Augu augšanas regulatori ir izmantoti kā stratēģija karstuma stresa samazināšanai dažādās kultūrās

Rīsu ražošana samazinās klimata pārmaiņu un Kolumbijas mainīguma dēļ.Augu augšanas regulatoriir izmantoti kā stratēģija karstuma stresa samazināšanai dažādās kultūrās. Tāpēc šī pētījuma mērķis bija novērtēt fizioloģiskos efektus (stomatālā vadītspēja, stomatālā vadītspēja, kopējais hlorofila saturs, divu komerciālo rīsu genotipu Fv/Fm attiecība, kas pakļauti kombinētam karstuma stresam (augsta dienas un nakts temperatūra), lapotnes temperatūru un relatīvo ūdens saturu) un bioķīmiskos mainīgos (malondialdehīda (MDA) un prolīnskābes saturs). Pirmais un otrais eksperiments tika veikts, izmantojot attiecīgi divu rīsu genotipu augus Federrose 67 (“F67”) un Federrose 2000 (“F2000”). Abi eksperimenti tika analizēti kopā kā eksperimentu sērija. Noteiktās apstrādes metodes bija šādas: absolūtā kontrole (AC) (rīsu augi, kas audzēti optimālā temperatūrā (dienas/nakts temperatūra 30/25°C)), karstuma stresa kontrole (SC) [rīsu augi, kas pakļauti tikai kombinētam siltuma stresam (40/25°C). 30°C)], un rīsu augi tika noslogoti un apsmidzināti ar augu augšanas regulatoriem (stress+AUX, stress+BR, stress+CK vai stress+GA) divas reizes (5 dienas pirms un 5 dienas pēc karstuma stresa). Izsmidzinot ar SA, palielinājās abu šķirņu kopējais hlorofila saturs (rīsu stādu “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″ lapotni, 0,0 mg). CK lietošana arī kopumā uzlaboja rīsu “F2000″ augu stomatālo vadītspēju (499,25 pret 150,60 mmol m-2 s), salīdzinot ar karstuma stresa kontroli. karstuma stress, auga vainaga temperatūra pazeminās par 2–3 °C, un MDA saturs augos samazinās. Relatīvais tolerances indekss liecina, ka CK (97,69%) un BR (60,73%) lietošana uz lapām var palīdzēt mazināt kombinētās siltuma problēmu. stress galvenokārt F2000 rīsu augiem. Visbeidzot, BR vai CK lapu izsmidzināšanu var uzskatīt par agronomisku stratēģiju, kas palīdz samazināt kombinētā karstuma stresa apstākļu negatīvo ietekmi uz rīsu augu fizioloģisko uzvedību.
Rīsi (Oryza sativa) pieder Poaceae ģimenei un ir viena no visvairāk kultivētajām labībām pasaulē kopā ar kukurūzu un kviešiem (Bajaj and 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 abiotisku stresu, piemēram, augstas temperatūras 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, stipra sausuma periodus vai augstas temperatūras tropu un subtropu reģionos. Turklāt mainīguma notikumi, piemēram, El Niño, dažos tropiskajos reģionos var izraisīt karstuma stresu un saasināt ražas bojājumus. Tiek prognozēts, ka Kolumbijā 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 audzē apgabalos, kur temperatūra ir tuvu labības augšanai optimālajam 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, kas pārsniedz šos sliekšņus, var izraisīt mērenu vai smagu karstuma spriedzi jutīgos rīsu attīstības posmos (augšanas, antēzes, ziedēšanas un graudu pildīšanas), 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 kaitējumu augu vielmaiņai un attīstībai.
Siltuma stress ietekmē dažādus fizioloģiskos un bioķīmiskos procesus augos. Lapu fotosintēze ir viens no procesiem, kas visvairāk pakļauts karstuma stresam rīsu augiem, jo ​​fotosintēzes ātrums samazinās par 50%, kad dienas temperatūra pārsniedz 35°C. Rīsu augu fizioloģiskās reakcijas atšķiras atkarībā no karstuma stresa veida. Piemēram, fotosintēzes ātrums un stomatālā vadītspēja tiek kavēta, ja augi tiek pakļauti augstai dienas temperatūrai (33–40 °C) vai augstai dienas un nakts temperatūrai (35–40 °C dienā, 28–30 °C). C nozīmē nakts) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Augsta nakts temperatūra (30°C) izraisa mērenu fotosintēzes kavēšanu, 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 pielāgošanās karstuma stresam aspekts (Wahid et al., 2007). Prolīna saturs ir izmantots kā augu stresa bioķīmisks 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 lipīdu peroksidācijas dēļ, izraisot malondialdehīda (MDA) veidošanos (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 karstuma stresa negatīvās ietekmes mazināšanai, jo šīs vielas aktīvi iesaistās augu reakcijās vai fizioloģiskās 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 dažādu kultūru karstuma stresa toleranci. Pētījumi ir parādījuši, ka fitohormoni, piemēram, giberelīni (GA), citokinīni (CK), auksīni (AUX) vai brasinosteroīdi (BR), izraisa dažādu fizioloģisko un bioķīmisko mainīgo lielumu palielināšanos (Peleg un Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, Mit2u et al12, Mit2u et al12; 2014). Kolumbijā ģenētisko resursu eksogēnā izmantošana un tā ietekme uz rīsu kultūrām nav pilnībā izprasta un pētīta. Tomēr iepriekšējais pētījums parādīja, ka BR izsmidzināšana uz lapām var uzlabot rīsu toleranci, uzlabojot gāzu apmaiņas īpašības, hlorofila vai prolīna saturu rīsu stādu lapās (Quintero-Calderón et al., 2021).
