Regulatori rasta biljaka korišteni su kao strategija za smanjenje toplotnog stresa u različitim usjevima

Proizvodnja riže opada zbog klimatskih promjena i varijabilnosti u Kolumbiji.Regulatori rasta biljakakorišteni su kao strategija za smanjenje toplotnog stresa u različitim usjevima. Stoga je cilj ove studije bio procijeniti fiziološke efekte (provodljivost stomata, provodljivost stomata, sadržaj ukupnog hlorofila, Fv/Fm odnos dva komercijalna genotipa riže podvrgnutih kombinovanom toplotnom stresu (visoke dnevne i noćne temperature), temperatura krošnje i relativni sadržaj vode) i biohemijske varijable (sadržaj malondialdehida (MDA) i proporcionalne kiseline). Prvi i drugi eksperiment izvedeni su na biljkama dva genotipa riže Federrose 67 (“F67”) i Federrose 2000 (“F2000”), respektivno. Oba eksperimenta su analizirana zajedno kao serija eksperimenata. Uspostavljeni tretmani su bili sljedeći: apsolutna kontrola (AC) (biljke riže uzgajane na optimalnim temperaturama (dnevna/noćna temperatura 30/25°C)), kontrola toplotnog stresa (SC) [biljke pirinča podvrgnute samo kombinovanom toplotnom stresu (40/25°C). 30°C)], a biljke riže su stresirane 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 povećalo je ukupan sadržaj hlorofila u obje sorte (svježa težina biljaka pirinča „F67″ i „F2000″ bila je 3,25 odnosno 3,65 mg/g) u odnosu na SC biljke (svježa težina biljaka „F67″ bila je 2,36 i g-1,56” pirinča „0″0”0 mg). Folijarna primena CK je takođe generalno poboljšala stomatnu provodljivost biljaka pirinča „F2000″ (499,25 naspram 150,60 mmol m-2 s) u poređenju sa kontrolom toplotnog stresa. toplotnog stresa, temperatura krošnje biljke opada za 2–3 °C, a sadržaj MDA u biljkama opada. Indeks relativne tolerancije pokazuje da folijarna primjena CK (97,69%) i BR (60,73%) može pomoći u ublažavanju problema kombinovane topline. stres uglavnom u biljkama pirinča F2000. Zaključno, folijarno prskanje BR ili CK može se smatrati agronomskom strategijom koja pomaže u smanjenju negativnih efekata kombinovanih uslova toplotnog stresa na fiziološko ponašanje biljaka riže.
Pirinač (Oryza sativa) pripada porodici Poaceae i jedna je od najkultivisanijih žitarica na svijetu zajedno sa kukuruzom i pšenicom (Bajaj i Mohanty, 2005). Površina pod uzgojem pirinča je 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 pirinča, što dovodi do različitih vrsta abiotskih 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 pirinač, uzrokujući pad prinosa za 6-7%. S druge strane, klimatske promjene dovode i do nepovoljnih ekoloških uslova za usjeve, kao što su periodi jake suše ili visoke temperature u tropskim i suptropskim regijama. Osim toga, događaji varijabilnosti kao što je El Niño mogu dovesti do toplotnog stresa i pogoršati oštećenja usjeva u nekim tropskim regijama. U Kolumbiji se predviđa da će se temperature u područjima u kojima se proizvodi pirinač povećati za 2-2,5°C do 2050. godine, smanjujući proizvodnju riže i utječući na tokove proizvoda na tržišta i lance opskrbe.
Većina usjeva pirinča se uzgaja u područjima gdje su temperature blizu optimalnog raspona za rast usjeva (Shah et al., 2011). Prijavljeno je da su optimalne prosječne dnevne i noćne temperature zarast i razvoj rižesu općenito 28°C odnosno 22°C (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 pirinča (brušenje, mriješenje, cvjetanje i punjenje zrna), čime negativno utiču na prinos zrna. Ovo smanjenje prinosa je uglavnom zbog 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 listova jedan je od procesa koji su najosjetljiviji na toplotni stres u biljkama riže, jer se stopa 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 provodljivost stomata su inhibirani 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 utiče i na sadržaj hlorofila u listovima, odnos varijabilne fluorescencije hlorofila i maksimalne fluorescencije hlorofila (Fv/Fm) i Rubisco aktivaciju u biljkama 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 je korišten kao biohemijski indikator stresa biljaka (Ahmed i Hassan 2011). Prolin igra važnu ulogu u metabolizmu biljaka jer djeluje kao izvor ugljika ili dušika i kao stabilizator membrane u uvjetima visoke temperature (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Visoke temperature također utiču na stabilnost membrane kroz lipidnu peroksidaciju, što dovodi do stvaranja malondialdehida (MDA) (Wahid et al., 2007.). Stoga se sadržaj MDA također koristi za razumijevanje strukturnog integriteta ćelijskih membrana pod toplinskim 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 pirinču (Liu et al., 2013).
