Augu augšanas regulatori ir izmantoti kā stratēģija, lai mazinātu karstuma stresu dažādās kultūrās.

Rīsu ražošana Kolumbijā samazinās klimata pārmaiņu un mainīguma dēļ.Augu augšanas regulatoriir izmantoti kā stratēģija, lai mazinātu karstuma stresu dažādās kultūrās. Tāpēc šī pētījuma mērķis bija novērtēt divu komerciālo rīsu genotipu, kas pakļauti kombinētam karstuma stresam (augsta dienas un nakts temperatūra), lapotnes temperatūrai un relatīvajam ūdens saturam, fizioloģisko ietekmi (stomatālā vadītspēja, kopējais hlorofila saturs, Fv/Fm attiecība) un bioķīmiskos mainīgos (malondialdehīda (MDA) un prolīnskābes saturu). Pirmais un otrais eksperiments tika veikts, izmantojot divu rīsu genotipu augus - Federrose 67 (“F67”) un Federrose 2000 (“F2000”). Abi eksperimenti tika analizēti kopā kā eksperimentu sērija. Izveidotās apstrādes bija šādas: absolūtā kontrole (AC) (rīsu augi, audzēti optimālā temperatūrā (dienas/nakts temperatūra 30/25°C)), karstuma stresa kontrole (SC) [rīsu augi, pakļauti tikai kombinētam karstuma stresam (40/25°C). 30°C)], un rīsu augi tika pakļauti stresam un divas reizes (5 dienas pirms un 5 dienas pēc karstuma stresa) apsmidzināti ar augu augšanas regulatoriem (stress+AUX, stress+BR, stress+CK vai stress+GA). Apsmidzināšana ar SA palielināja abu šķirņu kopējo hlorofila saturu (rīsu augu “F67″ un “F2000″ svaigsvars bija attiecīgi 3,25 un 3,65 mg/g), salīdzinot ar SC augiem (“F67″ augu svaigsvars bija 2,36 un 2,56 mg). g-1)” un rīsu “F2000″, CK lietošana caur lapām arī kopumā uzlaboja rīsu “F2000″ augu atvārsnīšu vadītspēju (499,25 pret 150,60 mmol m-2 s), salīdzinot ar karstuma stresa kontroli. Karstuma stresa ietekmē auga vainaga temperatūra pazeminās par 2–3 °C, un MDA saturs augos samazinās. Relatīvās tolerances indekss rāda, ka CK (97,69%) un BR (60,73%) lapotnes apstrāde var palīdzēt mazināt kombinētā karstuma stresa problēmu galvenokārt F2000 rīsu augos. Noslēgumā jāsaka, ka BR vai CK lapotnes izsmidzināšanu var uzskatīt par agronomisku stratēģiju, lai palīdzētu mazināt kombinētā karstuma stresa apstākļu negatīvo ietekmi uz rīsu augu fizioloģisko uzvedību.
Rīsi (Oryza sativa) pieder pie Poaceae dzimtas un ir viena no visvairāk kultivētajām graudaugiem pasaulē līdzās kukurūzai un kviešiem (Bajaj un Mohanty, 2005). Rīsu audzēšanas platība ir 617 934 hektāri, un valsts produkcija 2020. gadā bija 2 937 840 tonnas ar vidējo ražu 5,02 tonnas/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Globālā sasilšana ietekmē rīsu kultūras, izraisot dažāda veida abiotisko stresu, piemēram, augstu temperatūru un sausuma periodus. Klimata pārmaiņas izraisa globālās temperatūras paaugstināšanos; Tiek prognozēts, ka 21. gadsimtā temperatūra paaugstināsies par 1,0–3,7 °C, kas varētu palielināt karstuma stresa biežumu un intensitāti. Paaugstināta vides temperatūra ir ietekmējusi rīsus, izraisot ražas samazināšanos par 6–7%. No otras puses, klimata pārmaiņas rada arī nelabvēlīgus vides apstākļus kultūraugiem, piemēram, spēcīgu sausuma periodus vai augstu temperatūru tropu un subtropu reģionos. Turklāt mainīguma notikumi, piemēram, El Ninjo, var izraisīt karstuma stresu un saasināt kultūraugu bojājumus dažos tropu reģionos. Kolumbijā tiek prognozēts, ka temperatūra rīsu ražošanas apgabalos līdz 2050. gadam paaugstināsies par 2–2,5 °C, samazinot rīsu ražošanu un ietekmējot produktu plūsmas uz tirgiem un piegādes ķēdēm.
Lielāko daļu rīsu kultūru audzē apgabalos, kur temperatūra ir tuvu optimālajam kultūraugu augšanas diapazonam (Shah et al., 2011). Ir ziņots, ka optimālā vidējā dienas un nakts temperatūrarīsu augšana un attīstībaparasti ir attiecīgi 28 °C un 22 °C (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Temperatūra virs šiem sliekšņiem var izraisīt mērena līdz spēcīga karstuma stresa periodus jutīgos rīsu attīstības posmos (cerošanas, ziedēšanas, ziedēšanas un graudu piepildīšanās), tādējādi negatīvi ietekmējot graudu ražu. Šis ražas samazinājums galvenokārt ir saistīts ar ilgstošiem karstuma stresa periodiem, kas ietekmē augu fizioloģiju. Dažādu faktoru, piemēram, stresa ilguma un sasniegtās maksimālās temperatūras, mijiedarbības dēļ karstuma stress var izraisīt virkni neatgriezenisku bojājumu augu metabolismam un attīstībai.
Karstuma stress ietekmē dažādus fizioloģiskos un bioķīmiskos procesus augos. Lapu fotosintēze ir viens no procesiem, kas rīsu augos ir visjutīgākais pret karstuma stresu, jo fotosintēzes ātrums samazinās par 50%, ja dienas temperatūra pārsniedz 35°C. Rīsu augu fizioloģiskās reakcijas atšķiras atkarībā no karstuma stresa veida. Piemēram, fotosintēzes ātrums un atvārsnīšu vadītspēja tiek kavēta, ja augi ir pakļauti augstai dienas temperatūrai (33–40°C) vai augstai dienas un nakts temperatūrai (35–40°C dienas laikā, 28–30°C). C nozīmē nakti) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Augsta nakts temperatūra (30°C) izraisa mērenu fotosintēzes inhibīciju, bet palielina nakts elpošanu (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Neatkarīgi no stresa perioda, karstuma stress ietekmē arī lapu hlorofila saturu, hlorofila mainīgās fluorescences attiecību pret maksimālo hlorofila fluorescenci (Fv/Fm) un Rubisko aktivāciju rīsu augos (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). Sanchez Reynoso et al., 2014).
Bioķīmiskās izmaiņas ir vēl viens augu adaptācijas aspekts karstuma stresam (Wahid et al., 2007). Prolīna saturs ir izmantots kā augu stresa bioķīmiskais indikators (Ahmed un Hassan 2011). Prolīnam ir svarīga loma augu metabolismā, jo tas darbojas kā oglekļa vai slāpekļa avots un kā membrānas stabilizators augstas temperatūras apstākļos (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Augsta temperatūra ietekmē arī membrānas stabilitāti, izmantojot lipīdu peroksidāciju, kā rezultātā veidojas malondialdehīds (MDA) (Wahid et al., 2007). Tāpēc MDA saturs ir izmantots arī, lai izprastu šūnu membrānu strukturālo integritāti karstuma stresa apstākļos (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Visbeidzot, kombinētais karstuma stress [37/30°C (diena/nakts)] palielināja elektrolītu noplūdes procentuālo daudzumu un malondialdehīda saturu rīsos (Liu et al., 2013).
