Proizvodnja riže opada zbog klimatskih promjena i varijabilnosti u Kolumbiji.Regulatori rasta biljakakorišteni su kao strategija za smanjenje toplinskog stresa u raznim usjevima. Stoga je cilj ovog istraživanja bio procijeniti fiziološke učinke (vodljivost puči, 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 eksperiment provedeni su korištenjem biljaka dvaju genotipa riže, Federrose 67 („F67“) i Federrose 2000 („F2000“). Oba eksperimenta analizirana su zajedno kao niz eksperimenata. Utvrđeni tretmani bili su sljedeći: apsolutna kontrola (AC) (biljke riže uzgojene 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 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 toplinskog stresa). Prskanje sa SA povećalo je ukupni sadržaj klorofila u obje sorte (svježa težina biljaka riže „F67“ i „F2000“ bila je 3,25 odnosno 3,65 mg/g) u usporedbi sa SC biljkama (svježa težina biljaka „F67“ bila je 2,36 odnosno 2,56 mg/g). [g-1] i riže „F2000“, folijarna primjena CK također je općenito poboljšala stomatalnu vodljivost biljaka riže „F2000“ (499,25 u odnosu na 150,60 mmol m-2 s) u usporedbi s kontrolom toplinskog stresa. Toplinski stres, temperatura krošnje biljke smanjuje se 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 kombiniranog toplinskog stresa, uglavnom kod biljaka riže F2000. Zaključno, folijarno prskanje BR-om ili CK-om može se smatrati agronomskom strategijom koja pomaže u smanjenju negativnih učinaka uvjeta kombiniranog toplinskog 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 s prosječnim prinosom od 5,02 tone/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021.).
Globalno zatopljenje utječe na usjeve riže, što dovodi do raznih vrsta abiotičkih stresova poput visokih temperatura i razdoblja suše. Klimatske promjene uzrokuju porast globalnih temperatura; Predviđa se da će temperature porasti 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 usjeva za 6–7%. S druge strane, klimatske promjene također dovode do nepovoljnih uvjeta okoliša za usjeve, poput razdoblja teške suše ili visokih temperatura u tropskim i suptropskim regijama. Osim toga, varijabilnost poput El Niña može dovesti do toplinskog 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., smanjujući proizvodnju riže i utječući na tokove proizvoda na tržištima i u lancima opskrbe.
Većina rižinih usjeva uzgaja se u područjima gdje su temperature blizu optimalnog raspona za rast usjeva (Shah i sur., 2011.). Izviješteno je da su optimalne prosječne dnevne i noćne temperature zarast i razvoj rižesu općenito 28°C odnosno 22°C (Kilasi i sur., 2018.; Calderón-Páez i sur., 2021.). Temperature iznad ovih pragova mogu uzrokovati razdoblja umjerenog do jakog toplinskog stresa tijekom osjetljivih faza razvoja riže (bubrenje, cvjetanje, cvjetanje i punjenje zrna), što negativno utječe na prinos zrna. Ovo smanjenje prinosa uglavnom je posljedica dugih razdoblja toplinskog stresa, koji utječu na fiziologiju biljaka. Zbog interakcije različitih čimbenika, kao što su trajanje stresa i maksimalna dosegnuta temperatura, toplinski stres može uzrokovati niz nepovratnih oštećenja metabolizma i razvoja biljaka.
Toplinski stres utječe na različite fiziološke i biokemijske procese u biljkama. Fotosinteza lista jedan je od procesa najosjetljivijih na toplinski stres kod biljaka riže, jer se brzina fotosinteze smanjuje za 50% kada dnevne temperature prijeđu 35°C. Fiziološki odgovori biljaka riže variraju ovisno o vrsti toplinskog stresa. Na primjer, brzina fotosinteze i stomatalna vodljivost su inhibirane 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 stresno razdoblje, toplinski stres također utječe na sadržaj klorofila u listu, omjer varijabilne fluorescencije klorofila i maksimalne fluorescencije klorofila (Fv/Fm) i aktivaciju Rubisco-a u biljkama riže (Cao i sur. 2009.; Yin i sur. 2010.). Sanchez Reynoso i sur., 2014.).
