Regulatorji rasti rastlin so bili uporabljeni kot strategija za zmanjšanje toplotnega stresa pri različnih pridelkih

Pridelava riža upada zaradi podnebnih sprememb in spremenljivosti v Kolumbiji.Regulatorji rasti rastlinso bili uporabljeni kot strategija za zmanjšanje toplotnega stresa pri različnih pridelkih. Zato je bil cilj te študije ovrednotiti fiziološke učinke (prevodnost žebcev, prevodnost želc, skupna vsebnost klorofila, razmerje Fv/Fm dveh komercialnih genotipov riža, izpostavljenih kombiniranemu toplotnemu stresu (visoke dnevne in nočne temperature), temperatura krošnje in relativna vsebnost vode) in biokemične spremenljivke (vsebnost malondialdehida (MDA) in prolinske kisline). Prvi in ​​drugi poskus sta bila izvedena z uporabo rastlin dveh genotipov riža Federrose 67 (»F67«) oziroma Federrose 2000 (»F2000«). Oba poskusa sta bila analizirana skupaj kot serija poskusov. Uveljavljene obdelave so bile naslednje: absolutna kontrola (AC) (rastline riža, gojene pri optimalnih temperaturah (dnevna/nočna temperatura 30/25 °C)), kontrola toplotnega stresa (SC) [rastline riža, izpostavljene samo kombiniranemu toplotnemu stresu (40/25 °C). 30 °C)], rastline riža pa so bile pod stresom in poškropljene z regulatorji rasti rastlin (stres+AUX, stres+BR, stres+CK ali stres+GA) dvakrat (5 dni pred in 5 dni po toplotnem stresu). Škropljenje s SA je povečalo skupno vsebnost klorofila obeh sort (sveža teža rastlin riža »F67″ in »F2000« je bila 3,25 oziroma 3,65 mg/g) v primerjavi z rastlinami SC (sveža teža rastlin »F67« je bila 2,36 in 2,56 mg). g-1)« in rižem »F2000«, listno uporaba CK je tudi na splošno izboljšala stomatalno prevodnost rastlin riža »F2000« (499,25 v primerjavi s 150,60 mmol m-2 s) v primerjavi z nadzorom toplotnega stresa. toplotnega stresa se temperatura krošnje rastline zniža za 2–3 °C, vsebnost MDA v rastlinah pa se zmanjša. Indeks relativne tolerance kaže, da lahko foliarna uporaba CK (97,69 %) in BR (60,73 %) pomaga ublažiti problem kombinirane toplote. stres predvsem v rastlinah riža F2000. Skratka, foliarno škropljenje z BR ali CK lahko obravnavamo kot agronomsko strategijo, ki pomaga zmanjšati negativne učinke kombiniranih pogojev toplotnega stresa na fiziološko obnašanje rastlin riža.
Riž (Oryza sativa) spada v družino Poaceae in je poleg koruze in pšenice eno najbolj gojenih žit na svetu (Bajaj in Mohanty, 2005). Območje za pridelavo riža je 617.934 hektarjev, nacionalna proizvodnja v letu 2020 pa je znašala 2.937.840 ton s povprečnim donosom 5,02 tone/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Globalno segrevanje vpliva na pridelke riža, kar povzroča različne vrste abiotskih obremenitev, kot so visoke temperature in sušna obdobja. Podnebne spremembe povzročajo dvig globalnih temperatur; V 21. stoletju naj bi se temperature dvignile za 1,0–3,7 °C, kar bi lahko povečalo pogostost in intenzivnost toplotnega stresa. Povišane okoljske temperature so vplivale na riž, zaradi česar se je pridelek zmanjšal za 6–7 %. Po drugi strani podnebne spremembe povzročajo tudi neugodne okoljske razmere za pridelke, kot so obdobja hude suše ali visoke temperature v tropskih in subtropskih regijah. Poleg tega lahko dogodki spremenljivosti, kot je El Niño, povzročijo toplotni stres in poslabšajo škodo na pridelku v nekaterih tropskih regijah. V Kolumbiji naj bi se temperature na območjih pridelave riža do leta 2050 povečale za 2–2,5 °C, kar bo zmanjšalo proizvodnjo riža in vplivalo na tokove proizvodov na trge in dobavne verige.