Ir novērtēta augu augšanas regulatoru (GR) izmantošana, lai mazinātu karstuma stresa negatīvo ietekmi, jo šīs vielas aktīvi iesaistās augu reakcijās vai fizioloģiskajās aizsardzības mehānismos pret šādu stresu (Peleg un Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Ģenētisko resursu eksogēna izmantošana ir pozitīvi ietekmējusi karstuma stresa toleranci dažādās kultūrās. Pētījumi liecina, ka fitohormoni, piemēram, giberelīni (GA), citokinīni (CK), auksīni (AUX) vai brassinosteroīdi (BR), izraisa dažādu fizioloģisko un bioķīmisko mainīgo palielināšanos (Peleg un Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al., 2012; Zhou et al., 2014). Kolumbijā ģenētisko resursu eksogēna izmantošana un tās ietekme uz rīsu kultūrām nav pilnībā izprasta un pētīta. Tomēr iepriekšējais pētījums parādīja, ka BR lapotnes izsmidzināšana var uzlabot rīsu toleranci, uzlabojot gāzu apmaiņas īpašības, hlorofila vai prolīna saturu rīsu stādu lapās (Quintero-Calderón et al., 2021).
Citokinīni mediē augu reakciju uz abiotisko stresu, tostarp karstuma stresu (Ha et al., 2012). Turklāt ir ziņots, ka CK eksogēna lietošana var samazināt termiskos bojājumus. Piemēram, zeatīna eksogēna lietošana palielināja fotosintēzes ātrumu, hlorofila a un b saturu un elektronu transporta efektivitāti ložņu smilganē (Agrotis estolonifera) karstuma stresa laikā (Xu un Huang, 2009; Jespersen un Huang, 2015). Zeatīna eksogēna lietošana var arī uzlabot antioksidantu aktivitāti, pastiprināt dažādu olbaltumvielu sintēzi, samazināt reaktīvo skābekļa sugu (ROS) bojājumus un malondialdehīda (MDA) ražošanu augu audos (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Giberellskābes lietošana ir arī uzrādījusi pozitīvu reakciju uz karstuma stresu. Pētījumi liecina, ka GA biosintēze mediē dažādus metabolisma ceļus un palielina toleranci augstas temperatūras apstākļos (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) atklāja, ka eksogēnā GA (25 vai 50 mg*L) lapotnes izsmidzināšana var palielināt fotosintēzes ātrumu un antioksidantu aktivitāti karstuma stresa skartos oranžos augos, salīdzinot ar kontroles augiem. Ir arī novērots, ka HA eksogēna lietošana palielina relatīvo mitruma saturu, hlorofila un karotinoīdu saturu un samazina lipīdu peroksidāciju dateļpalmā (Phoenix dactylifera) karstuma stresa apstākļos (Khan et al., 2020). Auksīnam ir arī svarīga loma adaptīvo augšanas reakciju regulēšanā augstas temperatūras apstākļos (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Šis augšanas regulators darbojas kā bioķīmisks marķieris dažādos procesos, piemēram, prolīna sintēzē vai degradācijā abiotiskā stresa apstākļos (Ali et al. 2007). Turklāt AUX arī pastiprina antioksidantu aktivitāti, kas noved pie MDA samazināšanās augos samazinātas lipīdu peroksidācijas dēļ (Bielach et al., 2017). Sergeev et al. (2018) novēroja, ka zirņu augos (Pisum sativum) karstuma stresa apstākļos palielinās prolīna – dimetilaminoetoksikarbonilmetil)naftilhlormetilētera (TA-14) saturs. Tajā pašā eksperimentā viņi novēroja arī zemāku MDA līmeni apstrādātajos augos, salīdzinot ar augiem, kas netika apstrādāti ar AUX.
Brassinosteroīdi ir vēl viena augšanas regulatoru klase, ko izmanto, lai mazinātu karstuma stresa ietekmi. Ogweno et al. (2008) ziņoja, ka eksogēna BR izsmidzināšana palielināja tomātu (Solanum lycopersicum) augu neto fotosintēzes ātrumu, atvārsnīšu vadītspēju un maksimālo Rubisko karboksilēšanas ātrumu karstuma stresa apstākļos 8 dienas. Epibrassinosteroīdu lapotnes izsmidzināšana var palielināt gurķu (Cucumis sativus) augu neto fotosintēzes ātrumu karstuma stresa apstākļos (Yu et al., 2004). Turklāt BR eksogēna lietošana aizkavē hlorofila degradāciju un palielina ūdens izmantošanas efektivitāti un PSII fotoķīmijas maksimālo kvantu ražu augos karstuma stresa apstākļos (Holá et al., 2010; Toussagunpanit et al., 2015).
Klimata pārmaiņu un mainīguma dēļ rīsu kultūrām katru dienu ir augsta temperatūra (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Augu fenotipu noteikšanā fitoelementu vai biostimulantu izmantošana ir pētīta kā stratēģija karstuma stresa mazināšanai rīsu audzēšanas apgabalos (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al., 2021). Turklāt bioķīmisko un fizioloģisko mainīgo izmantošana (lapu temperatūra, atvārsnīšu vadītspēja, hlorofila fluorescences parametri, hlorofils un relatīvais ūdens saturs, malondialdehīda un prolīna sintēze) ir uzticams instruments rīsu augu skrīningam karstuma stresa apstākļos vietējā un starptautiskā līmenī (Sánchez-Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Tomēr pētījumi par lapotnes fitohormonālo aerosolu izmantošanu rīsiem vietējā līmenī joprojām ir reti. Tāpēc augu augšanas regulatoru lietošanas fizioloģisko un bioķīmisko reakciju izpēte ir ļoti svarīga, lai ierosinātu praktiskas agronomiskas stratēģijas šim nolūkam. Tāpēc šī pētījuma mērķis bija novērtēt četru augu augšanas regulatoru (AUX, CK, GA un BR) lapotnes lietošanas fizioloģisko (atvārsnīšu vadītspēja, hlorofila fluorescences parametri un relatīvais ūdens saturs) un bioķīmisko ietekmi. (Fotosintēzes pigmenti, malondialdehīda un prolīna saturs) Mainīgie lielumi divos komerciālos rīsu genotipos, kas pakļauti kombinētam karstuma stresam (augsts dienas/nakts temperatūra).
