Regulatori rasta biljaka korišteni su kao strategija za smanjenje toplotnog stresa kod različitih usjeva.

Proizvodnja riže opada zbog klimatskih promjena i varijabilnosti u Kolumbiji.Regulatori rasta biljakakorišteni su kao strategija za smanjenje toplotnog stresa kod različitih usjeva. Stoga je cilj ove studije bio procijeniti fiziološke efekte (stomatalna provodljivost, ukupni sadržaj hlorofila, odnos Fv/Fm dva komercijalna genotipa riže izložena kombinovanom toplotnom stresu (visoke dnevne i noćne temperature), temperatura krošnje i relativni sadržaj vode) i biohemijske varijable (sadržaj malondialdehida (MDA) i prolinske kiseline). Prvi i drugi eksperiment provedeni su korištenjem biljaka dva genotipa riže, Federrose 67 („F67“) i Federrose 2000 („F2000“). Oba eksperimenta su analizirana zajedno kao niz eksperimenata. Utvrđeni tretmani bili su sljedeći: apsolutna kontrola (AC) (biljke riže uzgajane na optimalnim temperaturama (dnevna/noćna temperatura 30/25°C)), kontrola toplotnog stresa (SC) [biljke riže izložene samo kombinovanom toplotnom stresu (40/25°C). 30°C)], a biljke riže su bile pod stresom i prskane regulatorima rasta biljaka (stres+AUX, stres+BR, stres+CK ili stres+GA) dva puta (5 dana prije i 5 dana nakon toplotnog stresa). Prskanje sa SA povećalo je ukupni sadržaj hlorofila obje sorte (svježa težina biljaka riže „F67“ i „F2000“ bila je 3,25 i 3,65 mg/g, respektivno) u poređenju sa SC biljkama (svježa težina biljaka „F67“ bila je 2,36 i 2,56 mg/g). [g-1] i riže „F2000“, folijarna primjena CK je također generalno poboljšala stomatalnu provodljivost biljaka riže „F2000“ (499,25 u odnosu na 150,60 mmol m-2 s) u poređenju sa kontrolom toplotnog stresa. Zbog toplotnog stresa, temperatura krune biljke se smanjuje za 2–3 °C, a sadržaj MDA u biljkama se smanjuje. Indeks relativne tolerancije pokazuje da folijarna primjena CK (97,69%) i BR (60,73%) može pomoći u ublažavanju problema kombinovanog toplotnog stresa, uglavnom kod biljaka riže F2000. Zaključno, folijarno prskanje BR ili CK može se smatrati agronomskom strategijom koja pomaže u smanjenju negativnih efekata uslova kombinovanog toplotnog stresa na fiziološko ponašanje biljaka riže.
Riža (Oryza sativa) pripada porodici Poaceae i jedna je od najčešće uzgajanih žitarica na svijetu, uz kukuruz i pšenicu (Bajaj i Mohanty, 2005). Površina pod uzgojem riže iznosi 617.934 hektara, a nacionalna proizvodnja u 2020. godini iznosila je 2.937.840 tona sa prosječnim prinosom od 5,02 tone/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Globalno zagrijavanje utiče na usjeve riže, što dovodi do različitih vrsta abiotičkih stresova kao što su visoke temperature i periodi suše. Klimatske promjene uzrokuju porast globalnih temperatura; Predviđa se da će temperature porasti za 1,0–3,7°C u 21. vijeku, što bi moglo povećati učestalost i intenzitet toplotnog stresa. Povećane temperature okoline uticale su na rižu, uzrokujući pad prinosa usjeva za 6–7%. S druge strane, klimatske promjene također dovode do nepovoljnih uslova okoline za usjeve, kao što su periodi teške suše ili visoke temperature u tropskim i suptropskim regijama. Osim toga, varijabilnost poput El Niña može dovesti do toplotnog stresa i pogoršati štetu na usjevima u nekim tropskim regijama. U Kolumbiji se predviđa da će se temperature u područjima proizvodnje riže povećati za 2–2,5°C do 2050. godine, smanjujući proizvodnju riže i utičući na tokove proizvoda na tržištima i u lancima snabdijevanja.
Većina rižinih usjeva uzgaja se u područjima gdje su temperature blizu optimalnog raspona za rast usjeva (Shah et al., 2011). Izvješteno je da su optimalne prosječne dnevne i noćne temperature zarast i razvoj rižesu uglavnom 28°C i 22°C, respektivno (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Temperature iznad ovih pragova mogu uzrokovati periode umjerenog do jakog toplotnog stresa tokom osjetljivih faza razvoja riže (bokorenje, cvjetanje, cvjetanje i punjenje zrna), što negativno utiče na prinos zrna. Ovo smanjenje prinosa uglavnom je posljedica dugih perioda toplotnog stresa, koji utiču na fiziologiju biljaka. Zbog interakcije različitih faktora, kao što su trajanje stresa i maksimalna dostignuta temperatura, toplotni stres može uzrokovati niz nepovratnih oštećenja metabolizma i razvoja biljaka.
Toplotni stres utiče na različite fiziološke i biohemijske procese u biljkama. Fotosinteza lista je jedan od procesa najosjetljivijih na toplotni stres kod biljaka riže, jer se brzina fotosinteze smanjuje za 50% kada dnevne temperature pređu 35°C. Fiziološki odgovori biljaka riže variraju ovisno o vrsti toplotnog stresa. Na primjer, brzina fotosinteze i stomatalna provodljivost su inhibirane kada su biljke izložene visokim dnevnim temperaturama (33–40°C) ili visokim dnevnim i noćnim temperaturama (35–40°C tokom dana, 28–30°C). C znači noć) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Visoke noćne temperature (30°C) uzrokuju umjerenu inhibiciju fotosinteze, ali povećavaju noćno disanje (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Bez obzira na period stresa, toplotni stres također utiče na sadržaj hlorofila u listovima, odnos varijabilne fluorescencije hlorofila i maksimalne fluorescencije hlorofila (Fv/Fm) i aktivaciju Rubisco-a kod biljaka riže (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). (Sanchez Reynoso et al., 2014).
Biohemijske promjene su još jedan aspekt adaptacije biljaka na toplotni stres (Wahid et al., 2007). Sadržaj prolina se koristi kao biohemijski indikator biljnog stresa (Ahmed i Hassan 2011). Prolin igra važnu ulogu u metabolizmu biljaka jer djeluje kao izvor ugljika ili dušika i kao stabilizator membrane u uslovima visokih temperatura (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Visoke temperature takođe utiču na stabilnost membrane putem lipidne peroksidacije, što dovodi do stvaranja malondialdehida (MDA) (Wahid et al., 2007). Stoga se sadržaj MDA koristi i za razumijevanje strukturnog integriteta ćelijskih membrana pod toplotnim stresom (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Konačno, kombinovani toplotni stres [37/30°C (dan/noć)] povećao je procenat curenja elektrolita i sadržaj malondialdehida u riži (Liu et al., 2013).
