Regulatori rasta biljaka korišteni su kao strategija za smanjenje toplinskog stresa kod raznih usjeva

Proizvodnja riže opada zbog klimatskih promjena i varijabilnosti u Kolumbiji.Regulatori rasta biljakakorišteni su kao strategija za smanjenje toplinskog stresa kod raznih usjeva. Stoga je cilj ovog istraživanja bio procijeniti fiziološke učinke (vodljivost stomaka, vodljivost stomata, ukupni sadržaj klorofila, omjer Fv/Fm dvaju komercijalnih genotipa riže podvrgnutih kombiniranom toplinskom stresu (visoke dnevne i noćne temperature), temperatura krošnje i relativni sadržaj vode) i biokemijske varijable (sadržaj malondialdehida (MDA) i prolinske kiseline). Prvi i drugi pokus provedeni su na biljkama dva genotipa riže Federrose 67 (“F67”) i Federrose 2000 (“F2000”). Oba su eksperimenta analizirana zajedno kao niz eksperimenata. Uspostavljeni tretmani bili su sljedeći: apsolutna kontrola (AC) (biljke riže uzgajane na optimalnim temperaturama (dnevna/noćna temperatura 30/25°C)), kontrola toplinskog stresa (SC) [biljke riže podvrgnute samo kombiniranom toplinskom stresu (40/25°C). 30°C)], a biljke riže bile su izložene stresu i prskane regulatorima rasta biljaka (stres+AUX, stres+BR, stres+CK ili stres+GA) dva puta (5 dana prije i 5 dana nakon toplinskog stresa). Prskanje SA povećalo je ukupni sadržaj klorofila obje sorte (svježa težina biljaka riže „F67″ i „F2000″ bila je 3,25 odnosno 3,65 mg/g) u usporedbi s SC biljkama (svježa težina biljaka „F67″ bila je 2,36 i 2,56 mg). g-1)” i riže „F2000″, folijarno primjena CK također je općenito poboljšala stomatalnu vodljivost biljaka riže "F2000" (499,25 naspram 150,60 mmol m-2 s) u usporedbi s kontrolom toplinskog stresa. toplinskog stresa, temperatura krošnje 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 kombinirane topline. stres uglavnom u biljkama riže F2000. Zaključno, folijarno prskanje BR ili CK može se smatrati agronomskom strategijom koja pomaže smanjiti negativne učinke kombiniranih uvjeta toplinskog stresa na fiziološko ponašanje biljaka riže.
Riža (Oryza sativa) pripada obitelji Poaceae i jedna je od najuzgajanijih 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 s prosječnim prinosom od 5,02 tona/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021.).
Globalno zatopljenje utječe na usjeve riže, što dovodi do raznih vrsta abiotskih stresova kao što su visoke temperature i sušna razdoblja. Klimatske promjene uzrokuju porast globalnih temperatura; Predviđa se porast temperatura za 1,0–3,7°C u 21. stoljeću, što bi moglo povećati učestalost i intenzitet toplinskog stresa. Povećane temperature okoliša utjecale su na rižu, uzrokujući pad prinosa za 6-7%. S druge strane, klimatske promjene također dovode do nepovoljnih ekoloških uvjeta za usjeve, kao što su razdoblja jake suše ili visoke temperature u tropskim i suptropskim regijama. Osim toga, varijabilni događaji kao što je El Niño mogu dovesti do toplinskog stresa i pogoršati štetu na usjevima u nekim tropskim regijama. Predviđa se da će u Kolumbiji temperature u područjima za proizvodnju riže porasti za 2-2,5°C do 2050., smanjujući proizvodnju riže i utječući na tokove proizvoda na tržišta i opskrbne lance.
Većina usjeva riže uzgaja se u područjima gdje su temperature blizu optimalnog raspona za rast usjeva (Shah et al., 2011.). Zabilježeno je da su optimalne prosječne dnevne i noćne temperature zarast i razvoj rižeopćenito su 28°C odnosno 22°C (Kilasi i sur., 2018.; Calderón-Páez i sur., 2021.). Temperature iznad ovih pragova mogu uzrokovati razdoblja umjerenog do ozbiljnog toplinskog stresa tijekom osjetljivih faza razvoja riže (bokorenje, cvjetanje, cvjetanje i punjenje zrna), čime negativno utječu na prinos zrna. Ovo smanjenje prinosa uglavnom je posljedica dugih razdoblja toplinskog stresa, koji utječu na fiziologiju biljke. Zbog međudjelovanja različitih čimbenika, poput trajanja stresa i maksimalne dosegnute temperature, toplinski stres može uzrokovati niz nepovratnih oštećenja metabolizma i razvoja biljke.
Toplinski stres utječe na različite fiziološke i biokemijske procese u biljkama. Fotosinteza lišća jedan je od procesa najosjetljivijih na toplinski stres u biljkama riže, budući da se stopa fotosinteze smanjuje za 50% kada dnevna temperatura prijeđe 35°C. Fiziološki odgovori biljaka riže variraju ovisno o vrsti toplinskog stresa. Na primjer, brzina fotosinteze i stomatalna vodljivost su inhibirani kada su biljke izložene visokim dnevnim temperaturama (33-40°C) ili visokim dnevnim i noćnim temperaturama (35-40°C tijekom dana, 28-30°C). C znači noć) (Lü i sur., 2013.; Fahad i sur., 2016.; Chaturvedi i sur., 2017.). Visoke noćne temperature (30°C) uzrokuju umjerenu inhibiciju fotosinteze, ali povećavaju noćno disanje (Fahad i sur., 2016.; Alvarado-Sanabria i sur., 2017.). Bez obzira na razdoblje stresa, toplinski stres također utječe na sadržaj klorofila u listu, omjer varijabilne fluorescencije klorofila i maksimalne fluorescencije klorofila (Fv/Fm) i Rubisco aktivaciju u biljkama riže (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). ) Sanchez Reynoso i sur., 2014.).