Šajā pētījumā tika veikti divi neatkarīgi eksperimenti. Pirmo reizi tika izmantoti genotipi Federrose 67 (F67: genotips, kas attīstījies augstā temperatūrā pēdējās desmitgades laikā) un Federrose 2000 (F2000: genotips, kas attīstījies 20. gadsimta pēdējā desmitgadē, uzrādot rezistenci pret balto lapu vīrusu). attiecīgi sēklas. un otrajā eksperimentā. Abus genotipus plaši kultivē Kolumbijas lauksaimnieki. Sēklas tika sētas 10 litru paplātēs (garums 39,6 cm, platums 28,8 cm, augstums 16,8 cm), kas saturēja smilšmāla augsni ar 2% organisko vielu. Katrā paplātē tika iesētas piecas iepriekš diedzētas sēklas. Paletes tika novietotas Kolumbijas Nacionālās universitātes Lauksaimniecības zinātņu fakultātes siltumnīcā Bogotas pilsētiņā (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), 2556 m augstumā virs jūras līmeņa. m.) un tika veikti no 2019. gada oktobra līdz decembrim. Viens eksperiments (Federroz 67) un otrais eksperiments (Federroz 2000) tajā pašā 2020. gada sezonā.
Katrā stādīšanas sezonā siltumnīcas vides apstākļi ir šādi: dienas un nakts temperatūra 30/25°C, relatīvais mitrums 60–80%, dabiskais fotoperiods 12 stundas (fotosintētiski aktīvā radiācija 1500 µmol (fotoni) m-2 s-). 1 pusdienlaikā). Augi tika mēsloti atbilstoši katra elementa saturam 20 dienas pēc sēklu dīgšanas (DAE), saskaņā ar Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg slāpekļa uz augu, 110 mg fosfora uz augu, 350 mg kālija uz augu, 68 mg kalcija uz augu, 20 mg magnija uz augu, 20 mg sēra uz augu, 17 mg silīcija uz augu. Augi satur 10 mg bora uz augu, 17 mg vara uz augu un 44 mg cinka uz augu. Rīsu augi katrā eksperimentā tika uzturēti līdz 47 DAE, kad šajā periodā tie sasniedza fenoloģisko stadiju V5. Iepriekšējie pētījumi liecina, ka šis fenoloģiskās stadijas ir piemērots laiks, lai veiktu karstuma stresa pētījumus rīsiem (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
Katrā eksperimentā tika veiktas divas atsevišķas lapu augšanas regulatora lietošanas reizes. Pirmais lapotnes fitohormonu izsmidzināšanas komplekts tika veikts 5 dienas pirms termiskā stresa apstrādes (42 DAE), lai sagatavotu augus vides stresam. Otrais lapotnes izsmidzināšanas komplekts tika veikts 5 dienas pēc tam, kad augi bija pakļauti stresa apstākļiem (52 ​​DAE). Tika izmantoti četri fitohormoni, un katras šajā pētījumā izsmidzinātās aktīvās vielas īpašības ir uzskaitītas 1. papildtabulā. Izmantoto lapu augšanas regulatoru koncentrācijas bija šādas: (i) auksīns (1-naftilētiķskābe: NAA) koncentrācijā 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10–5 M giberelīns (giberelīnskābe: NAA); GA3); (iii) citokinīns (trans-zeatīns) 1 × 10-5 M (iv) brassinosteroīdi [spirostan-6-ons, 3,5-dihidroksi-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Šīs koncentrācijas tika izvēlētas, jo tās izraisa pozitīvas reakcijas un palielina augu izturību pret karstuma stresu (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Rīsu augus, kuriem netika smidzināti augu augšanas regulatori, apstrādāja tikai ar destilētu ūdeni. Visi rīsu augi tika apsmidzināti ar rokas smidzinātāju. Uz auga uzklājiet 20 ml H2O, lai samitrinātu lapu augšējo un apakšējo virsmu. Visos lapotnes smidzinātājos tika izmantota lauksaimniecības palīgviela (Agrotin, Bayer CropScience, Kolumbija) 0,1% (v/v) koncentrācijā. Attālums starp podu un smidzinātāju ir 30 cm.
Katrā eksperimentā karstuma stresa apstrādes tika veiktas 5 dienas pēc pirmās lapotnes apsmidzināšanas (47 DAE). Rīsu augi tika pārvietoti no siltumnīcas uz 294 litru augšanas kameru (MLR-351H, Sanyo, IL, ASV), lai radītu karstuma stresu vai uzturētu tādus pašus vides apstākļus (47 DAE). Kombinētā karstuma stresa apstrāde tika veikta, iestatot kameru uz šādām dienas/nakts temperatūrām: dienas augstā temperatūra [40°C 5 stundas (no 11:00 līdz 16:00)] un nakts periods [30°C 5 stundas] 8 dienas pēc kārtas (no 19:00 līdz 24:00). Stresa temperatūra un iedarbības laiks tika izvēlēti, pamatojoties uz iepriekšējiem pētījumiem (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). No otras puses, augu grupa, kas tika pārvietota uz augšanas kameru, tika turēta siltumnīcā tādā pašā temperatūrā (30 °C dienā/25 °C naktī) 8 dienas pēc kārtas.
Eksperimenta beigās tika iegūtas šādas apstrādes grupas: (i) augšanas temperatūras nosacījums + destilēta ūdens lietošana [absolūtā kontrole (AC)], (ii) karstuma stresa nosacījums + destilēta ūdens lietošana [karstuma stresa kontrole (SC)], (iii) apstākļi karstuma stresa nosacījums + auksīna lietošana (AUX), (iv) karstuma stresa nosacījums + giberelīna lietošana (GA), (v) karstuma stresa nosacījums + citokinīna lietošana (CK) un (vi) karstuma stresa nosacījums + brassinosteroīds (BR) pielikums. Šīs apstrādes grupas tika izmantotas diviem genotipiem (F67 un F2000). Visas apstrādes tika veiktas pilnīgi nejaušinātā veidā ar pieciem atkārtojumiem, katrā no kuriem bija viens augs. Katrs augs tika izmantots, lai nolasītu eksperimenta beigās noteiktos mainīgos. Eksperiments ilga 55 DAE.
Atvārsnītes vadītspēja (g) tika mērīta, izmantojot pārnēsājamu porozometru (SC-1, METER Group Inc., ASV) diapazonā no 0 līdz 1000 mmol m-2 s-1, ar parauga kameras atveri 6,35 mm. Mērījumus veic, piestiprinot stomametra zondi pie nobriedušas lapas, kurai auga galvenais dzinums ir pilnībā izpleties. Katrai apstrādei gs rādījumi tika veikti uz katra auga trim lapām laikā no plkst. 11:00 līdz 16:00 un aprēķināti vidējie rādītāji.
RWC tika noteikts saskaņā ar Ghoulam et al. (2002) aprakstīto metodi. Pilnībā izplestā loksne, kas izmantota g noteikšanai, tika izmantota arī RWC mērīšanai. Svaigsvars (FS) tika noteikts tūlīt pēc novākšanas, izmantojot digitālos svarus. Pēc tam lapas ievietoja plastmasas traukā, kas piepildīts ar ūdeni, un atstāja tumsā istabas temperatūrā (22°C) uz 48 stundām. Pēc tam nosvēra uz digitālajiem svariem un reģistrēja izplestoto svaru (TS). Uzbriedušās lapas žāvēja cepeškrāsnī 75°C temperatūrā 48 stundas, un reģistrēja to sausnas svaru (DS).