Procijenjeno je da upotreba regulatora rasta biljaka (GR) ublažava negativne efekte toplotnog stresa, jer su ove supstance aktivno uključene u reakcije biljaka ili fiziološke odbrambene mehanizme protiv takvog stresa (Peleg i Blumwald, 2011; Yin et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Egzogena primjena genetskih resursa pozitivno je utjecala na toleranciju toplotnog stresa u različitim kulturama. Istraživanja su pokazala da fitohormoni kao što su giberelini (GA), citokinini (CK), auksini (AUX) ili brasinosteroidi (BR) dovode do povećanja različitih fizioloških i biohemijskih varijabli (Peleg i Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al., 2012; Mitler et al., 2012). U Kolumbiji, egzogena primjena genetskih resursa i njihov utjecaj na usjeve riže nisu u potpunosti shvaćeni i proučavani. Međutim, prethodna studija je pokazala da bi folijarno prskanje BR moglo 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 abiotski stres, uključujući toplotni stres (Ha et al., 2012). Osim toga, objavljeno je da egzogena primjena CK može smanjiti termička oštećenja. Na primjer, egzogena primjena zeatina povećala je brzinu fotosinteze, sadržaj klorofila a i b i efikasnost transporta elektrona u puzavoj travi (Agrotis estolonifera) tokom toplotnog stresa (Xu i Huang, 2009; Jespersen i Huang, 2015). Egzogena primjena zeatina također može poboljšati antioksidativnu aktivnost, poboljšati sintezu različitih proteina, smanjiti oštećenje reaktivnih vrsta kisika (ROS) i proizvodnju malondialdehida (MDA) u biljnim tkivima (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020.).
Upotreba giberelne kiseline također je pokazala pozitivan odgovor na toplinski stres. Studije su pokazale da biosinteza GA posreduje u različitim metaboličkim putevima i povećava toleranciju u uslovima visoke temperature (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi i dr. (2020) otkrili su da folijarno prskanje egzogenog GA (25 ili 50 mg*L) može povećati brzinu fotosinteze i antioksidativnu aktivnost u biljkama narandže pod toplinskim stresom u usporedbi s kontrolnim biljkama. Također je uočeno da egzogena primjena HA povećava relativni sadržaj vlage, sadržaj klorofila i karotenoida i smanjuje peroksidaciju lipida u urmi (Phoenix dactylifera) pod toplinskim stresom (Khan et al., 2020). Auxin takođe igra važnu ulogu u regulaciji adaptivnih odgovora rasta na uslove visoke temperature (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Ovaj regulator rasta djeluje kao biohemijski marker u različitim procesima kao što su sinteza prolina ili degradacija pod abiotskim stresom (Ali et al. 2007). Osim toga, AUX također pojačava antioksidativnu aktivnost, što dovodi do smanjenja MDA u biljkama zbog smanjene peroksidacije lipida (Bielach et al., 2017). Sergeev et al. (2018) uočili su da se u biljkama graška (Pisum sativum) pod toplinskim stresom povećava sadržaj prolin – dimetilaminoetoksikarbonilmetil)naftilklorometil etera (TA-14). U istom eksperimentu su također primijetili niže razine MDA u tretiranim biljkama u usporedbi s biljkama koje nisu tretirane AUX.
Brasinosteroidi su još jedna klasa regulatora rasta koji se koriste za ublažavanje efekata toplotnog stresa. Ogweno et al. (2008) izvještavaju da egzogeni BR sprej povećava neto brzinu fotosinteze, stomatnu provodljivost i maksimalnu brzinu Rubisco karboksilacije biljaka paradajza (Solanum lycopersicum) pod toplotnim stresom tokom 8 dana. Folijarno prskanje epibrasinosteroida može povećati neto stopu fotosinteze biljaka krastavca (Cucumis sativus) pod toplotnim stresom (Yu et al., 2004). Osim toga, egzogena primjena BR odgađa degradaciju klorofila i povećava efikasnost korištenja vode i maksimalni kvantni prinos fotohemije PSII u biljkama pod toplinskim stresom (Holá et al., 2010; Toussagunpanit et al., 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). Osim toga, korištenje biokemijskih i fizioloških varijabli (temperatura lista, provodljivost stomata, parametri fluorescencije klorofila, klorofil i relativni sadržaj vode, sinteza malondialdehida i prolina) je pouzdano sredstvo za skrining biljaka riže pod toplinskim stresom na lokalnom i međunarodnom nivou (Sánchez-Reynoso i dr., Alvaraa i dr. 20). 2017. Međutim, istraživanja o upotrebi folijarnih fitohormonskih sprejeva na lokalnom nivou su i dalje rijetka. Stoga je proučavanje fizioloških i biokemijskih reakcija primjene regulatora rasta biljaka od velike važnosti za predlaganje praktične agronomske strategije za procjenu negativnih učinaka na provođenje ovog fizičkog stresa. parametri fluorescencije hlorofila i relativni sadržaj vode) i biohemijski efekti folijarne primjene četiri regulatora rasta biljaka (AUX, CK, GA i BR). (fotosintetski pigmenti, sadržaj malondialdehida i prolina) Varijable u dva komercijalna genotipa pirinča podvrgnutih kombinovanom toplotnom stresu (visoke dnevne/noćne temperature).