Biokemijske promjene su još jedan aspekt prilagodbe biljaka toplinskom stresu (Wahid i sur., 2007.). Sadržaj prolina korišten je kao biokemijski pokazatelj 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 visokih temperatura (Sánchez-Reinoso i sur., 2014.). Visoke temperature također utječu na stabilnost membrane putem lipidne peroksidacije, što dovodi do stvaranja malondialdehida (MDA) (Wahid i sur., 2007.). Stoga se sadržaj MDA također koristi za razumijevanje strukturne cjelovitosti 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 curenja elektrolita i sadržaj malondialdehida u riži (Liu i sur., 2013.).
Procijenjena je upotreba regulatora rasta biljaka (GR) za ublažavanje negativnih učinaka toplinskog stresa, budući da su te tvari aktivno uključene u biljne odgovore 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 imala je pozitivan učinak na toleranciju na toplinski 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 biokemijskih varijabli (Peleg i Blumwald, 2011.; Yin i sur. Ren, 2011.; Mitler i sur., 2012.; Zhou i sur., 2014.). U Kolumbiji, egzogena primjena genetskih resursa i njezin utjecaj na usjeve riže nisu u potpunosti shvaćeni i proučeni. Međutim, prethodna studija pokazala je da folijarno prskanje BR-om može poboljšati toleranciju riže poboljšanjem karakteristika izmjene plinova, sadržaja klorofila ili prolina u listovima sadnica riže (Quintero-Calderón i sur., 2021.).
Citokinini posreduju u odgovorima biljaka na abiotske stresove, uključujući toplinski stres (Ha i sur., 2012.). Osim toga, objavljeno je da egzogena primjena CK može smanjiti toplinska oštećenja. Na primjer, egzogena primjena zeatina povećala je brzinu fotosinteze, sadržaj klorofila a i b te učinkovitost prijenosa elektrona kod puzave trave (Agrotis estolonifera) tijekom toplinskog 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 i sur., 2009., 2016.; Kumar i sur., 2020.).
Upotreba giberelinske 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 visokih temperatura (Alonso-Ramirez i sur. 2009.; Khan i sur. 2020.). Abdel-Nabi i sur. (2020.) otkrili su da folijarno prskanje egzogene GA (25 ili 50 mg*L) može povećati brzinu fotosinteze i antioksidativnu aktivnost u biljkama naranče izloženim toplinskom stresu u usporedbi s kontrolnim biljkama. Također je uočeno da egzogena primjena HA povećava relativni sadržaj vlage, sadržaj klorofila i karotenoida te smanjuje lipidnu peroksidaciju u datulji (Phoenix dactylifera) pod toplinskim stresom (Khan i sur., 2020.). Auksin također igra važnu ulogu u regulaciji adaptivnih odgovora rasta na uvjete visokih temperatura (Sun i sur., 2012.; Wang i sur., 2016.). Ovaj regulator rasta djeluje kao biokemijski marker u raznim procesima poput sinteze ili razgradnje prolina pod abiotičkim stresom (Ali i sur. 2007.). Osim toga, AUX također pojačava antioksidativnu aktivnost, što dovodi do smanjenja MDA u biljkama zbog smanjene lipidne peroksidacije (Bielach i sur., 2017.). Sergeev i sur. (2018.) primijetili su da se u biljkama 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.