Relatīvais hlorofila saturs tika noteikts, izmantojot hlorofila mērītāju (atLeafmeter, FT Green LLC, ASV), un izteikts atLeaf vienībās (Dey et al., 2016). PSII maksimālās kvantu efektivitātes rādījumi (Fv/Fm attiecība) tika reģistrēti, izmantojot nepārtrauktas ierosmes hlorofila fluorimetru (Handy PEA, Hansatech Instruments, Apvienotā Karaliste). Pirms Fv/Fm mērījumiem lapas 20 minūtes tika adaptētas tumsai, izmantojot lapu skavas (Restrepo-Diaz un Garces-Varon, 2013). Pēc tam, kad lapas bija pieradušas tumsai, tika mērīta bāzes līnija (F0) un maksimālā fluorescence (Fm). No šiem datiem tika aprēķināta mainīgā fluorescence (Fv = Fm – F0), mainīgās fluorescences attiecība pret maksimālo fluorescenci (Fv/Fm), PSII fotoķīmijas maksimālā kvantu raža (Fv/F0) un attiecība Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Relatīvās hlorofila un hlorofila fluorescences rādījumi tika veikti uz tām pašām lapām, kas tika izmantotas gs mērījumiem.
Kā bioķīmiskie mainīgie tika savākti aptuveni 800 mg lapu svaigmasas. Pēc tam lapu paraugi tika homogenizēti šķidrā slāpeklī un uzglabāti tālākai analīzei. Spektrometriskā metode, ko izmanto, lai novērtētu audu hlorofila a, b un karotinoīdu saturu, ir balstīta uz Velbērna (1994) aprakstīto metodi un vienādojumiem. Lapu audu paraugi (30 mg) tika savākti un homogenizēti 3 ml 80% acetona. Pēc tam paraugi tika centrifugēti (modelis 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, ASV) ar ātrumu 5000 apgr./min 10 minūtes, lai atdalītu daļiņas. Supernatants tika atšķaidīts līdz galīgajam tilpumam 6 ml, pievienojot 80% acetonu (Sims un Gamon, 2002). Hlorofila saturs tika noteikts pie 663 (hlorofils a) un 646 (hlorofils b) nm, bet karotinoīdu saturs pie 470 nm, izmantojot spektrofotometru (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, ASV).
Membrānas lipīdu peroksidācijas (MDA) novērtēšanai tika izmantota Hodžesa u. c. (1999) aprakstītā tiobarbitūrskābes (TBA) metode. Aptuveni 0,3 g lapu audu tika homogenizēti arī šķidrā slāpeklī. Paraugi tika centrifugēti ar ātrumu 5000 apgr./min, un absorbcija tika mērīta ar spektrofotometru pie 440, 532 un 600 nm. Visbeidzot, MDA koncentrācija tika aprēķināta, izmantojot ekstinkcijas koeficientu (157 M ml−1).
Visu apstrādes metožu prolīna saturs tika noteikts, izmantojot Bates et al. (1973) aprakstīto metodi. Uzglabātajam paraugam pievieno 10 ml 3% sulfosalicilskābes ūdens šķīduma un filtrē caur Whatman filtrpapīru (Nr. 2). Pēc tam 2 ml šī filtrāta reaģēja ar 2 ml ninhidrogēnskābes un 2 ml ledus etiķskābes. Maisījumu uz 1 stundu ievieto ūdens vannā 90°C temperatūrā. Reakciju pārtrauc, inkubējot uz ledus. Mēģeni enerģiski krata, izmantojot virpuļkratītāju, un iegūto šķīdumu izšķīdina 4 ml toluola. Absorbcijas rādījumus noteica pie 520 nm, izmantojot to pašu spektrofotometru, kas izmantots fotosintētisko pigmentu kvantitatīvai noteikšanai (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, ASV).
Gerharda u.c. (2016) aprakstītā metode vainaga temperatūras un CSI aprēķināšanai. Termofotogrāfijas tika uzņemtas ar FLIR 2 kameru (FLIR Systems Inc., Bostona, MA, ASV) ar precizitāti ±2°C stresa perioda beigās. Fotografēšanai aiz auga novietojiet baltu virsmu. Atkal par atsauces modeļiem tika uzskatītas divas rūpnīcas. Augi tika novietoti uz baltas virsmas; viens bija pārklāts ar lauksaimniecības palīgvielu (Agrotin, Bayer CropScience, Bogota, Kolumbija), lai simulētu visu atvārsnīšu atvēršanos [mitrais režīms (Twet)], bet otra bija lapa bez jebkādas apstrādes [sausais režīms (Tdry)] (Castro-Duque u.c., 2020). Attālums starp kameru un podu filmēšanas laikā bija 1 m.
Relatīvās tolerances indekss tika aprēķināts netieši, izmantojot apstrādāto augu atvārsnīšu vadītspēju (g) ​​salīdzinājumā ar kontroles augiem (augiem bez stresa apstrādes un ar augšanas regulatoriem), lai noteiktu šajā pētījumā novērtēto apstrādāto genotipu toleranci. RTI tika iegūts, izmantojot vienādojumu, kas pielāgots no Chávez-Arias et al. (2020).
Katrā eksperimentā visi iepriekš minētie fizioloģiskie mainīgie tika noteikti un reģistrēti 55 DAE, izmantojot pilnībā izpletušās lapas, kas savāktas no augšējā vainaga. Turklāt mērījumi tika veikti augšanas kamerā, lai izvairītos no vides apstākļu izmaiņām, kādos augi aug.
Pirmā un otrā eksperimenta dati tika analizēti kopā kā eksperimentu sērija. Katrā eksperimentālajā grupā bija 5 augi, un katrs augs veidoja eksperimentālu vienību. Tika veikta dispersijas analīze (ANOVA) (P ≤ 0,05). Ja tika konstatētas būtiskas atšķirības, tika izmantots Tukey post hoc salīdzinošais tests pie P ≤ 0,05. Procentuālo vērtību konvertēšanai tika izmantota arcsinusa funkcija. Dati tika analizēti, izmantojot Statistix v 9.0 programmatūru (Analytical Software, Tallahassee, FL, ASV), un attēloti, izmantojot SigmaPlot (10.0 versija; Systat Software, San Jose, CA, ASV). Galveno komponentu analīze tika veikta, izmantojot InfoStat 2016 programmatūru (Analysis Software, National University of Cordoba, Argentīna), lai noteiktu labākos pētāmos augu augšanas regulatorus.
1. tabulā ir apkopota ANOVA analīze, kurā parādīti eksperimenti, dažādas apstrādes un to mijiedarbība ar lapu fotosintēzes pigmentiem (hlorofils a, b, kopējais daudzums un karotinoīdi), malondialdehīda (MDA) un prolīna saturu, kā arī atvārsnīšu vadītspēju. Gs ietekme, relatīvais ūdens saturs (RWC), hlorofila saturs, hlorofila alfa fluorescences parametri, vainaga temperatūra (PCT) (°C), kultūraugu stresa indekss (CSI) un rīsu augu relatīvā tolerances indekss 55 DAE.
