperimento pabaigoje buvo gautos šios apdorojimo grupės: (i) augimo temperatūros sąlyga + distiliuoto vandens panaudojimas [absoliuti kontrolė (AC)], (ii) šiluminio streso sąlyga + distiliuoto vandens naudojimas [šilumos streso kontrolė (SC)], (iii) sąlygos karščio įtempimo sąlyga + auksino naudojimas (AUX), (iv) šilumos streso sąlygos + gibberelino įtempis ir (GA) karščio streso būklė + brassinosteroidas (BR) Priedas. Šios gydymo grupės buvo naudojamos dviem genotipams (F67 ir F2000). Visi gydymo būdai buvo atlikti visiškai atsitiktinės atrankos būdu su penkiais pakartojimais, kurių kiekvienas susideda iš vieno augalo. Kiekvienas augalas buvo naudojamas eksperimento pabaigoje nustatytiems kintamiesiems nuskaityti. Eksperimentas truko 55 DAE.
Stomatalinis laidumas (gs) buvo matuojamas naudojant nešiojamąjį porosometrą (SC-1, METER Group Inc., JAV), kurio tūris svyravo nuo 0 iki 1000 mmol m-2 s-1, o mėginio kameros apertūra buvo 6,35 mm. Matavimai atliekami pritvirtinant stomametro zondą prie subrendusio lapo, kurio pagrindinis augalo ūglis yra visiškai išsiplėtęs. Kiekvieno apdorojimo metu gs rodmenys buvo paimti iš trijų kiekvieno augalo lapų nuo 11:00 iki 16:00 ir apskaičiuojami vidurkiai.
RWC buvo nustatytas pagal metodą, aprašytą Ghoulam ir kt. (2002). Visiškai išplėstas lapas, naudojamas g nustatyti, taip pat buvo naudojamas RWC matuoti. Šviežias svoris (FW) buvo nustatytas iškart po derliaus nuėmimo naudojant skaitmenines svarstykles. Tada lapai buvo sudėti į plastikinį indą, pripildytą vandens, ir palikti tamsoje kambario temperatūroje (22 °C) 48 valandas. Tada pasverkite skaitmeninėmis svarstyklėmis ir užrašykite išplėstinį svorį (TW). Išbrinkę lapai džiovinami orkaitėje 75 °C temperatūroje 48 valandas ir buvo užregistruotas jų sausasis svoris (DW).
Santykinis chlorofilo kiekis buvo nustatytas naudojant chlorofilo matuoklį (atLeafmeter, FT Green LLC, JAV) ir išreiškiamas atLeaf vienetais (Dey ir kt., 2016). PSII maksimalaus kvantinio efektyvumo rodmenys (Fv/Fm santykis) buvo užfiksuoti naudojant nuolatinio sužadinimo chlorofilo fluorimetrą (Handy PEA, Hansatech Instruments, JK). Prieš Fv / Fm matavimus lapai buvo pritaikyti tamsiai, naudojant lapų spaustukus 20 minučių (Restrepo-Diaz ir Garces-Varon, 2013). Po to, kai lapai buvo tamsiai aklimatizuoti, buvo išmatuota pradinė linija (F0) ir didžiausia fluorescencija (Fm). Iš šių duomenų apskaičiuota kintamoji fluorescencija (Fv = Fm – F0), kintamos fluorescencijos ir maksimalios fluorescencijos santykis (Fv/Fm), didžiausias kvantinis PSII fotochemijos derlius (Fv/F0) ir santykis Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Santykiniai chlorofilo ir chlorofilo fluorescencijos rodmenys buvo paimti iš tų pačių lapų, kurie buvo naudojami gs matavimams.
Kaip biocheminiai kintamieji buvo surinkta apie 800 mg šviežių lapų svorio. Tada lapų mėginiai buvo homogenizuoti skystame azote ir laikomi tolesnei analizei. Spektrometrinis metodas, naudojamas audinių chlorofilo a, b ir karotinoidų kiekiui įvertinti, yra pagrįstas Wellburn (1994) aprašytu metodu ir lygtimis. Lapų audinių mėginiai (30 mg) buvo paimti ir homogenizuoti 3 ml 80% acetono. Tada mėginiai buvo centrifuguojami (420101 modelis, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, JAV) 5000 aps./min. greičiu 10 minučių, kad būtų pašalintos dalelės. Supernatantas buvo atskiestas iki galutinio 6 ml tūrio, pridedant 80% acetono (Sims ir Gamon, 2002). Chlorofilo kiekis buvo nustatytas ties 663 (chlorofilas a) ir 646 (chlorofilas b) nm, o karotenoidų – 470 nm, naudojant spektrofotometrą (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, JAV).