Biokemijske promjene još su jedan aspekt prilagodbe biljaka na toplinski stres (Wahid i sur., 2007.). Sadržaj prolina korišten je kao biokemijski pokazatelj stresa biljaka (Ahmed i Hassan 2011). Prolin igra važnu ulogu u metabolizmu biljaka budući da djeluje kao izvor ugljika ili dušika i kao stabilizator membrane u uvjetima visoke temperature (Sánchez-Reinoso et al., 2014.). Visoke temperature također utječu na stabilnost membrane peroksidacijom lipida, što dovodi do stvaranja malondialdehida (MDA) (Wahid et al., 2007.). Stoga je sadržaj MDA također korišten za razumijevanje strukturnog integriteta staničnih membrana pod toplinskim stresom (Cao i sur., 2009.; Chavez-Arias i sur., 2018.). Konačno, kombinirani toplinski stres [37/30°C (dan/noć)] povećao je postotak istjecanja elektrolita i sadržaja malondialdehida u riži (Liu et al., 2013.).
Procijenjeno je da uporaba regulatora rasta biljaka (GR) ublažava negativne učinke toplinskog stresa, budući da su te tvari aktivno uključene u reakcije biljaka ili fiziološke obrambene mehanizme protiv takvog stresa (Peleg i Blumwald, 2011.; Yin i sur. i sur., 2011.; Ahmed i sur., 2015.). Egzogena primjena genetskih resursa pozitivno je utjecala na otpornost na toplinski stres kod raznih usjeva. Studije su pokazale da fitohormoni kao što su giberelini (GA), citokinini (CK), auksini (AUX) ili brasinosteroidi (BR) dovode do povećanja različitih fizioloških i biokemijskih varijabli (Peleg i Blumwald, 2011.; Yin i sur. Ren, 2011.; Mitler i sur., 2012.; Zhou i sur., 2014). U Kolumbiji, egzogena primjena genetskih izvora i njezin utjecaj na usjeve riže nisu u potpunosti shvaćeni i proučeni. Međutim, prethodna studija pokazala je da bi folijarno prskanje BR-om 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 abiotske stresove, uključujući toplinski stres (Ha et al., 2012.). Osim toga, objavljeno je da egzogena primjena CK može smanjiti toplinsko oštećenje. Na primjer, egzogena primjena zeatina povećala je brzinu fotosinteze, sadržaj klorofila a i b i učinkovitost transporta elektrona u puzavoj travi (Agrotis estolonifera) tijekom toplinskog stresa (Xu i Huang, 2009; Jespersen i Huang, 2015). Egzogena primjena zeatina također može poboljšati antioksidacijsku aktivnost, pojačati sintezu različitih proteina, smanjiti oštećenje reaktivnih kisikovih vrsta (ROS) i proizvodnju malondialdehida (MDA) u biljnim tkivima (Chernyadyev, 2009; Yang i sur., 2009). , 2016.; Kumar i sur., 2020.).
Primjena giberelične kiseline također je pokazala pozitivan odgovor na toplinski stres. Studije su pokazale da biosinteza GA posreduje u različitim metaboličkim putovima i povećava toleranciju u uvjetima visoke temperature (Alonso-Ramirez i sur. 2009.; Khan i sur. 2020.). Abdel-Nabi i sur. (2020.) otkrili su da prskanje lišća egzogenim GA (25 ili 50 mg*L) može povećati brzinu fotosinteze i antioksidacijsku aktivnost u biljkama naranče koje su izložene toplinskom stresu 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 palmi datulje (Phoenix dactylifera) pod toplinskim stresom (Khan et al., 2020.). Auksin također igra važnu ulogu u regulaciji adaptivnih reakcija rasta na uvjete visoke temperature (Sun i sur., 2012.; Wang i sur., 2016.). Ovaj regulator rasta djeluje kao biokemijski marker u različitim procesima kao što je sinteza prolina ili razgradnja pod abiotičkim stresom (Ali et al. 2007). Osim toga, AUX također pojačava antioksidacijsku aktivnost, što dovodi do smanjenja MDA u biljkama zbog smanjene peroksidacije lipida (Bielach i sur., 2017.). Sergeev i sur. (2018.) primijetili su da se kod biljaka graška (Pisum sativum) pod toplinskim stresom povećava sadržaj prolina – dimetilaminoetoksikarbonilmetil)naftilklorometil etera (TA-14). U istom eksperimentu također su primijetili niže razine MDA u tretiranim biljkama u usporedbi s biljkama koje nisu tretirane AUX-om.
Brasinosteroidi su druga klasa regulatora rasta koji se koriste za ublažavanje učinaka toplinskog stresa. Ogweno i sur. (2008.) izvijestili su da je egzogeni BR sprej povećao neto stopu fotosinteze, stomatalnu vodljivost i maksimalnu stopu Rubisco karboksilacije biljaka rajčice (Solanum lycopersicum) pod toplinskim stresom tijekom 8 dana. Folijarno prskanje epibrasinosteroidima može povećati neto stopu fotosinteze biljaka krastavca (Cucumis sativus) pod toplinskim stresom (Yu et al., 2004.). Osim toga, egzogena primjena BR-a odgađa razgradnju klorofila i povećava učinkovitost korištenja vode i maksimalni kvantni prinos fotokemije PSII u biljkama pod toplinskim stresom (Holá i sur., 2010.; Toussagunpanit i sur., 2015.).
Zbog klimatskih promjena i varijabilnosti, usjevi riže suočavaju se s razdobljima visokih dnevnih temperatura (Lesk et al., 2016.; Garcés, 2020.; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021.). U fenotipizaciji biljaka, proučavana je upotreba fitonutrijenata ili biostimulansa kao strategija za ublažavanje toplinskog stresa u područjima uzgoja riže (Alvarado-Sanabria i sur., 2017.; Calderón-Páez i sur., 2021.; Quintero-Calderón i sur., 2021.). Osim toga, uporaba biokemijskih i fizioloških varijabli (temperatura lista, stomatalna vodljivost, parametri fluorescencije klorofila, klorofil i relativni sadržaj vode, sinteza malondialdehida i prolina) pouzdan je alat za probir biljaka riže pod toplinskim stresom na lokalnoj i međunarodnoj razini (Sánchez-Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Međutim, istraživanja o upotrebi folijarnih prskalica u riži su rijetka. Stoga je studija o fiziološkim i biokemijskim reakcijama primjene regulatora rasta od velike važnosti za rješavanje negativnih učinaka razdoblja složenog toplinskog stresa u riži (stomatalna vodljivost, parametri fluorescencije klorofila i relativni sadržaj vode) i biokemijski učinci folijarne primjene četiriju regulatora rasta biljaka (AUX, CK, GA i BR). (Sadržaj fotosintetskih pigmenata, malondialdehida i prolina) Varijable u dva komercijalna genotipa riže podvrgnuta kombiniranom toplinskom stresu (visoke dnevne/noćne temperature).