1. tabula. ANOVA datu kopsavilkums par rīsu fizioloģiskajiem un bioķīmiskajiem mainīgajiem starp eksperimentiem (genotipi) un karstuma stresa apstrādēm.
Atšķirības (P≤0,01) lapu fotosintēzes pigmentu mijiedarbībā, relatīvajā hlorofila saturumā (atlapas rādījumi) un alfa-hlorofila fluorescences parametros starp eksperimentiem un apstrādēm ir parādītas 2. tabulā. Augsta dienas un nakts temperatūra palielināja kopējo hlorofila un karotinoīdu saturu. Rīsu stādiem bez fitohormonu lapotnes apsmidzināšanas (2,36 mg g-1 “F67” un 2,56 mg g-1 “F2000”), salīdzinot ar augiem, kas audzēti optimālos temperatūras apstākļos (2,67 mg g-1), bija zemāks kopējais hlorofila saturs. Abos eksperimentos “F67” bija 2,80 mg g-1 un “F2000” bija 2,80 mg g-1. Turklāt rīsu stādiem, kas karstuma stresa apstākļos apstrādāti ar AUX un GA aerosolu kombināciju, karstuma stresa apstākļos bija novērojama arī hlorofila satura samazināšanās abos genotipos (AUX = 1,96 mg g-1 un GA = 1,45 mg g-1 “F67” šķirnei; AUX = 1,96 mg g-1 un GA = 1,45 mg g-1 “F67” šķirnei; AUX = 2,24 mg) g-1 un GA = 1,43 mg g-1 (“F2000”). Karstuma stresa apstākļos lapotnes apstrāde ar BR nedaudz palielināja šo mainīgo lielumu abos genotipos. Visbeidzot, CK lapotnes apstrāde uzrādīja visaugstākās fotosintēzes pigmenta vērtības starp visām apstrādēm (AUX, GA, BR, SC un AC apstrādes) genotipos F67 (3,24 mg g-1) un F2000 (3,65 mg g-1). Kombinētais karstuma stress samazināja arī hlorofila relatīvo saturu (Atleaf vienība). Augstākās vērtības tika reģistrētas arī augos, kas apsmidzināti ar CC abos genotipos (41,66 “F67” un 49,30 “F2000”). Fv un Fv/Fm attiecības uzrādīja būtiskas atšķirības starp apstrādēm un šķirnēm (2. tabula). Kopumā starp šiem mainīgajiem šķirne F67 bija mazāk uzņēmīga pret karstuma stresu nekā šķirne F2000. Fv un Fv/Fm attiecības otrajā eksperimentā cieta vairāk. Stresa skartajiem “F2000′” stādiem, kas netika apsmidzināti ne ar vienu fitohormonu, bija viszemākās Fv vērtības (2120,15) un Fv/Fm attiecības (0,59), bet lapotnes apsmidzināšana ar CK palīdzēja atjaunot šīs vērtības (Fv: 2591, 89, Fv/Fm attiecība: 0,73). , saņemot rādījumus, kas ir līdzīgi tiem, kas reģistrēti “F2000” augiem, audzētiem optimālos temperatūras apstākļos (Fv: 2955,35, Fv/Fm attiecība: 0,73:0,72). Sākotnējā fluorescencē (F0), maksimālajā fluorescencē (Fm), PSII maksimālajā fotoķīmiskajā kvantu ražībā (Fv/F0) un Fm/F0 attiecībā nebija būtisku atšķirību. Visbeidzot, BR uzrādīja līdzīgu tendenci kā novērota ar CK (Fv 2545,06, Fv/Fm attiecība 0,73).
2. tabula. Kombinētā karstuma stresa (40°/30°C diena/nakts) ietekme uz lapu fotosintēzes pigmentiem [kopējais hlorofils (Chl Total), hlorofils a (Chl a), hlorofils b (Chl b) un karotinoīdi Cx+c] efekts], relatīvais hlorofila saturs (Atlifa vienība), hlorofila fluorescences parametri (sākotnējā fluorescence (F0), maksimālā fluorescence (Fm), mainīgā fluorescence (Fv), maksimālā PSII efektivitāte (Fv/Fm), PSII fotoķīmiskā maksimālā kvantu raža (Fv/F0) un Fm/F0 divu rīsu genotipu augos [Federrose 67 (F67) un Federrose 2000 (F2000)] 55 dienas pēc dīgšanas (DAE)).
Dažādi apstrādātu rīsu augu relatīvais ūdens saturs (RWC) uzrādīja atšķirības (P ≤ 0,05) mijiedarbībā starp eksperimentālo un lapotnes apstrādi (1.A att.). Apstrādājot ar SA, zemākās vērtības tika reģistrētas abiem genotipiem (74,01% F67 un 76,6% F2000). Karstuma stresa apstākļos abu genotipu rīsu augu, kas apstrādāti ar dažādiem fitohormoniem, RWC ievērojami palielinājās. Kopumā CK, GA, AUX vai BR lapotnes apstrāde palielināja RWC līdz vērtībām, kas līdzīgas optimālos apstākļos audzētu augu vērtībām eksperimenta laikā. Absolūtās kontroles un lapotnes apstrādes augiem abiem genotipiem tika reģistrētas aptuveni 83% vērtības. No otras puses, gs arī uzrādīja būtiskas atšķirības (P ≤ 0,01) eksperimenta un apstrādes mijiedarbībā (1.B att.). Absolūtās kontroles (AC) augs arī reģistrēja visaugstākās vērtības katram genotipam (440,65 mmol m-2s-1 F67 un 511,02 mmol m-2s-1 F2000). Rīsu augi, kas pakļauti tikai kombinētam karstuma stresam, uzrādīja viszemākās gs vērtības abiem genotipiem (150,60 mmol m-2s-1 F67 un 171,32 mmol m-2s-1 F2000). Lapu apstrāde ar visiem augu augšanas regulatoriem arī palielināja g. F2000 rīsu augiem, kas apsmidzināti ar CC, lapotnes apsmidzināšanas ar fitohormoniem ietekme bija acīmredzamāka. Šai augu grupai nebija atšķirību salīdzinājumā ar absolūtās kontroles augiem (AC 511,02 un CC 499,25 mmol m-2s-1).
1. attēls. Kombinētā karstuma stresa (40°/30°C dienā/nakts) ietekme uz relatīvo ūdens saturu (RWC) (A), atvārsnītes vadītspēju (gs) (B), malondialdehīda (MDA) ražošanu (C) un prolīna saturu (D) divu rīsu genotipu (F67 un F2000) augos 55 dienas pēc dīgšanas (DAE). Katram genotipam novērtētās apstrādes ietvēra: absolūto kontroli (AC), karstuma stresa kontroli (SC), karstuma stresu + auksīnu (AUX), karstuma stresu + giberelīnu (GA), karstuma stresu + šūnu mitogēnu (CK) un karstuma stresu + brassinosteroīdu (BR). Katra kolonna attēlo piecu datu punktu vidējo vērtību ± standartkļūdu (n = 5). Kolonnas, kam seko atšķirīgi burti, norāda statistiski nozīmīgas atšķirības saskaņā ar Tukey testu (P ≤ 0,05). Burti ar vienādības zīmi norāda, ka vidējais rādītājs nav statistiski nozīmīgs (≤ 0,05). Burti ar vienādības zīmi norāda, ka vidējais rādītājs nav statistiski nozīmīgs (≤ 0,05).