Tiobarbitūrinės rūgšties (TBA) metodas, aprašytas Hodges ir kt. (1999) buvo naudojamas membranos lipidų peroksidacijai (MDA) įvertinti. Maždaug 0,3 g lapų audinio taip pat buvo homogenizuota skystame azote. Mėginiai buvo centrifuguojami esant 5000 aps./min., o absorbcija matuojama spektrofotometru esant 440, 532 ir 600 nm. Galiausiai MDA koncentracija buvo apskaičiuota naudojant ekstinkcijos koeficientą (157 M ml-1).
Visų gydymo būdų prolino kiekis buvo nustatytas naudojant Bates ir kt. aprašytą metodą. (1973). Į saugomą mėginį įpilama 10 ml 3 % vandeninio sulfosalicilo rūgšties tirpalo ir filtruojama per Whatman filtravimo popierių (Nr. 2). Tada 2 ml šio filtrato reaguoja su 2 ml ninhidridinės rūgšties ir 2 ml ledinės acto rūgšties. Mišinys 1 valandai dedamas į 90 °C vandens vonią. Reakciją sustabdykite inkubuodami ant ledo. Mėgintuvėlį stipriai sukratykite sūkurine purtykle ir ištirpinkite gautą tirpalą 4 ml tolueno. Absorbcijos rodmenys buvo nustatyti esant 520 nm, naudojant tą patį spektrofotometrą, naudojamą fotosintetinių pigmentų kiekybiniam įvertinimui (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, JAV).
Gerhards ir kt. aprašytas metodas. (2016) apskaičiuojant baldakimo temperatūrą ir CSI. Šiluminės nuotraukos buvo padarytos FLIR 2 kamera (FLIR Systems Inc., Boston, MA, JAV) ± 2 ° C tikslumu streso laikotarpio pabaigoje. Už augalo uždėkite baltą paviršių fotografavimui. Vėlgi, dvi gamyklos buvo laikomos etaloniniais modeliais. Augalai buvo dedami ant balto paviršiaus; vienas buvo padengtas žemės ūkio adjuvantu (Agrotin, Bayer CropScience, Bogota, Kolumbija), kad būtų imituojamas visų stomų atsidarymas [drėgnas režimas (Twet)], o kitas buvo lapas be jokios aplikacijos [Dry mode (Tdry)] (Castro -Duque ir kt., 2020). Atstumas tarp kameros ir puodo filmavimo metu buvo 1 m.
Santykinis tolerancijos indeksas buvo apskaičiuotas netiesiogiai, naudojant apdorotų augalų stomatinį laidumą (g), lyginant su kontroliniais augalais (augalai be streso apdorojimo ir su augimo reguliatoriais), siekiant nustatyti šiame tyrime įvertintų apdorotų genotipų toleranciją. RTI buvo gautas naudojant lygtį, pritaikytą iš Chávez-Arias ir kt. (2020).
Kiekviename eksperimente visi aukščiau paminėti fiziologiniai kintamieji buvo nustatyti ir užregistruoti esant 55 DAE, naudojant visiškai išsiplėtusius lapus, surinktus iš viršutinio baldakimo. Be to, matavimai buvo atlikti augimo kameroje, kad nepakeistų aplinkos sąlygos, kuriose augalai auga.
Pirmojo ir antrojo eksperimentų duomenys buvo analizuojami kartu kaip eksperimentų serija. Kiekvieną eksperimentinę grupę sudarė 5 augalai, o kiekvienas augalas sudarė eksperimentinį vienetą. Atlikta dispersinė analizė (ANOVA) (P ≤ 0,05). Kai buvo nustatyti reikšmingi skirtumai, buvo naudojamas Tukey post hoc lyginamasis testas, kai P ≤ 0,05. Norėdami konvertuoti procentines vertes, naudokite funkciją arcsinus. Duomenys buvo analizuojami naudojant Statistix v 9.0 programinę įrangą (Analytical Software, Talahasis, FL, JAV) ir brėžiami naudojant SigmaPlot (versija 10.0; Systat Software, San Chosė, CA, JAV). Pagrindinių komponentų analizė buvo atlikta naudojant InfoStat 2016 programinę įrangą (Analysis Software, National University of Cordoba, Argentina), siekiant nustatyti geriausius tiriamus augalų augimo reguliatorius.
1 lentelėje apibendrinta ANOVA, rodanti eksperimentus, skirtingus gydymo būdus ir jų sąveiką su lapų fotosintezės pigmentais (chlorofilu a, b, visuminiu ir karotenoidais), malondialdehido (MDA) ir prolino kiekiu bei dantų laidumu. Gs poveikis, santykinis vandens kiekis. (RWC), chlorofilo kiekis, chlorofilo alfa fluorescencijos parametrai, vainiko temperatūra (PCT) (°C), pasėlių streso indeksas (CSI) ir santykinis ryžių augalų tolerancijos indeksas esant 55 DAE.