Upotreba regulatora rasta biljaka (GR) procijenjena je kao faktor ublažavanja negativnih efekata toplotnog stresa, budući da su ove supstance aktivno uključene u biljne odgovore ili fiziološke odbrambene mehanizme protiv takvog stresa (Peleg i Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Egzogena primjena genetičkih resursa imala je pozitivan učinak na toleranciju na toplotni stres kod različitih usjeva. Studije su pokazale da fitohormoni poput giberelina (GA), citokinina (CK), auksina (AUX) ili brasinosteroida (BR) dovode do povećanja različitih fizioloških i biohemijskih varijabli (Peleg i Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al., 2012; Zhou et al., 2014). U Kolumbiji, egzogena primjena genetičkih resursa i njen uticaj na usjeve riže nisu u potpunosti shvaćeni i proučeni. Međutim, prethodna studija je pokazala da folijarno prskanje BR-om može poboljšati toleranciju riže poboljšanjem karakteristika izmjene plinova, sadržaja klorofila ili prolina u listovima sadnica riže (Quintero-Calderón et al., 2021).
Citokinini posreduju u odgovorima biljaka na abiotske stresove, uključujući toplotni stres (Ha et al., 2012). Osim toga, zabilježeno je da egzogena primjena CK može smanjiti termalna oštećenja. Na primjer, egzogena primjena zeatina povećala je brzinu fotosinteze, sadržaj hlorofila a i b i efikasnost transporta elektrona kod puzave trave (Agrotis estolonifera) tokom toplotnog stresa (Xu i Huang, 2009; Jespersen i Huang, 2015). Egzogena primjena zeatina također može poboljšati antioksidativnu aktivnost, pojačati sintezu različitih proteina, smanjiti oštećenje reaktivnim vrstama kisika (ROS) i proizvodnju malondialdehida (MDA) u biljnim tkivima (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Upotreba giberelinske kiseline također je pokazala pozitivan odgovor na toplotni stres. Studije su pokazale da biosinteza GA posreduje u različitim metaboličkim putevima i povećava toleranciju u uslovima visokih temperatura (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) su otkrili da folijarno prskanje egzogene GA (25 ili 50 mg*L) može povećati brzinu fotosinteze i antioksidativnu aktivnost kod biljaka narandže izloženih toplotnom stresu u poređenju sa kontrolnim biljkama. Također je uočeno da egzogena primjena HA povećava relativni sadržaj vlage, sadržaj hlorofila i karotenoida i smanjuje lipidnu peroksidaciju kod urme (Phoenix dactylifera) pod toplotnim stresom (Khan et al., 2020). Auksin također igra važnu ulogu u regulaciji adaptivnih odgovora rasta na uslove visokih temperatura (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Ovaj regulator rasta djeluje kao biohemijski marker u različitim procesima kao što su sinteza ili razgradnja prolina pod abiotičkim stresom (Ali et al. 2007). Osim toga, AUX također pojačava antioksidativnu aktivnost, što dovodi do smanjenja MDA u biljkama zbog smanjene lipidne peroksidacije (Bielach et al., 2017). Sergeev et al. (2018) su primijetili da se u biljkama graška (Pisum sativum) pod toplotnim stresom povećava sadržaj prolina (dimetilaminoetoksikarbonilmetil)naftilhlorometil etera (TA-14). U istom eksperimentu, također su primijetili niže nivoe MDA u tretiranim biljkama u poređenju sa biljkama koje nisu tretirane AUX-om.
Brassinosteroidi su još jedna klasa regulatora rasta koji se koriste za ublažavanje efekata toplotnog stresa. Ogweno i saradnici (2008) su izvijestili da je egzogeni BR sprej povećao neto brzinu fotosinteze, stomatalnu provodljivost i maksimalnu brzinu Rubisco karboksilacije biljaka paradajza (Solanum lycopersicum) pod toplotnim stresom tokom 8 dana. Folijarno prskanje epibrassinosteroida može povećati neto brzinu fotosinteze biljaka krastavca (Cucumis sativus) pod toplotnim stresom (Yu i saradnici, 2004). Osim toga, egzogena primjena BR-a odgađa degradaciju hlorofila i povećava efikasnost korištenja vode i maksimalni kvantni prinos PSII fotohemije kod biljaka pod toplotnim stresom (Holá i saradnici, 2010; Toussagunpanit i saradnici, 2015).
Zbog klimatskih promjena i varijabilnosti, usjevi pirinča se suočavaju s periodima visokih dnevnih temperatura (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). U fenotipizaciji biljaka, upotreba fitonutrijenata ili biostimulansa proučavana je kao strategija za ublažavanje toplotnog stresa u područjima uzgoja riže (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al., 2021). Pored toga, upotreba biohemijskih i fizioloških varijabli (temperatura lista, stomatalna provodljivost, parametri fluorescencije hlorofila, hlorofil i relativni sadržaj vode, sinteza malondialdehida i prolina) pouzdan je alat za skrining biljaka riže izloženih toplotnom stresu na lokalnom i međunarodnom nivou (Sánchez-Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Međutim, istraživanja o upotrebi folijarnih fitohormonskih sprejeva kod riže na lokalnom nivou ostaju rijetka. Stoga je proučavanje fizioloških i biohemijskih reakcija primjene regulatora rasta biljaka od velikog značaja za predlaganje praktičnih agronomskih strategija za rješavanje negativnih efekata perioda složenog toplotnog stresa kod riže. Stoga je svrha ove studije bila procijeniti fiziološke (stomatalna provodljivost, parametri fluorescencije hlorofila i relativni sadržaj vode) i biohemijske efekte folijarne primjene četiri regulatora rasta biljaka (AUX, CK, GA i BR). (Fotosintetski pigmenti, sadržaj malondialdehida i prolina) Varijable kod dva komercijalna genotipa riže izložena kombinovanom toplotnom stresu (visok dnevni/noćni opterećenje) temperature).