U ovoj studiji izvedena su dva nezavisna eksperimenta. Po prvi put su korišćeni genotipovi Federrose 67 (F67: genotip razvijen na visokim temperaturama tokom poslednje decenije) i Federrose 2000 (F2000: genotip razvijen u poslednjoj deceniji 20. veka koji pokazuje otpornost na virus belog lista). sjemenke. i drugi eksperiment, respektivno. Oba genotipa naširoko uzgajaju kolumbijski farmeri. Sjeme je posijano u posude od 10 L (dužine 39,6 cm, širine 28,8 cm, visine 16,8 cm) koje su sadržavale pješčanu ilovastu zemlju sa 2% organske tvari. Po pet prethodno klijavih sjemenki posađeno je u svaki pleh. 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 izvedeni su od oktobra do decembra 2019. Jedan eksperiment (Federroz 67) i drugi eksperiment (Federroz 2000) u istoj sezoni 2020.
Uslovi životne sredine u stakleniku tokom svake sadne sezone su sledeći: dnevna i noćna temperatura 30/25°C, relativna vlažnost vazduha 60~80%, prirodni fotoperiod 12 sati (fotosintetski aktivno zračenje 1500 µmol (fotoni) m-2 s-). 1 u podne). Biljke su oplođene u skladu sa sadržajem 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 prikladno vrijeme za provođenje studija toplotnog stresa u riži (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
U svakom eksperimentu izvedene su dvije odvojene primjene regulatora rasta lista. Prvi set folijarnih fitohormonskih sprejeva primijenjen je 5 dana prije tretmana toplinskim stresom (42 DAE) kako bi se biljke pripremile za stres iz okoline. Drugo folijarno prskanje je zatim dato 5 dana nakon što su biljke bile izložene uslovima stresa (52 DAE). Korištena su četiri fitohormona, a svojstva svakog aktivnog sastojka prskanog u ovoj studiji navedena su u Dodatnoj tabeli 1. Korištene koncentracije regulatora rasta listova su sljedeće: (i) Auksin (1-naftilosirćetna kiselina: NAA) u koncentraciji 5 × 10−5 M (ii) 5 × Mberell gibl 10; GA3); (iii) Citokinin (trans-zeatin) 1 × 10-5 M (iv) Brasinosteroidi [Spirostan-6-on, 3,5-dihydroxy-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; 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 za regulaciju rasta tretirane su samo destilovanom vodom. Sve biljke pirinča su prskane ručnom prskalicom. Nanesite 20 ml H2O na biljku da navlažite gornju i donju površinu listova. Sva folijarna prskanja su koristila poljoprivredni adjuvans (Agrotin, Bayer CropScience, Kolumbija) u količini od 0,1% (v/v). Razmak između posude i prskalice je 30 cm.
Tretmani toplinskim stresom primijenjeni su 5 dana nakon prvog folijarnog prskanja (47 DAE) u svakom eksperimentu. Biljke pirinča su prebačene iz staklenika u komoru za rast od 294 L (MLR-351H, Sanyo, IL, SAD) da bi se uspostavio toplotni stres ili održali isti uslovi okoline (47 DAE). Kombinovani tretman toplotnim stresom izveden je podešavanjem komore na sledeće dnevne/noćne temperature: dnevna visoka temperatura [40°C 5 sati (od 11:00 do 16:00)] i noćni period [30°C 5 sati]. 8 dana za redom (od 19:00 do 24:00). Temperatura stresa i vrijeme izlaganja odabrani su na osnovu prethodnih studija (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). S druge strane, grupa biljaka prebačenih u komoru za rast držana je u stakleniku na istoj temperaturi (30°C danju/25°C noću) 8 dana uzastopno.
Na kraju eksperimenta dobijene su sljedeće grupe tretmana: (i) temperaturni uvjet rasta + primjena destilovane vode [Apsolutna kontrola (AC)], (ii) stanje toplotnog stresa + primjena destilovane vode [Kontrola toplotnog stresa (SC)], (iii) uvjeti uvjeti toplinskog stresa + primjena auksina (AUX), (iv) uvjeti toplinskog stresa + uvjeti toplotnog stresa + primjena toplotnog stresa (GA gibberelkin CK) i (vi) stanje toplotnog stresa + brasinosteroid (BR) Dodatak. Ove grupe tretirane su za dva genotipa (F67 i F2000). Svi tretmani su izvedeni u potpuno randomiziranom dizajnu sa pet ponavljanja, od kojih se svaka sastojala od jedne biljke. Svaka biljka je korištena za očitavanje varijabli određenih na kraju eksperimenta. Eksperiment je trajao 55 DAE.
Stomatalna provodljivost (gs) mjerena je korištenjem prijenosnog porozometra (SC-1, METER Group Inc., SAD) u rasponu od 0 do 1000 mmol m-2 s-1, sa otvorom komore za uzorke od 6,35 mm. Mjerenja se vrše pričvršćivanjem stomametarske sonde na zreli list s potpuno proširenim glavnim izdanakom biljke. Za svaki tretman, očitavanja gs su uzeta na tri lista svake biljke između 11:00 i 16:00 sati i prosječna.