U ovom istraživanju provedena su dva neovisna eksperimenta. Prvi put su korišteni genotipovi Federrose 67 (F67: genotip razvijen na visokim temperaturama tijekom posljednjeg desetljeća) i Federrose 2000 (F2000: genotip razvijen u zadnjem desetljeću 20. stoljeća koji pokazuje otpornost na virus bijelog lista). sjemenke. odnosno drugi eksperiment. Oba genotipa naširoko uzgajaju kolumbijski farmeri. Sjeme je posijano u posude od 10 L (duljina 39,6 cm, širina 28,8 cm, visina 16,8 cm) koje su sadržavale pjeskovito ilovasto tlo s 2% organske tvari. Pet prethodno proklijalih sjemenki posađeno je u svaku ladicu. Palete su postavljene u staklenik Fakulteta poljoprivrednih znanosti Nacionalnog sveučilišta Kolumbije, kampus u Bogoti (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), na nadmorskoj visini od 2556 m nadmorske visine. m.) i provedeni su od listopada do prosinca 2019. Jedan pokus (Federroz 67) i drugi pokus (Federroz 2000) u istoj sezoni 2020.
Okolišni uvjeti u stakleniku tijekom 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 i sur. (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 održavane su na do 47 DAE u svakom eksperimentu kada su dosegle fenološki stadij V5 tijekom ovog razdoblja. Prethodne studije pokazale su da je ova fenološka faza prikladno vrijeme za provođenje studija toplinskog stresa u riži (Sánchez-Reinoso i sur., 2014.; Alvarado-Sanabria i sur., 2017.).
U svakom pokusu provedene su dvije odvojene primjene regulatora rasta lista. Prvi set folijarnih prskanja s fitohormonima primijenjen je 5 dana prije tretmana toplinskog stresa (42 DAE) kako bi se biljke pripremile za okolišni stres. Zatim je dato drugo folijarno prskanje 5 dana nakon što su biljke bile izložene uvjetima stresa (52 DAE). Upotrijebljena su četiri fitohormona, a svojstva svakog aktivnog sastojka prskanog u ovoj studiji navedena su u Dodatnoj tablici 1. Upotrijebljene koncentracije regulatora rasta lišća bile su sljedeće: (i) auksin (1-naftiloctena kiselina: NAA) u koncentraciji od 5 × 10-5 M (ii) 5 × 10-5 M giberelin (giberelinska kiselina: NAA); GA3); (iii) Citokinin (trans-zeatin) 1 × 10-5 M (iv) Brasinosteroidi [spirostan-6-on, 3,5-dihidroksi-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Ove koncentracije su odabrane jer potiču pozitivne reakcije i povećavaju otpornost biljaka na toplinski stres (Zahir i sur., 2001.; Wen i sur., 2010.; El-Bassiony i sur., 2012.; Salehifar i sur., 2017.). Biljke riže bez sprejeva s regulatorom rasta tretirane su samo destiliranom vodom. Sve biljke riže prskane su ručnom prskalicom. Nanesite 20 ml H2O na biljku kako biste navlažili gornju i donju površinu lišća. Sva folijarna prskanja koristila su pomoćno sredstvo za poljoprivredu (Agrotin, Bayer CropScience, Kolumbija) u koncentraciji od 0,1% (v/v). Razmak između posude i prskalice je 30 cm.
Tretmani toplinskog stresa primijenjeni su 5 dana nakon prvog folijarnog prskanja (47 DAE) u svakom eksperimentu. Biljke riže prebačene su iz staklenika u komoru za rast od 294 L (MLR-351H, Sanyo, IL, SAD) kako bi se uspostavio toplinski stres ili održali isti uvjeti okoliša (47 DAE). Kombinirani tretman toplinskim stresom proveden je postavljanjem komore na sljedeće dnevne/noćne temperature: dnevna visoka temperatura [40°C tijekom 5 sati (od 11:00 do 16:00)] i noćno razdoblje [30°C tijekom 5 sati]. 8 dana zaredom (od 19:00 do 24:00). Temperatura stresa i vrijeme izlaganja odabrani su na temelju prethodnih studija (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). S druge strane, grupa biljaka prebačena u komoru za rast držana je u stakleniku na istoj temperaturi (30°C danju/25°C noću) 8 uzastopnih dana.
Na kraju eksperimenta dobivene su sljedeće tretirane skupine: (i) uvjeti temperature rasta + primjena destilirane vode [Apsolutna kontrola (AC)], (ii) uvjeti toplinskog stresa + primjena destilirane vode [Kontrola toplinskog stresa (SC)], (iii) uvjeti uvjeti toplinskog stresa + primjena auksina (AUX), (iv) uvjeti toplinskog stresa + primjena giberelina (GA), (v) uvjeti toplinskog stresa + primjena citokinina (CK), i (vi) stanje toplinskog stresa + brasinosteroid (BR) Dodatak. Ove tretirane skupine korištene su za dva genotipa (F67 i F2000). Svi tretmani su provedeni u potpuno nasumičnom dizajnu s pet ponavljanja, od kojih se svaki sastojao od jedne biljke. Svaka biljka korištena je za očitavanje varijabli utvrđenih na kraju eksperimenta. Eksperiment je trajao 55 DAE.