U ovoj studiji provedena su dva nezavisna eksperimenta. Genotipovi Federrose 67 (F67: genotip razvijen na visokim temperaturama tokom posljednje decenije) i Federrose 2000 (F2000: genotip razvijen u posljednjoj deceniji 20. stoljeća, pokazujući otpornost na virus bijelog lista) korišteni su prvi put u drugom eksperimentu. Oba genotipa široko uzgajaju kolumbijski farmeri. Sjeme je posijano u posude od 10 litara (dužina 39,6 cm, širina 28,8 cm, visina 16,8 cm) koje sadrže pjeskovito ilovasto tlo s 2% organske tvari. U svaku posudu posađeno je pet prethodno proklijalih sjemenki. Palete su postavljene u staklenik Fakulteta poljoprivrednih nauka Nacionalnog univerziteta Kolumbije, kampus Bogota (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), na nadmorskoj visini od 2556 m. m.) i provedena su od oktobra do decembra 2019. Jedan eksperiment (Federroz 67) i drugi eksperiment (Federroz 2000) u istoj sezoni 2020.
Uslovi okoline u stakleniku tokom svake sezone sadnje su sljedeći: dnevna i noćna temperatura 30/25°C, relativna vlažnost 60~80%, prirodni fotoperiod 12 sati (fotosintetski aktivno zračenje 1500 µmol (fotona) m-2 s-). 1 u podne. Biljke su gnojene prema sadržaju svakog elementa 20 dana nakon nicanja sjemena (DAE), prema Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg dušika po biljci, 110 mg fosfora po biljci, 350 mg kalija po biljci, 68 mg kalcija po biljci, 20 mg magnezija po biljci, 20 mg sumpora po biljci, 17 mg silicija po biljci. Biljke sadrže 10 mg bora po biljci, 17 mg bakra po biljci i 44 mg cinka po biljci. Biljke riže su održavane na do 47 DAE u svakom eksperimentu kada su dostigle fenološki stadij V5 tokom ovog perioda. Prethodne studije su pokazale da je ova fenološka faza odgovarajuće vrijeme za provođenje studija toplotnog stresa kod riže (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
U svakom eksperimentu provedene su dvije odvojene primjene regulatora rasta listova. Prvi set folijarnih fitohormonskih sprejeva primijenjen je 5 dana prije tretmana toplotnog stresa (42 DAE) kako bi se biljke pripremile za stresne uvjete okoline. Drugi folijarni sprej je zatim primijenjen 5 dana nakon što su biljke bile izložene stresnim uvjetima (52 DAE). Korištena su četiri fitohormona, a svojstva svakog aktivnog sastojka prskanog u ovoj studiji navedena su u Dodatnoj tabeli 1. Koncentracije korištenih regulatora rasta listova bile su sljedeće: (i) Auksin (1-naftilacetna kiselina: NAA) u koncentraciji od 5 × 10⁻⁶ M (ii) 5 × 10–5 M giberelin (giberelična kiselina: NAA); GA3); (iii) Citokinin (trans-zeatin) 1 × 10⁻⁶ M (iv) Brasinosteroidi [Spirostan-6-on, 3,5-dihidroksi-, (3b,5a,25R)] 5 × 10⁻⁶; M. Ove koncentracije su odabrane jer izazivaju pozitivne reakcije i povećavaju otpornost biljaka na toplotni stres (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Biljke riže bez ikakvih sprejeva s regulatorima rasta tretirane su samo destiliranom vodom. Sve biljke riže poprskane su ručnom prskalicom. Nanesite 20 ml H2O na biljku kako biste navlažili gornju i donju površinu listova. Sva folijarna prskanja koristila su poljoprivredni adjuvant (Agrotin, Bayer CropScience, Kolumbija) u koncentraciji od 0,1% (v/v). Udaljenost između saksije i prskalice je 30 cm.
Tretmani toplotnog stresa primijenjeni su 5 dana nakon prvog folijarnog prskanja (47 DAE) u svakom eksperimentu. Biljke riže prebačene su iz staklenika u komoru za uzgoj od 294 litara (MLR-351H, Sanyo, IL, SAD) kako bi se uspostavio toplotni stres ili održali isti uslovi okoline (47 DAE). Kombinovani tretman toplotnog stresa proveden je postavljanjem komore na sljedeće dnevne/noćne temperature: dnevna visoka temperatura [40°C tokom 5 sati (od 11:00 do 16:00)] i noćni period [30°C tokom 5 sati], 8 dana zaredom (od 19:00 do 24:00). Temperatura stresa i vrijeme izlaganja odabrani su na osnovu prethodnih studija (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabria et al. 2017). S druge strane, grupa biljaka prebačenih u komoru za rast držana je u stakleniku na istoj temperaturi (30°C tokom dana/25°C noću) tokom 8 uzastopnih dana.
Na kraju eksperimenta, dobijene su sljedeće grupe tretmana: (i) temperaturni uslovi rasta + primjena destilovane vode [Apsolutna kontrola (AC)], (ii) uslovi toplotnog stresa + primjena destilovane vode [Kontrola toplotnog stresa (SC)], (iii) uslovi toplotnog stresa + primjena auksina (AUX), (iv) uslovi toplotnog stresa + primjena giberelina (GA), (v) uslovi toplotnog stresa + primjena citokinina (CK) i (vi) uslovi toplotnog stresa + brasinosteroid (BR) Dodatak. Ove grupe tretmana korištene su za dva genotipa (F67 i F2000). Svi tretmani su provedeni u potpuno randomiziranom dizajnu sa pet ponavljanja, od kojih se svako sastojalo od jedne biljke. Svaka biljka je korištena za očitavanje varijabli određenih na kraju eksperimenta. Eksperiment je trajao 55 dana nakon uzimanja biljke.
Stomatalna provodljivost (gs) mjerena je pomoću prenosivog porozometra (SC-1, METER Group Inc., SAD) u rasponu od 0 do 1000 mmol m-2 s-1, s otvorom komore za uzorak od 6,35 mm. Mjerenja se vrše pričvršćivanjem stomametarske sonde na zreli list s glavnim izdankom biljke koji je potpuno razvijen. Za svaki tretman, očitanja gs su zabilježena na tri lista svake biljke između 11:00 i 16:00 sati, a zatim su vrijednosti usrednjene.
RWC je određen prema metodi koju su opisali Ghoulam i saradnici (2002). Potpuno rašireni list korišten za određivanje g također je korišten za mjerenje RWC. Svježa težina (FW) je određena odmah nakon berbe pomoću digitalne vage. Listovi su zatim stavljeni u plastičnu posudu napunjenu vodom i ostavljeni u mraku na sobnoj temperaturi (22°C) tokom 48 sati. Nakon toga, izvagani su na digitalnoj vagi i zabilježena je raširena težina (TW). Nabubreni listovi su sušeni u pećnici na 75°C tokom 48 sati i zabilježena je njihova suha težina (DW).