Citokinīni veicina 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 transportēšanas efektivitāti ložņātajā smilšzālē (Agrotis estolonifera) karstuma stresa laikā (Xu un Huang, 2009; Jespersen un Huang, 2015). Zeatīna eksogēna lietošana var arī uzlabot antioksidantu aktivitāti, uzlabot dažādu proteīnu sintēzi, samazināt reaktīvo skābekļa sugu (ROS) bojājumus un malondialdehīda (MDA) veidošanos augu audos (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Gibberelīnskābes izmantošana ir arī parādījusi pozitīvu reakciju uz karstuma stresu. Pētījumi liecina, ka GA biosintēze veicina dažādus vielmaiņas ceļus un palielina toleranci augstas temperatūras apstākļos (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) atklāja, ka eksogēno GA (25 vai 50 mg*L) izsmidzināšana uz lapām var palielināt fotosintēzes ātrumu un antioksidantu aktivitāti karstuma stresa pakļautos apelsīnu augos, salīdzinot ar kontroles augiem. Ir arī novērots, ka eksogēnā HA 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 adaptīvās augšanas reakcijas 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 uzlabo antioksidantu aktivitāti, kas izraisa MDA samazināšanos augos samazinātas lipīdu peroksidācijas dēļ (Bielach et al., 2017). Sergejevs et al. (2018) novēroja, ka zirņu augos (Pisum sativum) karstuma stresa apstākļos palielinās prolīna – dimetilaminoetoksikarbonilmetil)naftilhlormetilētera (TA-14) saturs. Tajā pašā eksperimentā viņi arī novēroja zemāku MDA līmeni apstrādātajos augos, salīdzinot ar augiem, kas nebija apstrādāti ar AUX.
Brassinosteroīdi ir vēl viena augšanas regulatoru klase, ko izmanto, lai mazinātu karstuma stresa ietekmi. Ogveno et al. (2008) ziņoja, ka eksogēnā BR aerosols palielināja neto fotosintēzes ātrumu, stomatālo vadītspēju un maksimālo Rubisco karboksilācijas ātrumu tomātu (Solanum lycopersicum) augiem karstuma stresa apstākļos 8 dienas. Epibrassinosteroīdu izsmidzināšana ar lapām var palielināt gurķu (Cucumis sativus) augu neto fotosintēzes ātrumu karstuma stresa apstākļos (Yu et al., 2004). Turklāt BR eksogēna lietošana aizkavē hlorofila noārdīšanos un palielina ūdens izmantošanas efektivitāti un maksimālo PSII fotoķīmijas kvantu ražu augos, kas pakļauti karstuma stresam (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 (lapu temperatūra, stomatālā vadītspēja, hlorofila fluorescences parametri, hlorofila un relatīvais ūdens saturs, malondialdehīda un prolīna sintēze) izmantošana ir uzticams rīks rīsu augu skrīningam, kas pakļauti karstuma stresam lokāli un starptautiski (Sánchez -Reynoso et al., Alvarado2014., Alvarado2014; 2017. gads, tomēr pētījumi par lapotnes fitohormonālo aerosolu izmantošanu rīsos joprojām ir reti. hlorofila fluorescences parametri un relatīvais ūdens saturs) un četru augu augšanas regulatoru (AUX, CK, GA un BR) lapotnes lietošanas bioķīmiskā ietekme. (Fotosintētiskie pigmenti, malondialdehīda un prolīna saturs) Mainīgie lielumi divos komerciālos rīsu genotipos, kas pakļauti kombinētam karstuma stresam (augsta dienas/nakts temperatūra).
Šajā pētījumā tika veikti divi neatkarīgi eksperimenti. Pirmo reizi tika izmantoti genotipi Federrose 67 (F67: genotips, kas attīstījies augstā temperatūrā pēdējā desmitgadē) un Federrose 2000 (F2000: genotips, kas izstrādāts 20. gadsimta pēdējā desmitgadē un uzrāda rezistenci pret balto lapu vīrusu). sēklas. un otrais eksperiments, attiecīgi. Abus genotipus plaši kultivē Kolumbijas lauksaimnieki. Sēklas tika iesētas 10 litru paplātēs (garums 39,6 cm, platums 28,8 cm, augstums 16,8 cm), kas satur smilšmāla augsni ar 2% organisko vielu. Katrā paplātē tika iestādītas piecas iepriekš uzdīgušas sēklas. Paletes tika novietotas Kolumbijas Nacionālās universitātes Lauksaimniecības zinātņu fakultātes siltumnīcā Bogotas pilsētiņā (43°50′56″ N, 74°04′051″ R), 2556 m augstumā virs jūras līmeņa (vjl.). m.) un tika veikti no 2019. gada oktobra līdz decembrim. Viens eksperiments (Federroz 67) un otrs 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. Pirmais lapotnes fitohormona aerosolu komplekts tika uzklāts 5 dienas pirms termiskā stresa apstrādes (42 DAE), lai sagatavotu augus vides stresam. Pēc tam 5 dienas pēc tam, kad augi tika pakļauti stresa apstākļiem (52 ​​DAE), tika veikts otrs lapotnes aerosols. Tika izmantoti četri fitohormoni, un katras šajā pētījumā izsmidzinātās aktīvās sastāvdaļas īpašības ir uzskaitītas 1. papildtabulā. Izmantoto lapu augšanas regulatoru koncentrācijas bija šādas: (i) auksīns (1-naftiletiķskābe: NAA) koncentrācijā 5 × 10–5 M (ii) 5 × 10–5 M N: giberellin skābe (giberellicn: gibb); GA3); iii) citokinīns (trans-zeatīns) 1 × 10-5 M (iv) brasinosteroīdi [spirostan-6-ons, 3,5-dihidroksi-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Šīs koncentrācijas tika izvēlētas, jo tās izraisa pozitīvas atbildes 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 augi bez augu augšanas regulatora aerosoliem tika apstrādāti tikai ar destilētu ūdeni. Visi rīsu augi tika apsmidzināti ar rokas smidzinātāju. Uzklājiet augam 20 ml H2O, lai samitrinātu lapu augšējo un apakšējo virsmu. Visos lapotnes aerosolos tika izmantots lauksaimniecības palīglīdzeklis (Agrotin, Bayer CropScience, Kolumbija) 0,1% (v/v). Attālums starp podu un smidzinātāju ir 30 cm.