Večina pridelkov riža se goji na območjih, kjer so temperature blizu optimalnega območja za rast pridelka (Shah et al., 2011). Poročali so, da so optimalne povprečne dnevne nočne temperature zarast in razvoj rižaso običajno 28 °C oziroma 22 °C (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Temperature nad temi pragovi lahko povzročijo obdobja zmernega do močnega toplotnega stresa v občutljivih fazah razvoja riža (kostenje, cvetenje, cvetenje in nalivanje zrn), kar negativno vpliva na pridelek zrn. To zmanjšanje pridelka je predvsem posledica dolgih obdobij toplotnega stresa, ki vpliva na fiziologijo rastlin. Zaradi medsebojnega delovanja različnih dejavnikov, kot sta trajanje stresa in najvišja dosežena temperatura, lahko toplotni stres povzroči vrsto nepopravljivih poškodb presnove in razvoja rastlin.
Toplotni stres vpliva na različne fiziološke in biokemične procese v rastlinah. Fotosinteza listov je eden od procesov, ki so pri rastlinah riža najbolj dovzetni za toplotni stres, saj se hitrost fotosinteze zmanjša za 50 %, ko dnevne temperature presežejo 35 °C. Fiziološki odzivi rastlin riža se razlikujejo glede na vrsto toplotnega stresa. Na primer, stopnja fotosinteze in stomatalna prevodnost sta zavrti, ko so rastline izpostavljene visokim dnevnim temperaturam (33–40 °C) ali visokim dnevnim in nočnim temperaturam (35–40 °C čez dan, 28–30 °C). C pomeni noč) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Visoke nočne temperature (30 °C) povzročijo zmerno inhibicijo fotosinteze, vendar povečajo nočno dihanje (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Ne glede na stresno obdobje toplotni stres vpliva tudi na vsebnost klorofila v listih, razmerje med spremenljivo fluorescenco klorofila in največjo fluorescenco klorofila (Fv/Fm) in aktivacijo Rubisco v rastlinah riža (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). ) Sanchez Reynoso et al., 2014).
Biokemične spremembe so še en vidik prilagajanja rastlin na toplotni stres (Wahid et al., 2007). Vsebnost prolina je bila uporabljena kot biokemični indikator stresa rastlin (Ahmed in Hassan 2011). Prolin ima pomembno vlogo pri presnovi rastlin, saj deluje kot vir ogljika ali dušika in kot membranski stabilizator pri visokih temperaturah (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Visoke temperature vplivajo tudi na stabilnost membrane s peroksidacijo lipidov, kar povzroči nastanek malondialdehida (MDA) (Wahid et al., 2007). Zato je bila vsebnost MDA uporabljena tudi za razumevanje strukturne celovitosti celičnih membran pod toplotnim stresom (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Končno je kombinirani toplotni stres [37/30 °C (dan/noč)] povečal odstotek uhajanja elektrolitov in vsebnost malondialdehida v rižu (Liu et al., 2013).
Ocenjeno je bilo, da uporaba regulatorjev rasti rastlin (GR) ublaži negativne učinke toplotnega stresa, saj so te snovi dejavno vključene v odzive rastlin ali fiziološke obrambne mehanizme pred takšnim stresom (Peleg in Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Eksogena uporaba genskih virov je pozitivno vplivala na toleranco na toplotni stres pri različnih pridelkih. Študije so pokazale, da fitohormoni, kot so giberelini (GA), citokinini (CK), avksini (AUX) ali brasinosteroidi (BR), vodijo do povečanja različnih fizioloških in biokemičnih spremenljivk (Peleg in Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al., 2012; Zhou et al., 2014). V Kolumbiji eksogena uporaba genskih virov in njen vpliv na pridelke riža nista bila popolnoma razumljena in raziskana. Vendar je prejšnja študija pokazala, da bi lahko foliarno škropljenje BR izboljšalo toleranco riža z izboljšanjem značilnosti izmenjave plinov, vsebnosti klorofila ali prolina v listih sadik riža (Quintero-Calderón et al., 2021).