Brassinosteroidi su još jedna klasa regulatora rasta koji se koriste za ublažavanje učinaka toplinskog stresa. Ogweno i sur. (2008.) izvijestili su da je egzogeni BR sprej povećao neto brzinu fotosinteze, stomatalnu vodljivost i maksimalnu brzinu Rubisco karboksilacije biljaka rajčice (Solanum lycopersicum) pod toplinskim stresom tijekom 8 dana. Folijarno prskanje epibrassinosteroida može povećati neto brzinu fotosinteze biljaka krastavca (Cucumis sativus) pod toplinskim stresom (Yu i sur., 2004.). Osim toga, egzogena primjena BR-a odgađa razgradnju klorofila i povećava učinkovitost korištenja vode i maksimalni kvantni prinos PSII fotokemije 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, korištenje 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 i sur., 2014.; Alvarado-Sanabria i sur., 2017.; Međutim, istraživanja o upotrebi folijarnih fitohormonalnih sprejeva kod riže na lokalnoj razini i dalje su rijetka. Stoga je proučavanje fizioloških i biokemijskih reakcija primjene regulatora rasta biljaka od velike važnosti za prijedlog praktičnih agronomskih strategija za rješavanje negativnih učinaka razdoblja složenog toplinskog stresa kod riže. Stoga je svrha ove studije bila procijeniti fiziološke (stomatalna vodljivost, parametri fluorescencije klorofila i relativni sadržaj vode) i biokemijske učinke folijarne primjene četiri regulatora rasta biljaka (AUX, CK, GA i BR). (Fotosintetski pigmenti, sadržaj malondialdehida i prolina) Varijable u dva komercijalna genotipa riže podvrgnuta kombiniranom toplinskom stresu (visoki dnevni/noćni temperature).
U ovom istraživanju provedena su dva neovisna eksperimenta. Genotipovi Federrose 67 (F67: genotip razvijen na visokim temperaturama tijekom posljednjeg desetljeća) i Federrose 2000 (F2000: genotip razvijen u posljednjem desetljeću 20. stoljeća koji pokazuje otpornost na virus bijelog lista) korišteni su prvi put. U drugom eksperimentu, respektivno. Oba genotipa široko uzgajaju kolumbijski poljoprivrednici. Sjeme je posijano u posude od 10 litara (duljina 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 znanosti Nacionalnog sveučilišta Kolumbije, kampus u Bogoti (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), na nadmorskoj visini od 2556 m. m.) i provedena su od listopada do prosinca 2019. Jedan pokus (Federroz 67) i drugi pokus (Federroz 2000) u istoj sezoni 2020.
Uvjeti okoline 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 tog razdoblja. Prethodne studije su pokazale da je ova fenološka faza prikladno vrijeme za provođenje studija toplinskog stresa kod riže (Sánchez-Reinoso i sur., 2014.; Alvarado-Sanabria i sur., 2017.).
U svakom eksperimentu provedene su dvije odvojene primjene regulatora rasta listova. Prvi set folijarnih fitohormonskih prskanja primijenjen je 5 dana prije tretmana toplinskim stresom (42 DAE) kako bi se biljke pripremile za stresne uvjete iz okoliša. Drugo folijarno prskanje provedeno je 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 tablici 1. Koncentracije korištenih regulatora rasta listova bile su sljedeće: (i) Auksin (1-naftiloctena 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 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 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. U svim folijarnim prskanjima korišten je poljoprivredni adjuvant (Agrotin, Bayer CropScience, Kolumbija) u koncentraciji od 0,1% (v/v). Udaljenost između lonca i prskalice je 30 cm.
Tretmani toplinskog stresa provedeni 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 okoline (47 DAE). Kombinirani tretman toplinskog stresa 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 i sur. 2014.; Alvarado-Sanabria i sur. 2017.). S druge strane, skupina biljaka prenesenih 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 skupine tretmana: (i) uvjeti temperature rasta + primjena destilirane vode [Apsolutna kontrola (AC)], (ii) uvjeti toplinskog stresa + primjena destilirane vode [Kontrola toplinskog stresa (SC)], (iii) uvjeti toplinskog stresa + primjena auksina (AUX), (iv) uvjeti toplinskog stresa + primjena giberelina (GA), (v) uvjeti toplinskog stresa + primjena citokinina (CK) i (vi) uvjeti toplinskog stresa + brassinosteroid (BR) Dodatak. Ove skupine tretmana korištene su za dva genotipa (F67 i F2000). Svi tretmani provedeni su u potpuno randomiziranom dizajnu s pet ponavljanja, od kojih se svako sastojalo od jedne biljke. Svaka biljka korištena je za očitavanje varijabli određenih na kraju eksperimenta. Pokus je trajao 55 dana nakon uzimanja biljke.