1 lentelė. ANOVA duomenų santrauka apie ryžių fiziologinius ir biocheminius kintamuosius tarp eksperimentų (genotipų) ir apdorojimo karščiu stresu.
Lapų fotosintezės pigmentų sąveikos, santykinio chlorofilo kiekio (Atleaf rodmenys) ir alfa-chlorofilo fluorescencijos parametrų skirtumai (P≤0,01) tarp eksperimentų ir gydymo parodyti 2 lentelėje. Aukšta dienos ir nakties temperatūra padidino bendrą chlorofilo ir karotinoidų kiekį. Ryžių daigai be jokio fitohormonų purškimo ant lapų (2,36 mg g-1 „F67“ ir 2,56 mg g-1 „F2000“), palyginti su augalais, auginamais optimaliomis temperatūros sąlygomis (2,67 mg g-1)), bendras chlorofilo kiekis buvo mažesnis. Abiejuose eksperimentuose „F67“ buvo 2,80 mg g-1, o „F2000“ – 2,80 mg g-1. Be to, ryžių daigai, apdoroti AUX ir GA purškimo deriniu, esant karščiui, taip pat parodė chlorofilo kiekio sumažėjimą abiejuose genotipuose (AUX = 1,96 mg g-1 ir GA = 1,45 mg g-1 „F67“ ; AUX = 1,96 mg g-1 ir GAUX = 1,45 mg g-2 mg) g-1 ir GA = 1,43 mg g-1 ("F2000") esant karščiui. Šilumos streso sąlygomis lapų apdorojimas BR šiek tiek padidino šį kintamąjį abiejuose genotipuose. Galiausiai CK lapų purškimas parodė didžiausias fotosintezės pigmento reikšmes tarp visų gydymo būdų (AUX, GA, BR, SC ir AC) genotipuose F67 (3,24 mg g-1) ir F2000 (3,65 mg g-1). Santykinis chlorofilo kiekis (Atleaf vienetas) taip pat sumažėjo dėl kombinuoto karščio streso. Aukščiausios vertės taip pat užfiksuotos abiejų genotipų CC purkštuose augaluose (41,66 „F67“ ir 49,30 „F2000“). Fv ir Fv/Fm santykiai parodė reikšmingus skirtumus tarp apdorojimo ir veislių (2 lentelė). Apskritai, tarp šių kintamųjų, F67 veislė buvo mažiau jautri karščiui nei F2000. Antrajame eksperimente labiau nukentėjo Fv ir Fv/Fm santykiai. Mažiausias Fv reikšmes (2120,15) ir Fv/Fm (0,59) turėjo įtempti 'F2000' daigai, nepurkšti jokiais fitohormonais, tačiau šias reikšmes atstatyti padėjo lapų purškimas CK (Fv: 2591, 89, Fv/Fm3:3:). , gaudami rodmenis, panašius į tuos, kurie buvo užfiksuoti „F2000“ augalų, auginamų optimaliomis temperatūros sąlygomis (Fv: 2955,35, Fv/Fm santykis: 0,73:0,72). Nebuvo reikšmingų skirtumų tarp pradinės fluorescencijos (F0), maksimalios fluorescencijos (Fm), didžiausios fotocheminės kvantinės PSII išeigos (Fv/F0) ir Fm/F0 santykio. Galiausiai, BR parodė panašią tendenciją, kaip ir CK (Fv 2545,06, Fv/Fm santykis 0,73).
2 lentelė. Kombinuoto karščio streso (40°/30°C diena/naktis) poveikis lapų fotosintezės pigmentams [bendras chlorofilas (Chl Total), chlorofilas a (Chl a), chlorofilas b (Chl b) ir karotenoidai Cx+c] poveikis ], santykinis chlorofilo kiekis (Atliff fluorescencs (fluorescencinis parametras), chlorofilino vienetas didžiausia fluorescencija (Fm), kintama fluorescencija (Fv), maksimalus PSII efektyvumas (Fv/Fm), fotocheminis maksimalus kvantinis PSII (Fv/F0 ) ir Fm/F0 derlius dviejų ryžių genotipų augaluose [Federrose 67 (F67) ir Federrose 2000 po išėjimo (F2000 dienų)].
