Hrísgrjónaframleiðsla er að minnka vegna loftslagsbreytinga og breytileika í Kólumbíu.Vaxtarstýringar fyrir plönturhafa verið notaðar sem aðferð til að draga úr hitastreitu í ýmsum ræktunum. Þess vegna var markmið þessarar rannsóknar að meta lífeðlisfræðileg áhrif (leiðni loftaugna, leiðni loftaugna, heildarblaðgrænuinnihald, Fv/Fm hlutfall tveggja viðskiptalegra hrísgrjónaafbrigða sem verða fyrir samsettri hitastreitu (hár dag- og næturhiti), laufþakshitastig og hlutfallslegt vatnsinnihald) og lífefnafræðilegar breytur (malondialdehýð (MDA) og prólínsýruinnihald). Fyrsta og önnur tilraunin voru framkvæmd með plöntum af tveimur hrísgrjónaafbrigðum, Federrose 67 („F67“) og Federrose 2000 („F2000“), talið í sömu röð. Báðar tilraunirnar voru greindar saman sem röð tilrauna. Meðferðirnar sem voru gerðar voru sem hér segir: alger stjórnun (AC) (hrísgrjónaplöntur ræktaðar við kjörhitastig (dag/næturhiti 30/25°C)), hitastreitustjórnun (SC) [hrísgrjónaplöntur aðeins verða fyrir samsettri hitastreitu (40/25°C). 30°C)] og hrísgrjónaplöntur voru streituvaldandi og úðaðar með vaxtarstýriefnum (streita+AUX, streita+BR, streita+CK eða streita+GA) tvisvar (5 dögum fyrir og 5 dögum eftir hitastreitu). Úða með SA jók heildarblaðgrænuinnihald beggja afbrigða (ferskþyngd hrísgrjónaplantna „F67“ og „F2000“ var 3,25 og 3,65 mg/g, talið í sömu röð) samanborið við SC plöntur (ferskþyngd „F67“ plantna var 2,36 og 2,56 mg). g-1)” og hrísgrjóna „F2000“, blaðúðun CK bætti almennt einnig loftaugarleiðni hrísgrjóna „F2000“ plantna (499,25 á móti 150,60 mmól m-2 s) samanborið við hitastreitustýringu. Við hitastreitu lækkaði hitastig krónu plöntunnar um 2–3°C og MDA innihald í plöntum lækkaði. Þolvísitala sýnir að blaðúðun með CK (97,69%) og BR (60,73%) getur hjálpað til við að draga úr vandamálinu af völdum hitastreitu, aðallega í F2000 hrísgrjónaplöntum. Að lokum má líta á blaðúðun með BR eða CK sem landbúnaðaraðferð til að draga úr neikvæðum áhrifum hitastreitu á lífeðlisfræðilega hegðun hrísgrjónaplantna.
Hrísgrjón (Oryza sativa) tilheyra Poaceae ættinni og eru ein mest ræktaða korntegund í heimi ásamt maís og hveiti (Bajaj og Mohanty, 2005). Ræktað svæði hrísgrjóna er 617.934 hektarar og landsframleiðslan árið 2020 var 2.937.840 tonn með meðaluppskeru upp á 5,02 tonn/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Hlýnun jarðar hefur áhrif á hrísgrjónarækt og leiðir til ýmiss konar lífræns álags, svo sem mikils hitastigs og þurrkatímabila. Loftslagsbreytingar valda hækkun á hnattrænum hitastigi; Spáð er að hitastig muni hækka um 1,0–3,7°C á 21. öldinni, sem gæti aukið tíðni og styrk hitastreitu. Hækkun umhverfishita hefur haft áhrif á hrísgrjón og valdið því að uppskera hefur minnkað um 6–7%. Á hinn bóginn leiða loftslagsbreytingar einnig til óhagstæðra umhverfisaðstæðna fyrir ræktun, svo sem tímabila mikils þurrka eða mikils hitastigs á hitabeltis- og subtropískum svæðum. Að auki geta breytileg veðurfar eins og El Niño leitt til hitastreitu og aukið tjón á uppskeru á sumum hitabeltissvæðum. Í Kólumbíu er spáð að hitastig á hrísgrjónaræktarsvæðum muni hækka um 2–2,5°C fyrir árið 2050, sem dregur úr hrísgrjónaframleiðslu og hefur áhrif á vöruflæði til markaða og framboðskeðja.
Flest hrísgrjón eru ræktuð á svæðum þar sem hitastig er nálægt kjörhitastigi fyrir vöxt uppskeru (Shah o.fl., 2011). Greint hefur verið frá því að kjörhiti á daginn og á nóttunni sé...vöxtur og þroski hrísgrjónaeru almennt 28°C og 22°C, talið í sömu röð (Kilasi o.fl., 2018; Calderón-Páez o.fl., 2021). Hitastig yfir þessum þröskuldum getur valdið tímabilum miðlungs til mikillar hitastreitu á viðkvæmum stigum þroska hrísgrjóna (rjómamyndun, vaxtarskeiði, blómgun og kornfyllingu), og þannig haft neikvæð áhrif á kornuppskeru. Þessi minnkun á uppskeru stafar aðallega af langvarandi tímabilum hitastreitu, sem hefur áhrif á lífeðlisfræði plantna. Vegna samspils ýmissa þátta, svo sem streitulengdar og hámarkshita sem náðst hefur, getur hitastreita valdið ýmsum óafturkræfum skaða á efnaskiptum og þroska plantna.
Hitastreita hefur áhrif á ýmis lífeðlisfræðileg og lífefnafræðileg ferli í plöntum. Ljóstillífun laufblaða er eitt af þeim ferlum sem eru viðkvæmust fyrir hitastreitu í hrísgrjónaplöntum, þar sem hraði ljóstillífunar minnkar um 50% þegar dagshitastig fer yfir 35°C. Lífeðlisfræðileg viðbrögð hrísgrjónaplantna eru mismunandi eftir tegund hitastreitu. Til dæmis eru ljóstillífunarhraði og leiðni loftaugna hamluð þegar plöntur eru útsettar fyrir háum dagshita (33–40°C) eða háum dag- og næturhita (35–40°C á daginn, 28–30°C). C þýðir nótt) (Lü o.fl., 2013; Fahad o.fl., 2016; Chaturvedi o.fl., 2017). Hátt næturhitastig (30°C) veldur miðlungsmikilli hömlun á ljóstillífun en eykur næturöndun (Fahad o.fl., 2016; Alvarado-Sanabria o.fl., 2017). Óháð álagstímabilinu hefur hitastreita einnig áhrif á blaðgrænuinnihald blaða, hlutfall breytilegrar flúrljómunar blaðgrænu og hámarksflúrljómunar blaðgrænu (Fv/Fm) og Rubisco-virkjun í hrísgrjónaplöntum (Cao o.fl. 2009; Yin o.fl. 2010). Sanchez Reynoso o.fl., 2014).
Lífefnafræðilegar breytingar eru annar þáttur í aðlögun plantna að hitastreitu (Wahid o.fl., 2007). Prólíninnihald hefur verið notað sem lífefnafræðilegur mælikvarði á streitu plantna (Ahmed og Hassan 2011). Prólín gegnir mikilvægu hlutverki í efnaskiptum plantna þar sem það virkar sem kolefnis- eða köfnunarefnisgjafi og sem himnustöðugleiki við háan hita (Sánchez-Reinoso o.fl., 2014). Hátt hitastig hefur einnig áhrif á himnustöðugleika með lípíðperoxíðun, sem leiðir til myndunar malondialdehýðs (MDA) (Wahid o.fl., 2007). Þess vegna hefur MDA-innihald einnig verið notað til að skilja byggingarheild frumuhimna við hitastreitu (Cao o.fl., 2009; Chavez-Arias o.fl., 2018). Að lokum jók samsett hitastreita [37/30°C (dagur/nótt)] hlutfall rafvökvaleka og malondialdehýðinnihald í hrísgrjónum (Liu o.fl., 2013).