Stomatalna vodljivost (gs) mjerena je prijenosnim porozometrom (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 provode pričvršćivanjem stomametarske sonde na zreli list s glavnim izbojkom biljke koji je potpuno razvijen. Za svaki tretman, očitanja gs su izmjerena na tri lista svake biljke između 11:00 i 16:00 sati te su izračunata prosjek.
RWC je određen prema metodi koju su opisali Ghoulam et al. (2002). Potpuno rašireni list korišten za određivanje g također je korišten za mjerenje RWC. Svježa težina (FW) određena je neposredno nakon žetve digitalnom vagom. Listovi su potom 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). Nabubreni listovi su sušeni u pećnici na 75°C 48 sati i zabilježena je njihova suha težina (DW).
Relativni sadržaj klorofila određen je pomoću mjerača klorofila (atLeafmeter, FT Green LLC, SAD) i izražen u jedinicama atLeaf (Dey et al., 2016.). Očitanja maksimalne kvantne učinkovitosti PSII (omjer Fv/Fm) zabilježena su korištenjem fluorimetra za kontinuiranu ekscitaciju klorofila (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Listovi su adaptirani na tamu pomoću stezaljki za listove 20 minuta prije mjerenja Fv/Fm (Restrepo-Diaz i Garces-Varon, 2013.). Nakon što se lišće aklimatiziralo na tamu, izmjerene su osnovna (F0) i maksimalna fluorescencija (Fm). Iz tih podataka izračunata je varijabilna fluorescencija (Fv = Fm – F0), omjer varijabilne fluorescencije i maksimalne fluorescencije (Fv/Fm), maksimalni kvantni prinos PSII fotokemije (Fv/F0) i omjer Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Relativna očitanja klorofila i fluorescencije klorofila uzeta su na istim listovima korištenim za gs mjerenja.
Kao biokemijske varijable prikupljeno je približno 800 mg svježe težine lista. Uzorci lista zatim su homogenizirani u tekućem dušiku i pohranjeni za daljnju analizu. Spektrometrijska metoda korištena za procjenu sadržaja klorofila a, b i karotenoida u tkivu temelji se na metodi i jednadžbama koje je opisao Wellburn (1994.). Uzorci tkiva lista (30 mg) prikupljeni su i homogenizirani u 3 ml 80%-tnog acetona. Uzorci su zatim centrifugirani (model 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, SAD) pri 5000 okretaja u minuti tijekom 10 minuta kako bi se uklonile čestice. Supernatant je razrijeđen do konačnog volumena od 6 ml dodavanjem 80%-tnog acetona (Sims i Gamon, 2002.). Sadržaj klorofila određen je pri 663 (klorofil a) i 646 (klorofil b) nm, a karotenoida pri 470 nm pomoću spektrofotometra (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, SAD).
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 također je homogenizirano u tekućem dušiku. Uzorci su centrifugirani na 5000 okretaja u minuti, a apsorbancija je mjerena na spektrofotometru na 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 suradnici (1973.). Pohranjenom uzorku doda se 10 ml 3%-tne vodene otopine sulfosalicilne kiseline i filtrira kroz Whatman filter papir (br. 2). Zatim se 2 ml ovog filtrata pomiješa s 2 ml ninhidrične kiseline i 2 ml ledene octene kiseline. Smjesa se stavi u vodenu kupelj na 90°C tijekom 1 sata. Reakciju zaustavi inkubacijom na ledu. Epruvetu snažno protresite pomoću vortex mućkalice i otopite dobivenu otopinu u 4 ml toluena. Očitavanja apsorbancije određena su 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 krošnje i CSI. Toplinske fotografije snimljene su kamerom FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, SAD) s točnošću od ±2°C na kraju razdoblja stresa. Postavite bijelu površinu iza biljke za fotografiranje. Ponovo su dvije tvornice uzete u obzir kao referentni modeli. Biljke su postavljene na bijelu površinu; jedan je bio obložen poljoprivrednim adjuvansom (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Kolumbija) kako bi se simuliralo otvaranje svih stomata [mokri način (Twet)], a drugi je bio list bez ikakve primjene [suhi način (Tdry)] (Castro -Duque et al., 2020.). Udaljenost između kamere i lonca tijekom snimanja bila je 1 m.
Indeks relativne tolerancije izračunat je neizravno pomoću stomatalne vodljivosti (gs) tretiranih biljaka u usporedbi 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 jednadžbe prilagođene iz Chávez-Arias et al. (2020).
U svakom eksperimentu, sve gore spomenute fiziološke varijable određene su i zabilježene na 55 DAE korištenjem potpuno raširenih listova prikupljenih s gornjeg dijela krošnje. Osim toga, mjerenja su provedena u komori za rast kako bi se izbjegla promjena okolišnih uvjeta u kojima biljke rastu.
Podaci iz prvog i drugog eksperimenta analizirani su zajedno kao niz eksperimenata. Svaka pokusna skupina sastojala se od 5 biljaka, a svaka je biljka činila pokusnu jedinicu. Provedena je analiza varijance (ANOVA) (P ≤ 0,05). Kada su otkrivene značajne razlike, korišten je Tukeyjev post hoc usporedni test pri P ≤ 0,05. Koristite funkciju arcsinusa za pretvorbu postotnih vrijednosti. Podaci su analizirani korištenjem softvera Statistix v 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, SAD) i iscrtani pomoću programa SigmaPlot (verzija 10.0; softver Systat, San Jose, CA, SAD). Analiza glavne komponente provedena je pomoću softvera InfoStat 2016 (Softver za analizu, Nacionalno sveučilište u Cordobi, Argentina) kako bi se identificirali najbolji regulatori rasta biljaka koji se proučavaju.
Tablica 1 sažima ANOVA koja prikazuje pokuse, različite tretmane i njihove interakcije s fotosintetskim pigmentima lišća (klorofil a, b, ukupni i karotenoidi), sadržajem malondialdehida (MDA) i prolina te stomatalnom vodljivošću. Učinak gs, relativni sadržaj vode. (RWC), sadržaj klorofila, parametri fluorescencije klorofila alfa, temperatura krošnje (PCT) (°C), indeks stresa usjeva (CSI) i indeks relativne tolerancije biljaka riže na 55 DAE.