Karstuma stresa apstrāde tika veikta 5 dienas pēc pirmā lapotnes izsmidzināšanas (47 DAE) katrā eksperimentā. Rīsu augi tika pārvietoti no siltumnīcas uz 294 l augšanas kameru (MLR-351H, Sanyo, IL, ASV), lai izveidotu karstuma stresu vai uzturētu tādus pašus vides apstākļus (47 DAE). Kombinētā termiskā stresa apstrāde tika veikta, iestatot kameru uz šādām dienas/nakts temperatūrām: dienas augsta temperatūra [40°C 5 stundas (no plkst. 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 ekspozīcijas laiks tika izvēlēti, pamatojoties uz iepriekšējiem pētījumiem (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). No otras puses, augu grupa, kas pārvietota uz augšanas kameru, tika turēta siltumnīcā vienā un tajā pašā temperatūrā (30 ° C dienā / 25 ° C naktī) 8 dienas pēc kārtas.
Eksperimenta beigās tika iegūtas šādas apstrādes grupas: (i) augšanas temperatūras apstākļi + destilēta ūdens pielietošana [Absolūtā kontrole (AC)], (ii) karstuma sprieguma stāvoklis + destilēta ūdens pielietošana [Siltuma stresa kontrole (SC)], (iii) apstākļi karstuma spriedzes stāvoklis + auksīna pielietojums (AUX), (iv) karstuma spriedzes stāvoklis + gibberelīna pielietojums (vCK) stress (in) karstuma stresa stāvoklis + brasinosteroīds (BR) Pielikums. Šīs ārstēšanas grupas tika izmantotas diviem genotipiem (F67 un F2000). Visas apstrādes tika veiktas pilnībā nejaušinātā veidā ar pieciem atkārtojumiem, no kuriem katrs sastāvēja no viena auga. Katrs augs tika izmantots, lai nolasītu eksperimenta beigās noteiktos mainīgos. Eksperiments ilga 55 DAE.
Stomatālā vadītspēja (gs) tika mērīta, izmantojot portatīvo porosometru (SC-1, METER Group Inc., ASV), diapazonā no 0 līdz 1000 mmol m-2 s-1 ar parauga kameras atvērumu 6,35 mm. Mērījumus veic, pievienojot stomatometra zondi nobriedušai lapai ar pilnībā izvērsušu auga galveno dzinumu. Katrai apstrādei gs rādījumi tika veikti katra auga trīs lapām laikā no 11:00 līdz 16:00 un tika aprēķināti vidēji.
RWC tika noteikts saskaņā ar metodi, ko aprakstīja Ghoulam et al. (2002). Pilnībā izvērstā lapa, ko izmantoja g noteikšanai, tika izmantota arī RWC mērīšanai. Svaigais svars (FW) tika noteikts tūlīt pēc ražas novākšanas, izmantojot digitālos svarus. Pēc tam lapas ievietoja plastmasas traukā, kas piepildīts ar ūdeni, un atstāja tumsā istabas temperatūrā (22 ° C) 48 stundas. Pēc tam nosveriet uz digitālajiem svariem un pierakstiet paplašināto svaru (TW). Uzbriedušās lapas 48 stundas žāvēja krāsnī 75 ° C temperatūrā, un tika reģistrēts to sauss svars (DW).
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, UK). Lapas tika pielāgotas tumšai, izmantojot lapu skavas 20 minūtes pirms Fv / Fm mērījumiem (Restrepo-Diaz un Garces-Varon, 2013). Pēc tam, kad lapas bija tumšas aklimatizācijas, tika izmērīta sākotnējā 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 ražība (Fv/F0) un attiecība Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Relatīvie hlorofila un hlorofila fluorescences rādījumi tika veikti uz tām pašām lapām, kuras izmantoja gs mērījumiem.