Notkun vaxtarstýriefna plantna (GRs) hefur verið metin til að draga úr neikvæðum áhrifum hitastreitu, þar sem þessi efni taka virkan þátt í viðbrögðum plantna eða lífeðlisfræðilegum varnarkerfum gegn slíku álagi (Peleg og Blumwald, 2011; Yin o.fl. o.fl., 2011; Ahmed o.fl., 2015). Utanaðkomandi notkun erfðaauðlinda hefur haft jákvæð áhrif á þol gegn hitastreitu í ýmsum nytjaplöntum. Rannsóknir hafa sýnt að plöntuhormón eins og gibberellín (GA), cýtókínín (CK), auxín (AUX) eða brassínsteróíð (BR) leiða til aukningar á ýmsum lífeðlisfræðilegum og lífefnafræðilegum breytum (Peleg og Blumwald, 2011; Yin o.fl. Ren, 2011; Mitler o.fl., 2012; Zhou o.fl., 2014). Í Kólumbíu hefur utanaðkomandi notkun erfðaauðlinda og áhrif hennar á hrísgrjónarækt ekki verið að fullu skilin og rannsökuð. Hins vegar sýndi fyrri rannsókn að blaðúðun á BR gæti bætt þol hrísgrjóna með því að bæta gasaskiptaeiginleika, blaðgrænu eða prólíninnihald laufblaða hrísgrjónaplöntunnar (Quintero-Calderón o.fl., 2021).
Sýtókínín miðla svörun plantna við lífrænum streituþáttum, þar á meðal hitastreitu (Ha o.fl., 2012). Þar að auki hefur verið greint frá því að utanaðkomandi notkun CK geti dregið úr hitaskemmdum. Til dæmis jók utanaðkomandi notkun zeatíns ljóstillífunarhraða, innihald a og b blaðgrænu og skilvirkni rafeindaflutninga í skriðvæng (Agrotis estolonifera) við hitastreitu (Xu og Huang, 2009; Jespersen og Huang, 2015). Utanaðkomandi notkun zeatíns getur einnig bætt andoxunarvirkni, aukið myndun ýmissa próteina, dregið úr skemmdum af völdum hvarfgjarnra súrefnistegunda (ROS) og framleiðslu malondialdehýðs (MDA) í plöntuvefjum (Chernyadyev, 2009; Yang o.fl., 2009, 2016; Kumar o.fl., 2020).
Notkun gibberellínsýru hefur einnig sýnt jákvæða svörun við hitastreitu. Rannsóknir hafa sýnt að GA-myndun miðlar ýmsum efnaskiptaferlum og eykur þol við háan hita (Alonso-Ramirez o.fl. 2009; Khan o.fl. 2020). Abdel-Nabi o.fl. (2020) komust að því að blaðúðun með utanaðkomandi GA (25 eða 50 mg*L) gæti aukið ljóstillífunarhraða og andoxunarvirkni í hitastreituðum appelsínugulum plöntum samanborið við samanburðarplöntur. Einnig hefur komið í ljós að utanaðkomandi notkun HA eykur rakastig, blaðgrænu- og karótínóíðinnihald og dregur úr lípíðperoxíðun í döðlupálma (Phoenix dactylifera) við hitastreitu (Khan o.fl., 2020). Auxin gegnir einnig mikilvægu hlutverki í að stjórna aðlögunarhæfni vaxtar við háan hita (Sun o.fl., 2012; Wang o.fl., 2016). Þessi vaxtarstýrir virkar sem lífefnafræðilegur marker í ýmsum ferlum eins og myndun eða niðurbroti prólíns við ólífrænt álag (Ali o.fl. 2007). Að auki eykur AUX einnig andoxunarvirkni, sem leiðir til lækkunar á MDA í plöntum vegna minnkaðrar lípíðperoxíðunar (Bielach o.fl., 2017). Sergeev o.fl. (2018) komust að því að í ertuplöntum (Pisum sativum) við hitastreitu eykst innihald prólíns – dímetýlamínóetoxýkarbónýlmetýl)naftýlklórmetýleters (TA-14). Í sömu tilraun sáu þeir einnig lægra gildi MDA í meðhöndluðum plöntum samanborið við plöntur sem ekki voru meðhöndlaðar með AUX.
Brassinosteroidar eru annar flokkur vaxtarstýringa sem notaðir eru til að draga úr áhrifum hitastreitu. Ogweno o.fl. (2008) greindu frá því að utanaðkomandi BR-úði jók nettó ljóstillífunarhraða, loftaugarleiðni og hámarkshraða Rubisco-karboxýleringar í tómatplöntum (Solanum lycopersicum) við hitastreitu í 8 daga. Laufúði með epibrassinosteroidum getur aukið nettó ljóstillífunarhraða gúrkuplantna (Cucumis sativus) við hitastreitu (Yu o.fl., 2004). Að auki seinkar utanaðkomandi notkun BR niðurbroti blaðgrænu og eykur vatnsnýtingu og hámarksafköst ljósefnafræði PSII í plöntum við hitastreitu (Holá o.fl., 2010; Toussagunpanit o.fl., 2015).
Vegna loftslagsbreytinga og breytileika standa hrísgrjónaræktun frammi fyrir tímabilum með háum daglegum hitastigi (Lesk o.fl., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Í svipgerð plantna hefur notkun plöntunæringarefna eða líförvandi efna verið rannsökuð sem aðferð til að draga úr hitaálagi á hrísgrjónaræktunarsvæðum (Alvarado-Sanabria o.fl., 2017; Calderón-Páez o.fl., 2021; Quintero-Calderón o.fl., 2021). Að auki er notkun lífefnafræðilegra og lífeðlisfræðilegra breyta (laufhitastig, loftaugnaleiðni, blaðgrænuflúrljómunarbreytur, blaðgrænu og hlutfallslegt vatnsinnihald, malondialdehýð og prólínmyndun) áreiðanlegt tæki til að skima hrísgrjónaplöntur fyrir hitastreitu á staðnum og á alþjóðavettvangi (Sánchez-Reynoso o.fl., 2014; Alvarado-Sanabria o.fl., 2017). Hins vegar eru rannsóknir á notkun blaðhýdrómornaúða í hrísgrjónum á staðnum enn sjaldgæfar. Þess vegna er rannsókn á lífeðlisfræðilegum og lífefnafræðilegum viðbrögðum við notkun vaxtarstýringa plantna mjög mikilvæg fyrir tillögur að hagnýtum landbúnaðaraðferðum til að takast á við neikvæð áhrif tímabils flókins hitastreitu í hrísgrjónum. Þess vegna var tilgangur þessarar rannsóknar að meta lífeðlisfræðileg (loftaugnaleiðni, blaðgrænuflúrljómunarbreytur og hlutfallslegt vatnsinnihald) og lífefnafræðileg áhrif blaðmeðferðar fjögurra vaxtarstýringa plantna (AUX, CK, GA og BR). (Ljóstillífandi litarefni, malondialdehýð og prólíninnihald) Breytur í tveimur viðskiptalegum hrísgrjónaafbrigðum sem voru undir áhrifum. vegna samsettrar hitastreitu (hár dag- og næturhiti).