Skirtingai apdorotų ryžių augalų santykinis vandens kiekis (RWC) parodė skirtumus (P ≤ 0,05) eksperimentinio ir lapų apdorojimo sąveikoje (1A pav.). Gydant SA, buvo užfiksuotos mažiausios abiejų genotipų vertės (74,01% F67 ir 76,6% F2000). Šilumos streso sąlygomis abiejų genotipų ryžių augalų, apdorotų skirtingais fitohormonais, RWC žymiai padidėjo. Apskritai, naudojant CK, GA, AUX arba BR lapus, RWC padidėjo iki verčių, panašių į augalų, auginamų optimaliomis sąlygomis eksperimento metu. Absoliučios kontrolės ir lapais purkšti augalai užfiksavo apie 83% abiejų genotipų vertes. Kita vertus, gs taip pat parodė reikšmingus skirtumus (P ≤ 0,01) eksperimento ir gydymo sąveikoje (1B pav.). Absoliučios kontrolės (AC) augalas taip pat užfiksavo didžiausias kiekvieno genotipo vertes (440,65 mmol m-2s-1 F67 ir 511,02 mmol m-2s-1 F2000). Ryžių augalai, patyrę vien kombinuotą karščio stresą, parodė mažiausias abiejų genotipų gs vertes (150,60 mmol m-2s-1 F67 ir 171,32 mmol m-2s-1 F2000). Apdorojant lapus visais augalų augimo reguliatoriais taip pat padidėjo g. F2000 ryžių augalams, puršktiems CC, lapų purškimo fitohormonais poveikis buvo akivaizdesnis. Ši augalų grupė nesiskyrė nuo absoliučios kontrolės augalų (AC 511,02 ir CC 499,25 mmol m-2s-1).
1 pav. Kombinuoto karščio įtempimo (40°/30°C dieną/naktį) poveikis santykiniam vandens kiekiui (RWC) (A), stomato laidumui (gs) (B), malondialdehido (MDA) gamybai (C) ir prolino kiekiui. (D) dviejų ryžių genotipų (F67 ir F2000) augaluose po 55 dienų po atsiradimo (DAE). Įvertintas kiekvieno genotipo gydymas: absoliuti kontrolė (AC), šilumos streso kontrolė (SC), karščio stresas + auksinas (AUX), šilumos stresas + giberelinas (GA), šilumos stresas + ląstelių mitogenas (CK) ir šilumos stresas + brassinosteroidas. (BR). Kiekvienas stulpelis rodo penkių duomenų taškų vidurkį ± standartinę paklaidą (n = 5). Stulpeliai, po kurių pateikiamos skirtingos raidės, rodo statistiškai reikšmingus skirtumus pagal Tukey testą (P ≤ 0,05). Raidės su lygybės ženklu rodo, kad vidurkis nėra statistiškai reikšmingas (≤ 0,05).
MDA (P ≤ 0,01) ir prolino (P ≤ 0,01) kiekis taip pat parodė reikšmingus eksperimento ir gydymo fitohormonu sąveikos skirtumus (1C, D pav.). Padidėjusi lipidų peroksidacija buvo stebima abiejų genotipų gydant SC (1C pav.), tačiau augalams, apdorotiems lapų augimo reguliatoriaus purškimu, abiejų genotipų lipidų peroksidacija sumažėjo; Paprastai naudojant fitohormonus (CA, AUC, BR arba GA) sumažėja lipidų peroksidacija (MDA kiekis). Skirtumų tarp dviejų genotipų kintamosios srovės augalų ir karščio stresą patiriančių bei fitohormonais apipurkštų augalų nenustatyta („F67“ augalų FW reikšmės svyravo nuo 4,38–6,77 µmol g-1, o FW „F2000“ augaluose „stebėtos vertės svyravo nuo 2,84 iki 9 µmotls-8). prolino sintezė "F67" augaluose buvo mažesnė nei "F2000" augaluose, patyrusiuose kombinuotą stresą, dėl to padidėjo prolino gamyba karščio patyrusių ryžių augaluose, abiejų eksperimentų metu buvo pastebėta, kad šių hormonų skyrimas žymiai padidino aminorūgščių kiekį F2000 augaluose (AUX ir BR buvo atitinkamai 30,44 g. 1G).
Lapų augalų augimo reguliatoriaus purškimo ir kombinuoto karščio streso poveikis augalų vainiko temperatūrai ir santykiniam tolerancijos indeksui (RTI) parodytas 2A ir B paveiksluose. Abiejų genotipų atveju kintamosios srovės augalų vainiko temperatūra buvo artima 27 °C, o SC augalų – apie 28 °C. SU. Taip pat pastebėta, kad apdorojant lapus CK ir BR, baldakimo temperatūra sumažėjo 2–3 °C, palyginti su SC augalais (2A pav.). RTI elgesys buvo panašus į kitus fiziologinius kintamuosius, parodydamas reikšmingus eksperimento ir gydymo sąveikos skirtumus (P ≤ 0,01) (2B pav.). SC augalai parodė mažesnį augalų toleranciją abiem genotipams (atitinkamai 34,18% ir 33,52% „F67“ ir „F2000“ ryžių augalams). Fitohormonų šėrimas lapais pagerina RTI augalams, veikiamiems aukštos temperatūros streso. Šis poveikis buvo ryškesnis „F2000“ augaluose, puršktuose CC, kurių RTI buvo 97,69. Kita vertus, reikšmingi skirtumai buvo pastebėti tik ryžių augalų derlingumo indekse (CSI) esant lapų faktoriaus purškimo streso sąlygoms (P ≤ 0,01) (2B pav.). Didžiausią streso indekso vertę (0,816) parodė tik ryžių augalai, patyrę kompleksinį šilumos stresą. Nupurškus ryžių augalus įvairiais fitohormonais, streso indeksas buvo mažesnis (reikšmės nuo 0,6 iki 0,67). Galiausiai optimaliomis sąlygomis išauginto ryžių augalo vertė buvo 0,138.