Kā bioķīmiskie mainīgie tika savākti aptuveni 800 mg lapu svaigas masas. Pēc tam lapu paraugi tika homogenizēti šķidrā slāpeklī un uzglabāti turpmākai analīzei. Spektrometriskā metode, ko izmanto, lai novērtētu audu hlorofila a, b un karotinoīdu saturu, ir balstīta uz Wellburn (1994) aprakstīto metodi un vienādojumiem. Lapu audu paraugi (30 mg) tika savākti un homogenizēti 3 ml 80% acetona. Pēc tam paraugus centrifugēja (modelis 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, ASV) ar ātrumu 5000 apgr./min 10 minūtes, lai noņemtu 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).
Tiobarbitūrskābes (TBA) metode, ko aprakstīja Hodges et al. (1999) tika izmantots, lai novērtētu membrānas lipīdu peroksidāciju (MDA). Aptuveni 0, 3 g lapu audu tika homogenizēti arī šķidrā slāpeklī. Paraugus centrifugēja pie 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).
Prolīna saturs visās procedūrās tika noteikts, izmantojot metodi, ko aprakstīja Bates et al. (1973). 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 ninhidrskābes un 2 ml ledus etiķskābes. Maisījumu 1 stundu ievietoja ūdens vannā 90 ° C temperatūrā. Apturiet reakciju, inkubējot uz ledus. Mēģeni enerģiski sakrata, izmantojot virpuļkratītāju, un iegūto šķīdumu izšķīdina 4 ml toluola. Absorbcijas rādījumi tika noteikti pie 520 nm, izmantojot to pašu spektrofotometru, ko izmantoja fotosintētisko pigmentu kvantitatīvai noteikšanai (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, ASV).
Gerharda u.c. aprakstītā metode. (2016), lai aprēķinātu nojumes temperatūru un CSI. Termiskās fotogrāfijas 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 divas rūpnīcas tika uzskatītas par atsauces modeļiem. Augi tika novietoti uz baltas virsmas; viens tika pārklāts ar lauksaimniecības palīgvielu (Agrotin, Bayer CropScience, Bogota, Kolumbija), lai simulētu visu stomatu atvēršanos [slapjš režīms (Twet)], bet otrs bija lapa bez jebkādas pielietošanas [Dry mode (Tdry)] (Castro -Duque et al., 2020). Attālums starp kameru un katlu filmēšanas laikā bija 1 m.
Relatīvās tolerances indekss tika aprēķināts netieši, izmantojot apstrādāto augu stomatālo vadītspēju (gs), salīdzinot ar kontroles augiem (augi 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 pie 55 DAE, izmantojot pilnībā paplašinātas lapas, kas savāktas no augšējā vainaga. Turklāt mērījumi tika veikti augšanas kamerā, lai izvairītos no vides apstākļu maiņas, kādos augi aug.
Pirmā un otrā eksperimenta dati tika analizēti kopā kā eksperimentu sērija. Katra eksperimentālā grupa sastāvēja no 5 augiem, un katrs augs veidoja eksperimentālu vienību. Tika veikta dispersijas analīze (ANOVA) (P ≤ 0,05). Kad tika atklātas būtiskas atšķirības, tika izmantots Tukey post hoc salīdzinošais tests pie P ≤ 0,05. Izmantojiet arcsinusa funkciju, lai konvertētu procentuālās vērtības. Dati tika analizēti, izmantojot programmatūru Statistix v 9.0 (Analytical Software, Talahassee, FL, ASV), un attēloti, izmantojot SigmaPlot (versija 10.0; Systat Software, Sanhosē, CA, ASV). Galveno komponentu analīze tika veikta, izmantojot programmatūru InfoStat 2016 (Analysis Software, National University of Cordoba, Argentīna), lai noteiktu labākos pētāmos augu augšanas regulatorus.
1. tabulā ir apkopota ANOVA, kurā parādīti eksperimenti, dažādas apstrādes metodes un to mijiedarbība ar lapu fotosintēzes pigmentiem (hlorofils a, b, kopējais un karotinoīdi), malondialdehīda (MDA) un prolīna saturu, kā arī stomatālo vadītspēju. gs ietekme, relatīvais ūdens saturs. (RWC), hlorofila saturs, hlorofila alfa fluorescences parametri, vainaga temperatūra (PCT) (°C), ražas stresa indekss (CSI) un rīsu augu relatīvās tolerances indekss pie 55 DAE.
1. tabula. ANOVA datu kopsavilkums par rīsu fizioloģiskajiem un bioķīmiskiem mainīgajiem starp eksperimentiem (genotipiem) un karstuma stresa apstrādi.