Relativni sadržaj hlorofila određen je pomoću hlorofil metra (atLeafmeter, FT Green LLC, SAD) i izražen u atLeaf jedinicama (Dey et al., 2016). Očitavanja maksimalne kvantne efikasnosti PSII (omjer Fv/Fm) zabilježena su pomoću hlorofil fluorimetra s kontinuiranom ekscitacijom (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Listovi su adaptirani na tamu pomoću stezaljki za listove tokom 20 minuta prije mjerenja Fv/Fm (Restrepo-Diaz i Garces-Varon, 2013). Nakon što su se listovi aklimatizirali na tamu, izmjerene su bazna linija (F0) i maksimalna fluorescencija (Fm). Iz ovih podataka izračunati su varijabilna fluorescencija (Fv = Fm – F0), omjer varijabilne fluorescencije i maksimalne fluorescencije (Fv/Fm), maksimalni kvantni prinos fotohemije PSII (Fv/F0) i omjer Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Relativno očitavanje hlorofila i fluorescencije hlorofila izvršeno je na istim listovima koji su korišteni za gs mjerenja.
Približno 800 mg svježe težine lista prikupljeno je kao biohemijske varijable. Uzorci lista su zatim homogenizirani u tekućem dušiku i pohranjeni za daljnju analizu. Spektrometrijska metoda korištena za procjenu sadržaja tkivnog klorofila a, b i karotenoida zasnovana je na metodi i jednačinama koje je opisao Wellburn (1994). Uzorci tkiva lista (30 mg) prikupljeni su i homogenizirani u 3 ml 80% acetona. Uzorci su zatim centrifugirani (model 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, SAD) na 5000 rpm tokom 10 minuta kako bi se uklonile čestice. Supernatant je razrijeđen do konačne zapremine od 6 ml dodavanjem 80% acetona (Sims i Gamon, 2002). Sadržaj klorofila određen je na 663 (klorofil a) i 646 (klorofil b) nm, a karotenoida na 470 nm pomoću spektrofotometra (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, SAD).
Za procjenu lipidne peroksidacije membrane (MDA) korištena je metoda s tiobarbiturnom kiselinom (TBA) koju su opisali Hodges i suradnici (1999). Približno 0,3 g tkiva lista također je homogenizirano u tekućem dušiku. Uzorci su centrifugirani pri 5000 o/min, a apsorbancija je izmjerena na spektrofotometru pri 440, 532 i 600 nm. Konačno, koncentracija MDA izračunata je korištenjem koeficijenta ekstinkcije (157 M mL−1).
Sadržaj prolina u svim tretmanima određen je metodom koju su opisali Bates i saradnici (1973). U uskladišteni uzorak doda se 10 ml 3% vodenog rastvora sulfosalicilne kiseline i filtrira kroz Whatman filter papir (br. 2). Zatim se 2 ml ovog filtrata pomiješa sa 2 ml ninhidrične kiseline i 2 ml glacijalne sirćetne kiseline. Smjesa se stavi u vodeno kupatilo na 90°C tokom 1 sata. Reakciju zaustavi inkubacijom na ledu. Epruvetu snažno protresti pomoću vortex mućkalice i rastvoriti dobijeni rastvor u 4 ml toluena. Očitavanja apsorbancije određena su na 520 nm korištenjem istog spektrofotometra koji se koristi za kvantifikaciju fotosintetskih pigmenata (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, SAD).
Metodu koju su opisali Gerhards i saradnici (2016) za izračunavanje temperature krošnje i CSI. Termalne fotografije su snimljene FLIR 2 kamerom (FLIR Systems Inc., Boston, MA, SAD) sa tačnošću od ±2°C na kraju stresnog perioda. Postavite bijelu površinu iza biljke za fotografisanje. Ponovo su dvije fabrike uzete u obzir kao referentni modeli. Biljke su postavljene na bijelu površinu; jedna je premazana poljoprivrednim adjuvansom (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Kolumbija) kako bi se simuliralo otvaranje svih puči [vlažni režim (Twet)], a druga je bio list bez ikakve primjene [suhi režim (Tdry)] (Castro-Duque i saradnici, 2020). Udaljenost između kamere i saksije tokom snimanja bila je 1 m.
Indeks relativne tolerancije izračunat je indirektno korištenjem stomatalne provodljivosti (gs) tretiranih biljaka u poređenju s kontrolnim biljkama (biljke bez stresnih tretmana i s primijenjenim regulatorima rasta) kako bi se odredila tolerancija tretiranih genotipova procijenjenih u ovoj studiji. RTI je dobiven korištenjem jednačine prilagođene iz Chávez-Arias et al. (2020).
U svakom eksperimentu, sve gore navedene fiziološke varijable su određene i zabilježene na 55 DAE koristeći potpuno razvijene listove sakupljene s gornjeg dijela krošnje. Pored toga, mjerenja su provedena u komori za rast kako bi se izbjegla promjena uvjeta okoline u kojima biljke rastu.
Podaci iz prvog i drugog eksperimenta analizirani su zajedno kao niz eksperimenata. Svaka eksperimentalna grupa sastojala se od 5 biljaka, a svaka biljka je predstavljala eksperimentalnu jedinicu. Izvršena je analiza varijanse (ANOVA) (P ≤ 0,05). Kada su uočene značajne razlike, korišten je Tukeyjev post hoc komparativni test pri P ≤ 0,05. Za pretvaranje procentualnih vrijednosti koristite funkciju arkus sinus. Podaci su analizirani korištenjem softvera Statistix v 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, SAD) i prikazani grafički pomoću SigmaPlot (verzija 10.0; Systat Software, San Jose, CA, SAD). Analiza glavnih komponenti provedena je korištenjem softvera InfoStat 2016 (Analysis Software, Nacionalni univerzitet u Cordobi, Argentina) kako bi se identificirali najbolji regulatori rasta biljaka koji su proučavani.
Tabela 1 sumira ANOVA koja prikazuje eksperimente, različite tretmane i njihove interakcije s fotosintetskim pigmentima lista (klorofil a, b, ukupni i karotenoidi), sadržajem malondialdehida (MDA) i prolina, te stomatalnom provodljivošću. Utjecaj gs, relativnog sadržaja vode (RWC), sadržaja klorofila, parametara fluorescencije klorofila alfa, temperature krune (PCT) (°C), indeksa stresa usjeva (CSI) i indeksa relativne tolerancije biljaka riže na 55 DAE.
Tabela 1. Sažetak ANOVA podataka o fiziološkim i biohemijskim varijablama riže između eksperimenata (genotipova) i tretmana toplotnim stresom.