2 pav. Kombinuoto karščio streso (40°/30°C dieną/naktį) įtaka dviejų augalų rūšių vainiko temperatūrai (A), santykiniam tolerancijos indeksui (RTI) (B) ir pasėlių streso indeksui (CSI) (C). Komerciniai ryžių genotipai (F67 ir F2000) buvo termiškai apdoroti skirtingai. Įvertintas kiekvieno genotipo gydymas: absoliuti kontrolė (AC), šilumos streso kontrolė (SC), karščio stresas + auksinas (AUX), šilumos stresas + giberelinas (GA), šilumos stresas + ląstelių mitogenas (CK) ir šilumos stresas + brassinosteroidas. (BR). Dėl kombinuoto karščio streso ryžių augalai susiduria su aukšta dienos ir nakties temperatūra (40°/30°C dieną/naktį). Kiekvienas stulpelis rodo penkių duomenų taškų vidurkį ± standartinę paklaidą (n = 5). Stulpeliai, po kurių pateikiamos skirtingos raidės, rodo statistiškai reikšmingus skirtumus pagal Tukey testą (P ≤ 0,05). Raidės su lygybės ženklu rodo, kad vidurkis nėra statistiškai reikšmingas (≤ 0,05).
Pagrindinių komponentų analizė (PCA) atskleidė, kad kintamieji, įvertinti esant 55 DAE, paaiškino 66,1 % fiziologinių ir biocheminių ryžių augalų, apdorotų augimo reguliatoriaus purškimu, fiziologinių ir biocheminių reakcijų (3 pav.). Vektoriai žymi kintamuosius, o taškai – augalų augimo reguliatorius (GR). Gs, chlorofilo kiekio, maksimalaus kvantinio PSII efektyvumo (Fv/Fm) ir biocheminių parametrų (TChl, MDA ir prolino) vektoriai yra artimu kampu nuo pradžios, o tai rodo didelę koreliaciją tarp augalų fiziologinio elgesio ir jų. kintamasis. Vienoje grupėje (V) buvo ryžių sodinukai, auginami optimalioje temperatūroje (AT), ir F2000 augalai, apdoroti CK ir BA. Tuo pačiu metu dauguma augalų, apdorotų GR, sudarė atskirą grupę (IV), o apdorojimas GA F2000 sudarė atskirą grupę (II). Priešingai, karščio paveikti ryžių daigai (I ir III grupės) be jokio fitohormonų purškimo ant lapų (abu genotipai buvo SC) buvo priešingoje V grupei, o tai rodo šilumos streso poveikį augalų fiziologijai. .
3 pav. Kombinuoto karščio streso (40°/30°C diena/naktis) poveikio dviejų ryžių genotipų (F67 ir F2000) augalams, praėjus 55 dienoms po išdygimo (DAE), bigrafinė analizė. Santrumpos: AC F67, absoliuti kontrolinė F67; SC F67, šilumos įtempio valdymas F67; AUX F67, šilumos įtempis + auksinas F67; GA F67, šilumos įtempis + giberelinas F67; CK F67, karščio stresas + ląstelių dalijimasis BR F67, šilumos stresas + brassinosteroidas. F67; AC F2000, absoliutus valdymas F2000; SC F2000, šilumos streso valdymas F2000; AUX F2000, šilumos įtempis + auksinas F2000; GA F2000, šilumos įtempis + giberelinas F2000; CK F2000, karščio įtempis + citokininas, BR F2000, šilumos įtempis + žalvario steroidas; F2000.