Atšķirības (P≤0,01) lapu fotosintēzes pigmenta mijiedarbībā, relatīvajā hlorofila saturā (Atleaf rādījumi) un alfa-hlorofila fluorescences parametros starp eksperimentiem un apstrādi parādītas 2. tabulā. Augsta dienas un nakts temperatūra palielināja kopējo hlorofila un karotinoīdu saturu. Rīsu stādi bez fitohormonu izsmidzināšanas lapām (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)), uzrādīja zemāku kopējo hlorofila saturu. Abos eksperimentos “F67” bija 2,80 mg g-1 un “F2000” bija 2,80 mg g-1. Turklāt rīsu stādi, kas apstrādāti ar AUX un GA izsmidzināšanas kombināciju karstuma stresa apstākļos, arī uzrādīja hlorofila satura samazināšanos abos genotipos (AUX = 1,96 mg g-1 un GA = 1,45 mg g-1 “F67” ; AUX = 1,96 mg g-1 un GAUX = 1,45 mg g-1, ja “A.45 mg6″; mg) g-1 un GA = 1,43 mg g-1 (“F2000″) karstuma stresa apstākļos. Karstuma stresa apstākļos lapotnes apstrāde ar BR izraisīja nelielu šī mainīgā lieluma palielināšanos abos genotipos. Visbeidzot, CK lapotnes aerosols uzrādīja visaugstākās fotosintētiskā pigmenta vērtības starp visām procedūrām (AUX, GA, BR, SC un AC) genotipos F67 (3,24 mg g-1) un F2000 (3,65 mg g-1). Hlorofila relatīvo saturu (Atleaf vienība) samazināja arī kombinētais siltuma stress. Augstākās vērtības tika reģistrētas arī augiem, kas apsmidzināti ar CC abos genotipos (41,66 “F67” un 49,30 “F2000”). Fv un Fv/Fm attiecības uzrādīja būtiskas atšķirības starp apstrādi un šķirnēm (2. tabula). Kopumā starp šiem mainīgajiem lielumiem šķirne F67 bija mazāk jutīga pret karstuma stresu nekā šķirne F2000. Otrajā eksperimentā Fv un Fv / Fm attiecības cieta vairāk. Zemākās Fv vērtības (2120,15) un Fv/Fm attiecības (0,59) bija noslogotajiem 'F2000' stādiem, kuri netika migloti ar fitohormoniem, bet lapotnes miglošana ar CK palīdzēja šīs vērtības atjaunot (Fv: 2591, 89, Fv/Fm3:). , saņemot rādījumus, kas līdzīgi tiem, kas reģistrēti “F2000” augiem, kas audzēti optimālos temperatūras apstākļos (Fv: 2955,35, Fv/Fm attiecība: 0,73:0,72). Nebija būtisku atšķirību sākotnējā fluorescencē (F0), maksimālajā fluorescencē (Fm), PSII maksimālajā fotoķīmiskajā kvantu iznākumā (Fv/F0) un Fm/F0 attiecībā. Visbeidzot, BR uzrādīja līdzīgu tendenci, kas novērota ar CK (Fv 2545,06, Fv/Fm attiecība 0,73).
2. tabula. Kombinētā karstuma stresa (40°/30°C dienā/nakts) ietekme uz lapu fotosintēzes pigmentiem [kopējais hlorofils (Chl Kopējais), hlorofils a (Chl a), hlorofils b (Chl b) un karotinoīdi Cx+c] efekts ], relatīvais hlorofila saturs (Atliffa fluorescence (fluorescences parametrs0), hlorofilīna vienība maksimālā fluorescence (Fm), mainīgā fluorescence (Fv), maksimālā PSII efektivitāte (Fv/Fm), fotoķīmiskā maksimālā kvantu raža PSII (Fv/F0 ) un Fm/F0 divu rīsu genotipu augos [Federrose 67 (F67) un Federrose 2000], kas parādās pēc 5 dienām (F2000)).
Relatīvais ūdens saturs (RWC) dažādi apstrādātiem rīsu augiem uzrādīja atšķirības (P ≤ 0,05) mijiedarbībā starp eksperimentālo un lapu apstrādi (1.A att.). Apstrādājot ar SA, abiem genotipiem tika reģistrētas zemākās vērtības (74,01% F67 un 76,6% F2000). Karstuma stresa apstākļos abu genotipu rīsu augu RWC, kas apstrādāti ar dažādiem fitohormoniem, ievērojami palielinājās. Kopumā CK, GA, AUX vai BR lietošana uz lapām palielināja RWC līdz vērtībām, kas līdzīgas augiem, kas eksperimenta laikā audzēti optimālos apstākļos. Absolūtās kontroles un lapotnes izsmidzināšanas augi abiem genotipiem reģistrēja aptuveni 83% vērtības. No otras puses, gs arī uzrādīja būtiskas atšķirības (P ≤ 0,01) eksperimenta un ārstēšanas mijiedarbībā (1.B att.). Absolūtās kontroles (AC) iekārta arī reģistrēja visaugstākās vērtības katram genotipam (440,65 mmol m-2s-1 F67 un 511,02 mmol m-2s-1 F2000). Rīsu augiem, kas pakļauti kombinētajam karstuma stresam, bija 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. Uz F2000 rīsu augiem, kas apsmidzināti ar CC, lapotnes izsmidzināšanas efekts ar fitohormoniem bija acīmredzamāks. Šai augu grupai nebija nekādu 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), stomatālo 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 novērtētā apstrāde ietvēra: absolūto kontroli (AC), siltuma 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 ± standarta kļūdu (n = 5). Kolonnas, kam seko dažādi burti, norāda uz statistiski nozīmīgas atšķirības saskaņā ar Tukey testu (P ≤ 0,05). Burti ar vienādības zīmi norāda, ka vidējais rādītājs nav statistiski nozīmīgs (≤ 0,05).