Citokinini posredujejo pri odzivih rastlin na abiotske strese, vključno s toplotnim stresom (Ha et al., 2012). Poleg tega so poročali, da lahko eksogena uporaba CK zmanjša toplotno škodo. Na primer, eksogena uporaba zeatina je povečala hitrost fotosinteze, vsebnost klorofila a in b ter učinkovitost prenosa elektronov pri plazeči se ukrivljeni travi (Agrotis estolonifera) med toplotnim stresom (Xu in Huang, 2009; Jespersen in Huang, 2015). Eksogena uporaba zeatina lahko tudi izboljša antioksidativno aktivnost, poveča sintezo različnih beljakovin, zmanjša poškodbe reaktivnih kisikovih vrst (ROS) in proizvodnjo malondialdehida (MDA) v rastlinskih tkivih (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Tudi uporaba giberelične kisline je pokazala pozitiven odziv na toplotni stres. Študije so pokazale, da biosinteza GA posreduje pri različnih presnovnih poteh in poveča toleranco pri visokih temperaturah (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) so ugotovili, da lahko foliarno škropljenje eksogenega GA (25 ali 50 mg*L) poveča hitrost fotosinteze in antioksidativno aktivnost pri toplotno obremenjenih pomarančnih rastlinah v primerjavi s kontrolnimi rastlinami. Ugotovljeno je bilo tudi, da eksogena uporaba HA poveča relativno vsebnost vlage, vsebnost klorofila in karotenoidov ter zmanjša peroksidacijo lipidov v datljevi palmi (Phoenix dactylifera) pod toplotnim stresom (Khan et al., 2020). Auksin ima tudi pomembno vlogo pri uravnavanju prilagodljivih odzivov rasti na visoke temperature (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Ta rastni regulator deluje kot biokemični marker v različnih procesih, kot je sinteza prolina ali razgradnja pod abiotskim stresom (Ali et al. 2007). Poleg tega AUX poveča tudi antioksidativno aktivnost, kar povzroči zmanjšanje MDA v rastlinah zaradi zmanjšane peroksidacije lipidov (Bielach et al., 2017). Sergeev et al. (2018) so opazili, da se pri rastlinah graha (Pisum sativum) pod toplotnim stresom poveča vsebnost prolina – dimetilaminoetoksikarbonilmetil)naftilklorometil etra (TA-14). V istem poskusu so opazili tudi nižje ravni MDA v tretiranih rastlinah v primerjavi z rastlinami, ki niso bile tretirane z AUX.
Brasinosteroidi so še en razred regulatorjev rasti, ki se uporabljajo za ublažitev učinkov toplotnega stresa. Ogweno et al. (2008) so poročali, da je eksogeno pršenje BR povečalo neto hitrost fotosinteze, stomatalno prevodnost in največjo stopnjo Rubisco karboksilacije rastlin paradižnika (Solanum lycopersicum) pod toplotnim stresom 8 dni. Foliarno škropljenje z epibrasinosteroidi lahko poveča neto stopnjo fotosinteze rastlin kumar (Cucumis sativus) pod toplotnim stresom (Yu et al., 2004). Poleg tega eksogena uporaba BR upočasni razgradnjo klorofila in poveča učinkovitost porabe vode ter največji kvantni izkoristek fotokemije PSII v rastlinah pod toplotnim stresom (Holá et al., 2010; Toussagunpanit et al., 2015).
Zaradi podnebnih sprememb in spremenljivosti se posevki riža soočajo z obdobji visokih dnevnih temperatur (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Pri fenotipizaciji rastlin so preučevali uporabo fitonutrientov ali biostimulansov kot strategijo za ublažitev toplotnega stresa na območjih gojenja riža (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al., 2021). Poleg tega je uporaba biokemičnih in fizioloških spremenljivk (temperatura listov, stomatalna prevodnost, parametri fluorescence klorofila, klorofil in relativna vsebnost vode, sinteza malondialdehida in prolina) zanesljivo orodje za pregledovanje rastlin riža pod toplotnim stresom na lokalni in mednarodni ravni (Sánchez-Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Vendar pa so raziskave o uporabi foliarnih škropiv pri rižu redke. Zato je bil namen te študije ovrednotiti fiziološke učinke (stomatalna prevodnost, parametri fluorescence klorofila in relativna vsebnost vode) in biokemični učinki foliarne aplikacije štirih regulatorjev rasti rastlin (AUX, CK, GA in BR). (Fotosintetični pigmenti, vsebnost malondialdehida in prolina) Spremenljivke v dveh komercialnih genotipih riža, izpostavljenih kombiniranemu toplotnemu stresu (visoke dnevne/nočne temperature).
V tej študiji sta bila izvedena dva neodvisna poskusa. Prvič sta bila uporabljena genotipa Federrose 67 (F67: genotip, ki se je razvil pri visokih temperaturah v zadnjem desetletju) in Federrose 2000 (F2000: genotip, razvit v zadnjem desetletju 20. stoletja, ki je pokazal odpornost proti virusu belih listov). semena. in drugi poskus oz. Kolumbijski kmetje na veliko gojijo oba genotipa. Semena so bila posejana v 10-L pladnje (dolžina 39,6 cm, širina 28,8 cm, višina 16,8 cm), ki so vsebovali peščeno ilovnato zemljo z 2% organske snovi. V vsak pladenj je bilo posajenih pet predhodno kaljenih semen. Palete so bile postavljene v rastlinjak Fakultete za kmetijske vede Nacionalne univerze Kolumbije, kampus Bogota (43°50′56″ S, 74°04′051″ Z), na nadmorski višini 2556 m. m.) in so bili izvedeni od oktobra do decembra 2019. En poskus (Federroz 67) in drugi poskus (Federroz 2000) v isti sezoni 2020.