Tablica 1. Sažetak ANOVA podataka o fiziološkim i biokemijskim varijablama riže između eksperimenata (genotipova) i tretmana toplinskim stresom.
Razlike (P≤0,01) u interakcijama fotosintetskih pigmenata lista, relativnom sadržaju klorofila (Atleaf očitanja) i parametrima fluorescencije alfa-klorofila između pokusa i tretmana prikazane su u tablici 2. Visoke dnevne i noćne temperature povećale su ukupni sadržaj klorofila i karotenoida. Presadnice riže bez folijarnog prskanja fitohormonima (2,36 mg g-1 za „F67″ i 2,56 mg g-1 za „F2000″) u usporedbi s biljkama uzgojenim u optimalnim temperaturnim uvjetima (2,67 mg g-1)) pokazale su manji ukupni sadržaj klorofila. U oba eksperimenta, "F67" je bio 2,80 mg g-1, a "F2000" je bio 2,80 mg g-1. Osim toga, sadnice riže tretirane kombinacijom AUX i GA sprejeva pod toplinskim 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 GA = 1,45 mg g-1 za "F67"; AUX = 2,24 mg) g-1 i GA = 1,43 mg g-1 (za "F2000") u uvjetima toplinskog stresa. U uvjetima toplinskog stresa, folijarno tretiranje BR-om rezultiralo je blagim povećanjem ove varijable u oba genotipa. Konačno, CK folijarni sprej pokazao je najveće vrijednosti fotosintetskog pigmenta među svim tretmanima (AUX, GA, BR, SC i AC tretmani) u genotipovima F67 (3,24 mg g-1) i F2000 (3,65 mg g-1). Relativni sadržaj klorofila (jedinica Atleaf) također je smanjen kombiniranim toplinskim stresom. Najviše vrijednosti zabilježene su i kod biljaka prskanih CC-om 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 (Tablica 2). Sve u svemu, među ovim varijablama, kultivar F67 bio je manje osjetljiv na toplinski stres od kultivara F2000. Omjeri Fv i Fv/Fm više su patili u drugom eksperimentu. Stresirane 'F2000' sadnice koje nisu prskane nikakvim fitohormonima imale su najniže Fv vrijednosti (2120,15) i Fv/Fm omjere (0,59), no folijarno prskanje CK pomoglo je vratiti ove vrijednosti (Fv: 2591, 89, Fv/Fm omjer: 0,73). , primajući očitanja slična onima zabilježenima na biljkama "F2000" uzgojenim u optimalnim temperaturnim uvjetima (Fv: 2955,35, omjer Fv/Fm: 0,73:0,72). Nije bilo značajnih razlika u početnoj fluorescenciji (F0), maksimalnoj fluorescenciji (Fm), maksimalnom fotokemijskom kvantnom prinosu PSII (Fv/F0) i omjeru Fm/F0. Konačno, BR je pokazao sličan trend kao što je primijećen s CK (Fv 2545,06, omjer Fv/Fm 0,73).
Tablica 2. Učinak kombiniranog toplinskog stresa (40°/30°C dan/noć) na fotosintetske pigmente lista [ukupni klorofil (Chl ukupni), klorofil a (Chl a), klorofil b (Chl b) i karotenoidi Cx+c] učinak ], relativni sadržaj klorofila (Atliff jedinica), parametri fluorescencije klorofila (početni fluorescencija (F0), maksimalna fluorescencija (Fm), varijabilna fluorescencija (Fv), maksimalna učinkovitost PSII (Fv/Fm), fotokemijski maksimalni kvantni prinos PSII (Fv/F0 ) i Fm/F0 u biljkama dvaju genotipa riže [Federrose 67 (F67) i Federrose 2000 (F2000)] 55 dana nakon pojava (DAE)).
Relativni sadržaj vode (RWC) različito tretiranih biljaka riže pokazao je razlike (P ≤ 0,05) u interakciji između eksperimentalnih i folijarnih tretmana (slika 1A). Kod tretiranja SA najniže vrijednosti zabilježene su za oba genotipa (74,01% za F67 i 76,6% za F2000). U uvjetima toplinskog stresa, RWC biljaka riže obaju genotipa tretiranih različitim fitohormonima značajno se povećao. Sveukupno, folijarna primjena CK, GA, AUX ili BR povećala je RWC na vrijednosti slične onima biljaka uzgojenih u optimalnim uvjetima tijekom eksperimenta. Apsolutna kontrola i folijarno prskane biljke bilježe vrijednosti od oko 83% za oba genotipa. S druge strane, gs je također pokazao značajne razlike (P ≤ 0,01) u interakciji eksperiment-liječenje (slika 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 kombiniranom toplinskom 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). Folijarno tretiranje svim regulatorima rasta biljaka također je povećalo g. Na biljkama riže F2000 prskanim CC-om učinak folijarnog prskanja fitohormonima bio je očitiji. Ova skupina biljaka nije pokazala razlike u odnosu na biljke apsolutne kontrole (AC 511,02 i CC 499,25 mmol m-2s-1).
Slika 1. Učinak kombiniranog toplinskog stresa (40°/30°C dan/noć) na relativni sadržaj vode (RWC) (A), stomatalnu vodljivost (gs) (B), proizvodnju malondialdehida (MDA) (C) i sadržaj prolina. (D) u biljkama 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 + stanični mitogen (CK) i toplinski stres + brasinosteroid. (BR). Svaki stupac predstavlja srednju vrijednost ± standardnu ​​pogrešku pet podatkovnih točaka (n = 5). Stupci iza kojih slijede različita slova označavaju statistički značajne razlike prema Tukeyevom 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 peroksidacija lipida primijećena je kod SC tretmana u oba genotipa (Slika 1C), međutim biljke tretirane sprejom za regulator rasta lišća pokazale su smanjenu peroksidaciju lipida u oba genotipa; Općenito, uporaba fitohormona (CA, AUC, BR ili GA) dovodi do smanjenja peroksidacije lipida (sadržaj MDA). Nisu pronađene razlike između AC biljaka dvaju genotipa i biljaka pod toplinskim stresom i prskanih fitohormonima (uočene vrijednosti FW u biljkama “F67” kretale su se od 4,38–6,77 µmol g-1, a u biljkama FW “F2000” “uočene vrijednosti su se kretale od 2,84 do 9,18 µmol g-1 (biljke). S druge strane, Sinteza prolina u biljkama “F67” bila je niža nego u biljkama “F2000” pod kombiniranim stresom, što je dovelo do povećanja proizvodnje prolina u biljkama riže pod toplinskim stresom, uočeno je da je primjena ovih hormona značajno povećala sadržaj aminokiselina u biljkama F2000 (AUX i BR bili su 30,44 i 18,34 µmol g-1) (Sl. 1G).