MDA (P ≤ 0,01) un prolīna (P ≤ 0,01) saturs arī uzrādīja būtiskas atšķirības mijiedarbībā starp eksperimentu un fitohormonu ārstēšanu (1. C, D att.). Paaugstināta lipīdu peroksidācija tika novērota ar SC apstrādi abos genotipos (1.C attēls), tomēr augiem, kas apstrādāti ar lapu augšanas regulatora aerosolu, tika novērota lipīdu peroksidācijas samazināšanās abos genotipos; Parasti fitohormonu (CA, AUC, BR vai GA) lietošana izraisa lipīdu peroksidācijas (MDA satura) samazināšanos. Netika konstatētas atšķirības starp divu genotipu AC augiem un augiem, kas pakļauti karstuma stresam un apsmidzināti ar fitohormoniem (novērotās FW vērtības augiem “F67” bija robežās no 4,38–6,77 µmol g-1, bet FW “F2000” augiem “novērotās vērtības svārstījās no 2,84 līdz 9motls-8. prolīna sintēze “F67″ augos bija zemāka nekā “F2000″ augiem kombinētā stresa apstākļos, kas izraisīja prolīna ražošanas pieaugumu karstuma stresa pakļautos rīsu augos, abos eksperimentos tika novērots, ka šo hormonu ievadīšana būtiski palielināja aminoskābju saturu F2000 augos (AUX un BR bija attiecīgi 30,44 g.18molF un. 1G).
Lapu augu augšanas regulatora izsmidzināšanas un kombinētā karstuma stresa ietekme uz augu lapotnes temperatūru un relatīvās tolerances indeksu (RTI) ir parādīta 2.A un B attēlā. Abiem genotipiem maiņstrāvas augu lapotnes temperatūra bija tuvu 27 °C, bet SC augiem - aptuveni 28 °C. AR. Tika arī novērots, ka lapu apstrāde ar CK un BR izraisīja lapotnes temperatūras pazemināšanos par 2–3 °C, salīdzinot ar SC augiem (2.A attēls). RTI uzrādīja līdzīgu izturēšanos kā citiem fizioloģiskiem mainīgajiem, uzrādot būtiskas atšķirības (P ≤ 0,01) eksperimenta un ārstēšanas mijiedarbībā (2.B attēls). SC augiem bija zemāka augu tolerance abos genotipos (34,18% un 33,52% attiecīgi “F67” un “F2000” rīsu augiem). Fitohormonu barošana ar lapām uzlabo RTI augos, kas pakļauti augstas temperatūras stresam. Šis efekts bija izteiktāks ar CC apsmidzinātajiem “F2000” augiem, 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 kompleksam karstuma stresam, bija visaugstākā stresa indeksa vērtība (0, 816). Rīsu augus apsmidzinot ar dažādiem fitohormoniem, stresa indekss bija zemāks (vērtības no 0,6 līdz 0,67). Visbeidzot, optimālos apstākļos audzēta rīsu auga vērtība bija 0,138.
2. attēls. Kombinētā karstuma stresa (40°/30°C dienā/nakts) ietekme uz lapotnes temperatūru (A), relatīvās tolerances indeksu (RTI) (B) un ražas stresa indeksu (CSI) (C) divām augu sugām. Komerciālie rīsu genotipi (F67 un F2000) tika pakļauti dažādai termiskai apstrādei. Katram genotipam novērtētā apstrāde ietvēra: absolūto kontroli (AC), siltuma 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 ± standarta kļūdu (n = 5). Kolonnas, kam seko dažādi burti, norāda uz 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 lielumi, kas novērtēti pie 55 DAE, izskaidro 66,1% no karstuma pakļauto rīsu augu fizioloģiskās un bioķīmiskās reakcijas, kas apstrādātas ar augšanas regulatora aerosolu (3. attēls). Vektori apzīmē mainīgos, un punkti apzīmē augu augšanas regulatorus (GR). Gs, hlorofila satura, PSII maksimālās kvantu efektivitātes (Fv/Fm) un bioķīmisko parametru (TChl, MDA un prolīna) vektori atrodas ciešā leņķī pret izcelsmi, norādot uz augstu korelāciju starp augu fizioloģisko uzvedību un tiem. mainīgs. Vienā grupā (V) bija rīsu stādi, kas audzēti optimālā temperatūrā (AT) un F2000 augi, kas apstrādāti ar CK un BA. Tajā pašā laikā lielākā daļa augu, kas apstrādāti ar GR, veidoja atsevišķu grupu (IV), un apstrāde ar GA F2000 veidoja atsevišķu grupu (II). Turpretim karstuma stresa rīsu stādi (I un III grupa) bez fitohormonu izsmidzināšanas (abi genotipi bija SC) atradās zonā, kas ir pretēja V grupai, parādot karstuma stresa ietekmi uz augu fizioloģiju. .
3. attēls. Kombinētā karstuma stresa (40°/30°C diena/nakts) ietekmes uz divu rīsu genotipu (F67 un F2000) augiem bigrāfiskā analīze 55 dienas pēc dīgšanas (DAE). Saīsinājumi: AC F67, absolūtā kontrole F67; SC F67, siltuma 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, siltuma stresa kontrole F2000; AUX F2000, siltuma 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, stomatāla vadītspēja, Fv/Fm attiecība, CSI, MDA, RTI un prolīna saturs, var palīdzēt izprast rīsu genotipu pielāgošanos 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 stādu vienlaicīgai novērtēšanai atkarībā no pieejamās infrastruktūras lieluma vai stāvokļa (Sarsu et al. 2018). Šī pētījuma rezultāti parādīja, ka kombinētais karstuma stress izraisa dažādas fizioloģiskas un bioķīmiskas reakcijas abos rīsu genotipos, norādot uz adaptācijas procesu. Šie rezultāti arī norāda, ka lapotnes augšanas regulatoru aerosoli (galvenokārt citokinīni un brassinosteroīdi) palīdz rīsiem pielāgoties sarežģītajam karstuma stresam, jo ​​labvēlība galvenokārt ietekmē gs, RWC, Fv/Fm attiecību, fotosintētiskos pigmentus un prolīna saturu.