Okoljski pogoji v rastlinjaku med vsako sezono sajenja so naslednji: dnevna in nočna temperatura 30/25°C, relativna vlažnost 60~80%, naravna fotoperioda 12 ur (fotosintetično aktivno sevanje 1500 µmol (fotonov) m-2 s-). 1 opoldne). Rastline so bile pognojene glede na vsebnost vsakega elementa 20 dni po vzniku semena (DAE), v skladu s Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg dušika na rastlino, 110 mg fosforja na rastlino, 350 mg kalija na rastlino, 68 mg kalcija na rastlino, 20 mg magnezija na rastlino, 20 mg žvepla na rastlino, 17 mg silicija na rastlino. Rastline vsebujejo 10 mg bora na rastlino, 17 mg bakra na rastlino in 44 mg cinka na rastlino. Rastline riža so bile v vsakem poskusu vzdrževane pri do 47 DAE, ko so v tem obdobju dosegle fenološko stopnjo V5. Prejšnje študije so pokazale, da je ta fenološka stopnja primeren čas za izvajanje študij toplotnega stresa pri rižu (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
V vsakem poskusu smo izvedli dve ločeni aplikaciji regulatorja rasti listov. Prvi niz foliarnih škropiv s fitohormoni je bil uporabljen 5 dni pred obdelavo zaradi toplotnega stresa (42 DAE), da se rastline pripravijo na okoljski stres. Drugo foliarno škropljenje smo nato dali 5 dni po tem, ko so bile rastline izpostavljene stresnim razmeram (52 ​​DAE). Uporabljeni so bili štirje fitohormoni in lastnosti vsake aktivne sestavine, razpršene v tej študiji, so navedene v dodatni tabeli 1. Uporabljene koncentracije regulatorjev rasti listov so bile naslednje: (i) avksin (1-naftilocetna kislina: NAA) v koncentraciji 5 × 10–5 M (ii) 5 × 10–5 M giberelin (giberelična kislina: 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. Te koncentracije so bile izbrane, ker povzročajo pozitivne odzive in povečujejo odpornost rastlin na toplotni stres (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Rastline riža brez razpršil z regulatorji rasti rastlin so bile tretirane samo z destilirano vodo. Vse rastline riža smo poškropili z ročno škropilnico. Na rastlino nanesite 20 ml H2O, da navlažite zgornjo in spodnjo površino listov. Vsa foliarna razpršila so uporabljala kmetijski adjuvans (Agrotin, Bayer CropScience, Kolumbija) pri 0,1 % (v/v). Razdalja med lončkom in škropilnico je 30 cm.
Zdravljenje s toplotnim stresom je bilo v vsakem poskusu uporabljeno 5 dni po prvem foliarnem škropljenju (47 DAE). Rastline riža so bile prenesene iz rastlinjaka v 294 L rastno komoro (MLR-351H, Sanyo, IL, ZDA), da se vzpostavi toplotni stres ali ohranijo enaki okoljski pogoji (47 DAE). Kombinirana obdelava s toplotnim stresom je bila izvedena z nastavitvijo komore na naslednje dnevne/nočne temperature: dnevna visoka temperatura [40 °C za 5 ur (od 11:00 do 16:00)] in nočno obdobje [30 °C za 5 ur]. 8 dni zapored (od 19:00 do 24:00). Temperatura obremenitve in čas izpostavljenosti sta bila izbrana na podlagi prejšnjih študij (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). Po drugi strani pa je bila skupina rastlin, prenesenih v rastno komoro, v rastlinjaku pri isti temperaturi (30 °C podnevi/25 °C ponoči) 8 zaporednih dni.
Na koncu poskusa so bile pridobljene naslednje tretirane skupine: (i) temperaturni pogoji rasti + uporaba destilirane vode [Absolutna kontrola (AC)], (ii) pogoji toplotnega stresa + uporaba destilirane vode [kontrola toplotnega stresa (SC)], (iii) pogoji toplotni stres + aplikacija avksina (AUX), (iv) toplotni stres + aplikacija giberelina (GA), (v) toplotni stres + aplikacija citokinina (CK), in (vi) stanje toplotnega stresa + brasinosteroid (BR) Dodatek. Te tretirane skupine so bile uporabljene za dva genotipa (F67 in F2000). Vse obdelave so bile izvedene v popolnoma naključnem načrtu s petimi ponovitvami, od katerih je vsaka sestavljala eno rastlino. Vsaka rastlina je bila uporabljena za branje spremenljivk, določenih na koncu poskusa. Poskus je trajal 55 DAE.