Razlike (P≤0,01) u interakcijama fotosintetskih pigmenata lista, relativnom sadržaju hlorofila (očitavanja na listu) i parametrima fluorescencije alfa-hlorofila između eksperimenata i tretmana prikazane su u Tabeli 2. Visoke dnevne i noćne temperature povećale su ukupni sadržaj hlorofila i karotenoida. Sadnice riže bez ikakvog folijarnog prskanja fitohormonima (2,36 mg g-1 za „F67“ i 2,56 mg g-1 za „F2000“) u poređenju sa biljkama uzgajanim pod optimalnim temperaturnim uslovima (2,67 mg g-1)) pokazale su niži ukupni sadržaj hlorofila. U oba eksperimenta, „F67“ je bio 2,80 mg g-1, a „F2000“ 2,80 mg g-1. Pored toga, sadnice riže tretirane kombinacijom AUX i GA sprejeva pod toplotnim stresom također su pokazale smanjenje sadržaja hlorofila kod oba genotipa (AUX = 1,96 mg g-1 i GA = 1,45 mg g-1 za "F67"; AUX = 1,96 mg g-1 i GA = 1,45 mg g-1 za "F67"; AUX = 2,24 mg) g-1 i GA = 1,43 mg g-1 (za "F2000") pod uslovima toplotnog stresa. U uslovima toplotnog stresa, folijarni tretman sa BR rezultirao je blagim povećanjem ove varijable kod oba genotipa. Konačno, folijarni sprej sa CK pokazao je najviše vrijednosti fotosintetskih pigmenata među svim tretmanima (tretmani AUX, GA, BR, SC i AC) kod genotipova F67 (3,24 mg g-1) i F2000 (3,65 mg g-1). Relativni sadržaj hlorofila (jedinica lista) također je smanjen kombinovanim toplotnim stresom. Najviše vrijednosti zabilježene su i kod biljaka prskanih CC u oba genotipa (41,66 za „F67“ i 49,30 za „F2000“). Omjeri Fv i Fv/Fm pokazali su značajne razlike između tretmana i kultivara (Tabela 2). Sveukupno, među ovim varijablama, kultivar F67 bio je manje osjetljiv na toplotni stres od kultivara F2000. Omjeri Fv i Fv/Fm su više patili u drugom eksperimentu. Stresirane sadnice 'F2000' koje nisu prskane nikakvim fitohormonima imale su najniže vrijednosti Fv (2120,15) i omjere Fv/Fm (0,59), ali je folijarno prskanje CK pomoglo u vraćanju ovih vrijednosti (Fv: 2591,89, omjer Fv/Fm: 0,73). , dobijajući očitanja slična onima zabilježenim na biljkama "F2000" uzgajanim u optimalnim temperaturnim uslovima (Fv: 2955,35, odnos Fv/Fm: 0,73:0,72). Nije bilo značajnih razlika u početnoj fluorescenciji (F0), maksimalnoj fluorescenciji (Fm), maksimalnom fotohemijskom kvantnom prinosu PSII (Fv/F0) i odnosu Fm/F0. Konačno, BR je pokazao sličan trend kao što je uočeno kod CK (Fv 2545,06, odnos Fv/Fm 0,73).
Tabela 2. Uticaj kombinovanog toplotnog stresa (40°/30°C dan/noć) na fotosintetske pigmente lista [ukupni hlorofil (Chl Total), hlorofil a (Chl a), hlorofil b (Chl b) i karotenoide Cx+c] efekat], relativni sadržaj hlorofila (jedinica Atliff), parametri fluorescencije hlorofila (početna fluorescencija (F0), maksimalna fluorescencija (Fm), varijabilna fluorescencija (Fv), maksimalna efikasnost PSII (Fv/Fm), fotohemijski maksimalni kvantni prinos PSII (Fv/F0) i Fm/F0 kod biljaka dva genotipa riže [Federrose 67 (F67) i Federrose 2000 (F2000)] 55 dana nakon nicanja (DAE)).
Relativni sadržaj vode (RWC) različito tretiranih biljaka riže pokazao je razlike (P ≤ 0,05) u interakciji između eksperimentalnih i folijarnih tretmana (Sl. 1A). Kada su tretirane sa SA, najniže vrijednosti zabilježene su za oba genotipa (74,01% za F67 i 76,6% za F2000). U uslovima toplotnog stresa, RWC biljaka riže oba genotipa tretiranih različitim fitohormonima značajno se povećao. Sveukupno, folijarna primjena CK, GA, AUX ili BR povećala je RWC na vrijednosti slične onima kod biljaka uzgajanih u optimalnim uslovima tokom eksperimenta. Apsolutna kontrola i folijarno prskane biljke zabilježile su vrijednosti od oko 83% za oba genotipa. S druge strane, gs je također pokazao značajne razlike (P ≤ 0,01) u interakciji eksperimenta i tretmana (Sl. 1B). Biljka apsolutne kontrole (AC) također je zabilježila najviše vrijednosti za svaki genotip (440,65 mmol m-2s-1 za F67 i 511,02 mmol m-2s-1 za F2000). Biljke riže podvrgnute samo kombinovanom toplotnom stresu pokazale su najniže vrijednosti gs za oba genotipa (150,60 mmol m-2s-1 za F67 i 171,32 mmol m-2s-1 za F2000). Folijarni tretman svim regulatorima rasta biljaka također je povećao g. Na biljkama riže F2000 prskanim sa CC, učinak folijarnog prskanja fitohormonima bio je očigledniji. Ova grupa biljaka nije pokazala razlike u poređenju sa biljkama apsolutne kontrole (AC 511,02 i CC 499,25 mmol m-2s-1).
Slika 1. Utjecaj kombiniranog toplinskog stresa (40°/30°C dan/noć) na relativni sadržaj vode (RWC) (A), stomatalnu provodljivost (gs) (B), proizvodnju malondialdehida (MDA) (C) i sadržaj prolina (D) kod biljaka dva genotipa riže (F67 i F2000) 55 dana nakon nicanja (DAE). Tretmani procijenjeni za svaki genotip uključivali su: apsolutnu kontrolu (AC), kontrolu toplinskog stresa (SC), toplinski stres + auksin (AUX), toplinski stres + giberelin (GA), toplinski stres + ćelijski mitogen (CK) i toplinski stres + brasinosteroid (BR). Svaka kolona predstavlja srednju vrijednost ± standardnu ​​grešku pet podatkovnih tačaka (n = 5). Kolone nakon kojih slijede različita slova označavaju statistički značajne razlike prema Tukeyjevom testu (P ≤ 0,05). Slova sa znakom jednakosti označavaju da srednja vrijednost nije statistički značajna (≤ 0,05).