Učinci raspršivanja folijarnog regulatora rasta biljaka i kombiniranog toplinskog stresa na temperaturu krošnje biljke i relativni indeks 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. S. Također je primijećeno da je folijarno tretiranje CK i BR rezultiralo smanjenjem temperature krošnje za 2-3 °C u usporedbi s 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 liječenja (Slika 2B). SC biljke su pokazale nižu otpornost biljaka u oba genotipa (34,18% i 33,52% za biljke riže "F67" i "F2000", respektivno). Folijarna prihrana fitohormonima poboljšava RTI kod biljaka izloženih visokotemperaturnom stresu. Ovaj učinak bio je izraženiji kod biljaka “F2000” prskanih CC-om, kod kojih je RTI iznosio 97,69. S druge strane, značajne razlike uočene su samo u indeksu prinosa (CSI) biljaka riže pod stresnim uvjetima prskanja folijarnim faktorom (P ≤ 0,01) (Slika 2B). Samo su biljke riže podvrgnute kompleksnom toplinskom stresu imale najveću vrijednost indeksa stresa (0,816). Kada su biljke riže prskane raznim fitohormonima, indeks stresa je bio niži (vrijednosti od 0,6 do 0,67). Konačno, biljka riže uzgojena u optimalnim uvjetima imala je vrijednost od 0,138.
Slika 2. Učinci kombiniranog toplinskog stresa (40°/30°C dan/noć) na temperaturu krošnje (A), indeks relativne tolerancije (RTI) (B) i indeks stresa usjeva (CSI) (C) dviju biljnih vrsta. Komercijalni genotipovi riže (F67 i F2000) podvrgnuti su različitim toplinskim obradama. Tretmani procijenjeni za svaki genotip uključivali su: apsolutnu kontrolu (AC), kontrolu toplinskog stresa (SC), toplinski stres + auksin (AUX), toplinski stres + giberelin (GA), toplinski stres + stanični mitogen (CK) i toplinski stres + brasinosteroid. (BR). Kombinirani toplinski stres uključuje izlaganje biljaka riže visokim dnevnim/noćnim temperaturama (40°/30°C dan/noć). Svaki stupac predstavlja srednju vrijednost ± standardnu ​​pogrešku pet podatkovnih točaka (n = 5). Stupci iza kojih slijede različita slova označavaju statistički značajne razlike prema Tukeyevom 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 biokemijskih odgovora biljaka riže izloženih toplinskom stresu tretiranih sprejom regulatora rasta (slika 3). Vektori predstavljaju varijable, a točke regulatore rasta biljaka (GR). Vektori gs, sadržaja klorofila, maksimalne kvantne učinkovitosti PSII (Fv/Fm) i biokemijskih parametara (TChl, MDA i prolin) su pod bliskim kutom u odnosu na ishodište, što ukazuje na visoku korelaciju između fiziološkog ponašanja biljaka i njih. varijabla. Jedna skupina (V) uključivala je sadnice riže uzgojene na optimalnoj temperaturi (AT) i biljke F2000 tretirane CK i BA. Pritom je većina biljaka tretiranih GR-om činila zasebnu skupinu (IV), a tretiranje GA-om u F2000 posebnu skupinu (II). Nasuprot tome, sadnice riže izložene toplinskom stresu (skupine I i III) bez ikakvog folijarnog prskanja fitohormonima (oba genotipa su bila SC) bile su smještene u zoni nasuprot skupini V, pokazujući učinak toplinskog stresa na fiziologiju biljke. .
Slika 3. Biografska analiza učinaka kombiniranog toplinskog stresa (40°/30°C dan/noć) na biljke dva genotipa riže (F67 i F2000) 55 dana nakon nicanja (DAE). Kratice: AC F67, apsolutna kontrola F67; SC F67, kontrola toplinskog stresa F67; AUX F67, toplinski stres + auksin F67; GA F67, toplinski stres + giberelin F67; CK F67, toplinski stres + stanična dioba BR F67, toplinski stres + brasinosteroid. F67; AC F2000, apsolutna kontrola F2000; SC F2000, kontrola toplinskog stresa F2000; AUX F2000, toplinski stres + auksin F2000; GA F2000, toplinski stres + giberelin F2000; CK F2000, toplinski stres + citokinin, BR F2000, toplinski stres + mesingani steroid; F2000.
Varijable kao što su sadržaj klorofila, stomatalna vodljivost, omjer Fv/Fm, CSI, MDA, RTI i sadržaj prolina mogu pomoći u razumijevanju prilagodbe genotipova riže i procijeniti utjecaj agronomskih strategija pod toplinskim stresom (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Svrha ovog pokusa bila je procijeniti učinak primjene četiriju regulatora rasta na fiziološke i biokemijske parametre klijanaca riže u složenim uvjetima toplinskog stresa. Testiranje sadnica jednostavna je i brza metoda za istodobnu procjenu biljaka riže ovisno o veličini ili stanju dostupne infrastrukture (Sarsu et al. 2018.). Rezultati ove studije pokazali su da kombinirani toplinski stres izaziva različite fiziološke i biokemijske reakcije u dva genotipa riže, što ukazuje na proces prilagodbe. Ovi rezultati također pokazuju da sprejevi folijarnih regulatora rasta (uglavnom citokinini i brasinosteroidi) pomažu riži da se prilagodi složenom toplinskom stresu jer pogodnost uglavnom utječe na gs, RWC, omjer Fv/Fm, fotosintetske pigmente i sadržaj prolina.