Arī MDA (P ≤ 0,01) un prolīna (P ≤ 0,01) saturs uzrādīja būtiskas atšķirības mijiedarbībā starp eksperimentu un fitohormonu apstrādi (1.C, D att.). Abos genotipos, apstrādājot SC, tika novērota palielināta lipīdu peroksidācija (1.C attēls), tomēr augiem, kas apstrādāti ar lapu augšanas regulatora aerosolu, abos genotipos tika novērota samazināta lipīdu peroksidācija; Kopumā fitohormonu (CA, AUC, BR vai GA) lietošana noved pie lipīdu peroksidācijas (MDA satura) samazināšanās. Netika konstatētas atšķirības starp divu genotipu AC augiem un augiem, kas pakļauti karstuma stresam un tika apsmidzināti ar fitohormoniem (novērotās FW vērtības “F67” augos svārstījās no 4,38 līdz 6,77 µmol g-1, un FW “F2000” augos novērotās vērtības svārstījās no 2,84 līdz 9,18 µmol g-1 (augi). No otras puses, prolīna sintēze “F67” augos bija zemāka nekā “F2000” augos kombinētā stresa apstākļos, kas izraisīja prolīna ražošanas palielināšanos. Karstā stresa pakļautos rīsu augos abos eksperimentos tika novērots, ka šo hormonu ievadīšana ievērojami palielināja aminoskābju saturu F2000 augos (AUX un BR bija attiecīgi 30,44 un 18,34 µmol g-1) (1.G att.).
Lapu augšanas regulatora izsmidzināšanas un kombinētā karstuma stresa ietekme uz augu vainaga temperatūru un relatīvo tolerances indeksu (RTI) ir parādīta 2.A un 2.B attēlā. Abiem genotipiem AC augu vainaga temperatūra bija tuvu 27°C, bet SC augu temperatūra bija aptuveni 28°C. AR. Tika arī novērots, ka lapotnes apstrāde ar CK un BR izraisīja vainaga temperatūras pazemināšanos par 2–3°C salīdzinājumā ar SC augiem (2.A attēls). RTI uzrādīja līdzīgu uzvedību kā citi fizioloģiskie mainīgie, parādot būtiskas atšķirības (P ≤ 0,01) mijiedarbībā starp eksperimentu un apstrādi (2.B attēls). SC augiem abos genotipos bija zemāka augu tolerance (attiecīgi 34,18% un 33,52% “F67” un “F2000” rīsu augiem). Lapu barošana ar fitohormoniem uzlabo RTI augos, kas pakļauti augstas temperatūras stresam. Šī ietekme bija izteiktāka “F2000” augos, kas apsmidzināti ar CC, kuros RTI bija 97,69. No otras puses, būtiskas atšķirības tika novērotas tikai rīsu augu ražas stresa indeksā (CSI) lapotnes faktora izsmidzināšanas stresa apstākļos (P ≤ 0,01) (2.B att.). Tikai rīsu augiem, kas pakļauti sarežģītam karstuma stresam, bija augstākā stresa indeksa vērtība (0,816). Kad rīsu augi tika apsmidzināti ar dažādiem fitohormoniem, stresa indekss bija zemāks (vērtības no 0,6 līdz 0,67). Visbeidzot, optimālos apstākļos audzētiem rīsu augiem bija vērtība 0,138.
2. attēls. Kombinētā karstuma stresa (40°/30°C dienā/nakts) ietekme uz divu augu sugu vainaga temperatūru (A), relatīvo tolerances indeksu (RTI) (B) un kultūraugu stresa indeksu (CSI) (C). Komerciālie rīsu genotipi (F67 un F2000) tika pakļauti dažādām termiskajām apstrādēm. Katram genotipam novērtētās apstrādes ietvēra: absolūto kontroli (AC), karstuma stresa kontroli (SC), karstuma stresu + auksīnu (AUX), karstuma stresu + giberelīnu (GA), karstuma stresu + šūnu mitogēnu (CK) un karstuma stresu + brassinosteroīdu (BR). Kombinētais karstuma stress ietver rīsu augu pakļaušanu augstām dienas/nakts temperatūrām (40°/30°C dienā/nakts). Katra kolonna attēlo piecu datu punktu vidējo vērtību ± standartkļūdu (n = 5). Kolonnas, kam seko atšķirīgi burti, norāda statistiski nozīmīgas atšķirības saskaņā ar Tukey testu (P ≤ 0,05). Burti ar vienādības zīmi norāda, ka vidējais rādītājs nav statistiski nozīmīgs (≤ 0,05).
Galveno komponentu analīze (PCA) atklāja, ka mainīgie, kas novērtēti 55 DAE, izskaidroja 66,1% no karstuma stresa ietekmētu rīsu augu, kas apstrādāti ar augšanas regulatora aerosolu, fizioloģiskajām un bioķīmiskajām reakcijām (3. att.). Vektori attēlo mainīgos, un punkti attēlo augu augšanas regulatorus (GR). gs, hlorofila satura, PSII maksimālās kvantu efektivitātes (Fv/Fm) un bioķīmisko parametru (TChl, MDA un prolīns) vektori atrodas tuvos leņķos pret sākumpunktu, kas norāda uz augstu korelāciju starp augu fizioloģisko uzvedību un to mainīgo. Vienā grupā (V) bija iekļauti rīsu stādi, kas audzēti optimālā temperatūrā (AT), un F2000 augi, kas apstrādāti ar CK un BA. Tajā pašā laikā lielākā daļa ar GR apstrādāto augu veidoja atsevišķu grupu (IV), un apstrāde ar GA F2000 veidoja atsevišķu grupu (II). Turpretī karstuma stresa ietekmēti rīsu stādi (I un III grupa) bez fitohormonu lapotnes aerosola (abi genotipi bija SC), atradās zonā pretējā V grupai, demonstrējot karstuma stresa ietekmi uz augu fizioloģiju.
3. attēls. Kombinētā karstuma stresa (40°/30°C dienā/nakts) ietekmes bigrāfiska analīze uz divu rīsu genotipu (F67 un F2000) augiem 55 dienas pēc dīgšanas (DAE). Saīsinājumi: AC F67, absolūtā kontrole F67; SC F67, karstuma stresa kontrole F67; AUX F67, karstuma stress + auksīns F67; GA F67, karstuma stress + giberelīns F67; CK F67, karstuma stress + šūnu dalīšanās BR F67, karstuma stress + brassinosteroīds. F67; AC F2000, absolūtā kontrole F2000; SC F2000, karstuma stresa kontrole F2000; AUX F2000, karstuma stress + auksīns F2000; GA F2000, karstuma stress + giberelīns F2000; CK F2000, karstuma stress + citokinīns, BR F2000, karstuma stress + misiņa steroīds; F2000.