Í þessari rannsókn voru tvær óháðar tilraunir gerðar. Arfgerðirnar Federrose 67 (F67: arfgerð sem þróaðist við hátt hitastig á síðasta áratug) og Federrose 2000 (F2000: arfgerð sem þróaðist á síðasta áratug 20. aldar og sýndi ónæmi gegn hvítlaufsveirunni) voru notaðar í fyrsta skipti. Fræ. og í seinni tilrauninni, talið í sömu röð. Báðar arfgerðirnar eru mikið ræktaðar af kólumbískum bændum. Fræjum var sáð í 10 lítra bakka (lengdir 39,6 cm, breidd 28,8 cm, hæð 16,8 cm) sem innihéldu sandkennda leirmoldarjörð með 2% lífrænu efni. Fimm forspíruð fræ voru gróðursett í hverja bakka. Bretturnar voru settar í gróðurhús Landbúnaðarvísindadeildar Háskólans í Kólumbíu, á háskólasvæðinu í Bogotá (43°50′56″ N, 74°04′051″ V), í 2556 m hæð yfir sjávarmáli. m.) og voru framkvæmdar frá október til desember 2019. Ein tilraun (Federroz 67) og önnur tilraun (Federroz 2000) á sama tímabili árið 2020.
Umhverfisaðstæður í gróðurhúsinu á hverju gróðursetningartímabili eru sem hér segir: dag- og næturhiti 30/25°C, rakastig 60~80%, náttúrulegt ljóstímabil 12 klukkustundir (ljóstillífandi virk geislun 1500 µmól (fótónar) m-2 s-). 1 klukkan tólf. Plöntum var frjóvgað í samræmi við innihald hvers frumefnis 20 dögum eftir að fræ komu upp (DAE), samkvæmt Sánchez-Reinoso o.fl. (2019): 670 mg köfnunarefni á plöntu, 110 mg fosfór á plöntu, 350 mg kalíum á plöntu, 68 mg kalsíum á plöntu, 20 mg magnesíum á plöntu, 20 mg brennistein á plöntu, 17 mg kísill á plöntu. Plönturnar innihalda 10 mg bór á plöntu, 17 mg kopar á plöntu og 44 mg sink á plöntu. Hrísgrjónaplöntum var haldið við allt að 47 DAE í hverri tilraun þegar þær náðu fenfræðilegu stigi V5 á þessu tímabili. Fyrri rannsóknir hafa sýnt að þetta fenólfræðilega stig er viðeigandi tími til að framkvæma hitastreiturannsóknir í hrísgrjónum (Sánchez-Reinoso o.fl., 2014; Alvarado-Sanabria o.fl., 2017).
Í hverri tilraun voru tvær aðskildar úðanir með blaðvaxtarstilliefni framkvæmdar. Fyrsta úðunin með blaðplöntuhormónum var gefin 5 dögum fyrir hitastreitumeðferðina (42 DAE) til að undirbúa plönturnar fyrir umhverfisstreitu. Önnur úðun var síðan gefin 5 dögum eftir að plönturnar voru útsettar fyrir streitu (52 DAE). Fjögur plöntuhormón voru notuð og eiginleikar hvers virka innihaldsefnis sem úðað var í þessari rannsókn eru taldir upp í viðbótartöflu 1. Styrkur blaðvaxtarstilliefna sem notaðir voru var sem hér segir: (i) Áuxín (1-naftýledikiksýra: NAA) í styrk 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10–5 M gibberellín (gibberellsýra: NAA); GA3); (iii) Cýtókínín (trans-zeatín) 1 × 10-5 M (iv) Brassínósteróíð [Spirostan-6-ón, 3,5-díhýdroxý-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Þessi styrkur var valinn vegna þess að hann veldur jákvæðum viðbrögðum og eykur viðnám plantna gegn hitastreitu (Zahir o.fl., 2001; Wen o.fl., 2010; El-Bassiony o.fl., 2012; Salehifar o.fl., 2017). Hrísgrjónaplöntur án vaxtarstýringarúða voru eingöngu meðhöndlaðar með eimuðu vatni. Allar hrísgrjónaplöntur voru úðaðar með handúða. Berið 20 ml af H2O á plöntuna til að raka efri og neðri hluta laufblaðanna. Öll blaðúðun notaði landbúnaðarhjálparefni (Agrotin, Bayer CropScience, Kólumbíu) við 0,1% (v/v). Fjarlægðin milli pottsins og úðans er 30 cm.
Hitaálagsmeðferð var framkvæmd 5 dögum eftir fyrstu blaðúðunina (47 DAE) í hverri tilraun. Hrísgrjónaplöntur voru fluttar úr gróðurhúsinu í 294 lítra vaxtarklefa (MLR-351H, Sanyo, IL, Bandaríkin) til að koma á hitaálagi eða viðhalda sömu umhverfisskilyrðum (47 DAE). Samsett hitaálagsmeðferð var framkvæmd með því að stilla klefann á eftirfarandi dag-/næturhita: hæsta hitastig á daginn [40°C í 5 klukkustundir (frá 11:00 til 16:00)] og næturhita [30°C í 5 klukkustundir] 8 daga í röð (frá 19:00 til 24:00). Álagshitastig og útsetningartími voru valin út frá fyrri rannsóknum (Sánchez-Reynoso o.fl. 2014; Alvarado-Sanabría o.fl. 2017). Hins vegar var hópur plantna sem fluttar voru í vaxtarklefann geymdur í gróðurhúsinu við sama hitastig (30°C á daginn/25°C á nóttunni) í 8 daga samfleytt.
Í lok tilraunarinnar fengust eftirfarandi meðferðarhópar: (i) vaxtarhitastig + notkun eimaðs vatns [alger stjórnun (AC)], (ii) hitastreita + notkun eimaðs vatns [hitastreitastjórnun (SC)], (iii) hitastreita + notkun auxíns (AUX), (iv) hitastreita + notkun gibberellíns (GA), (v) hitastreita + notkun cýtókíníns (CK), og (vi) hitastreita + brassinosteroid (BR) Appendix. Þessir meðferðarhópar voru notaðir fyrir tvær arfgerðir (F67 og F2000). Allar meðferðir voru framkvæmdar í slembiraðaðri hönnun með fimm endurteknum tilraunum, hver með einni plöntu. Hver planta var notuð til að lesa út breyturnar sem ákvarðaðar voru í lok tilraunarinnar. Tilraunin stóð yfir í 55 daga.
Leiðni loftaugar (gs) var mæld með flytjanlegum porósmæli (SC-1, METER Group Inc., Bandaríkjunum) á bilinu 0 til 1000 mmól m-2 s-1, með 6,35 mm opnun í sýnishólfinu. Mælingar eru gerðar með því að festa loftaugarmæli við þroskað laufblað með aðalskot plöntunnar fullþróaðan. Fyrir hverja meðferð voru gs-mælingar teknar á þremur laufblöðum hverrar plöntu á milli klukkan 11:00 og 16:00 og meðaltal reiknað.