Primjena regulatora rasta pomaže u poboljšanju statusa vode biljaka riže pod toplinskim stresom, koji može biti povezan s većim stresom i nižim temperaturama krošnje biljke. Ova je studija pokazala da su među biljkama "F2000" (osjetljivi genotip), biljke riže tretirane prvenstveno s CK ili BR imale više gs vrijednosti i niže vrijednosti PCT od biljaka tretiranih SC. Prethodne studije također su pokazale da su gs i PCT točni fiziološki pokazatelji koji mogu odrediti adaptivni odgovor biljaka riže i učinke agronomskih strategija na toplinski stres (Restrepo-Diaz i Garces-Varon, 2013.; Sarsu et al., 2018.; Quintero). -Carr DeLong i sur., 2021). CK ili BR lista povećavaju g pod stresom jer ti biljni hormoni mogu potaknuti otvaranje stomaka putem sintetskih interakcija s drugim signalnim molekulama kao što je ABA (promotor zatvaranja stomata pod abiotičkim stresom) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013). ). , 2014). Otvaranje stomaka potiče hlađenje lista i pomaže u smanjenju temperature krošnje (Sonjaroon i sur., 2018.; Quintero-Calderón i sur., 2021.). Iz tih razloga, temperatura krošnje biljaka riže prskanih CK ili BR može biti niža pod kombiniranim toplinskim stresom.
Visokotemperaturni stres može smanjiti sadržaj fotosintetskog pigmenta u lišću (Chen i sur., 2017.; Ahammed i sur., 2018.). U ovoj studiji, kada su biljke riže bile pod toplinskim stresom i nisu prskane nikakvim regulatorima rasta biljaka, fotosintetski pigmenti imali su tendenciju smanjenja u oba genotipa (Tablica 2). Feng i sur. (2013.) također su izvijestili o značajnom smanjenju sadržaja klorofila u lišću dvaju genotipa pšenice izloženih toplinskom stresu. Izloženost visokim temperaturama često rezultira smanjenim sadržajem klorofila, što može biti posljedica smanjene biosinteze klorofila, razgradnje pigmenata ili njihovih kombiniranih učinaka pod toplinskim stresom (Fahad et al., 2017.). Međutim, biljke riže tretirane uglavnom s CK i BA povećale su koncentraciju fotosintetskih pigmenata lista pod toplinskim stresom. Slične rezultate također su izvijestili Jespersen i Huang (2015) i Suchsagunpanit et al. (2015.), koji su uočili povećanje sadržaja klorofila u lišću nakon primjene zeatina i epibrasinosteroidnih hormona u travi pod utjecajem topline i riži. Razumno objašnjenje zašto CK i BR promiču povećani sadržaj klorofila u lišću pod kombiniranim toplinskim stresom je da CK može poboljšati inicijaciju kontinuirane indukcije promotora ekspresije (kao što je promotor koji aktivira starenje (SAG12) ili promotor HSP18) i smanjiti gubitak klorofila u lišću. , odgađaju starenje lišća i povećavaju otpornost biljke na toplinu (Liu et al., 2020.). BR može zaštititi klorofil u listu i povećati sadržaj klorofila u listu aktiviranjem ili induciranjem sinteze enzima uključenih u biosintezu klorofila u uvjetima stresa (Sharma i sur., 2017.; Siddiqui i sur., 2018.). Konačno, dva fitohormona (CK i BR) također potiču ekspresiju proteina toplinskog šoka i poboljšavaju različite metaboličke procese prilagodbe, kao što je povećana biosinteza klorofila (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Parametri fluorescencije klorofila a pružaju brzu i nedestruktivnu metodu kojom se može procijeniti tolerancija ili prilagodba biljke na uvjete abiotičkog stresa (Chaerle i sur. 2007.; Kalaji i sur. 2017.). Parametri kao što je omjer Fv/Fm korišteni su kao pokazatelji prilagodbe biljaka na stresne uvjete (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). U ovom istraživanju, SC biljke su pokazale najniže vrijednosti ove varijable, pretežno “F2000” biljke riže. Yin i sur. (2010.) također su otkrili da se omjer Fv/Fm listova riže s najvećim bokoranjem značajno smanjio na temperaturama iznad 35°C. Prema Feng i sur. (2013.), niži omjer Fv/Fm pod toplinskim stresom ukazuje da je stopa hvatanja i pretvorbe energije pobude u reakcijskom centru PSII smanjena, što ukazuje da se reakcijski centar PSII raspada pod toplinskim stresom. Ovo zapažanje nam omogućuje da zaključimo da su poremećaji u fotosintetskom aparatu izraženiji kod osjetljivih sorti (Fedearroz 2000) nego kod otpornih sorti (Fedearroz 67).
Upotreba CK ili BR općenito je poboljšala učinkovitost PSII u složenim uvjetima toplinskog stresa. Slične rezultate dobili su Suchsagunpanit i sur. (2015.), koji su uočili da je primjena BR-a povećala učinkovitost PSII pod toplinskim stresom u riži. Kumar i sur. (2020.) također su otkrili da biljke slanutka tretirane CK (6-benziladeninom) i podvrgnute toplinskom stresu povećavaju omjer Fv/Fm, zaključivši da folijarna primjena CK aktiviranjem ciklusa pigmenta zeaksantina potiče aktivnost PSII. Osim toga, BR sprej za lišće pogodovao je fotosintezi PSII u uvjetima kombiniranog stresa, što ukazuje da je primjena ovog fitohormona rezultirala smanjenom disipacijom energije ekscitacije PSII antena i pospješila nakupljanje malih proteina toplinskog šoka u kloroplastima (Ogweno et al. 2008; Kothari i Lachowitz). , 2021).