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 i suradnici (2002.). Potpuno rašireni list korišten za određivanje g također je korišten za mjerenje RWC. Svježa težina (FW) određena je odmah nakon berbe pomoću digitalne vage. Listovi su zatim stavljeni u plastičnu posudu napunjenu vodom i ostavljeni u mraku na sobnoj temperaturi (22 °C) tijekom 48 sati. Zatim su izvagani na digitalnoj vagi i zabilježena je raširena težina (TW). Nabubreni listovi sušeni su u pećnici na 75 °C tijekom 48 sati i zabilježena je njihova suha težina (DW).
Relativni sadržaj klorofila određen je pomoću klorofilmetra (atLeafmeter, FT Green LLC, SAD) i izražen u atLeaf jedinicama (Dey i sur., 2016.). Očitanja maksimalne kvantne učinkovitosti PSII (omjer Fv/Fm) zabilježena su pomoću klorofilnog fluorimetra s kontinuiranom pobudom (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Listovi su adaptirani na tamu pomoću stezaljki za listove tijekom 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 tih podataka izračunati su varijabilna fluorescencija (Fv = Fm – F0), omjer varijabilne fluorescencije i maksimalne fluorescencije (Fv/Fm), maksimalni kvantni prinos fotokemije PSII (Fv/F0) i omjer Fm/F0 (Baker, 2008.; Lee i sur., 2017.). Relativni klorofil i očitanja fluorescencije klorofila snimljeni 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).
Za procjenu lipidne peroksidacije membrane (MDA) korištena je metoda s tiobarbiturnom kiselinom (TBA) koju su opisali Hodges i suradnici (1999.). Otprilike 0,3 g tkiva lista također je homogenizirano u tekućem dušiku. Uzorci su centrifugirani pri 5000 okretaja u minuti, a apsorbancija je izmjerena na spektrofotometru pri 440, 532 i 600 nm. Konačno, koncentracija MDA izračunata je pomoću 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 i sur. (2016.) za izračun temperature krošnje i CSI. Termalne fotografije snimljene su FLIR 2 kamerom (FLIR Systems Inc., Boston, MA, SAD) s točnošću od ±2°C na kraju stresnog razdoblja. Postavite bijelu površinu iza biljke za fotografiranje. Ponovno su dvije tvornice 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 način rada (Twet)], a druga je bio list bez ikakve primjene [suhi način rada (Tdry)] (Castro-Duque i sur., 2020.). Udaljenost između kamere i lonca tijekom snimanja bila je 1 m.
Relativni indeks tolerancije izračunat je neizravno korištenjem 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 ovom istraživanju. RTI je dobiven korištenjem jednadžbe prilagođene iz Chávez-Arias i suradnika (2020).
U svakom eksperimentu, sve gore navedene fiziološke varijable određene su i zabilježene pri 55 DAE korištenjem potpuno razvijenog lišća sakupljenog s gornjeg dijela krošnje. Osim 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 skupina sastojala se od 5 biljaka, a svaka biljka predstavljala je eksperimentalnu jedinicu. Provedena je analiza varijance (ANOVA) (P ≤ 0,05). Kada su otkrivene značajne razlike, korišten je Tukeyjev post hoc komparativni test pri P ≤ 0,05. Za pretvaranje postotnih vrijednosti upotrijebite arkus sinusnu funkciju. Podaci su analizirani pomoću 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 pomoću softvera InfoStat 2016 (Analysis Software, Nacionalno sveučilište u Cordobi, Argentina) kako bi se identificirali najbolji regulatori rasta biljaka koji su se proučavali.