RWC je određen prema metodi koju su opisali Ghoulam et al. (2002). Potpuno prošireni list korišćen za određivanje g takođe je korišćen za merenje RKV. Svježa težina (FW) određena je neposredno nakon žetve pomoću digitalne vage. Listovi su zatim stavljeni u plastičnu posudu napunjenu vodom i ostavljeni u mraku na sobnoj temperaturi (22°C) 48 sati. Zatim izvažite na digitalnoj vagi i zabilježite proširenu težinu (TW). Nabrekli listovi su sušeni u pećnici na 75°C 48 sati i zabilježena je njihova suha težina (DW).
Relativni sadržaj klorofila određen je pomoću klorofil metra (atLeafmeter, FT Green LLC, SAD) i izražen u atLeaf jedinicama (Dey et al., 2016). Očitavanja maksimalne kvantne efikasnosti PSII (omjer Fv/Fm) su zabilježena korištenjem fluorimetra za hlorofil s kontinuiranom ekscitacijom (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Listovi su prilagođeni zatamnjenju pomoću stezaljki za listove 20 minuta prije mjerenja Fv/Fm (Restrepo-Diaz i Garces-Varon, 2013). Nakon što se listovi aklimatiziraju u tami, izmjerena je osnovna 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; Lee201.). Relativna očitavanja hlorofila i fluorescencije hlorofila su uzeta na istim listovima koji su korišteni za mjerenja gs.
Približno 800 mg svježe mase lista prikupljeno je kao biohemijske varijable. Uzorci listova su zatim homogenizovani u tečnom azotu i pohranjeni za dalju analizu. Spektrometrijska metoda koja se koristi za procjenu sadržaja hlorofila a, b i karotenoida u tkivu zasniva se na metodi i jednadžbama koje je opisao Wellburn (1994). Uzorci tkiva lista (30 mg) su sakupljeni i homogenizovani u 3 ml 80% acetona. Uzorci su zatim centrifugirani (model 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, SAD) na 5000 rpm tokom 10 minuta da bi se uklonile čestice. Supernatant je razrijeđen do konačnog volumena od 6 ml dodavanjem 80% acetona (Sims i Gamon, 2002). Sadržaj hlorofila je određen na 663 (hlorofil a) i 646 (hlorofil b) nm, a karotenoida na 470 nm pomoću spektrofotometra (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, USA).
Metoda tiobarbiturne kiseline (TBA) koju su opisali Hodges et al. (1999) korišten je za procjenu membranske lipidne peroksidacije (MDA). Približno 0,3 g lisnog tkiva je takođe homogenizovano u tečnom azotu. Uzorci su centrifugirani na 5000 rpm i mjerena je apsorpcija na spektrofotometru na 440, 532 i 600 nm. Konačno, koncentracija MDA je izračunata pomoću koeficijenta ekstinkcije (157 M mL−1).
Sadržaj prolina u svim tretmanima određen je metodom koju su opisali Bates et al. (1973). U pohranjeni uzorak dodati 10 ml 3% vodenog rastvora sulfosalicilne kiseline i filtrirati kroz Whatman filter papir (br. 2). Zatim je 2 ml ovog filtrata reagovalo sa 2 ml ninhidridne kiseline i 2 ml glacijalne sirćetne kiseline. Smjesa je stavljena u vodeno kupatilo na 90°C 1 sat. Zaustavite reakciju inkubacijom na ledu. Epruvetu snažno protresite pomoću vorteks šejkera i rastvorite dobijenu otopinu u 4 ml toluena. Očitavanja apsorpcije su određena na 520 nm pomoću istog spektrofotometra koji se koristi za kvantifikaciju fotosintetskih pigmenata (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, SAD).
Metoda koju su opisali Gerhards et al. (2016) za izračunavanje temperature nadstrešnice i CSI. Termalne fotografije su snimljene kamerom FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, SAD) sa tačnošću od ±2°C na kraju perioda stresa. Postavite bijelu površinu iza biljke za fotografiranje. Ponovo su dvije fabrike razmatrane kao referentni modeli. Biljke su postavljene na bijelu površinu; jedan je premazan poljoprivrednim pomoćnim sredstvom (Agrotin, Bayer CropScience, Bogota, Kolumbija) kako bi se simulirao otvaranje svih stomata [mokri način (Twet)], a drugi je bio list bez ikakve primjene [Dry mode (Tdry)] (Castro-Duque et al., 2020.). Udaljenost između kamere i posude tokom snimanja je bila 1 m.
Indeks relativne tolerancije izračunat je indirektno korišćenjem stomatalne provodljivosti (gs) tretiranih biljaka u poređenju sa kontrolnim biljkama (biljke bez tretmana stresa i sa primenjenim regulatorima rasta) da bi se odredila tolerancija tretiranih genotipova procenjenih u ovoj studiji. RTI je dobiven korištenjem jednadžbe prilagođene od Chávez-Arias et al. (2020).
U svakom eksperimentu, sve gore spomenute fiziološke varijable su određene i zabilježene na 55 DAE koristeći potpuno proširene listove sakupljene iz gornje krošnje. Osim toga, mjerenja su obavljena u komori za rast kako bi se izbjeglo mijenjanje uslova okoline u kojoj biljke rastu.