Augšanas regulatoru lietošana palīdz uzlabot ūdens stāvokli rīsu augiem karstuma stresa apstākļos, kas var būt saistīts ar lielāku stresu un zemāku augu lapotnes temperatūru. Šis pētījums parādīja, ka starp “F2000” (jutīgais genotips) augiem rīsu augiem, kas apstrādāti galvenokārt 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 fizioloģiski rādītāji, 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 pastiprina g stresa apstākļos, jo šie augu hormoni var veicināt stomatālu atvēršanos, sintētiski mijiedarbojoties ar citām signalizācijas molekulām, piemēram, ABA (stomatāla slēgšanas veicinātājs abiotiskā stresa apstākļos) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013). ). , 2014). Stomatāla atvēršana veicina lapu atdzišanu un palīdz samazināt lapotnes temperatūru (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Šo iemeslu dēļ ar CK vai BR apsmidzināto rīsu augu lapotnes temperatūra kombinētā siltuma stresa gadījumā var būt zemāka.
Augstas temperatūras stress var samazināt fotosintētiskā pigmenta saturu lapās (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). Šajā pētījumā, kad rīsu augi bija pakļauti karstuma stresam un netika apsmidzināti ar augu augšanas regulatoriem, fotosintēzes pigmentiem bija tendence samazināties abos genotipos (2. tabula). Feng et al. (2013) arī ziņoja par būtisku hlorofila satura samazināšanos divu karstuma stresam pakļauto kviešu genotipu lapās. Augstas temperatūras iedarbība bieži izraisa hlorofila satura samazināšanos, kas var būt saistīts ar samazinātu hlorofila biosintēzi, pigmentu noārdīšanos vai to kopējo ietekmi karstuma spriedzes ietekmē (Fahad et al., 2017). Tomēr rīsu augi, kas apstrādāti galvenokārt ar CK un BA, palielināja lapu fotosintētisko pigmentu koncentrāciju karstuma stresa apstākļos. Līdzīgus rezultātus ziņoja arī Jespersens un Huangs (2015) un Suchsagunpanit et al. (2015), kuri novēroja lapu hlorofila satura palielināšanos pēc zeatīna un epibrassinosteroīdu hormonu lietošanas attiecīgi karstuma pakļautajā smilšzālē un rīsos. Saprātīgs izskaidrojums tam, kāpēc CK un BR veicina paaugstinātu lapu hlorofila saturu kombinētā karstuma stresa apstākļos, ir tas, ka CK var veicināt ilgstošas ​​ekspresijas veicinātāju (piemēram, novecošanās aktivējošā promotora (SAG12) vai HSP18 promotora) ierosināšanu un samazināt hlorofila zudumu lapās. , aizkavē lapu novecošanos un palielina 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 proteīnu ekspresiju un uzlabo dažādus vielmaiņas adaptācijas procesus, piemēram, pastiprinātu hlorofila biosintēzi (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Hlorofila a fluorescences parametri nodrošina ātru un nesagraujošu 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 indikatori augu pielāgošanai stresa apstākļiem (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Šajā pētījumā SC augi uzrādīja zemākās šī mainīgā vērtības, galvenokārt "F2000" rīsu augi. Yin et al. (2010) arī atklāja, ka visaugstāk augošo rīsu lapu Fv/Fm attiecība ievērojami samazinājās temperatūrā virs 35°C. Saskaņā ar Feng et al. (2013), zemāka Fv / Fm attiecība karstuma spriedzes apstākļos norāda, ka PSII reakcijas centra ierosmes enerģijas uztveršanas un pārveidošanas ātrums ir samazināts, norādot, ka PSII reakcijas centrs sadalās siltuma spriedzes ietekmē. Šis novērojums ļauj secināt, ka jutīgajās šķirnēs fotosintēzes aparāta traucējumi ir izteiktāki (Fedearroz 2000) nekā rezistentajās šķirnēs (Fedearroz 67).
CK vai BR izmantošana kopumā uzlaboja PSII veiktspēju sarežģītos karstuma stresa apstākļos. Līdzīgus rezultātus ieguva Suchsagunpanit et al. (2015), kurš novēroja, ka BR pielietojums palielināja PSII efektivitāti rīsu karstuma stresa apstākļos. Kumar et al. (2020) arī atklāja, ka aunazirņu augi, kas apstrādāti ar CK (6-benziladenīnu) un pakļauti karstuma stresam, palielināja Fv / Fm attiecību, secinot, ka CK lietošana uz lapām, aktivizējot zeaksantīna pigmenta ciklu, veicināja PSII aktivitāti. Turklāt BR lapu aerosols veicināja PSII fotosintēzi kombinētos stresa apstākļos, norādot, ka šī fitohormona lietošana samazināja PSII antenu ierosmes enerģijas izkliedi un veicināja nelielu karstuma šoka proteīnu uzkrāšanos hloroplastos (Ogweno et al. 2008; Lachowi Kothari un Lachowi Kothari). , 2021).