Stomatalna prevodnost (gs) je bila izmerjena s prenosnim porozometrom (SC-1, METER Group Inc., ZDA) v območju od 0 do 1000 mmol m-2 s-1, z odprtino komore za vzorec 6,35 mm. Meritve se opravijo tako, da se stomametrska sonda pritrdi na zrel list s popolnoma razširjenim glavnim poganjkom rastline. Za vsako obdelavo smo med 11:00 in 16:00 odmerili gs na treh listih vsake rastline in izračunali povprečje.
RWC je bil določen v skladu z metodo, ki so jo opisali Ghoulam et al. (2002). Popolnoma razširjen list, uporabljen za določanje g, je bil uporabljen tudi za merjenje RWC. Sveža teža (FW) je bila določena takoj po žetvi z digitalno tehtnico. Liste smo nato dali v plastično posodo napolnjeno z vodo in pustili v temi pri sobni temperaturi (22°C) 48 ur. Nato stehtajte na digitalni tehtnici in zabeležite razširjeno težo (TW). Nabrekle liste smo sušili v pečici pri 75 °C 48 ur in zabeležili njihovo suho težo (DW).
Relativno vsebnost klorofila smo določili z merilnikom klorofila (atLeafmeter, FT Green LLC, ZDA) in jo izrazili v enotah atLeaf (Dey et al., 2016). Največji odčitki kvantne učinkovitosti PSII (razmerje Fv/Fm) so bili zabeleženi z uporabo fluorimetra klorofila z neprekinjenim vzbujanjem (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Listi so bili prilagojeni na temo z uporabo sponk za liste 20 minut pred meritvami Fv/Fm (Restrepo-Diaz in Garces-Varon, 2013). Ko so se listi prilagodili temi, sta bili izmerjeni izhodiščna vrednost (F0) in največja fluorescenca (Fm). Iz teh podatkov so izračunali spremenljivo fluorescenco (Fv = Fm – F0), razmerje med spremenljivo fluorescenco in največjo fluorescenco (Fv/Fm), največji kvantni izkoristek fotokemije PSII (Fv/F0) in razmerje Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Relativni odčitki klorofila in fluorescence klorofila so bili vzeti na istih listih, uporabljenih za meritve gs.
Kot biokemične spremenljivke smo zbrali približno 800 mg sveže mase listov. Vzorce listov smo nato homogenizirali v tekočem dušiku in shranili za nadaljnjo analizo. Spektrometrična metoda, uporabljena za oceno vsebnosti tkivnega klorofila a, b in karotenoidov, temelji na metodi in enačbah, ki jih je opisal Wellburn (1994). Vzorce listnega tkiva (30 mg) zberemo in homogeniziramo v 3 ml 80 % acetona. Vzorce smo nato 10 minut centrifugirali (model 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, ZDA) pri 5000 obratih na minuto, da smo odstranili delce. Supernatant je bil razredčen do končne prostornine 6 ml z dodatkom 80% acetona (Sims in Gamon, 2002). Vsebnost klorofila smo določili pri 663 (klorofil a) in 646 (klorofil b) nm, karotenoidov pa pri 470 nm s spektrofotometrom (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, ZDA).
Metoda tiobarbiturne kisline (TBA), ki so jo opisali Hodges et al. (1999) so uporabili za oceno membranske lipidne peroksidacije (MDA). Približno 0,3 g listnega tkiva smo tudi homogenizirali v tekočem dušiku. Vzorce smo centrifugirali pri 5000 obratih na minuto in izmerili absorbanco na spektrofotometru pri 440, 532 in 600 nm. Končno je bila koncentracija MDA izračunana z uporabo koeficienta ekstinkcije (157 M mL-1).
Vsebnost prolina v vseh zdravljenjih je bila določena z uporabo metode, ki so jo opisali Bates et al. (1973). Shranjenemu vzorcu dodamo 10 ml 3 % vodne raztopine sulfosalicilne kisline in filtriramo skozi Whatmanov filter papir (št. 2). Nato smo 2 ml tega filtrata reagirali z 2 ml ninvodične kisline in 2 ml ledocetne kisline. Zmes postavimo v vodno kopel pri 90°C za 1 uro. Ustavite reakcijo z inkubacijo na ledu. Epruveto močno pretresite z vrtinčnim stresalnikom in nastalo raztopino raztopite v 4 ml toluena. Odčitki absorpcije so bili določeni pri 520 nm z uporabo istega spektrofotometra, ki se uporablja za kvantifikacijo fotosintetskih pigmentov (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, ZDA).