Tokie kintamieji kaip chlorofilo kiekis, stomato laidumas, Fv/Fm santykis, CSI, MDA, RTI ir prolino kiekis gali padėti suprasti ryžių genotipų prisitaikymą ir įvertinti agronominių strategijų poveikį esant karščiui (Sarsu ir kt., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Šio eksperimento tikslas – įvertinti keturių augimo reguliatorių panaudojimo poveikį ryžių daigų fiziologiniams ir biocheminiams parametrams sudėtingomis šiluminio streso sąlygomis. Sėjinukų tyrimas yra paprastas ir greitas ryžių augalų įvertinimo vienu metu metodas, priklausomai nuo turimos infrastruktūros dydžio ar būklės (Sarsu et al. 2018). Šio tyrimo rezultatai parodė, kad kombinuotas šilumos stresas sukelia skirtingą fiziologinį ir biocheminį atsaką dviejuose ryžių genotipuose, o tai rodo adaptacijos procesą. Šie rezultatai taip pat rodo, kad purškalai lapijos augimo reguliatoriams (daugiausia citokininai ir brassinosteroidai) padeda ryžiams prisitaikyti prie sudėtingo karščio streso, nes palankumas daugiausia veikia gs, RWC, Fv/Fm santykį, fotosintezės pigmentus ir prolino kiekį.
Augimo reguliatorių naudojimas padeda pagerinti ryžių augalų vandens būklę, patiriamą karščio streso, kuris gali būti susijęs su didesniu stresu ir žemesne augalų vainiko temperatūra. Šis tyrimas parodė, kad tarp „F2000“ (jautrio genotipo) augalų ryžių augalai, apdoroti daugiausia CK arba BR, turėjo didesnes gs ir mažesnes PCT vertes nei augalai, apdoroti SC. Ankstesni tyrimai taip pat parodė, kad gs ir PCT yra tikslūs fiziologiniai rodikliai, galintys nustatyti ryžių augalų prisitaikymo reakciją ir agronominių strategijų poveikį karščiui (Restrepo-Diaz ir Garces-Varon, 2013; Sarsu ir kt., 2018; Quintero). -Carr DeLong ir kt., 2021). Lapų CK arba BR padidina g streso metu, nes šie augalų hormonai gali skatinti stomatų atsivėrimą sintetinėmis sąveikomis su kitomis signalinėmis molekulėmis, tokiomis kaip ABA (stomato uždarymo skatinantis abiotinis stresas) (Macková ir kt., 2013; Zhou ir kt., 2013). 2013). ). , 2014). Stomatos atidarymas skatina lapų aušinimą ir padeda sumažinti vainiko temperatūrą (Sonjaroon ir kt., 2018; Quintero-Calderón ir kt., 2021). Dėl šių priežasčių ryžių augalų, puršktų CK arba BR, vainiko temperatūra gali būti žemesnė esant kombinuotam karščiui.
Aukštos temperatūros stresas gali sumažinti fotosintezės pigmento kiekį lapuose (Chen ir kt., 2017; Ahammed ir kt., 2018). Šiame tyrime, kai ryžių augalai patyrė karščio stresą ir nebuvo purškiami jokiais augalų augimo reguliatoriais, fotosintezės pigmentai turėjo tendenciją mažėti abiejuose genotipuose (2 lentelė). Feng ir kt. (2013) taip pat pranešė apie reikšmingą chlorofilo kiekio sumažėjimą dviejų kviečių genotipų lapuose, paveiktuose karščio. Veikiant aukštai temperatūrai dažnai sumažėja chlorofilo kiekis, o tai gali būti dėl sumažėjusios chlorofilo biosintezės, pigmentų skilimo arba jų bendro poveikio karščio metu (Fahad ir kt., 2017). Tačiau ryžių augalai, apdoroti daugiausia CK ir BA, padidino lapų fotosintezės pigmentų koncentraciją esant karščiui. Panašius rezultatus taip pat pranešė Jespersen ir Huang (2015) ir Suchsagunpanit ir kt. (2015). Pagrįstas paaiškinimas, kodėl CK ir BR skatina padidėjusį lapų chlorofilo kiekį esant kombinuotam karščiui, yra tas, kad CK gali sustiprinti ilgalaikę ekspresijos promotorių (tokių kaip senėjimą aktyvuojantis promotorius (SAG12) arba HSP18 promotorius) indukciją ir sumažinti chlorofilo praradimą lapuose. , atitolina lapų senėjimą ir padidina augalų atsparumą karščiui (Liu ir kt., 2020). BR gali apsaugoti lapų chlorofilą ir padidinti lapų chlorofilo kiekį, aktyvindamas arba skatindamas fermentų, dalyvaujančių chlorofilo biosintezėje streso sąlygomis, sintezę (Sharma ir kt., 2017; Siddiqui ir kt., 2018). Galiausiai, du fitohormonai (CK ir BR) taip pat skatina šilumos šoko baltymų ekspresiją ir gerina įvairius medžiagų apykaitos adaptacijos procesus, pavyzdžiui, padidina chlorofilo biosintezę (Sharma ir kt., 2017; Liu ir kt., 2020).