RWC var ákvarðað samkvæmt aðferð sem lýst er af Ghoulam o.fl. (2002). Fullþanið blað sem notað var til að ákvarða g var einnig notað til að mæla RWC. Ferskþyngd (FW) var ákvörðuð strax eftir uppskeru með stafrænni vog. Laufin voru síðan sett í plastílát fyllt með vatni og látin liggja í myrkri við stofuhita (22°C) í 48 klukkustundir. Síðan var vigtað á stafrænni vog og þaninniþyngd (TW) skráð. Bólgin laufin voru ofnþurrkuð við 75°C í 48 klukkustundir og þurrþyngd þeirra (DW) var skráð.
Hlutfallslegt blaðgrænuinnihald var ákvarðað með blaðgrænumæli (atLeafmeter, FT Green LLC, Bandaríkjunum) og gefið upp í atLeaf einingum (Dey o.fl., 2016). Hámarks skammtafræðileg skilvirkni PSII (Fv/Fm hlutfall) var skráð með samfelldri örvunarblaðgrænuflúrljómunarmæli (Handy PEA, Hansatech Instruments, Bretlandi). Blöðin voru aðlöguð að dökkum lit með blaðklemmum í 20 mínútur áður en Fv/Fm mælingar voru gerðar (Restrepo-Diaz og Garces-Varon, 2013). Eftir að laufin höfðu aðlagast að dökkum lit voru grunnlínur (F0) og hámarksflúrljómun (Fm) mæld. Út frá þessum gögnum var breytileg flúrljómun (Fv = Fm – F0), hlutfall breytilegrar flúrljómunar og hámarksflúrljómunar (Fv/Fm), hámarks skammtafræðileg afrakstur PSII ljósefnafræði (Fv/F0) og hlutfallið Fm/F0 reiknað (Baker, 2008; Lee o.fl., 2017). Hlutfallsleg mæling á blaðgrænu og flúrljómun blaðgrænu var tekin á sömu laufblöðum og notuð voru fyrir gs mælingar.
Um það bil 800 mg af ferskum þyngd laufblaða voru safnað sem lífefnafræðilegar breytur. Laufsýni voru síðan gerð einsleit í fljótandi köfnunarefni og geymd til frekari greiningar. Litrófsmælingaraðferðin sem notuð var til að meta innihald blaðgrænu a, b og karótínóíða í vefjum byggir á aðferð og jöfnum sem Wellburn (1994) lýsti. Blaðvefsýni (30 mg) voru tekin og gerð einsleit í 3 ml af 80% asetoni. Sýnin voru síðan skilvinduð (gerð 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, Bandaríkin) við 5000 snúninga á mínútu í 10 mínútur til að fjarlægja agnir. Yfirborðsvökvinn var þynntur í lokarúmmál upp á 6 ml með því að bæta við 80% asetoni (Sims og Gamon, 2002). Innihald blaðgrænu var ákvarðað við 663 (blaðgrænu a) og 646 (blaðgrænu b) nm, og karótínóíða við 470 nm með litrófsmæli (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, Bandaríkin).
Þíóbarbitúrsýruaðferðin (TBA) sem lýst er af Hodges o.fl. (1999) var notuð til að meta himnulípíðperoxíðun (MDA). Um það bil 0,3 g af blaðvef voru einnig gerð einsleit í fljótandi köfnunarefni. Sýnin voru skilvind við 5000 snúninga á mínútu og gleypni mæld á litrófsmæli við 440, 532 og 600 nm. Að lokum var MDA-þéttnin reiknuð út með því að nota útslökkvistuðulinn (157 M ml−1).
Prólíninnihald allra meðferða var ákvarðað með aðferð sem lýst er af Bates o.fl. (1973). Bætið 10 ml af 3% vatnslausn af súlfósalisýlsýru út í geymda sýnið og síið í gegnum Whatman síupappír (nr. 2). Síðan voru 2 ml af þessum síuvökva látin hvarfast við 2 ml af nítrínsýru og 2 ml af ísediki. Blandan var sett í vatnsbað við 90°C í 1 klukkustund. Stöðvið hvarfið með því að láta hana standa á ís. Hristið rörið kröftuglega með hristara og leysið upp lausnina sem myndaðist í 4 ml af tólúeni. Gleypnimælingar voru ákvarðaðar við 520 nm með sama litrófsmæli og notaður er til magngreiningar á ljóstillífandi litarefnum (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, Bandaríkin).
Aðferðin sem Gerhards o.fl. (2016) lýstu til að reikna út hitastig laufþaks og CSI. Hitamyndir voru teknar með FLIR 2 myndavél (FLIR Systems Inc., Boston, MA, Bandaríkjunum) með nákvæmni ±2°C í lok álagstímabilsins. Settu hvítan flöt á bak við plöntuna til ljósmyndunar. Aftur voru tvær verksmiðjur notaðar sem viðmiðunarlíkön. Plönturnar voru settar á hvítan flöt; önnur var húðuð með landbúnaðarhjálparefni (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Kólumbíu) til að líkja eftir opnun allra loftaugna [blaut hamur (Twet)], og hin var laufblað án nokkurrar notkunar [Þurr hamur (Tdry)] (Castro-Duque o.fl., 2020). Fjarlægðin milli myndavélarinnar og pottsins meðan á myndatöku stóð var 1 m.
Þolvísitala hlutfallslegs þols var reiknuð óbeint með því að nota loftaugarleiðni (gs) meðhöndlaðra plantna samanborið við samanburðarplöntur (plöntur án streitumeðferðar og með vaxtarstýringum) til að ákvarða þol meðhöndlaðra arfgerða sem metin voru í þessari rannsókn. RTI var fengið með því að nota jöfnu aðlöguð frá Chávez-Arias o.fl. (2020).
Í hverri tilraun voru allar lífeðlisfræðilegar breytur sem nefndar eru hér að ofan ákvarðaðar og skráðar við 55 DAE með því að nota fullþróuð laufblöð sem tekin voru úr efri laufþakinu. Að auki voru mælingar framkvæmdar í vaxtarklefa til að forðast breytingu á umhverfisaðstæðum sem plönturnar vaxa í.
Gögnum úr fyrstu og annarri tilrauninni var greind saman sem röð tilrauna. Hver tilraunahópur samanstóð af 5 plöntum og hver planta myndaði tilraunareiningu. Dreifigreining (ANOVA) var framkvæmd (P ≤ 0,05). Þegar marktækur munur greindist var Tukey's post hoc samanburðarpróf notað við P ≤ 0,05. Arcsine fallið var notað til að umbreyta prósentugildum. Gögnum var greind með Statistix v 9.0 hugbúnaði (Analytical Software, Tallahassee, FL, Bandaríkjunum) og teiknað upp með SigmaPlot (útgáfa 10.0; Systat Software, San Jose, CA, Bandaríkjunum). Aðalþáttagreiningin var framkvæmd með InfoStat 2016 hugbúnaði (Analysis Software, National University of Cordoba, Argentínu) til að bera kennsl á bestu vaxtarstýringarnar sem verið var að rannsaka.
Tafla 1 sýnir samantekt á ANOVA-greiningunni sem sýnir tilraunirnar, mismunandi meðferðir og samspil þeirra við ljóstillífandi litarefni í laufi (blaðgrænu a, b, heildar- og karótínóíð), malondialdehýð (MDA) og prólíninnihald, og leiðni loftaugar. Áhrif gs, hlutfallslegs vatnsinnihalds (RWC), blaðgrænuinnihalds, flúrljómunarbreytur blaðgrænu alfa, krónuhitastigs (PCT) (°C), streituvísitölu uppskeru (CSI) og hlutfallslegt þolvísitölu hrísgrjónaplantna við 55 DAE.