Tablica 1 sažima 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 vodljivošću. 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 pri 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 (očitanja na listu) 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. Sadnice riže bez ikakvog 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 niži ukupni sadržaj klorofila. U oba pokusa, „F67“ je bio 2,80 mg g-1, a „F2000“ 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“) pod uvjetima toplinskog stresa. U uvjetima toplinskog stresa, folijarni tretman s BR rezultirao je blagim povećanjem ove varijable u oba genotipa. Konačno, folijarni tretman CK pokazao je najviše vrijednosti fotosintetskih pigmenata među svim tretmanima (tretmani AUX, GA, BR, SC i AC) 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). Sveukupno, među tim varijablama, kultivar F67 bio je manje osjetljiv na toplinski stres od kultivara F2000. Omjeri Fv i Fv/Fm više su patili u drugom pokusu. Stresirane sadnice 'F2000' koje nisu prskane nikakvim fitohormonima imale su najniže vrijednosti Fv (2120,15) i omjere Fv/Fm (0,59), ali folijarno prskanje CK-om pomoglo je u vraćanju tih vrijednosti (Fv: 2591,89, omjer Fv/Fm: 0,73). , dobivajući 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 uočeno kod CK (Fv 2545,06, omjer Fv/Fm 0,73).
Tablica 2. Utjecaj kombiniranog toplinskog stresa (40°/30°C dan/noć) na fotosintetske pigmente lista [ukupni klorofil (Chl Total), klorofil a (Chl a), klorofil b (Chl b) i karotenoide Cx+c] učinak], relativni sadržaj klorofila (jedinica Atliff), parametri fluorescencije klorofila (početna 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 nicanja (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 tretmana sa SA, najniže vrijednosti zabilježene su za oba genotipa (74,01% za F67 i 76,6% za F2000). U uvjetima toplinskog stresa, RWC biljaka riže oba genotipa tretiranih različitim fitohormonima značajno se povećao. Općenito, folijarna primjena CK, GA, AUX ili BR povećala je RWC na vrijednosti slične onima kod biljaka uzgojenih u optimalnim uvjetima tijekom 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 (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). Foliarni tretman svim regulatorima rasta biljaka također je povećao g. Na biljkama riže F2000 prskanim s CC, učinak folijarnog prskanja fitohormonima bio je očitiji. Ova skupina biljaka nije pokazala razlike u usporedbi s 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 vodljivost (gs) (B), proizvodnju malondialdehida (MDA) (C) i sadržaj prolina (D) u biljkama dvaju 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 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 tretmana SC u oba genotipa (slika 1C), međutim biljke tretirane sprejem regulatora rasta lišća pokazale su smanjenu lipidnu peroksidaciju u oba genotipa; Općenito, upotreba fitohormona (CA, AUC, BR ili GA) dovodi do smanjenja lipidne peroksidacije (sadržaja MDA). Nisu pronađene razlike između AC biljaka dvaju genotipa i biljaka pod toplinskim stresom i prskanih fitohormonima (uočene FW vrijednosti kod biljaka "F67" kretale su se od 4,38 do 6,77 µmol g-1, a kod FW biljaka "F2000" "uočene 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 kombiniranim stresom, što je dovelo do povećanja proizvodnje prolina. Kod biljaka riže izloženih toplinskom stresu, u oba eksperimenta, uočeno je da primjena ovih hormona značajno povećava sadržaj aminokiselina u biljkama F2000 (AUX i BR bili su 30,44 odnosno 18,34 µmol g-1) (slika 1G).
Učinci folijarnog prskanja regulatorom rasta biljaka i kombiniranog toplinskog 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 s CK i BR rezultirali 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 tretmana (Slika 2B). SC biljke pokazale su nižu toleranciju biljaka u oba genotipa (34,18% i 33,52% za biljke riže „F67“ i „F2000“). Folijarna prihrana fitohormonima poboljšava RTI kod biljaka izloženih visokotemperaturnom stresu. Ovaj učinak bio je izraženiji kod biljaka „F2000“ prskanih s CC, kod kojih je RTI bio 97,69. S druge strane, značajne razlike uočene su samo u indeksu naprezanja prinosa (CSI) biljaka riže u uvjetima stresnog prskanja folijarnim faktorom (P ≤ 0,01) (slika 2B). Samo biljke riže izložene složenom toplinskom stresu pokazale su najvišu vrijednost indeksa stresa (0,816). Kada su biljke riže prskane raznim fitohormonima, indeks stresa bio je niži (vrijednosti od 0,6 do 0,67). Konačno, biljka riže uzgojena u optimalnim uvjetima imala je vrijednost od 0,138.