Podaci iz prvog i drugog eksperimenta analizirani su zajedno kao serija eksperimenata. Svaka eksperimentalna grupa sastojala se od 5 biljaka, a svaka biljka je činila eksperimentalnu jedinicu. Urađena je analiza varijanse (ANOVA) (P ≤ 0,05). Kada su otkrivene značajne razlike, korišćen je Tukeyjev post hoc komparativni test pri P ≤ 0,05. Koristite funkciju arcsin za pretvaranje procentualnih vrijednosti. Podaci su analizirani pomoću softvera Statistix v 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, SAD) i ucrtani korištenjem SigmaPlot (verzija 10.0; Systat Software, San Jose, CA, USA). Analiza glavne komponente izvršena je pomoću softvera InfoStat 2016 (Analysis Software, National University of Cordoba, Argentina) kako bi se identificirali najbolji regulatori rasta biljaka koji se proučavaju.
Tabela 1 sažima ANOVA koja prikazuje eksperimente, različite tretmane i njihove interakcije sa fotosintetičkim pigmentima lista (hlorofil a, b, ukupni i karotenoidi), sadržajem malondialdehida (MDA) i prolina, i provodljivost stomata. Utjecaj gs, relativni sadržaj vode. (RWC), sadržaj hlorofila, parametri fluorescencije hlorofila alfa, temperatura krune (PCT) (°C), indeks stresa useva (CSI) i indeks relativne tolerancije biljaka pirinča na 55 DAE.
Tabela 1. Sažetak ANOVA podataka o fiziološkim i biohemijskim varijablama riže između eksperimenata (genotipova) i tretmana toplinskim stresom.
Razlike (P≤0,01) u fotosintetskim interakcijama pigmenta lista, relativnom sadržaju klorofila (Atleaf očitavanja) i parametrima fluorescencije alfa-klorofila između eksperimenata i tretmana prikazane su u Tabeli 2. Visoke dnevne i noćne temperature povećale su ukupni sadržaj hlorofila i karotenoida. Sadnice pirinča bez folijarnog prskanja fitohormonima (2,36 mg g-1 za „F67″ i 2,56 mg g-1 za „F2000″) u poređenju sa biljkama uzgojenim u optimalnim temperaturnim uslovima (2,67 mg g-1)) pokazale su manji sadržaj ukupnog hlorofila. U oba eksperimenta, “F67” je bio 2,80 mg g-1, a “F2000” je bio 2,80 mg g-1. Osim toga, sadnice pirinča tretirane kombinacijom AUX i GA sprejeva pod toplotnim stresom također su pokazale smanjenje sadržaja klorofila u oba genotipa (AUX = 1,96 mg g-1 i GA = 1,45 mg g-1 za „F67“; AUX = 1,96 mg g-1 i „5 GA6“ za g-1. AUX = 2,24 mg) g-1 i GA = 1,43 mg g-1 (za “F2000″ ) u uslovima toplotnog stresa. U uslovima toplotnog stresa, folijarno tretiranje BR rezultiralo je blagim povećanjem ove varijable u oba genotipa. Konačno, CK folijarni sprej je pokazao najveće vrijednosti fotosintetskog pigmenta među svim tretmanima (AUX, GA, BR, SC i AC tretmani) kod genotipova F67 (3,24 mg g-1) i F2000 (3,65 mg g-1). Relativni sadržaj hlorofila (Atleaf jedinica) je također smanjen kombinovanim toplotnim stresom. Najveće vrijednosti zabilježene su i kod biljaka prskanih CC kod oba genotipa (41,66 za “F67” i 49,30 za “F2000”). Omjeri Fv i Fv/Fm pokazali su značajne razlike između tretmana i sorti (Tabela 2). Sve u svemu, među ovim varijablama, sorta F67 je bila manje podložna toplotnom stresu od sorte F2000. Fv i Fv/Fm omjeri su više pretrpjeli u drugom eksperimentu. Stresirane sadnice 'F2000' koje nisu prskane nikakvim fitohormonima imale su najniže vrijednosti Fv (2120,15) i Fv/Fm omjera (0,59), ali je folijarno prskanje CK pomoglo da se te vrijednosti vrate (Fv: 2591, 89, Fv 3/7 omjer: 0m). , primajući očitanja slična onima zabilježenima na biljkama “F2000” uzgojenim u optimalnim temperaturnim uslovima (Fv: 2955,35, Fv/Fm odnos: 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 kod CK (Fv 2545,06, Fv/Fm odnos 0,73).
Tabela 2. Utjecaj 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 karotenoidi Cx+c] efekat ], relativni sadržaj klorofila (Atliceniti parametar jedinice klorofila) fluorescencija (F0), maksimalna fluorescencija (Fm), varijabilna fluorescencija (Fv), maksimalna efikasnost PSII (Fv/Fm), fotokemijski maksimalni kvantni prinos PSII (Fv/F0 ) i Fm/F0 u biljkama dva genotipa riže [Federrose 67 (F67) i Federrose2 (50000 dana) emergence (DAE)).