Tafla 1. Yfirlit yfir ANOVA gögn um lífeðlisfræðilegar og lífefnafræðilegar breytur hrísgrjóna milli tilrauna (erfðagerða) og hitastreitumeðferða.
Mismunur (P≤0,01) á ljóstillífunarlitarefnum í laufi, hlutfallslegu blaðgrænuinnihaldi (Atleaf readings) og flúrljómunarbreytum alfa-blaðgrænu milli tilrauna og meðferða er sýndur í töflu 2. Hátt hitastig á daginn og á nóttunni jók heildarinnihald blaðgrænu og karótínóíða. Hrísgrjónaplöntur án blaðúðunar með plöntuhormónum (2,36 mg g-1 fyrir „F67“ og 2,56 mg g-1 fyrir „F2000“) samanborið við plöntur sem ræktaðar voru við bestu hitastigsskilyrði (2,67 mg g-1)) sýndu lægra heildarblaðgrænuinnihald. Í báðum tilraunum var „F67“ 2,80 mg g-1 og „F2000“ var 2,80 mg g-1. Að auki sýndu hrísgrjónaplöntur sem meðhöndlaðar voru með blöndu af AUX og GA úða undir hitastreitu einnig lækkun á blaðgrænuinnihaldi í báðum arfgerðum (AUX = 1,96 mg g-1 og GA = 1,45 mg g-1 fyrir „F67“; AUX = 1,96 mg g-1 og GA = 1,45 mg g-1 fyrir „F67″; AUX = 2,24 mg) g-1 og GA = 1,43 mg g-1 (fyrir „F2000″) undir hitastreitu. Undir hitastreitu olli blaðmeðferð með BR lítilsháttar aukningu á þessari breytu í báðum arfgerðum. Að lokum sýndi CK blaðúði hæstu ljóstillífunarlitarefnisgildi allra meðferða (AUX, GA, BR, SC og AC meðferðir) í arfgerðum F67 (3,24 mg g-1) og F2000 (3,65 mg g-1). Hlutfallslegt innihald blaðgrænu (blaðgrænueining) minnkaði einnig vegna samsettrar hitastreitu. Hæstu gildin mældust einnig í plöntum sem úðaðar voru með CC í báðum arfgerðum (41,66 fyrir „F67“ og 49,30 fyrir „F2000“). Fv og Fv/Fm hlutföll sýndu marktækan mun á meðferðum og afbrigðum (Tafla 2). Í heildina var afbrigðið F67 minna viðkvæmt fyrir hitastreitu en afbrigðið F2000. Fv og Fv/Fm hlutföllin urðu meira fyrir áhrifum í annarri tilrauninni. Álagssettar 'F2000' plöntur sem ekki voru úðaðar með neinum plöntuhormónum höfðu lægstu Fv gildin (2120,15) og Fv/Fm hlutföllin (0,59), en blaðúðun með CK hjálpaði til við að endurheimta þessi gildi (Fv: 2591, 89, Fv/Fm hlutfall: 0,73). , sem fengu svipaðar mælingar og þær sem skráðar voru á „F2000“ plöntum sem ræktaðar voru við kjörhitaskilyrði (Fv: 2955,35, Fv/Fm hlutfall: 0,73:0,72). Enginn marktækur munur var á upphafsflúrljómun (F0), hámarksflúrljómun (Fm), hámarks ljósefnafræðilegri skammtauppskeru PSII (Fv/F0) og Fm/F0 hlutfalli. Að lokum sýndi BR svipaða þróun og sést hjá CK (Fv 2545,06, Fv/Fm hlutfall 0,73).
Tafla 2. Áhrif samsettrar hitastreitu (40°/30°C dag/nótt) á ljóstillífandi litarefni laufblaða [heildarblaðgrænu (Chl Total), blaðgrænu a (Chl a), blaðgrænu b (Chl b) og karótínóíða Cx+c] áhrif], hlutfallslegt blaðgrænuinnihald (Atliff-eining), flúrljómunarbreytur blaðgrænu (upphafsflúrljómun (F0), hámarksflúrljómun (Fm), breytileg flúrljómun (Fv), hámarks PSII-nýtni (Fv/Fm), ljósefnafræðileg hámarks skammtauppskera PSII (Fv/F0) og Fm/F0 í plöntum af tveimur hrísgrjónagerðum [Federrose 67 (F67) og Federrose 2000 (F2000)] 55 dögum eftir spírun (DAE)).
Hlutfallslegt vatnsinnihald (RWC) mismunandi meðhöndlaðra hrísgrjónaplantna sýndi mun (P ≤ 0,05) á víxlverkun tilrauna- og blaðmeðferðar (Mynd 1A). Þegar meðhöndlað var með SA voru lægstu gildin skráð fyrir báðar arfgerðirnar (74,01% fyrir F67 og 76,6% fyrir F2000). Við hitastreitu jókst RWC hrísgrjónaplantna af báðum arfgerðum sem meðhöndlaðar voru með mismunandi plöntuhormónum verulega. Í heildina jók blaðúðun með CK, GA, AUX eða BR RWC í gildi svipuð og hjá plöntum sem ræktaðar voru við bestu aðstæður meðan á tilrauninni stóð. Algjör samanburðar- og blaðúðaðar plöntur skráðu gildi upp á um 83% fyrir báðar arfgerðirnar. Hins vegar sýndi gs einnig marktækan mun (P ≤ 0,01) á víxlverkun tilraunar og meðferðar (Mynd 1B). Algjör samanburðarplantan (AC) skráði einnig hæstu gildin fyrir hvora erfðagerð (440,65 mmól m-2s-1 fyrir F67 og 511,02 mmól m-2s-1 fyrir F2000). Hrísgrjónaplöntur sem eingöngu voru undir samsettri hitastreitu sýndu lægstu gs gildin fyrir báðar erfðagerðirnar (150,60 mmól m-2s-1 fyrir F67 og 171,32 mmól m-2s-1 fyrir F2000). Laufmeðferð með öllum vaxtarstýringarefnum jók einnig g. Á F2000 hrísgrjónaplöntum sem voru úðaðar með CC voru áhrif blaðúðunar með plöntuhormónum augljósari. Þessi hópur plantna sýndi engan mun samanborið við algera samanburðarplöntur (AC 511,02 og CC 499,25 mmól m-2s-1).
Mynd 1. Áhrif samsettrar hitastreitu (40°/30°C dag/nótt) á hlutfallslegt vatnsinnihald (RWC) (A), loftaugarleiðni (gs) (B), framleiðslu malondialdehýðs (MDA) (C) og prólíninnihald (D) í plöntum af tveimur hrísgrjónagerðum (F67 og F2000) 55 dögum eftir uppkomu (DAE). Meðferðir sem metnar voru fyrir hverja gerð voru meðaltal: alger stjórnun (AC), stjórnun hitastreitu (SC), hitastreita + auxín (AUX), hitastreita + gibberellín (GA), hitastreita + frumuvítógen (CK) og hitastreita + brassinosteroid (BR). Hver dálkur táknar meðaltal ± staðalvillu fimm gagnapunkta (n = 5). Dálkar með mismunandi bókstöfum á eftir gefa til kynna tölfræðilega marktækan mun samkvæmt Tukey-prófi (P ≤ 0,05). Stafir með jafnaðarmerki gefa til kynna að meðaltalið er ekki tölfræðilega marktækt (≤ 0,05).