Slika 2. Utjecaji 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 tretmanima. 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 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 pri 55 DAE objašnjavaju 66,1% fizioloških i biokemijskih odgovora biljaka riže izloženih toplinskom stresu tretiranih sprejem 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) nalaze se pod bliskim kutovima u odnosu na ishodište, što ukazuje na visoku korelaciju između fiziološkog ponašanja biljaka i njihove varijable. Jedna skupina (V) uključivala je sadnice riže uzgojene na optimalnoj temperaturi (AT) i biljke F2000 tretirane s CK i BA. Istovremeno, većina biljaka tretiranih s GR formirala je zasebnu skupinu (IV), a tretman s GA u F2000 formirao je zasebnu skupinu (II). Nasuprot tome, sadnice riže izložene toplinskom stresu (skupine I i III) bez ikakvog folijarnog prskanja fitohormonima (oba genotipa bila su SC) nalazile su se u zoni nasuprot skupini V, što pokazuje učinak toplinskog stresa na fiziologiju biljaka.
Slika 3. Bigrafska analiza učinaka kombiniranog toplinskog stresa (40°/30°C dan/noć) na biljke dvaju 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 + brassinosteroid. 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 + mjedeni steroid; F2000.
Varijable poput sadržaja klorofila, stomatalne vodljivosti, omjera Fv/Fm, CSI, MDA, RTI i sadržaja prolina mogu pomoći u razumijevanju prilagodbe genotipova riže i procjeni utjecaja agronomskih strategija na toplinski stres (Sarsu i sur., 2018.; Quintero-Calderon i sur., 2021.). Svrha ovog eksperimenta bila je procijeniti učinak primjene četiri regulatora rasta na fiziološke i biokemijske parametre sadnica riže u složenim uvjetima toplinskog stresa. Testiranje sadnica jednostavna je i brza metoda za istovremenu procjenu biljaka riže ovisno o veličini ili stanju dostupne infrastrukture (Sarsu i sur. 2018.). Rezultati ove studije pokazali su da kombinirani toplinski stres izaziva različite fiziološke i biokemijske odgovore kod dva genotipa riže, što ukazuje na proces prilagodbe. Ovi rezultati također ukazuju na to da folijarni sprejevi regulatora rasta (uglavnom citokinini i brasinosteroidi) pomažu riži da se prilagodi složenom toplinskom stresu, jer povoljno djeluje uglavnom na gs, RWC, omjer Fv/Fm, fotosintetske pigmente i sadržaj prolina.
Primjena regulatora rasta pomaže u poboljšanju vodnog statusa biljaka riže pod toplinskim stresom, što može biti povezano s većim stresom i nižim temperaturama krošnje biljke. Ova studija pokazala je da su među biljkama "F2000" (osjetljivi genotip), biljke riže tretirane prvenstveno s CK ili BR imale više gs vrijednosti i niže PCT vrijednosti od biljaka tretiranih sa 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 i sur., 2018.; Quintero). -Carr DeLong i sur., 2021.). CK ili BR lista pojačavaju g pod stresom jer ovi biljni hormoni mogu potaknuti otvaranje puči putem sintetskih interakcija s drugim signalnim molekulama kao što je ABA (promotor zatvaranja puči pod abiotičkim stresom) (Macková i sur., 2013.; Zhou i sur., 2013.). ). , 2014.). Otvaranje puči potiče hlađenje listova i pomaže u smanjenju temperature krošnje (Sonjaroon i sur., 2018.; Quintero-Calderón i sur., 2021.). Iz tih razloga, temperatura krošnje biljaka riže poprskanih CK ili BR može biti niža pod kombiniranim toplinskim stresom.