Metoda, ki so jo opisali Gerhards et al. (2016) za izračun temperature krošnje in CSI. Toplotne fotografije so bile posnete s kamero FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, ZDA) z natančnostjo ±2 °C ob koncu obdobja stresa. Za rastlino postavite belo površino za fotografiranje. Za referenčna modela sta bili ponovno obravnavani dve tovarni. Rastline so bile postavljene na belo površino; eden je bil prevlečen s kmetijskim adjuvansom (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Kolumbija) za simulacijo odpiranja vseh želodcev [mokri način (Twet)], drugi pa je bil list brez kakršnega koli nanosa [suhi način (Tdry)] (Castro -Duque et al., 2020). Razdalja med kamero in loncem med snemanjem je bila 1 m.
Indeks relativne tolerance je bil izračunan posredno z uporabo stomatalne prevodnosti (gs) tretiranih rastlin v primerjavi s kontrolnimi rastlinami (rastline brez stresnih tretiranj in z uporabljenimi rastnimi regulatorji), da bi določili toleranco tretiranih genotipov, ocenjenih v tej študiji. RTI je bil pridobljen z uporabo enačbe, prilagojene iz Chávez-Arias et al. (2020).
V vsakem poskusu so bile vse zgoraj omenjene fiziološke spremenljivke določene in zabeležene pri 55 DAE z uporabo popolnoma razširjenih listov, zbranih z zgornje krošnje. Poleg tega so bile meritve izvedene v rastni komori, da bi preprečili spreminjanje okoljskih pogojev, v katerih rastejo rastline.
Podatki iz prvega in drugega poskusa so bili analizirani skupaj kot serija poskusov. Vsako poskusno skupino je sestavljalo 5 rastlin, vsaka rastlina pa je predstavljala poskusno enoto. Izvedena je bila analiza variance (ANOVA) (P ≤ 0,05). Ko so bile odkrite pomembne razlike, je bil uporabljen Tukeyjev post hoc primerjalni test pri P ≤ 0,05. Za pretvorbo odstotnih vrednosti uporabite funkcijo arcsin. Podatke smo analizirali s programsko opremo Statistix v 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, ZDA) in narisali z uporabo SigmaPlot (različica 10.0; programska oprema Systat, San Jose, CA, ZDA). Analiza glavne komponente je bila izvedena s programsko opremo InfoStat 2016 (programska oprema za analizo, Nacionalna univerza v Cordobi, Argentina), da bi identificirali najboljše regulatorje rasti rastlin, ki so v raziskavi.
Tabela 1 povzema ANOVA, ki prikazuje poskuse, različne obdelave in njihove interakcije s fotosintetskimi pigmenti listov (klorofil a, b, skupni in karotenoidi), vsebnostjo malondialdehida (MDA) in prolina ter stomatalno prevodnostjo. Vpliv gs, relativna vsebnost vode. (RWC), vsebnost klorofila, parametri fluorescence klorofila alfa, temperatura krošnje (PCT) (°C), indeks stresa pri posevku (CSI) in indeks relativne tolerance rastlin riža pri 55 DAE.
Tabela 1. Povzetek podatkov ANOVA o fizioloških in biokemičnih spremenljivkah riža med poskusi (genotipi) in obdelavami s toplotnim stresom.