MDA (P ≤ 0,01) og prólín (P ≤ 0,01) innihald sýndi einnig marktækan mun á víxlverkun tilraunarinnar og meðferðar með plöntuhormónum (Mynd 1C, D). Aukin fituperoxun sást með SC meðferð í báðum arfgerðum (Mynd 1C), en plöntur sem meðhöndlaðar voru með blaðvaxtarstýringarúða sýndu minnkaða fituperoxun í báðum arfgerðum; Almennt leiðir notkun plöntuhormóna (CA, AUC, BR eða GA) til minnkunar á fituperoxun (MDA innihald). Enginn munur fannst á AC plöntum af tveimur arfgerðum og plöntum undir hitastreitu og úðuðum með plöntuhormónum (mæld FW gildi í „F67“ plöntum voru á bilinu 4,38–6,77 µmol g-1, og í FW „F2000“ plöntum voru mæld gildi á bilinu 2,84 til 9,18 µmol g-1 (plöntur). Hins vegar var prólínmyndun í „F67“ plöntum minni en í „F2000“ plöntum undir samsettri streitu, sem leiddi til aukinnar prólínframleiðslu. Í hitastreitu hrísgrjónaplöntum kom í ljós í báðum tilraunum að gjöf þessara hormóna jók amínósýruinnihald F2000 plantna verulega (AUX og BR voru 30,44 og 18,34 µmol g-1) talið í sömu röð (Mynd 1G).
Áhrif blaðvaxtarstýringarúða og samsettrar hitastreitu á hitastig laufþekju plantna og hlutfallslegt þolstuðul (RTI) eru sýnd á myndum 2A og B. Fyrir báðar arfgerðirnar var laufþekjuhitastig AC plantna nálægt 27°C og SC plantna um 28°C. Einnig kom í ljós að blaðmeðferð með CK og BR leiddi til 2–3°C lækkunar á laufþekjuhita samanborið við SC plöntur (Mynd 2A). RTI sýndi svipaða hegðun og aðrar lífeðlisfræðilegar breytur og sýndi marktækan mun (P ≤ 0,01) á samspili tilraunar og meðferðar (Mynd 2B). SC plöntur sýndu lægra þol plantna í báðum arfgerðum (34,18% og 33,52% fyrir „F67“ og „F2000“ hrísgrjónaplöntur, talið í sömu röð). Blaðgjöf með plöntuhormónum bætir RTI í plöntum sem verða fyrir miklu hitastigsálagi. Þessi áhrif voru meira áberandi í „F2000“ plöntum sem úðaðar voru með CC, þar sem RTI var 97,69. Hins vegar sást marktækur munur aðeins í álagsstuðul (CSI) hrísgrjónaplantna við álagsskilyrði með blaðúða (P ≤ 0,01) (Mynd 2B). Aðeins hrísgrjónaplöntur sem urðu fyrir flóknu hitaálagi sýndu hæsta álagsstuðulsgildið (0,816). Þegar hrísgrjónaplöntur voru úðaðar með ýmsum plöntuhormónum var álagsstuðullinn lægri (gildi frá 0,6 til 0,67). Að lokum hafði hrísgrjónaplantan sem ræktuð var við bestu aðstæður gildið 0,138.
Mynd 2. Áhrif samsettrar hitastreitu (40°/30°C dag/nótt) á hitastig laufþekjunnar (A), hlutfallslegan þolstuðul (RTI) (B) og uppskerustreituvísitölu (CSI) (C) tveggja plöntutegunda. Atvinnuafbrigði hrísgrjóna (F67 og F2000) voru látin gangast undir mismunandi hitameðferð. Meðferðir sem metnar voru fyrir hverja afbrigði voru: alger stjórnun (AC), hitastreitustjórnun (SC), hitastreita + auxín (AUX), hitastreita + gibberellín (GA), hitastreita + frumuvirkjun (CK) og hitastreita + brassinosteroid (BR). Samsett hitastreita felur í sér að hrísgrjónaplöntur eru útsettar fyrir háum dag/nótt hitastigi (40°/30°C dag/nótt). Hver dálkur táknar meðaltal ± staðalvillu fimm gagnapunkta (n = 5). Dálkar með mismunandi bókstöfum á eftir gefa til kynna tölfræðilega marktækan mun samkvæmt Tukey prófi (P ≤ 0,05). Stafir með jafnaðarmerki gefa til kynna að meðaltalið er ekki tölfræðilega marktækt (≤ 0,05).
Aðalþáttagreining (PCA) leiddi í ljós að breyturnar sem metnar voru við 55 daga dagsetningu (DAE) útskýrðu 66,1% af lífeðlisfræðilegum og lífefnafræðilegum viðbrögðum hitastreitaðra hrísgrjónaplantna sem meðhöndlaðar voru með vaxtarstýringarúða (Mynd 3). Vigrar tákna breytur og punktar tákna vaxtarstýringar plantna (GR). Vigrar gs, blaðgrænuinnihalds, hámarks skammtafræðilegrar skilvirkni PSII (Fv/Fm) og lífefnafræðilegra breytna (TChl, MDA og prólín) eru í nálægð við upprunann, sem bendir til mikillar fylgni milli lífeðlisfræðilegrar hegðunar plantna og þeirra. Einn hópur (V) innihélt hrísgrjónaplöntur sem ræktaðar voru við kjörhitastig (AT) og F2000 plöntur meðhöndlaðar með CK og BA. Á sama tíma myndaði meirihluti plantna sem meðhöndlaðar voru með GR sérstakan hóp (IV) og meðferð með GA í F2000 myndaði sérstakan hóp (II). Aftur á móti voru hitastreituðar hrísgrjónaplöntur (hópar I og III) án blaðúðunar með plöntuhormónum (báðar arfgerðirnar voru SC) staðsettar á svæði gegnt hópi V, sem sýnir áhrif hitastreitu á lífeðlisfræði plantna. .
Mynd 3. Tvímyndagreining á áhrifum samsettrar hitastreitu (40°/30°C dag/nótt) á plöntur af tveimur hrísgrjónagerðum (F67 og F2000) 55 dögum eftir uppkomu (DAE). Skammstafanir: AC F67, algjör stjórn F67; SC F67, hitastreitustjórnun F67; AUX F67, hitastreita + auxín F67; GA F67, hitastreita + gibberellin F67; CK F67, hitastreita + frumuskipting BR F67, hitastreita + brassinosteroid. F67; AC F2000, algjör stjórn F2000; SC F2000, hitastreita Stjórnun F2000; AUX F2000, hitastreita + auxín F2000; GA F2000, hitastreita + gibberellin F2000; CK F2000, hitastreita + cýtókínín, BR F2000, hitastreita + brassinosteroid; F2000.
Breytur eins og blaðgrænuinnihald, leiðni loftaugna, Fv/Fm hlutfall, CSI, MDA, RTI og prólíninnihald geta hjálpað til við að skilja aðlögun hrísgrjónaafbrigða og meta áhrif ræktunaraðferða við hitastreitu (Sarsu o.fl., 2018; Quintero-Calderon o.fl., 2021). Tilgangur þessarar tilraunar var að meta áhrif notkunar fjögurra vaxtarstýringa á lífeðlisfræðilega og lífefnafræðilega þætti hrísgrjónaplöntur við flókin hitastreituskilyrði. Prófun á plöntum er einföld og hraðvirk aðferð til að meta hrísgrjónaplöntur samtímis eftir stærð eða ástandi tiltæks innviða (Sarsu o.fl. 2018). Niðurstöður þessarar rannsóknar sýndu að samsett hitastreita veldur mismunandi lífeðlisfræðilegum og lífefnafræðilegum viðbrögðum í tveimur hrísgrjónaafbrigðum, sem bendir til aðlögunarferlis. Þessar niðurstöður benda einnig til þess að blaðvaxtarstýringarúðar (aðallega cýtókínín og brassínsteróíð) hjálpi hrísgrjónum að aðlagast flóknu hitastreitu þar sem hagur hefur aðallega áhrif á vaxtarstýringarefni, RWC, Fv/Fm hlutfall, ljóstillífandi litarefni og prólíninnihald.