Sadržaj MDA (P ≤ 0,01) i prolina (P ≤ 0,01) također je pokazao značajne razlike u interakciji između eksperimenta i tretmana fitohormonima (Slika 1C, D). Povećana lipidna peroksidacija uočena je kod SC tretmana kod oba genotipa (Slika 1C), međutim, biljke tretirane sprejem regulatora rasta listova pokazale su smanjenu lipidnu peroksidaciju kod oba genotipa; Općenito, upotreba fitohormona (CA, AUC, BR ili GA) dovodi do smanjenja lipidne peroksidacije (sadržaja MDA). Nisu pronađene razlike između AC biljaka dva genotipa i biljaka pod toplotnim stresom i prskanih fitohormonima (posmatrane FW vrijednosti kod biljaka "F67" kretale su se od 4,38–6,77 µmol g-1, a kod FW biljaka "F2000" "posmatrane vrijednosti" kretale su se od 2,84 do 9,18 µmol g-1 (biljke). S druge strane, sinteza prolina kod biljaka "F67" bila je niža nego kod biljaka "F2000" pod kombinovanim stresom, što je dovelo do povećanja proizvodnje prolina. Kod biljaka riže izloženih toplotnom stresu, u oba eksperimenta, uočeno je da primjena ovih hormona značajno povećava sadržaj aminokiselina u biljkama F2000 (AUX i BR su bili 30,44 i 18,34 µmol g-1) respektivno (Slika 1G).
Efekti folijarnog prskanja regulatorom rasta biljaka i kombinovanog toplotnog stresa na temperaturu krošnje biljaka i indeks relativne tolerancije (RTI) prikazani su na slikama 2A i B. Za oba genotipa, temperatura krošnje AC biljaka bila je blizu 27°C, a kod SC biljaka oko 28°C. Također je uočeno da su folijarni tretmani sa CK i BR rezultirali smanjenjem temperature krošnje za 2-3°C u poređenju sa SC biljkama (Slika 2A). RTI je pokazao slično ponašanje kao i druge fiziološke varijable, pokazujući značajne razlike (P ≤ 0,01) u interakciji između eksperimenta i tretmana (Slika 2B). SC biljke su pokazale nižu toleranciju biljaka kod oba genotipa (34,18% i 33,52% za biljke riže „F67“ i „F2000“, respektivno). Folijarna ishrana fitohormonima poboljšava RTI kod biljaka izloženih stresu od visokih temperatura. Ovaj efekat je bio izraženiji kod biljaka „F2000“ prskanih sa CC, kod kojih je RTI bio 97,69. S druge strane, značajne razlike uočene su samo u indeksu napona prinosa (CSI) biljaka riže pod uslovima stresa uzrokovanog folijarnim faktorom prskanja (P ≤ 0,01) (Sl. 2B). Samo biljke riže izložene kompleksnom toplotnom stresu pokazale su najvišu vrijednost indeksa stresa (0,816). Kada su biljke riže prskane različitim fitohormonima, indeks stresa bio je niži (vrijednosti od 0,6 do 0,67). Konačno, biljka riže uzgojena u optimalnim uslovima imala je vrijednost od 0,138.
Slika 2. Efekti kombinovanog toplotnog stresa (40°/30°C dan/noć) na temperaturu krošnje (A), indeks relativne tolerancije (RTI) (B) i indeks stresa usjeva (CSI) (C) dvije biljne vrste. Komercijalni genotipovi riže (F67 i F2000) podvrgnuti su različitim toplotnim tretmanima. Tretmani procijenjeni za svaki genotip uključivali su: apsolutnu kontrolu (AC), kontrolu toplotnog stresa (SC), toplotni stres + auksin (AUX), toplotni stres + giberelin (GA), toplotni stres + ćelijski mitogen (CK) i toplotni stres + brasinosteroid (BR). Kombinovani toplotni stres uključuje izlaganje biljaka riže visokim dnevnim/noćnim temperaturama (40°/30°C dan/noć). Svaka kolona predstavlja srednju vrijednost ± standardnu ​​grešku pet tačaka podataka (n = 5). Kolone iza kojih slijede različita slova označavaju statistički značajne razlike prema Tukeyjevom testu (P ≤ 0,05). Slova sa znakom jednakosti označavaju da srednja vrijednost nije statistički značajna (≤ 0,05).
Analiza glavnih komponenti (PCA) otkrila je da varijable procijenjene na 55 DAE objašnjavaju 66,1% fizioloških i biohemijskih odgovora biljaka riže izloženih toplotnom stresu tretiranih sprejom regulatora rasta (Sl. 3). Vektori predstavljaju varijable, a tačke predstavljaju regulatore rasta biljaka (GR). Vektori gs, sadržaja hlorofila, maksimalne kvantne efikasnosti PSII (Fv/Fm) i biohemijskih parametara (TChl, MDA i prolin) nalaze se pod bliskim uglom u odnosu na koordinatni početak, što ukazuje na visoku korelaciju između fiziološkog ponašanja biljaka i njihove varijable. Jedna grupa (V) uključivala je sadnice riže uzgojene na optimalnoj temperaturi (AT) i biljke F2000 tretirane sa CK i BA. Istovremeno, većina biljaka tretiranih sa GR formirala je zasebnu grupu (IV), a tretman sa GA u F2000 formirao je zasebnu grupu (II). Nasuprot tome, sadnice riže izložene toplotnom stresu (grupe I i III) bez ikakvog folijarnog prskanja fitohormonima (oba genotipa su bila SC) nalazile su se u zoni suprotnoj od grupe V, što pokazuje uticaj toplotnog stresa na fiziologiju biljaka.
Slika 3. Biografska analiza efekata kombinovanog toplotnog stresa (40°/30°C dan/noć) na biljke dva genotipa riže (F67 i F2000) 55 dana nakon nicanja (DAE). Skraćenice: AC F67, apsolutna kontrola F67; SC F67, kontrola toplotnog stresa F67; AUX F67, toplotni stres + auksin F67; GA F67, toplotni stres + giberelin F67; CK F67, toplotni stres + ćelijska dioba BR F67, toplotni stres + brasinosteroid. F67; AC F2000, apsolutna kontrola F2000; SC F2000, Kontrola toplotnog stresa F2000; AUX F2000, toplotni stres + auksin F2000; GA F2000, toplotni stres + giberelin F2000; CK F2000, toplotni stres + citokinin, BR F2000, toplotni stres + mesingani steroid; F2000.