Chlorofilo a fluorescencijos parametrai suteikia greitą ir neardomąjį metodą, leidžiantį įvertinti augalų toleranciją arba prisitaikymą prie abiotinio streso sąlygų (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Tokie parametrai kaip Fv/Fm santykis buvo naudojami kaip augalų prisitaikymo prie stresinių sąlygų rodikliai (Alvarado-Sanabria ir kt., 2017; Chavez-Arias ir kt., 2020). Šiame tyrime SC augalai parodė mažiausias šio kintamojo vertes, daugiausia „F2000“ ryžių augalus. Yin ir kt. (2010) taip pat nustatė, kad Fv/Fm santykis aukščiausiai augančių ryžių lapų aukštesnėje nei 35°C temperatūroje labai sumažėjo. Pasak Feng ir kt. (2013), mažesnis Fv / Fm santykis esant šilumos įtampai rodo, kad PSII reakcijos centro sužadinimo energijos surinkimo ir konversijos greitis sumažėja, o tai rodo, kad PSII reakcijos centras suyra veikiant karščiui. Šis stebėjimas leidžia daryti išvadą, kad jautrių veislių (Fedearroz 2000) fotosintezės aparato sutrikimai yra ryškesni nei atsparių veislių (Fedearroz 67).
CK arba BR naudojimas paprastai pagerino PSII veikimą sudėtingomis šilumos streso sąlygomis. Panašius rezultatus gavo Suchsagunpanit ir kt. (2015), kurie pastebėjo, kad BR taikymas padidino PSII efektyvumą esant karščiui ryžiuose. Kumar ir kt. (2020) taip pat nustatė, kad avinžirnių augalai, apdoroti CK (6-benziladeninu) ir patyrę karščio stresą, padidino Fv / Fm santykį, darydami išvadą, kad CK naudojimas ant lapų, aktyvuojant zeaksantino pigmento ciklą, paskatino PSII aktyvumą. Be to, BR lapų purškimas palankiai veikia PSII fotosintezę kombinuoto streso sąlygomis, o tai rodo, kad šio fitohormono taikymas sumažino PSII antenų sužadinimo energijos išsklaidymą ir paskatino mažų šilumos smūgio baltymų kaupimąsi chloroplastuose (Ogweno ir kt., 2008; Lachowi ir Kothari). , 2021).
MDA ir prolino kiekis dažnai padidėja, kai augalai patiria abiotinį stresą, palyginti su augalais, auginamais optimaliomis sąlygomis (Alvarado-Sanabria ir kt., 2017). Ankstesni tyrimai taip pat parodė, kad MDA ir prolino lygiai yra biocheminiai rodikliai, kuriuos galima naudoti norint suprasti prisitaikymo procesą arba agronominės praktikos poveikį ryžiams esant aukštai dienos ar nakties temperatūrai (Alvarado-Sanabria ir kt., 2017; Quintero-Calderón ir kt., 2021). Šie tyrimai taip pat parodė, kad MDA ir prolino kiekis buvo didesnis ryžių augaluose, kurie buvo atitinkamai veikiami aukštoje temperatūroje naktį arba dieną. Tačiau CK ir BR purškimas ant lapų prisidėjo prie MDA sumažėjimo ir prolino kiekio padidėjimo, daugiausia tolerantiškame genotipe (Federroz 67). CK purškalas gali skatinti pernelyg didelę citokinino oksidazės / dehidrogenazės ekspresiją, taip padidindamas apsauginių junginių, tokių kaip betainas ir prolinas, kiekį (Liu ir kt., 2020). BR skatina osmoprotektorių, tokių kaip betainas, cukrus ir aminorūgštys (įskaitant laisvąjį proliną), indukciją, palaikant ląstelių osmosinę pusiausvyrą esant daugeliui nepalankių aplinkos sąlygų (Kothari ir Lachowiec, 2021).
Pasėlių streso indeksas (CSI) ir santykinis tolerancijos indeksas (RTI) naudojami siekiant nustatyti, ar vertinamas gydymas padeda sušvelninti įvairius įtempius (abiotinius ir biotinius) ir turi teigiamą poveikį augalų fiziologijai (Castro-Duque ir kt., 2020; Chavez-Arias ir kt., 2020). CSI vertės gali svyruoti nuo 0 iki 1, atitinkamai nurodančios ne streso ir streso sąlygas (Lee ir kt., 2010). Šilumos įtemptų (SC) augalų CSI vertės svyravo nuo 0,8 iki 0,9 (2B pav.), o tai rodo, kad ryžių augalus neigiamai paveikė kombinuotas stresas. Tačiau BC (0,6) arba CK (0,6) purškimas ant lapų daugiausia lėmė šio rodiklio sumažėjimą abiotinio streso sąlygomis, palyginti su SC ryžių augalais. F2000 augaluose RTI parodė didesnį padidėjimą naudojant CA (97,69%) ir BC (60,73%), palyginti su SA (33,52%), o tai rodo, kad šie augalų augimo reguliatoriai taip pat padeda pagerinti ryžių atsaką į kompozicijos toleranciją. Perkaisti. Šie indeksai buvo pasiūlyti įvairių rūšių streso sąlygoms valdyti. Lee ir kt. atliktas tyrimas. (2010) parodė, kad dviejų medvilnės veislių, patiriančių vidutinį vandens įtampą, CSI buvo apie 0,85, o gerai drėkinamų veislių CSI vertės svyravo nuo 0,4 iki 0,6, todėl šis indeksas yra veislių prisitaikymo prie vandens rodiklis. stresinės sąlygos. Be to, Chavez-Arias ir kt. (2020) įvertino sintetinių elicitorių, kaip visapusiškos streso valdymo strategijos C. elegans augaluose, veiksmingumą ir nustatė, kad šiais junginiais puršktų augalų RTI buvo didesnis (65 %). Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau, CK ir BR gali būti laikomos agronominėmis strategijomis, kuriomis siekiama padidinti ryžių toleranciją sudėtingam karščio stresui, nes šie augalų augimo reguliatoriai sukelia teigiamus biocheminius ir fiziologinius atsakus.