Razlike (P≤0,01) v fotosintetskih pigmentnih interakcijah listov, relativni vsebnosti klorofila (odčitki Atleafa) in parametrih fluorescence alfa-klorofila med poskusi in zdravljenji so prikazane v tabeli 2. Visoke dnevne in nočne temperature so povečale vsebnost skupnega klorofila in karotenoidov. Sadike riža brez kakršnega koli foliarnega škropljenja s fitohormoni (2,36 mg g-1 za »F67″ in 2,56 mg g-1 za »F2000«) so v primerjavi z rastlinami, gojenimi pri optimalnih temperaturnih pogojih (2,67 mg g-1)), pokazale nižjo skupno vsebnost klorofila. V obeh poskusih je bil "F67" 2,80 mg g-1 in "F2000" 2,80 mg g-1. Poleg tega so sadike riža, obdelane s kombinacijo razpršil AUX in GA pod toplotnim stresom, prav tako pokazale zmanjšanje vsebnosti klorofila v obeh genotipih (AUX = 1,96 mg g-1 in GA = 1,45 mg g-1 za "F67"; AUX = 1,96 mg g-1 in GA = 1,45 mg g-1 za "F67"; AUX = 2,24 mg) g-1 in GA = 1,43 mg g-1 (za »F2000«) v pogojih toplotnega stresa. V pogojih toplotnega stresa je foliarno tretiranje z BR povzročilo rahlo povečanje te spremenljivke pri obeh genotipih. Končno je foliarno pršilo CK pokazalo najvišje vrednosti fotosintetskega pigmenta med vsemi zdravljenji (zdravljenja AUX, GA, BR, SC in AC) pri genotipih F67 (3,24 mg g-1) in F2000 (3,65 mg g-1). Relativna vsebnost klorofila (enota Atleaf) se je zmanjšala tudi zaradi kombiniranega toplotnega stresa. Najvišje vrednosti so bile zabeležene tudi pri rastlinah škropljenih s CC pri obeh genotipih (41,66 za “F67” in 49,30 za “F2000”). Razmerja Fv in Fv/Fm sta pokazala pomembne razlike med tretiranji in kultivarji (tabela 2). Na splošno je bila med temi spremenljivkami sorta F67 manj dovzetna za toplotni stres kot sorta F2000. V drugem poskusu sta razmerja Fv in Fv/Fm bolj trpela. Stresne sadike 'F2000', ki niso bile poškropljene z nobenim fitohormonom, so imele najnižje vrednosti Fv (2120,15) in razmerje Fv/Fm (0,59), vendar je škropljenje po listju s CK pomagalo obnoviti te vrednosti (Fv: 2591, 89, razmerje Fv/Fm: 0,73). , prejemanje odčitkov, podobnih tistim, zabeleženim na rastlinah »F2000«, gojenih v optimalnih temperaturnih pogojih (Fv: 2955,35, razmerje Fv/Fm: 0,73:0,72). Ni bilo pomembnih razlik v začetni fluorescenci (F0), največji fluorescenci (Fm), največjem fotokemičnem kvantnem izkoristku PSII (Fv/F0) in razmerju Fm/F0. Končno je BR pokazal podoben trend kot pri CK (Fv 2545,06, razmerje Fv/Fm 0,73).
Tabela 2. Vpliv kombiniranega toplotnega stresa (40°/30°C dan/noč) na fotosintetske pigmente listov [skupni klorofil (Chl Total), klorofil a (Chl a), klorofil b (Chl b) in karotenoidi Cx+c] učinek ], relativna vsebnost klorofila (Atliffova enota), parametri fluorescence klorofila (začetni fluorescenca (F0), največja fluorescenca (Fm), spremenljiva fluorescenca (Fv), največja učinkovitost PSII (Fv/Fm), fotokemični največji kvantni izkoristek PSII (Fv/F0 ) in Fm/F0 v rastlinah dveh genotipov riža [Federrose 67 (F67) in Federrose 2000 (F2000)] 55 dni po pojav (DAE)).
Relativna vsebnost vode (RWC) različno obdelanih rastlin riža je pokazala razlike (P ≤ 0,05) v interakciji med eksperimentalnimi in foliarnimi obdelavami (slika 1A). Pri zdravljenju s SA so bile zabeležene najnižje vrednosti za oba genotipa (74,01 % za F67 in 76,6 % za F2000). V pogojih toplotnega stresa se je RWC rastlin riža obeh genotipov, tretiranih z različnimi fitohormoni, znatno povečala. Na splošno so foliarne aplikacije CK, GA, AUX ali BR povečale RWC na vrednosti, podobne tistim pri rastlinah, gojenih v optimalnih pogojih med poskusom. Absolutna kontrola in foliarno škropljene rastline so zabeležile vrednosti okoli 83 % za oba genotipa. Po drugi strani pa je gs pokazal tudi pomembne razlike (P ≤ 0,01) v interakciji med poskusom in zdravljenjem (slika 1B). Tudi rastlina absolutne kontrole (AC) je zabeležila najvišje vrednosti za vsak genotip (440,65 mmol m-2s-1 za F67 in 511,02 mmol m-2s-1 za F2000). Rastline riža, ki so bile izpostavljene samo kombiniranemu toplotnemu stresu, so pokazale najnižje vrednosti gs za oba genotipa (150,60 mmol m-2s-1 za F67 in 171,32 mmol m-2s-1 za F2000). Foliarno tretiranje z vsemi rastnimi regulatorji je povečalo tudi g. Na rastlinah riža F2000, škropljenih s CC, je bil učinek foliarnega škropljenja s fitohormoni bolj očiten. Ta skupina rastlin ni pokazala razlik v primerjavi z absolutnimi kontrolnimi rastlinami (AC 511,02 in CC 499,25 mmol m-2s-1).