Varijable poput sadržaja klorofila, stomatalne provodljivosti, odnosa Fv/Fm, CSI, MDA, RTI i sadržaja prolina mogu pomoći u razumijevanju adaptacije genotipova riže i procjeni utjecaja agronomskih strategija na toplotni stres (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Svrha ovog eksperimenta bila je procijeniti učinak primjene četiri regulatora rasta na fiziološke i biohemijske parametre sadnica riže u složenim uvjetima toplotnog stresa. Testiranje sadnica je jednostavna i brza metoda za simultanu procjenu biljaka riže, ovisno o veličini ili stanju dostupne infrastrukture (Sarsu et al. 2018). Rezultati ove studije pokazali su da kombinirani toplotni stres izaziva različite fiziološke i biohemijske odgovore kod dva genotipa riže, što ukazuje na proces adaptacije. Ovi rezultati također ukazuju na to da folijarni sprejevi regulatora rasta (uglavnom citokinini i brasinosteroidi) pomažu riži da se prilagodi složenom toplotnom stresu, jer povoljno djelovanje uglavnom utječe na gs, RWC, odnos Fv/Fm, fotosintetske pigmente i sadržaj prolina.
Primjena regulatora rasta pomaže u poboljšanju statusa vode kod biljaka riže pod toplotnim stresom, što može biti povezano s većim stresom i nižim temperaturama krošnje biljaka. Ova studija je pokazala da su među biljkama "F2000" (osjetljivi genotip), biljke riže tretirane prvenstveno sa CK ili BR imale veće gs vrijednosti ​​i niže PCT vrijednosti od biljaka tretiranih sa SC. Prethodne studije su također pokazale da su gs i PCT tačni fiziološki indikatori koji mogu odrediti adaptivni odgovor biljaka riže i efekte agronomskih strategija na toplotni stres (Restrepo-Diaz i Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). CK ili BR lista pojačavaju g pod stresom jer ovi biljni hormoni mogu promovisati otvaranje stoma putem sintetičkih interakcija s drugim signalnim molekulama kao što je ABA (promotor zatvaranja stoma pod abiotičkim stresom) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013). ). , 2014). Otvaranje stoma potiče hlađenje listova i pomaže u smanjenju temperature krošnje (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Iz ovih razloga, temperatura krošnje biljaka riže prskanih CK ili BR može biti niža pod kombinovanim toplotnim stresom.
Visokotemperaturni stres može smanjiti sadržaj fotosintetskih pigmenata u listovima (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). U ovoj studiji, kada su biljke riže bile pod toplotnim stresom i nisu prskane nikakvim regulatorima rasta biljaka, fotosintetski pigmenti su imali tendenciju smanjenja kod oba genotipa (Tabela 2). Feng et al. (2013) su također izvijestili o značajnom smanjenju sadržaja hlorofila u listovima dva genotipa pšenice izložena toplotnom stresu. Izloženost visokim temperaturama često rezultira smanjenim sadržajem hlorofila, što može biti posljedica smanjene biosinteze hlorofila, degradacije pigmenata ili njihovih kombinovanih efekata pod toplotnim stresom (Fahad et al., 2017). Međutim, biljke riže tretirane uglavnom sa CK i BA povećale su koncentraciju fotosintetskih pigmenata u listovima pod toplotnim stresom. Slične rezultate su također izvijestili Jespersen i Huang (2015) i Suchsagunpanit et al. (2015), koji su primijetili povećanje sadržaja hlorofila u listovima nakon primjene zeatina i epibrasinosteroidnih hormona kod bengrassa i riže izloženih toplotnom stresu. Razumno objašnjenje zašto CK i BR potiču povećanje sadržaja klorofila u listovima pod kombiniranim toplinskim stresom je da CK može poboljšati inicijaciju produžene indukcije promotora ekspresije (kao što su promotor aktivirajući starenje (SAG12) ili promotor HSP18) i smanjiti gubitak klorofila u listovima, odgoditi starenje listova i povećati otpornost biljke na toplinu (Liu et al., 2020). BR može zaštititi klorofil u listovima i povećati sadržaj klorofila u listovima aktiviranjem ili induciranjem sinteze enzima uključenih u biosintezu klorofila u stresnim uvjetima (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Konačno, dva fitohormona (CK i BR) također potiču ekspresiju proteina toplinskog šoka i poboljšavaju različite procese metaboličke adaptacije, kao što je povećana biosinteza klorofila (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Parametri fluorescencije hlorofila a pružaju brzu i nedestruktivnu metodu koja može procijeniti toleranciju ili adaptaciju biljaka na abiotičke stresne uslove (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Parametri poput odnosa Fv/Fm korišteni su kao indikatori adaptacije biljaka na stresne uslove (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). U ovoj studiji, SC biljke su pokazale najniže vrijednosti ove varijable, pretežno biljke riže "F2000". Yin et al. (2010) su također otkrili da se odnos Fv/Fm listova riže s najvišim bokorenjem značajno smanjio na temperaturama iznad 35°C. Prema Feng et al. (2013), niži odnos Fv/Fm pod toplotnim stresom ukazuje na to da je brzina hvatanja i konverzije energije pobuđivanja od strane PSII reakcijskog centra smanjena, što ukazuje na to da se PSII reakcijski centar raspada pod toplotnim stresom. Ovo zapažanje nam omogućava da zaključimo da su poremećaji u fotosintetskom aparatu izraženiji kod osjetljivih sorti (Fedearroz 2000) nego kod otpornih sorti (Fedearroz 67).
Upotreba CK ili BR generalno je poboljšala performanse PSII u složenim uslovima toplotnog stresa. Slične rezultate su dobili Suchsagunpanit i saradnici (2015), koji su primijetili da primjena BR povećava efikasnost PSII pod toplotnim stresom kod riže. Kumar i saradnici (2020) su također otkrili da biljke slanutka tretirane CK (6-benziladeninom) i podvrgnute toplotnom stresu povećavaju odnos Fv/Fm, zaključujući da folijarna primjena CK aktiviranjem ciklusa pigmenta zeaksantina promovira aktivnost PSII. Osim toga, BR sprej lišća favorizirao je fotosintezu PSII u kombinovanim uslovima stresa, što ukazuje da primjena ovog fitohormona rezultira smanjenom disipacijom energije pobuđivanja PSII antena i promovira akumulaciju malih proteina toplotnog šoka u hloroplastima (Ogweno i saradnici 2008; Kothari i Lachowitz, 2021).