Visokotemperaturni stres može smanjiti sadržaj fotosintetskih pigmenata u listovima (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 su se smanjivali u oba genotipa (Tablica 2). Feng i sur. (2013.) također su izvijestili o značajnom smanjenju sadržaja klorofila u listovima 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 i sur., 2017.). Međutim, biljke riže tretirane uglavnom s CK i BA povećale su koncentraciju fotosintetskih pigmenata u listovima pod toplinskim stresom. Slične rezultate izvijestili su i Jespersen i Huang (2015.) te Suchsagunpanit i sur. (2015.), koji su primijetili povećanje sadržaja klorofila u listovima nakon primjene zeatina i epibrasinosteroidnih hormona u toplinski stresnoj travi i riži. Razumno objašnjenje zašto CK i BR potiču povećani sadržaj klorofila u listu pod kombiniranim toplinskim stresom jest da CK može pojačati inicijaciju produljene indukcije promotora ekspresije (kao što je promotor aktivirajući starenje (SAG12) ili promotor HSP18) i smanjiti gubitak klorofila u listovima, odgoditi starenje listova i povećati otpornost biljke na toplinu (Liu i sur., 2020.). BR može zaštititi klorofil u listu i povećati sadržaj klorofila u listu aktiviranjem ili induciranjem sinteze enzima uključenih u biosintezu klorofila u stresnim uvjetima (Sharma i sur., 2017.; Siddiqui i sur., 2018.). Konačno, dva fitohormona (CK i BR) također potiču ekspresiju proteina toplinskog šoka i poboljšavaju različite procese metaboličke prilagodbe, kao što je povećana biosinteza klorofila (Sharma i sur., 2017.; Liu i sur., 2020.).
Parametri fluorescencije klorofila a pružaju brzu i nedestruktivnu metodu koja može procijeniti toleranciju ili prilagodbu biljaka na abiotičke stresne uvjete (Chaerle i sur. 2007.; Kalaji i sur. 2017.). Parametri poput omjera Fv/Fm korišteni su kao pokazatelji prilagodbe biljaka na stresne uvjete (Alvarado-Sanabria i sur. 2017.; Chavez-Arias i sur. 2020.). U ovoj studiji, SC biljke pokazale su najniže vrijednosti ove varijable, pretežno biljke riže „F2000“. Yin i sur. (2010.) također su otkrili da se omjer Fv/Fm listova riže s najvišim bokorenjem značajno smanjio na temperaturama iznad 35°C. Prema Fengu i sur. (2013.), niži omjer Fv/Fm pod toplinskim stresom ukazuje na to da je brzina hvatanja i pretvorbe energije pobuđivanja od strane PSII reakcijskog centra smanjena, što ukazuje na to da se PSII reakcijski centar raspada pod toplinskim stresom. Ovo opažanje nam omogućuje zaključak 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 primijetili da primjena BR-a povećava učinkovitost PSII pod toplinskim stresom kod riže. Kumar i sur. (2020.) također su otkrili da biljke slanutka tretirane CK (6-benziladeninom) i podvrgnute toplinskom stresu povećavaju omjer Fv/Fm, zaključujući da folijarna primjena CK aktiviranjem ciklusa pigmenta zeaksantina potiče aktivnost PSII. Osim toga, BR sprej lišća pogodovao je fotosintezi PSII u uvjetima kombiniranog stresa, što ukazuje da primjena ovog fitohormona rezultira smanjenom disipacijom energije pobuđivanja PSII antena i potiče nakupljanje malih proteina toplinskog šoka u kloroplastima (Ogweno i sur. 2008.; Kothari i Lachowitz., 2021.).