Relativni sadržaj vode (RWC) različito tretiranih biljaka riže pokazao je razlike (P ≤ 0,05) u interakciji između eksperimentalnog i folijarnog tretmana (slika 1A). Kod tretiranja SA, najniže vrijednosti su zabilježene za oba genotipa (74,01% za F67 i 76,6% za F2000). U uslovima toplotnog stresa, RWC biljaka pirinča oba genotipa tretiranih različitim fitohormonima značajno se povećava. Sve u svemu, 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 eksperiment-tretman (slika 1B). Apsolutna kontrolna (AC) biljka je također zabilježila najveće 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 gs vrijednosti za oba genotipa (150,60 mmol m-2s-1 za F67 i 171,32 mmol m-2s-1 za F2000). Folijarno tretiranje svim regulatorima rasta biljaka također je povećalo g. Na biljkama pirinča F2000 prskanim CC, efekat folijarnog prskanja fitohormonima bio je očigledniji. Ova grupa biljaka nije pokazala nikakve razlike u odnosu na biljke apsolutne kontrole (AC 511,02 i CC 499,25 mmol m-2s-1).
Slika 1. Utjecaj kombinovanog toplotnog stresa (40°/30°C dan/noć) na relativni sadržaj vode (RWC) (A), stomatnu 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 toplotnog stresa (SC), toplotni stres + auksin (AUX), toplotni stres + giberelin (GA), toplotni stres + ćelijski mitogen (CK) i toplotni stres + brasinosteroid. (BR). Svaka kolona predstavlja srednju vrijednost ± standardnu ​​grešku pet podataka (n = 5). Kolone praćene različitim slovima ukazuju na statistički značajne razlike prema Tukey-ovom 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) takođe je pokazao značajne razlike u interakciji između eksperimenta i tretmana fitohormonima (Slika 1C, D). Povećana lipidna peroksidacija uočena je kod SC tretmana u oba genotipa (Slika 1C), međutim biljke tretirane sprejom za regulator rasta lista pokazale su smanjenu peroksidaciju lipida u oba genotipa; Općenito, upotreba fitohormona (CA, AUC, BR ili GA) dovodi do smanjenja peroksidacije lipida (sadržaj MDA). Nisu nađene razlike između AC biljaka dva genotipa i biljaka pod toplotnim stresom i prskanih fitohormonima (uočene vrijednosti FW kod biljaka “F67” kretale su se u rasponu od 4,38-6,77 µmol g-1, a kod biljaka FW “F2000” “zapažene vrijednosti su se kretale od 2,18-µ ts na ostalim planovima od 2,18-1µ t). Sa strane, sinteza prolina u biljkama “F67” bila je niža nego u biljkama “F2000” pod kombinovanim stresom, što je dovelo do povećanja proizvodnje prolina u biljkama pirinča pod toplinskim stresom, u oba eksperimenta je uočeno da je primjena ovih hormona značajno povećala sadržaj aminokiselina u biljkama F2000 (AUX.4mol respektivno) 310 g. (Slika 1G).
Efekti raspršivanja folijarnog regulatora 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 SC biljaka oko 28°C. WITH. Također je uočeno da su folijarni tretmani sa CK i BR rezultirali smanjenjem temperature krošnje za 2-3°C u odnosu na SC biljke (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 u oba genotipa (34,18% i 33,52% za biljke pirinča “F67” i “F2000”, respektivno). Folijarno hranjenje fitohormonima poboljšava RTI kod biljaka izloženih visokom temperaturnom stresu. Ovaj efekat je bio izraženiji kod biljaka “F2000” prskanih CC, kod kojih je RTI bio 97,69. S druge strane, značajne razlike uočene su samo u indeksu naprezanja prinosa (CSI) biljaka pirinča u uslovima stresa sa folijarnim faktorom (P ≤ 0,01) (Sl. 2B). Najveću vrijednost indeksa stresa (0,816) imale su samo biljke pirinča koje su bile izložene kompleksnom toplotnom stresu. Kada su biljke riže prskane raznim fitohormonima, indeks stresa je bio niži (vrijednosti od 0,6 do 0,67). Konačno, biljka pirinča uzgajana 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 pirinča (F67 i F2000) podvrgnuti su različitim termičkim 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 podataka (n = 5). Kolone praćene različitim slovima ukazuju na statistički značajne razlike prema Tukey-ovom 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 pirinča pod toplinskim stresom tretiranih sprejom za regulator rasta (slika 3). Vektori predstavljaju varijable, a tačke predstavljaju regulatore rasta biljaka (GR). Vektori gs, sadržaj hlorofila, maksimalna kvantna efikasnost PSII (Fv/Fm) i biohemijski parametri (TChl, MDA i prolin) su pod bliskim uglovima u odnosu na ishodište, što ukazuje na visoku korelaciju između fiziološkog ponašanja biljaka i njih. varijabla. Jedna grupa (V) uključivala je sadnice riže uzgojene na optimalnoj temperaturi (AT) i biljke F2000 tretirane CK i BA. Istovremeno, većina biljaka tretiranih GR formirala je posebnu grupu (IV), a tretman GA u F2000 formirao je posebnu grupu (II). Nasuprot tome, rasad pirinča pod toplinskim stresom (grupe I i III) bez ikakvog folijarnog prskanja fitohormonima (oba genotipa su bila SC) locirane su u zoni suprotnoj grupi V, što pokazuje utjecaj toplotnog stresa na fiziologiju biljaka. .