Sadržaj MDA i prolina često se povećava kada su biljke pod abiotičkim stresom u poređenju sa biljkama uzgajanim u optimalnim uslovima (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Prethodne studije su takođe pokazale da su nivoi MDA i prolina biohemijski indikatori koji se mogu koristiti za razumevanje procesa adaptacije ili uticaja agronomskih praksi kod riže pod visokim dnevnim ili noćnim temperaturama (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al., 2021). Ove studije su takođe pokazale da je sadržaj MDA i prolina obično veći kod biljaka riže izloženih visokim temperaturama noću, odnosno tokom dana. Međutim, folijarno prskanje CK i BR doprinelo je smanjenju MDA i povećanju nivoa prolina, uglavnom kod tolerantnog genotipa (Federroz 67). CK sprej može promovisati prekomerenu ekspresiju citokinin oksidaze/dehidrogenaze, čime se povećava sadržaj zaštitnih jedinjenja kao što su betain i prolin (Liu et al., 2020). BR potiče indukciju osmoprotektanata poput betaina, šećera i aminokiselina (uključujući slobodni prolin), održavajući ćelijsku osmotsku ravnotežu u mnogim nepovoljnim uvjetima okoline (Kothari i Lachowiec, 2021).
Indeks stresa usjeva (CSI) i indeks relativne tolerancije (RTI) koriste se za utvrđivanje da li tretmani koji se procjenjuju pomažu u ublažavanju različitih stresova (abiotičkih i biotičkih) i imaju pozitivan učinak na fiziologiju biljaka (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Vrijednosti CSI mogu se kretati od 0 do 1, što predstavlja uvjete bez stresa, odnosno stresa (Lee et al., 2010). Vrijednosti CSI biljaka izloženih toplinskom stresu (SC) kretale su se od 0,8 do 0,9 (Slika 2B), što ukazuje na to da su biljke riže bile negativno pogođene kombiniranim stresom. Međutim, folijarno prskanje s BC (0,6) ili CK (0,6) uglavnom je dovelo do smanjenja ovog pokazatelja u uvjetima abiotičkog stresa u usporedbi s SC biljkama riže. Kod biljaka F2000, RTI je pokazao veći porast pri korištenju CA (97,69%) i BC (60,73%) u poređenju sa SA (33,52%), što ukazuje na to da ovi regulatori rasta biljaka također doprinose poboljšanju odgovora riže na toleranciju sastava. Pregrijavanje. Ovi indeksi su predloženi za upravljanje stresnim uslovima kod različitih vrsta. Studija koju su proveli Lee i saradnici (2010) pokazala je da je CSI dvije sorte pamuka pod umjerenim stresom od vode bio oko 0,85, dok su se vrijednosti CSI dobro navodnjavanih sorti kretale od 0,4 do 0,6, zaključujući da je ovaj indeks pokazatelj adaptacije sorti na vodu na stresne uslove. Štaviše, Chavez-Arias i saradnici (2020) procijenili su efikasnost sintetičkih elicitora kao sveobuhvatne strategije upravljanja stresom kod biljaka C. elegans i otkrili da biljke prskane ovim spojevima pokazuju veći RTI (65%). Na osnovu navedenog, CK i BR mogu se smatrati agronomskim strategijama usmjerenim na povećanje tolerancije riže na složeni toplotni stres, budući da ovi regulatori rasta biljaka izazivaju pozitivne biohemijske i fiziološke reakcije.
U posljednjih nekoliko godina, istraživanje riže u Kolumbiji fokusiralo se na procjenu genotipova tolerantnih na visoke dnevne ili noćne temperature korištenjem fizioloških ili biohemijskih osobina (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Međutim, u posljednjih nekoliko godina, analiza praktičnih, ekonomičnih i profitabilnih tehnologija postala je sve važnija kako bi se predložilo integrirano upravljanje usjevima radi poboljšanja učinaka složenih perioda toplotnog stresa u zemlji (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Dakle, fiziološki i biohemijski odgovori biljaka riže na složeni toplotni stres (40°C dan/30°C noć) uočeni u ovoj studiji sugeriraju da bi folijarno prskanje sa CK ili BR moglo biti odgovarajuća metoda upravljanja usjevima za ublažavanje negativnih učinaka. Učinak perioda umjerenog toplotnog stresa. Ovi tretmani poboljšali su toleranciju oba genotipa riže (nizak CSI i visok RTI), pokazujući opći trend u fiziološkim i biohemijskim odgovorima biljaka pod kombinovanim toplotnim stresom. Glavni odgovor biljaka riže bio je smanjenje sadržaja GC, ukupnog klorofila, klorofila α i β te karotenoida. Osim toga, biljke pate od oštećenja PSII (smanjeni parametri fluorescencije klorofila kao što je omjer Fv/Fm) i povećane lipidne peroksidacije. S druge strane, kada je riža tretirana sa CK i BR, ovi negativni efekti su ublaženi, a sadržaj prolina se povećao (Slika 4).
Slika 4. Konceptualni model efekata kombinovanog toplotnog stresa i folijarnog prskanja regulatorom rasta biljaka na biljke riže. Crvene i plave strelice označavaju negativne ili pozitivne efekte interakcije između toplotnog stresa i folijarne primjene BR (brasinosteroid) i CK (citokinin) na fiziološke i biohemijske odgovore, respektivno. gs: stomatalna provodljivost; Ukupni Chl: ukupni sadržaj hlorofila; Chl α: sadržaj hlorofila β; Cx+c: sadržaj karotenoida;
Ukratko, fiziološki i biohemijski odgovori u ovoj studiji ukazuju na to da su biljke riže Fedearroz 2000 podložnije periodu složenog toplotnog stresa u odnosu na biljke riže Fedearroz 67. Svi regulatori rasta procijenjeni u ovoj studiji (auksini, giberelini, citokinini ili brasinosteroidi) pokazali su određeni stepen smanjenja kombinovanog toplotnog stresa. Međutim, citokinin i brasinosteroidi su izazvali bolju adaptaciju biljaka, jer su oba regulatora rasta biljaka povećala sadržaj hlorofila, parametre fluorescencije alfa-hlorofila, gs i RWC u poređenju sa biljkama riže bez ikakve primjene, a također su smanjila sadržaj MDA i temperaturu krošnje. Ukratko, zaključujemo da je upotreba regulatora rasta biljaka (citokinina i brasinosteroida) koristan alat u upravljanju stresnim uslovima u usjevima riže uzrokovanim jakim toplotnim stresom tokom perioda visokih temperatura.
Izvorni materijali predstavljeni u studiji uključeni su u članak, a dodatna pitanja mogu se uputiti odgovarajućem autoru.