Mainīgie lielumi, piemēram, hlorofila saturs, atvārsnīšu vadītspēja, Fv/Fm attiecība, CSI, MDA, RTI un prolīna saturs, var palīdzēt izprast rīsu genotipu adaptāciju un novērtēt agronomisko stratēģiju ietekmi karstuma stresa apstākļos (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Šī eksperimenta mērķis bija novērtēt četru augšanas regulatoru lietošanas ietekmi uz rīsu stādu fizioloģiskajiem un bioķīmiskajiem parametriem sarežģītos karstuma stresa apstākļos. Stādu testēšana ir vienkārša un ātra metode rīsu augu vienlaicīgai novērtēšanai atkarībā no pieejamās infrastruktūras lieluma vai stāvokļa (Sarsu et al. 2018). Šī pētījuma rezultāti parādīja, ka kombinētais karstuma stress izraisa dažādas fizioloģiskās un bioķīmiskās reakcijas abos rīsu genotipos, kas norāda uz adaptācijas procesu. Šie rezultāti arī norāda, ka lapotnes augšanas regulatoru (galvenokārt citokinīnu un brassinosteroīdu) izsmidzināšana palīdz rīsiem pielāgoties sarežģītam karstuma stresam, jo ​​labvēlīgi ietekmē galvenokārt gs, RWC, Fv/Fm attiecību, fotosintēzes pigmentus un prolīna saturu.
Augšanas regulatoru lietošana palīdz uzlabot rīsu augu ūdens stāvokli karstuma stresa apstākļos, kas var būt saistīts ar lielāku stresu un zemāku augu vainagu temperatūru. Šis pētījums parādīja, ka starp “F2000” (uzņēmīga genotipa) augiem rīsu augiem, kas galvenokārt apstrādāti ar CK vai BR, bija augstākas gs vērtības un zemākas PCT vērtības nekā augiem, kas apstrādāti ar SC. Iepriekšējie pētījumi arī ir parādījuši, ka gs un PCT ir precīzi fizioloģiskie indikatori, kas var noteikt rīsu augu adaptīvo reakciju un agronomisko stratēģiju ietekmi uz karstuma stresu (Restrepo-Diaz un Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). Lapu CK vai BR palielina g stresa apstākļos, jo šie augu hormoni var veicināt atvārsnīšu atvēršanos, sintētiski mijiedarbojoties ar citām signalizācijas molekulām, piemēram, ABA (atvārsnīšu slēgšanās veicinātājs abiotiskā stresa apstākļos) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). ). , 2014). Atvārsnīšu atvēršanās veicina lapu atdzišanu un palīdz samazināt vainaga temperatūru (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Šo iemeslu dēļ rīsu augu, kas apsmidzināti ar CK vai BR, vainaga temperatūra kombinēta karstuma stresa apstākļos var būt zemāka.
Augstas temperatūras stress var samazināt lapu fotosintēzes pigmentu saturu (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). Šajā pētījumā, kad rīsu augi tika pakļauti karstuma stresam un netika apsmidzināti ar augu augšanas regulatoriem, fotosintēzes pigmentu daudzums abos genotipos mēdza samazināties (2. tabula). Feng et al. (2013) arī ziņoja par ievērojamu hlorofila satura samazināšanos divu kviešu genotipu lapās, kas pakļautas karstuma stresam. Augstas temperatūras iedarbība bieži izraisa hlorofila satura samazināšanos, kas var būt saistīts ar samazinātu hlorofila biosintēzi, pigmentu degradāciju vai to kombinēto ietekmi karstuma stresa apstākļos (Fahad et al., 2017). Tomēr rīsu augi, kas galvenokārt apstrādāti ar CK un BA, karstuma stresa apstākļos palielināja lapu fotosintēzes pigmentu koncentrāciju. Līdzīgus rezultātus ziņoja arī Jespersen un Huang (2015) un Suchsagunpanit et al. (2015), kuri novēroja lapu hlorofila satura palielināšanos pēc zeatīna un epibrassinosteroīdu hormonu lietošanas attiecīgi karstuma stresa pakļautām smilgām un rīsiem. Saprātīgs izskaidrojums tam, kāpēc CK un BR veicina palielinātu lapu hlorofila saturu kombinētā karstuma stresa apstākļos, ir tāds, ka CK var pastiprināt ekspresijas promotoru (piemēram, novecošanās aktivējošā promotera (SAG12) vai HSP18 promotera) ilgstošas ​​indukcijas sākšanos un samazināt hlorofila zudumu lapās, aizkavēt lapu novecošanos un palielināt augu izturību pret karstumu (Liu et al., 2020). BR var aizsargāt lapu hlorofilu un palielināt lapu hlorofila saturu, aktivizējot vai inducējot hlorofila biosintēzē iesaistīto enzīmu sintēzi stresa apstākļos (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Visbeidzot, divi fitohormoni (CK un BR) arī veicina karstuma šoka olbaltumvielu ekspresiju un uzlabo dažādus vielmaiņas adaptācijas procesus, piemēram, palielinātu hlorofila biosintēzi (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Hlorofila a fluorescences parametri nodrošina ātru un nedestruktīvu metodi, kas var novērtēt augu toleranci vai adaptāciju abiotiskā stresa apstākļiem (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Tādi parametri kā Fv/Fm attiecība ir izmantoti kā augu adaptācijas stresa apstākļiem indikatori (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Šajā pētījumā SC augiem, galvenokārt “F2000” rīsu augiem, bija viszemākās šī mainīgā vērtības. Yin et al. (2010) arī atklāja, ka visaugstāk cerojošo rīsu lapu Fv/Fm attiecība ievērojami samazinājās temperatūrā virs 35°C. Saskaņā ar Feng et al. (2013) datiem, zemāka Fv/Fm attiecība karstuma stresa apstākļos norāda, ka ierosmes enerģijas uztveršanas un pārveidošanas ātrums PSII reakcijas centrā ir samazināts, kas norāda, ka PSII reakcijas centrs karstuma stresa ietekmē sadalās. Šis novērojums ļauj secināt, ka fotosintēzes aparāta traucējumi ir izteiktāki jutīgām šķirnēm (Fedearroz 2000) nekā rezistentām šķirnēm (Fedearroz 67).
CK vai BR lietošana parasti uzlaboja PSII veiktspēju sarežģītos karstuma stresa apstākļos. Līdzīgus rezultātus ieguva Suchsagunpanit et al. (2015), kuri novēroja, ka BR lietošana palielināja PSII efektivitāti rīsu karstuma stresa apstākļos. Kumar et al. (2020) arī atklāja, ka ar CK (6-benziladenīnu) apstrādāti un karstuma stresam pakļauti turku zirņu augi palielināja Fv/Fm attiecību, secinot, ka CK lietošana uz lapām, aktivizējot zeaksantīna pigmenta ciklu, veicināja PSII aktivitāti. Turklāt BR lapu apsmidzināšana veicināja PSII fotosintēzi kombinēta stresa apstākļos, norādot, ka šī fitohormona lietošana samazināja PSII antenu ierosmes enerģijas izkliedi un veicināja mazu karstuma šoka olbaltumvielu uzkrāšanos hloroplastos (Ogweno et al. 2008; Kothari un Lachowitz). , 2021).