Per pastaruosius kelerius metus ryžių tyrimai Kolumbijoje buvo sutelkti į genotipų, atsparių aukštai dienos ar nakties temperatūrai, įvertinimą, naudojant fiziologinius ar biocheminius požymius (Sánchez-Reinoso ir kt., 2014; Alvarado-Sanabria ir kt., 2021). Tačiau per pastaruosius kelerius metus vis svarbesnė tapo praktinių, ekonomiškų ir pelningų technologijų analizė, siekiant pasiūlyti integruotą pasėlių valdymą, siekiant pagerinti sudėtingų karščio laikotarpių poveikį šalyje (Calderón-Páez ir kt., 2021; Quintero-Calderon ir kt., 2021). Taigi, šiame tyrime pastebėti ryžių augalų fiziologiniai ir biocheminiai atsakai į sudėtingą karščio stresą (40 °C dieną / 30 °C naktį), rodo, kad lapų purškimas CK arba BR gali būti tinkamas pasėlių valdymo metodas neigiamam poveikiui sumažinti. Vidutinio karščio streso laikotarpių poveikis. Šie gydymo būdai pagerino abiejų ryžių genotipų (žemo CSI ir aukšto RTI) toleranciją, parodydami bendrą augalų fiziologinio ir biocheminio atsako tendenciją kombinuoto karščio metu. Pagrindinis ryžių augalų atsakas buvo GC, bendro chlorofilo, α ir β chlorofilų bei karotinoidų kiekio sumažėjimas. Be to, augalai kenčia nuo PSII pažeidimo (sumažėję chlorofilo fluorescencijos parametrai, tokie kaip Fv/Fm santykis) ir padidėjusios lipidų peroksidacijos. Kita vertus, kai ryžiai buvo gydomi CK ir BR, šis neigiamas poveikis buvo sušvelnintas ir prolino kiekis padidėjo (4 pav.).
4 pav. Kombinuoto karščio streso ir purškimo lapais augalų augimo reguliatoriumi poveikio ryžių augalams konceptualus modelis. Raudonos ir mėlynos rodyklės rodo neigiamą arba teigiamą sąveikos tarp karščio streso ir BR (brassinosteroido) ir CK (citokinino) panaudojimo lapuose poveikį atitinkamai fiziologiniams ir biocheminiams atsakams. gs: stomatalinis laidumas; Bendras Chl: bendras chlorofilo kiekis; Chl α: chlorofilo β kiekis; Cx+c: karotinoidų kiekis;
Apibendrinant galima pasakyti, kad fiziologiniai ir biocheminiai atsakai šiame tyrime rodo, kad Fedearroz 2000 ryžių augalai yra labiau jautrūs sudėtingam karščio stresui nei Fedearroz 67 ryžių augalai. Visi šiame tyrime įvertinti augimo reguliatoriai (auksinai, giberelinai, citokininai arba brassinosteroidai) parodė tam tikrą bendrą šilumos streso sumažėjimą. Tačiau citokininas ir brassinosteroidai paskatino geresnį augalų prisitaikymą, nes abu augalų augimo reguliatoriai padidino chlorofilo kiekį, alfa-chlorofilo fluorescencijos parametrus, gs ir RWC, palyginti su ryžių augalais be jokio taikymo, taip pat sumažino MDA kiekį ir vainiko temperatūrą. Apibendrinant darome išvadą, kad augalų augimo reguliatorių (citokininų ir brassinosteroidų) naudojimas yra naudingas įrankis valdant streso sąlygas ryžių pasėliuose, kurias sukelia stiprus karščio stresas aukštų temperatūrų laikotarpiais.
Originali tyrime pateikta medžiaga pridedama prie straipsnio, o tolesnius klausimus galima kreiptis į atitinkamą autorių.