Sadržaj MDA i prolina često se povećava kada su biljke pod abiotičkim stresom u usporedbi s biljkama uzgojenim u optimalnim uvjetima (Alvarado-Sanabria i sur. 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 kod riže pod visokim dnevnim ili noćnim temperaturama (Alvarado-Sanabria i sur., 2017.; Quintero-Calderón i sur., 2021.). Ove studije također su pokazale da je sadržaj MDA i prolina obično veći kod biljaka riže izloženih visokim temperaturama noću, odnosno danju. Međutim, folijarno prskanje CK i BR pridonijelo je smanjenju MDA i povećanju razine prolina, uglavnom kod tolerantnog genotipa (Federroz 67). Sprej CK može potaknuti prekomjernu ekspresiju citokinin oksidaze/dehidrogenaze, čime se povećava sadržaj zaštitnih spojeva poput betaina i prolina (Liu i sur., 2020.). BR potiče indukciju osmoprotektanata poput betaina, šećera i aminokiselina (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 za utvrđivanje pomažu li tretmani koji se procjenjuju 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.). Vrijednosti CSI-ja mogu se kretati od 0 do 1, što predstavlja uvjete bez stresa, odnosno stres (Lee i sur., 2010.). Vrijednosti CSI-ja 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 biljkama riže SC. U biljkama F2000, RTI je pokazao veći porast pri korištenju CA (97,69%) i BC (60,73%) u usporedbi sa SA (33,52%), što ukazuje na to da ovi regulatori rasta biljaka također doprinose poboljšanju odgovora riže na toleranciju sastava. Pregrijavanje. Ovi indeksi predloženi su za upravljanje stresnim uvjetima kod različitih vrsta. Studija koju su proveli Lee i sur. (2010.) pokazala je da je CSI dviju sorti 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 prilagodbe sorti vodi stresnim uvjetima. Štoviše, Chavez-Arias i sur. (2020.) procijenili su učinkovitost sintetskih elicitora kao sveobuhvatne strategije upravljanja stresom kod biljaka C. elegans i otkrili da biljke prskane tim spojevima pokazuju veći RTI (65%). Na temelju navedenog, CK i BR mogu se smatrati agronomskim strategijama usmjerenima na povećanje tolerancije riže na složeni toplinski stres, budući da ovi regulatori rasta biljaka potiču pozitivne biokemijske i fiziološke odgovore.
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 kako bi se predložilo integrirano upravljanje usjevima radi poboljšanja učinaka složenih razdoblja toplinskog stresa u zemlji (Calderón-Páez i sur., 2021.; Quintero-Calderon i sur., 2021.). Dakle, fiziološki i biokemijski odgovori biljaka riže na složeni toplinski stres (40°C dan/30°C noć) uočeni u ovoj studiji sugeriraju da bi folijarno prskanje s CK ili BR moglo biti prikladna metoda upravljanja usjevima za ublažavanje štetnih učinaka. Učinak razdoblja umjerenog toplinskog stresa. Ovi tretmani poboljšali su toleranciju oba genotipa riže (nizak CSI i visoki RTI), pokazujući opći trend u fiziološkim i biokemijskim odgovorima biljaka pod kombiniranim toplinskim 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 s CK i BR, ovi negativni učinci su ublaženi, a sadržaj prolina se povećao (slika 4).
Slika 4. Konceptualni model učinaka kombiniranog toplinskog stresa i folijarnog prskanja regulatorom rasta biljaka na biljke riže. Crvene i plave strelice označavaju negativne ili pozitivne učinke interakcije između toplinskog stresa i folijarne primjene BR (brasinosteroid) i CK (citokinina) na fiziološke i biokemijske odgovore. 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 ukazuju na to da su biljke riže Fedearroz 2000 osjetljivije na razdoblje složenog toplinskog stresa od biljaka riže Fedearroz 67. Svi regulatori rasta procijenjeni u ovoj studiji (auksini, giberelini, citokinini ili brasinosteroidi) pokazali su određeni stupanj smanjenja kombiniranog toplinskog stresa. Međutim, citokinin i brasinosteroidi izazvali 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 upotreba 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 predstavljeni u studiji priloženi su članku, a za daljnja pitanja možete se obratiti odgovarajućem autoru.
Vrijeme objave: 08.08.2024.