Sadržaj MDA i prolina često se povećava kada su biljke pod abiotskim stresom u usporedbi s biljkama uzgojenim u optimalnim uvjetima (Alvarado-Sanabria et al. 2017.). Prethodne studije također su pokazale da su razine MDA i prolina biokemijski pokazatelji koji se mogu koristiti za razumijevanje procesa prilagodbe ili utjecaja agronomskih praksi u riži pri visokim dnevnim ili noćnim temperaturama (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al. . . , 2021). Ove su studije također pokazale da su sadržaji MDA i prolina veći u biljkama riže koje su bile izložene visokim temperaturama noću odnosno danju. Međutim, folijarno prskanje CK i BR doprinijelo je smanjenju MDA i povećanju razine prolina, uglavnom kod tolerantnog genotipa (Federroz 67). CK sprej može pospješiti 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 staničnu 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 pomažu li tretiranja koja se ocjenjuju u ublažavanju različitih stresova (abiotičkih i biotičkih) i imaju li pozitivan učinak na fiziologiju biljaka (Castro-Duque i sur., 2020.; Chavez-Arias i sur., 2020.). CSI vrijednosti mogu biti u rasponu od 0 do 1, predstavljajući nestresne i stresne uvjete (Lee et al., 2010). Vrijednosti CSI za biljke pod toplinskim stresom (SC) bile su u rasponu od 0,8 do 0,9 (Slika 2B), što ukazuje da je kombinirani stres negativno utjecao na biljke riže. Međutim, folijarno prskanje BC (0,6) ili CK (0,6) uglavnom je dovelo do smanjenja ovog pokazatelja u uvjetima abiotičkog stresa u usporedbi s biljkama SC riže. U biljkama F2000, RTI je pokazao veći porast pri korištenju CA (97,69%) i BC (60,73%) u usporedbi s SA (33,52%), što ukazuje da ovi regulatori rasta biljaka također doprinose poboljšanju odgovora riže na toleranciju sastava. Pregrijavanje. Ovi su indeksi predloženi za upravljanje uvjetima stresa kod različitih vrsta. Studija koju su proveli Lee i sur. (2010.) pokazali su da je CSI dviju sorti pamuka pod umjerenim stresom vode bio oko 0,85, dok su vrijednosti CSI dobro navodnjavanih sorti bile u rasponu od 0,4 do 0,6, zaključivši da je ovaj indeks pokazatelj prilagodbe sorti vodi. stresni uvjeti. Štoviše, Chavez-Arias et al. (2020.) procijenili su učinkovitost sintetičkih elicitora kao sveobuhvatne strategije upravljanja stresom kod biljaka C. elegans i otkrili da biljke prskane ovim spojevima pokazuju viši RTI (65%). Na temelju gore navedenog, CK i BR mogu se smatrati agronomskim strategijama usmjerenim na povećanje tolerancije riže na složeni toplinski stres, budući da ovi regulatori rasta biljaka potiču pozitivne biokemijske i fiziološke reakcije.
U posljednjih nekoliko godina, istraživanje riže u Kolumbiji usredotočilo se na procjenu genotipova tolerantnih na visoke dnevne ili noćne temperature korištenjem fizioloških ili biokemijskih svojstava (Sánchez-Reinoso i sur., 2014.; Alvarado-Sanabria i sur., 2021.). Međutim, u posljednjih nekoliko godina, analiza praktičnih, ekonomičnih i profitabilnih tehnologija postala je sve važnija za predlaganje integriranog upravljanja usjevima kako bi se poboljšali učinci složenih razdoblja toplinskog stresa u zemlji (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021) . Stoga, fiziološki i biokemijski odgovori biljaka riže na složeni toplinski stres (40°C danju/30°C noću) opaženi u ovoj studiji sugeriraju da prskanje lišća CK ili BR može biti prikladna metoda upravljanja usjevima za ublažavanje štetnih učinaka. Učinak razdoblja umjerenog toplinskog stresa. Ovi tretmani poboljšali su toleranciju oba genotipa riže (niski CSI i visoki RTI), pokazujući opći trend u fiziološkim i biokemijskim odgovorima biljaka pod kombiniranim toplinskim stresom. Glavni odgovor biljaka riže bio je pad udjela GC, ukupnog klorofila, klorofila α i β i karotenoida. Uz to, biljke pate od oštećenja PSII (smanjeni parametri fluorescencije klorofila kao što je omjer Fv/Fm) i povećana peroksidacija lipida. S druge strane, kada je riža tretirana s CK i BR, ovi su negativni učinci bili ublaženi, a sadržaj prolina povećan (slika 4).
Slika 4. Konceptualni model učinaka kombiniranog toplinskog stresa i raspršivanja regulatora rasta lisnih biljaka na biljke riže. Crvene i plave strelice pokazuju negativne ili pozitivne učinke interakcije između toplinskog stresa i folijarne primjene BR (brasinosteroida) i CK (citokinina) na fiziološke, odnosno biokemijske reakcije. gs: stomatalna vodljivost; Ukupni Chl: ukupni sadržaj klorofila; Chl α: sadržaj klorofila β; Cx+c: sadržaj karotenoida;
Ukratko, fiziološki i biokemijski odgovori u ovoj studiji pokazuju da su biljke riže Fedearroz 2000 osjetljivije na razdoblje složenog toplinskog stresa nego biljke riže Fedearroz 67. Svi regulatori rasta procijenjeni u ovoj studiji (auksini, giberelini, citokinini ili brasinosteroidi) pokazali su određeni stupanj kombiniranog smanjenja toplinskog stresa. Međutim, citokinin i brasinosteroidi inducirali su bolju prilagodbu biljaka jer su oba regulatora rasta biljaka povećala sadržaj klorofila, parametre fluorescencije alfa-klorofila, gs i RWC u usporedbi s biljkama riže bez ikakve primjene, a također su smanjili sadržaj MDA i temperaturu krošnje. Ukratko, zaključujemo da je uporaba regulatora rasta biljaka (citokinina i brasinosteroida) koristan alat u upravljanju stresnim uvjetima u usjevima riže uzrokovanim jakim toplinskim stresom tijekom razdoblja visokih temperatura.
Izvorni materijali prikazani u studiji uključeni su u članak, a daljnji upiti mogu se uputiti odgovarajućem autoru.