Slika 3. Bigrafska analiza efekata kombinovanog toplotnog stresa (40°/30°C dan/noć) na biljke dva genotipa pirinča (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 + podjela ćelija 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 kao što su sadržaj hlorofila, stomatalna provodljivost, Fv/Fm odnos, CSI, MDA, RTI i sadržaj prolina mogu pomoći u razumevanju prilagođavanja genotipova pirinča i proceni uticaja agronomskih strategija pod toplotnim stresom (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 20). Svrha ovog eksperimenta je bila da se proceni efekat primene četiri regulatora rasta na fiziološke i biohemijske parametre rasada pirinča u složenim uslovima toplotnog stresa. Testiranje sadnica je jednostavna i brza metoda za istovremenu procjenu biljaka riže ovisno o veličini ili stanju dostupne infrastrukture (Sarsu et al. 2018). Rezultati ovog istraživanja pokazali su da kombinovani toplotni stres izaziva različite fiziološke i biohemijske odgovore u dva genotipa riže, što ukazuje na proces adaptacije. Ovi rezultati također ukazuju na to da sprejevi za folijarne regulatore rasta (uglavnom citokinini i brasinosteroidi) pomažu riži da se prilagodi složenom toplotnom stresu jer prednost uglavnom utiče na gs, RWC, Fv/Fm omjer, fotosintetske pigmente i sadržaj prolina.
Primjena regulatora rasta pomaže poboljšanju statusa vode biljaka riže pod toplinskim stresom, koji može biti povezan s višim stresom i nižim temperaturama krošnje biljaka. Ova studija je pokazala da su među biljkama "F2000" (osjetljivi genotip) biljke riže tretirane prvenstveno CK ili BR imale više vrijednosti gs i niže PCT vrijednosti od biljaka tretiranih SC. Prethodne studije su takođe 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 povećavaju g pod stresom jer ovi biljni hormoni mogu potaknuti otvaranje stomata putem sintetičkih interakcija s drugim signalnim molekulima kao što je ABA (promotor zatvaranja stomata pod abiotskim stresom) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013). ). , 2014). Stomatalni otvor 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 kombiniranim toplinskim stresom.
Stres visoke temperature može smanjiti sadržaj fotosintetskog pigmenta u listovima (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). U ovoj studiji, kada su biljke riže bile pod toplinskim stresom i nisu prskane nikakvim regulatorima rasta biljaka, fotosintetski pigmenti su imali tendenciju smanjenja u oba genotipa (Tablica 2). Feng et al. (2013) su također prijavili značajno smanjenje sadržaja hlorofila u listovima dva genotipa pšenice izloženih toplotnom stresu. Izloženost visokim temperaturama često rezultira smanjenim sadržajem klorofila, što može biti posljedica smanjene biosinteze klorofila, degradacije pigmenata ili njihovog kombiniranog djelovanja pod toplinskim stresom (Fahad i sur., 2017.). Međutim, biljke riže tretirane uglavnom sa CK i BA povećale su koncentraciju fotosintetskih pigmenata lista pod toplinskim stresom. Slične rezultate izvijestili su i Jespersen i Huang (2015) i Suchsagunpanit et al. (2015), koji su uočili povećanje sadržaja hlorofila u listovima nakon primjene zeatina i epibrasinosteroidnih hormona u travi pod toplinskim stresom, odnosno riži. Razumno objašnjenje zašto CK i BR promovišu povećan sadržaj hlorofila u listovima pod kombinovanim toplotnim stresom je da CK može poboljšati inicijaciju trajne indukcije promotora ekspresije (kao što je promotor koji aktivira starenje (SAG12) ili promotor HSP18) i smanjiti gubitak klorofila u listovima. , odgađaju starenje listova i povećavaju otpornost biljaka na toplinu (Liu et al., 2020.). BR može zaštititi hlorofil u listovima i povećati sadržaj hlorofila u listovima aktiviranjem ili induciranjem sinteze enzima uključenih u biosintezu hlorofila u uslovima stresa (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Konačno, dva fitohormona (CK i BR) također pospješuju ekspresiju proteina toplotnog šoka i poboljšavaju različite metaboličke procese adaptacije, kao što je povećana biosinteza hlorofila (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Parametri fluorescencije hlorofila a pružaju brzu i nedestruktivnu metodu koja može procijeniti toleranciju biljaka ili adaptaciju na uslove abiotskog stresa (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Parametri kao što je omjer Fv/Fm korišteni su kao indikatori adaptacije biljaka na stresne uvjete (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). U ovoj studiji, SC biljke su pokazale najniže vrijednosti ove varijable, pretežno "F2000" biljke riže. Yin et al. (2010) su također otkrili da se omjer Fv/Fm kod listova pirinča s najvećim boravkom značajno smanjio na temperaturama iznad 35°C. Prema Feng et al. (2013), niži omjer Fv/Fm pod toplinskim stresom ukazuje na to da je brzina hvatanja i konverzije energije pobude od strane reakcionog centra PSII smanjena, što ukazuje da se reakcioni centar PSII raspada pod toplinskim stresom. Ovo zapažanje nam omogućava da zaključimo da su poremećaji u fotosintetskom aparatu izraženiji kod osjetljivih sorti (Fedearroz 2000) nego kod rezistentnih sorti (Fedearroz 67).