MDA un prolīna saturs bieži palielinās, kad augi ir abiotiskā stresa apstākļos, salīdzinot ar augiem, kas audzēti optimālos apstākļos (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Iepriekšējie pētījumi arī ir parādījuši, ka MDA un prolīna līmenis ir bioķīmiski rādītāji, ko var izmantot, lai izprastu adaptācijas procesu vai agronomisko prakšu ietekmi uz rīsiem dienas vai nakts augstās temperatūrās (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al., 2021). Šie pētījumi arī parādīja, ka MDA un prolīna saturs parasti bija augstāks rīsu augos, kas pakļauti augstām temperatūrām attiecīgi naktī vai dienā. Tomēr CK un BR lapotnes izsmidzināšana veicināja MDA samazināšanos un prolīna līmeņa paaugstināšanos, galvenokārt tolerantajam genotipam (Federroz 67). CK izsmidzināšana var veicināt citokinīna oksidāzes/dehidrogenāzes pārekspresiju, tādējādi palielinot tādu aizsargājošu savienojumu kā betaīns un prolīns saturu (Liu et al., 2020). BR veicina osmoprotektantu, piemēram, betaīna, cukuru un aminoskābju (tostarp brīvā prolīna), indukciju, saglabājot šūnu osmotisko līdzsvaru daudzos nelabvēlīgos vides apstākļos (Kothari un Lachowiec, 2021).
Kultūraugu stresa indekss (CSI) un relatīvās tolerances indekss (RTI) tiek izmantoti, lai noteiktu, vai vērtētās apstrādes palīdz mazināt dažādus stresa faktorus (abiotiskos un biotiskos) un vai tām ir pozitīva ietekme uz augu fizioloģiju (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). CSI vērtības var svārstīties no 0 līdz 1, kas attiecīgi atspoguļo bezstresa un stresa apstākļus (Lee et al., 2010). Karstuma stresa (SC) pakļauto augu CSI vērtības svārstījās no 0,8 līdz 0,9 (2.B attēls), kas norāda, ka kombinētais stress negatīvi ietekmēja rīsu augus. Tomēr BC (0,6) vai CK (0,6) lapotnes izsmidzināšana galvenokārt izraisīja šī rādītāja samazināšanos abiotiskā stresa apstākļos, salīdzinot ar SC rīsu augiem. F2000 augos RTI uzrādīja lielāku pieaugumu, izmantojot CA (97,69%) un BC (60,73%), salīdzinot ar SA (33,52%), kas norāda, ka šie augu augšanas regulatori arī uzlabo rīsu reakciju uz sastāva toleranci. Pārkaršana. Šie rādītāji ir ierosināti, lai pārvaldītu stresa apstākļus dažādām sugām. Lī et al. (2010) veikts pētījums parādīja, ka divu kokvilnas šķirņu CSI mērenā ūdens stresa apstākļos bija aptuveni 0,85, savukārt labi apūdeņotu šķirņu CSI vērtības svārstījās no 0,4 līdz 0,6, secinot, ka šis indekss ir šķirņu ūdens adaptācijas indikators stresa apstākļos. Turklāt Chavez-Arias et al. (2020) novērtēja sintētisko elicitoru efektivitāti kā visaptverošu stresa pārvaldības stratēģiju C. elegans augos un atklāja, ka augiem, kas apsmidzināti ar šiem savienojumiem, bija augstāks RTI (65%). Pamatojoties uz iepriekš minēto, CK un BR var uzskatīt par agronomiskām stratēģijām, kuru mērķis ir palielināt rīsu toleranci pret sarežģītu karstuma stresu, jo šie augu augšanas regulatori izraisa pozitīvas bioķīmiskas un fizioloģiskas reakcijas.
Pēdējos gados rīsu pētījumi Kolumbijā ir koncentrējušies uz tādu genotipu novērtēšanu, kas ir toleranti pret augstu dienas vai nakts temperatūru, izmantojot fizioloģiskas vai bioķīmiskas īpašības (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Tomēr pēdējos gados praktisku, ekonomisku un ienesīgu tehnoloģiju analīze ir kļuvusi arvien svarīgāka, lai ierosinātu integrētu kultūraugu apsaimniekošanu, lai uzlabotu sarežģītu karstuma stresa periodu ietekmi valstī (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Tādējādi šajā pētījumā novērotās rīsu augu fizioloģiskā un bioķīmiskā reakcija uz sarežģītu karstuma stresu (40°C dienā/30°C naktī) liecina, ka lapotnes apsmidzināšana ar CK vai BR var būt piemērota kultūraugu apsaimniekošanas metode, lai mazinātu nelabvēlīgo ietekmi. Mērena karstuma stresa periodu ietekme. Šīs apstrādes uzlaboja abu rīsu genotipu (zema CSI un augsta RTI) toleranci, demonstrējot vispārēju tendenci augu fizioloģiskajās un bioķīmiskajās reakcijās kombinēta karstuma stresa apstākļos. Rīsu augu galvenā reakcija bija GC, kopējā hlorofila, hlorofilu α un β un karotinoīdu satura samazināšanās. Turklāt augi cieš no PSII bojājumiem (samazināti hlorofila fluorescences parametri, piemēram, Fv/Fm attiecība) un palielinātas lipīdu peroksidācijas. No otras puses, kad rīsus apstrādāja ar CK un BR, šī negatīvā ietekme mazinājās un prolīna saturs palielinājās (4. att.).
4. attēls. Kombinētā karstuma stresa un lapotnes augu augšanas regulatora izsmidzināšanas ietekmes uz rīsu augiem konceptuālais modelis. Sarkanās un zilās bultiņas norāda uz karstuma stresa un BR (brassinosteroīda) un CK (citokinīna) lietošanas lapotnē mijiedarbības negatīvo vai pozitīvo ietekmi attiecīgi uz fizioloģiskajām un bioķīmiskajām reakcijām. gs: atvārsnītes vadītspēja; kopējais hlorofila saturs; hl α: hlorofila β saturs; Cx+c: karotinoīdu saturs;
Rezumējot, šajā pētījumā iegūtās fizioloģiskās un bioķīmiskās reakcijas liecina, ka Fedearroz 2000 rīsu augi ir jutīgāki pret sarežģīta karstuma stresa periodu nekā Fedearroz 67 rīsu augi. Visi šajā pētījumā novērtētie augšanas regulatori (auksīni, giberelīni, citokinīni vai brassinosteroīdi) uzrādīja zināmu kombinēta karstuma stresa samazinājuma pakāpi. Tomēr citokinīns un brassinosteroīdi izraisīja labāku augu adaptāciju, jo abi augu augšanas regulatori palielināja hlorofila saturu, alfa-hlorofila fluorescences parametrus, gs un RWC salīdzinājumā ar rīsu augiem bez jebkādas lietošanas, kā arī samazināja MDA saturu un vainaga temperatūru. Rezumējot, mēs secinām, ka augu augšanas regulatoru (citokinīnu un brassinosteroīdu) lietošana ir noderīgs instruments, lai pārvaldītu stresa apstākļus rīsu kultūrās, ko izraisa spēcīgs karstuma stress augstas temperatūras periodos.
Rakstam ir pievienoti pētījumā sniegtie oriģinālie materiāli, un ar papildu jautājumiem var sazināties ar atbilstošo autoru.