Notkun vaxtarstýringa hjálpar til við að bæta vatnsstöðu hrísgrjónaplantna við hitastreitu, sem getur tengst meiri streitu og lægri hitastigi í laufþökum plantnanna. Þessi rannsókn sýndi að meðal „F2000“ plantna (næmrar erfðagerðar) höfðu hrísgrjónaplöntur sem aðallega voru meðhöndlaðar með CK eða BR hærri gs gildi og lægri PCT gildi en plöntur sem voru meðhöndlaðar með SC. Fyrri rannsóknir hafa einnig sýnt að gs og PCT eru nákvæmir lífeðlisfræðilegir vísar sem geta ákvarðað aðlögunarviðbrögð hrísgrjónaplantna og áhrif ræktunaraðferða á hitastreitu (Restrepo-Diaz og Garces-Varon, 2013; Sarsu o.fl., 2018; Quintero). -Carr DeLong o.fl., 2021). Lauf-CK eða BR auka g við streitu vegna þess að þessi plöntuhormón geta stuðlað að opnun loftaugna með tilbúnum milliverkunum við aðrar merkjasameindir eins og ABA (hvatamaður lokunar loftaugna við ólífræna streitu) (Macková o.fl., 2013; Zhou o.fl., 2013). , 2014). Opnun loftaugna stuðlar að kælingu laufblaða og hjálpar til við að lækka hitastig laufþekjunnar (Sonjaroon o.fl., 2018; Quintero-Calderón o.fl., 2021). Af þessum ástæðum getur hitastig laufþekju hrísgrjónaplantna sem eru úðaðar með CK eða BR verið lægra við samsetta hitastreitu.
Háhitastreita getur dregið úr ljóstillífandi litarefnisinnihaldi laufblaða (Chen o.fl., 2017; Ahammed o.fl., 2018). Í þessari rannsókn, þegar hrísgrjónaplöntur voru undir hitastreitu og ekki úðaðar með neinum vaxtarstýringarefnum, hafði ljóstillífandi litarefni tilhneigingu til að minnka í báðum erfðagerðum (Tafla 2). Feng o.fl. (2013) greindu einnig frá marktækri lækkun á blaðgrænuinnihaldi í laufblöðum tveggja hveitigerða sem voru útsett fyrir hitastreitu. Útsetning fyrir háum hita leiðir oft til minnkaðs blaðgrænuinnihalds, sem getur stafað af minnkaðri blaðgrænumyndun, niðurbroti litarefna eða sameinuðum áhrifum þeirra undir hitastreitu (Fahad o.fl., 2017). Hins vegar juku hrísgrjónaplöntur sem aðallega voru meðhöndlaðar með CK og BA styrk ljóstillífandi litarefna í laufblöðum undir hitastreitu. Svipaðar niðurstöður voru einnig greindar frá af Jespersen og Huang (2015) og Suchsagunpanit o.fl. (2015), sem sáu aukningu á blaðgrænuinnihaldi laufblaða eftir notkun zeatíns og epibrassínósteróíðhormóna í hitastreituðum bentegras og hrísgrjónum, talið í sömu röð. Ánægjuleg skýring á því hvers vegna CK og BR stuðla að auknu blaðgrænuinnihaldi laufblaða við samsetta hitastreitu er sú að CK getur aukið upphaf viðvarandi örvunar tjáningarhvata (eins og öldrunarhvata (SAG12) eða HSP18 hvata) og dregið úr blaðgrænutapi í laufblöðum, seinkað öldrun laufblaða og aukið hitaþol plantna (Liu o.fl., 2020). BR getur verndað blaðgrænu laufblaða og aukið blaðgrænuinnihald laufblaða með því að virkja eða örva myndun ensíma sem taka þátt í blaðgrænumyndun við streituaðstæður (Sharma o.fl., 2017; Siddiqui o.fl., 2018). Að lokum stuðla tvö plöntuhormón (CK og BR) einnig að tjáningu hitasjokkpróteina og bæta ýmsa efnaskiptaaðlögunarferla, svo sem aukna myndun blaðgrænu (Sharma o.fl., 2017; Liu o.fl., 2020).
Flúrljómunarbreytur blaðgrænu a veita hraðvirka og skaðlausa aðferð til að meta þol plantna eða aðlögun að ólífrænum streituskilyrðum (Chaerle o.fl. 2007; Kalaji o.fl. 2017). Breytur eins og Fv/Fm hlutfallið hafa verið notaðar sem vísbendingar um aðlögun plantna að streituskilyrðum (Alvarado-Sanabria o.fl. 2017; Chavez-Arias o.fl. 2020). Í þessari rannsókn sýndu SC plöntur lægstu gildi þessarar breytu, aðallega „F2000“ hrísgrjónaplöntur. Yin o.fl. (2010) komust einnig að því að Fv/Fm hlutfall hrísgrjónablaðanna með hæstu frævunum lækkaði verulega við hitastig yfir 35°C. Samkvæmt Feng o.fl. (2013) bendir lægra Fv/Fm hlutfall við hitastreitu til þess að hraði örvunarorkubindingar og umbreytingar í PSII hvarfstöðinni minnki, sem bendir til þess að PSII hvarfstöðin sundrist við hitastreitu. Þessi athugun gerir okkur kleift að álykta að truflanir í ljóstillífunarkerfinu eru meira áberandi í viðkvæmum afbrigðum (Fedearroz 2000) en í ónæmum afbrigðum (Fedearroz 67).
Notkun CK eða BR jók almennt afköst PSII við flókin hitastreituskilyrði. Suchsagunpanit o.fl. (2015) fengu svipaðar niðurstöður, sem komust að því að notkun BR jók skilvirkni PSII við hitastreitu í hrísgrjónum. Kumar o.fl. (2020) komust einnig að því að kjúklingabaunaplöntur sem meðhöndlaðar voru með CK (6-bensýladeníni) og urðu fyrir hitastreitu jukust Fv/Fm hlutfallið og komust að þeirri niðurstöðu að blaðúðun CK með því að virkja zeaxantín litarefnishringrásina ýtti undir PSII virkni. Að auki jók BR laufúðun ljóstillífun PSII við samsettar streituskilyrði, sem bendir til þess að notkun þessa plöntuhormóns leiddi til minnkaðrar dreifingar örvunarorku PSII loftneta og stuðlaði að uppsöfnun lítilla hitasjokkpróteina í grænukornum (Ogweno o.fl. 2008; Kothari og Lachowitz), 2021).