Upotreba CK ili BR generalno je poboljšala performanse PSII u složenim uslovima toplotnog stresa. Slične rezultate su dobili Suchsagunpanit et al. (2015), koji je primijetio da primjena BR povećava efikasnost PSII pod toplotnim stresom u riži. Kumar et al. (2020) su također otkrili da biljke slanutka tretirane CK (6-benziladeninom) i podvrgnute toplotnom stresu povećavaju omjer Fv/Fm, zaključujući da folijarna primjena CK aktiviranjem ciklusa pigmenta zeaksantina potiče aktivnost PSII. Osim toga, BR lisnati sprej je favorizirao fotosintezu PSII u uvjetima kombiniranog stresa, što ukazuje da je primjena ovog fitohormona rezultirala smanjenom disipacijom energije ekscitacije PSII antena i promovirala akumulaciju malih proteina toplotnog šoka u hloroplastima (Ogweno et al. 2008; Kothari i Lachowi). , 2021).
Sadržaj MDA i prolina se često povećava kada su biljke pod abiotskim stresom u odnosu na biljke koje se uzgajaju u optimalnim uvjetima (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Prethodne studije su također pokazale da su nivoi MDA i prolina biohemijski indikatori koji se mogu koristiti za razumijevanje procesa adaptacije ili utjecaja agronomske prakse u riži pod dnevnim ili noćnim visokim temperaturama (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al., 2021). Ove studije su takođe pokazale da sadržaj MDA i prolina ima tendenciju da bude veći u biljkama pirinča koje su bile izložene visokim temperaturama noću ili tokom dana, respektivno. Međutim, folijarno prskanje CK i BR doprinijelo je smanjenju MDA i povećanju nivoa prolina, uglavnom kod tolerantnog genotipa (Federroz 67). CK sprej može promovirati prekomjernu ekspresiju citokinin oksidaze/dehidrogenaze, čime se povećava sadržaj zaštitnih spojeva kao što su betain i prolin (Liu et al., 2020). BR potiče indukciju osmoprotektora kao što su betain, šećeri i aminokiseline (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 kako bi se utvrdilo 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 stanje bez stresa, odnosno stanje stresa (Lee et al., 2010). Vrijednosti CSI biljaka pod toplinskim stresom (SC) kretale su se u rasponu od 0,8 do 0,9 (slika 2B), što ukazuje na to da je kombinirani stres negativno utjecao na biljke riže. Međutim, folijarno prskanje BC (0,6) ili CK (0,6) je uglavnom dovelo do smanjenja ovog pokazatelja u uslovima abiotskog stresa u odnosu na SC biljke riže. Kod biljaka F2000, RTI je pokazao veći porast kada se koristi CA (97,69%) i BC (60,73%) u poređenju sa SA (33,52%), što ukazuje da ovi regulatori rasta biljaka takođe doprinose poboljšanju odgovora pirinča na toleranciju sastava. Pregrijati. Ovi indeksi su predloženi za upravljanje uslovima stresa kod različitih vrsta. Studija koju su proveli Lee et al. (2010) su pokazali da je CSI dvije sorte pamuka pod umjerenim vodnim stresom 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. stresnim uslovima. Štaviše, Chavez-Arias et al. (2020) procijenio je učinkovitost sintetičkih elicitora kao sveobuhvatnu strategiju upravljanja stresom u biljkama C. elegans i otkrio da biljke prskane ovim spojevima pokazuju veći RTI (65%). Na osnovu gore navedenog, CK i BR se mogu smatrati agronomskim strategijama koje imaju za cilj povećanje tolerancije riže na složeni toplotni stres, jer ovi regulatori rasta biljaka izazivaju pozitivne biohemijske i fiziološke odgovore.
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 spreja regulatora rasta biljaka na biljke pirinča. Crvene i plave strelice ukazuju na negativne ili pozitivne efekte interakcije između toplotnog stresa i folijarne primene BR (brasinosteroida) i CK (citokinina) na fiziološke i biohemijske odgovore. gs: stomatalna provodljivost; Total Chl: ukupni sadržaj hlorofila; Chl α: sadržaj hlorofila β; Cx+c: sadržaj karotenoida;
Ukratko, fiziološki i biohemijski odgovori u ovoj studiji pokazuju da su biljke riže Fedearroz 2000 podložnije periodu složenog toplotnog stresa od biljaka riže Fedearroz 67. Svi regulatori rasta procijenjeni u ovoj studiji (auksini, giberelini, citokinini ili brasinosteroidi) pokazali su određeni stepen kombinovanog smanjenja toplotnog stresa. Međutim, citokinin i brasinosteroidi su izazvali bolju adaptaciju biljaka jer su oba regulatora rasta biljaka povećala sadržaj klorofila, parametre fluorescencije alfa-klorofila, gs i RWC u poređenju sa biljkama riže bez ikakve primjene, a također su smanjili sadržaj MDA i temperaturu krošnje. Ukratko, zaključujemo da je upotreba regulatora rasta biljaka (citokinina i brasinosteroida) korisno sredstvo u upravljanju stresnim uslovima u usjevima pirinča uzrokovanim teškim toplotnim stresom tokom perioda visokih temperatura.
Originalni materijali predstavljeni u studiji uključeni su uz članak, a daljnji upiti se mogu uputiti odgovarajućem autoru.