MDA un prolīna saturs bieži palielinās, kad augi ir pakļauti abiotiskajam stresam, 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 agronomiskās prakses 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 saturam bija tendence būt augstākam rīsu augiem, kas attiecīgi pakļauti augstām temperatūrām naktī vai dienas laikā. Tomēr CK un BR lapu izsmidzināšana veicināja MDA samazināšanos un prolīna līmeņa paaugstināšanos, galvenokārt tolerantajā genotipā (Federroz 67). CK aerosols var veicināt citokinīna oksidāzes/dehidrogenāzes pārmērīgu ekspresiju, tādējādi palielinot aizsargājošo savienojumu, piemēram, betaīna un prolīna, saturu (Liu et al., 2020). BR veicina osmoprotektoru, 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 novērtējamās procedūras palīdz mazināt dažādus stresus (abiotiskus un biotiskos) un pozitīvi ietekmē augu fizioloģiju (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). CSI vērtības var svārstīties no 0 līdz 1, attiecīgi attēlojot bez stresa un stresa apstākļus (Lee et al., 2010). Siltuma stresa (SC) augu CSI vērtības svārstījās no 0,8 līdz 0,9 (2.B attēls), norādot, ka kombinētais stress negatīvi ietekmēja rīsu augus. Tomēr BC (0, 6) vai CK (0, 6) lapu izsmidzināšana galvenokārt izraisīja šī indikatora samazināšanos abiotiskā stresa apstākļos, salīdzinot ar SC rīsu augiem. F2000 augos RTI uzrādīja lielāku pieaugumu, lietojot CA (97,69%) un BC (60,73%), salīdzinot ar SA (33,52%), norādot, ka šie augu augšanas regulatori arī palīdz uzlabot rīsu reakciju uz kompozīcijas toleranci. Pārkarst. Šie indeksi ir ierosināti, lai pārvaldītu stresa apstākļus dažādās sugās. Pētījums, ko veica Lī et al. (2010) parādīja, ka divu kokvilnas šķirņu CSI ar mērenu ūdens spiedienu 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 apstākļi. Turklāt Chavez-Arias et al. (2020) novērtēja sintētisko izsaucēju efektivitāti kā visaptverošu stresa pārvaldības stratēģiju C. elegans augiem un atklāja, ka augiem, kas apsmidzināti ar šiem savienojumiem, ir 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.
Dažos pēdējos gados rīsu pētījumi Kolumbijā ir vērsti uz to genotipu novērtēšanu, kas ir izturīgi pret augstu dienas vai nakts temperatūru, izmantojot fizioloģiskās vai bioķīmiskās pazīmes (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Tomēr pēdējos gados praktisku, ekonomisku un rentablu 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 novērotā rīsu augu fizioloģiskā un bioķīmiskā reakcija uz sarežģītu karstuma stresu (40 ° C dienā / 30 ° C naktī) liecina, ka lapu izsmidzināšana ar CK vai BR var būt piemērota kultūraugu pārvaldības metode, lai mazinātu nelabvēlīgo ietekmi. Mērena karstuma stresa periodu ietekme. Šīs apstrādes uzlaboja abu rīsu genotipu (zemu CSI un augstu RTI) toleranci, parādot vispārēju tendenci augu fizioloģiskās un bioķīmiskās reakcijas kombinētā siltuma stresa apstākļos. Galvenā rīsu augu reakcija bija GC, kopējā hlorofila, α un β hlorofila un karotinoīdu satura samazināšanās. Turklāt augi cieš no PSII bojājumiem (samazināti hlorofila fluorescences parametri, piemēram, Fv / Fm attiecība) un palielināta lipīdu peroksidācija. No otras puses, ja rīsus apstrādāja ar CK un BR, šīs negatīvās sekas tika mazinātas 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 negatīvo vai pozitīvo mijiedarbības ietekmi starp karstuma stresu un BR (brassinosteroīdu) un CK (citokinīna) lietošanu uz lapām attiecīgi uz fizioloģiskajām un bioķīmiskajām reakcijām. gs: stomatālā vadītspēja; Kopējais Chl: kopējais hlorofila saturs; Chl α: hlorofila β saturs; Cx+c: karotinoīdu saturs;
Rezumējot, fizioloģiskās un bioķīmiskās atbildes šajā pētījumā norāda, 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 kombinētā siltuma stresa samazināšanās pakāpi. Tomēr citokinīns un brassinosteroīdi izraisīja labāku augu adaptāciju, jo abi augu augšanas regulatori palielināja hlorofila saturu, alfa-hlorofila fluorescences parametrus, gs un RWC, salīdzinot ar rīsu augiem bez jebkādas pielietošanas, kā arī samazināja MDA saturu un lapotnes temperatūru. Rezumējot, mēs secinām, ka augu augšanas regulatoru (citokinīnu un brassinosteroīdu) izmantošana ir noderīgs līdzeklis, lai pārvaldītu stresa apstākļus rīsu kultūrās, ko izraisa smags karstuma stress augstas temperatūras periodos.
Pētījumā izklāstītie oriģinālie materiāli ir pievienoti rakstam, un turpmākās uzziņas var vērsties pie attiecīgā autora.