MDA og prólínmagn eykst oft þegar plöntur eru undir lífrænu álagi samanborið við plöntur sem ræktaðar eru við bestu aðstæður (Alvarado-Sanabria o.fl. 2017). Fyrri rannsóknir hafa einnig sýnt að MDA og prólínmagn eru lífefnafræðilegir vísar sem hægt er að nota til að skilja aðlögunarferlið eða áhrif landbúnaðaraðferða í hrísgrjónum við hátt hitastig á daginn eða á nóttunni (Alvarado-Sanabria o.fl., 2017; Quintero-Calderón o.fl., 2021). Þessar rannsóknir sýndu einnig að MDA og prólínmagn var tilhneiging til að vera hærra í hrísgrjónaplöntum sem voru útsettar fyrir háum hita á nóttunni eða á daginn, talið í sömu röð. Hins vegar stuðlaði blaðúðun á CK og BR að lækkun á MDA og hækkun á prólínmagni, aðallega í þolnum erfðagerðum (Federroz 67). CK-úðun getur stuðlað að ofurframleiðslu á cýtókínín oxídasa/dehýdrógenasa og þar með aukið innihald verndandi efnasambanda eins og betaíns og prólíns (Liu o.fl., 2020). BR stuðlar að örvun osmósuverndarefna eins og betaíns, sykra og amínósýra (þar á meðal frís prólíns) og viðheldur frumuosmósujafnvægi við margar óhagstæðar umhverfisaðstæður (Kothari og Lachowiec, 2021).
Streituvísitala uppskeru (CSI) og hlutfallsleg þolvísitala (RTI) eru notuð til að ákvarða hvort meðferðirnar sem verið er að meta hjálpi til við að draga úr ýmsum streituþáttum (ólífrænum og lífrænum) og hafi jákvæð áhrif á lífeðlisfræði plantna (Castro-Duque o.fl., 2020; Chavez-Arias o.fl., 2020). CSI gildi geta verið á bilinu 0 til 1, sem tákna streitulausar og streitulausar aðstæður, talið í sömu röð (Lee o.fl., 2010). CSI gildi hitastreituplantna (SC) voru á bilinu 0,8 til 0,9 (Mynd 2B), sem bendir til þess að hrísgrjónaplöntur urðu fyrir neikvæðum áhrifum af samsettri streitu. Hins vegar leiddi blaðúðun með BC (0,6) eða CK (0,6) aðallega til lækkunar á þessum vísi við ólífrænar streituaðstæður samanborið við SC hrísgrjónaplöntur. Í F2000 plöntum sýndi RTI meiri aukningu þegar notað var CA (97,69%) og BC (60,73%) samanborið við SA (33,52%), sem bendir til þess að þessir vaxtarstýringar plantna stuðli einnig að því að bæta viðbrögð hrísgrjóna við þol efnisins. Ofhitnun. Þessar vísbendingar hafa verið lagðar til til að stjórna streituskilyrðum í mismunandi tegundum. Rannsókn sem Lee o.fl. (2010) framkvæmdu sýndi að CSI tveggja bómullarafbrigða við miðlungs vatnsálag var um 0,85, en CSI gildi vel vökvaðra afbrigða voru á bilinu 0,4 til 0,6, og komust að þeirri niðurstöðu að þessi vísbending er vísbending um vatnsaðlögun afbrigðanna við streituskilyrði. Ennfremur mátu Chavez-Arias o.fl. (2020) árangur tilbúinna vaxtarstýringa sem alhliða streitustjórnunaraðferð í C. elegans plöntum og komust að því að plöntur sem úðaðar voru með þessum efnasamböndum sýndu hærri RTI (65%). Byggt á ofangreindu má líta á CK og BR sem landbúnaðaraðferðir sem miða að því að auka þol hrísgrjóna fyrir flóknu hitaálagi, þar sem þessir vaxtarstýringar plantna valda jákvæðum lífefnafræðilegum og lífeðlisfræðilegum viðbrögðum.
Á síðustu árum hafa rannsóknir á hrísgrjónum í Kólumbíu einbeitt sér að því að meta arfgerðir sem þola hátt hitastig á daginn eða nóttunni með því að nota lífeðlisfræðilega eða lífefnafræðilega eiginleika (Sánchez-Reinoso o.fl., 2014; Alvarado-Sanabria o.fl., 2021). Hins vegar hefur á síðustu árum orðið sífellt mikilvægara að greina hagnýta, hagkvæma og arðbæra tækni til að leggja til samþætta ræktunarstjórnun til að bæta áhrif flókinna tímabila hitastreitu í landinu (Calderón-Páez o.fl., 2021; Quintero-Calderon o.fl., 2021). Þannig benda lífeðlisfræðileg og lífefnafræðileg viðbrögð hrísgrjónaplantna við flóknu hitastreitu (40°C á dag/30°C á nóttunni) sem komu fram í þessari rannsókn til þess að blaðúðun með CK eða BR gæti verið hentug aðferð til að draga úr skaðlegum áhrifum. Áhrif tímabila með miðlungs hitastreitu. Þessar meðferðir bættu þol beggja arfgerða hrísgrjóna (lágt CSI og hátt RTI), sem sýnir almenna þróun í lífeðlisfræðilegum og lífefnafræðilegum viðbrögðum plantna við samsettri hitastreitu. Helsta viðbrögð hrísgrjónaplantna voru lækkun á innihaldi GC, heildarblaðgrænu, blaðgrænu α og β og karótínóíða. Að auki þjást plöntur af PSII-skemmdum (minnkuðum flúrljómunarbreytum blaðgrænu eins og Fv/Fm hlutfalli) og aukinni lípíðperoxíðun. Hins vegar, þegar hrísgrjón voru meðhöndluð með CK og BR, voru þessi neikvæðu áhrif milduð og prólíninnihaldið jókst (Mynd 4).
Mynd 4. Hugmyndalíkan af áhrifum hitastreitu og blaðvaxtarstýringarúða á hrísgrjónaplöntur. Rauðar og bláar örvar gefa til kynna neikvæð eða jákvæð áhrif víxlverkunar hitastreitu og blaðúðunar BR (brassinosteroid) og CK (cytokinin) á lífeðlisfræðileg og lífefnafræðileg viðbrögð, talið í sömu röð. gs: loftaugarleiðni; Heildarklórófyll: heildarblaðgrænuinnihald; klórófyll α: blaðgrænu-β innihald; Cx+c: karótínóíðinnihald;
Í stuttu máli benda lífeðlisfræðilegar og lífefnafræðilegar svörun í þessari rannsókn til þess að Fedearroz 2000 hrísgrjónaplöntur séu viðkvæmari fyrir flóknu hitaálagi en Fedearroz 67 hrísgrjónaplöntur. Allir vaxtarstýringar sem metnar voru í þessari rannsókn (auxín, gibberellín, cýtókínín eða brassínósteróíð) sýndu fram á einhverja samsetta minnkun á hitaálagi. Hins vegar ollu cýtókínín og brassínósteróíð betri aðlögun plantna þar sem bæði vaxtarstýringarnar juku blaðgrænuinnihald, alfa-blaðgrænuflúrljómunarbreytur, gs og RWC samanborið við hrísgrjónaplöntur án nokkurrar notkunar, og einnig minnkaði MDA innihald og hitastig laufþaksins. Í stuttu máli drögum við þá ályktun að notkun vaxtarstýringar plantna (cýtókínín og brassínósteróíð) er gagnlegt tæki til að stjórna streituástandi í hrísgrjónarækt af völdum mikillar hitaálags á tímabilum með miklum hita.
Upprunalegt efni sem kynnt var í rannsókninni fylgir greininni og frekari fyrirspurnum má beina til viðkomandi höfundar.
Birtingartími: 8. ágúst 2024