Slika 1. Vpliv kombiniranega toplotnega stresa (40°/30°C dan/noč) na relativno vsebnost vode (RWC) (A), stomatalno prevodnost (gs) (B), proizvodnjo malondialdehida (MDA) (C) in vsebnost prolina. (D) v rastlinah dveh genotipov riža (F67 in F2000) 55 dni po vzniku (DAE). Zdravljenja, ocenjena za vsak genotip, so vključevala: absolutno kontrolo (AC), kontrolo toplotnega stresa (SC), toplotni stres + avksin (AUX), toplotni stres + giberelin (GA), toplotni stres + celični mitogen (CK) in toplotni stres + brasinosteroid. (BR). Vsak stolpec predstavlja povprečje ± standardna napaka petih podatkovnih točk (n = 5). Stolpci, ki jim sledijo različne črke, označujejo statistično pomembne razlike po Tukeyjevem testu (P ≤ 0,05). Črke z enakim znakom pomenijo, da povprečje ni statistično značilno (≤ 0,05).
Vsebnosti MDA (P ≤ 0,01) in prolina (P ≤ 0,01) so prav tako pokazale pomembne razlike v interakciji med poskusom in zdravljenjem s fitohormoni (sl. 1C, D). Povečano peroksidacijo lipidov so opazili pri zdravljenju s SC pri obeh genotipih (slika 1C), vendar so rastline, tretirane s pršilom za regulator rasti listov, pokazale zmanjšano peroksidacijo lipidov pri obeh genotipih; Na splošno uporaba fitohormonov (CA, AUC, BR ali GA) povzroči zmanjšanje peroksidacije lipidov (vsebnost MDA). Med AC rastlinami dveh genotipov in rastlinami pod toplotnim stresom in poškropljenimi s fitohormoni ni bilo ugotovljenih razlik (opažene vrednosti FW pri rastlinah »F67« so bile od 4,38–6,77 µmol g-1, pri rastlinah FW »F2000« pa »opažene vrednosti od 2,84 do 9,18 µmol g-1 (rastline). Po drugi strani pa Sinteza prolina v rastlinah "F67" je bila nižja kot v rastlinah "F2000" pod kombiniranim stresom, kar je vodilo do povečanja proizvodnje prolina v rastlinah riža, izpostavljenih toploti, v obeh poskusih pa je bilo ugotovljeno, da je dajanje teh hormonov znatno povečalo vsebnost aminokislin v rastlinah F2000 (AUX in BR sta bila 30,44 oziroma 18,34 µmol g-1) (sl. 1G).
Učinki razpršila z regulatorjem rasti listnih rastlin in kombiniranega toplotnega stresa na temperaturo rastlinske krošnje in relativni tolerančni indeks (RTI) so prikazani na slikah 2A in B. Za oba genotipa je bila temperatura krošnje AC rastlin blizu 27 °C, SC rastlin pa okoli 28 °C. Z. Ugotovljeno je bilo tudi, da je foliarno tretiranje s CK in BR povzročilo znižanje temperature krošnje za 2–3 °C v primerjavi z rastlinami SC (slika 2A). RTI je pokazal podobno obnašanje kot druge fiziološke spremenljivke, kar je pokazalo pomembne razlike (P ≤ 0,01) v interakciji med poskusom in zdravljenjem (slika 2B). Rastline SC so pokazale nižjo toleranco rastlin pri obeh genotipih (34,18 % oziroma 33,52 % za rastline riža »F67« oziroma »F2000«). Foliarno hranjenje s fitohormoni izboljša RTI pri rastlinah, izpostavljenih visokotemperaturnemu stresu. Ta učinek je bil bolj izrazit pri rastlinah "F2000", škropljenih s CC, pri katerih je bil RTI 97,69. Po drugi strani pa so pomembne razlike opazili le v indeksu napetosti pridelka (CSI) rastlin riža pod stresnimi pogoji škropljenja s foliarnim faktorjem (P ≤ 0,01) (slika 2B). Samo rastline riža, ki so bile izpostavljene kompleksnemu toplotnemu stresu, so pokazale najvišjo vrednost indeksa stresa (0,816). Pri škropljenju riževih rastlin z različnimi fitohormoni je bil indeks stresa nižji (vrednosti od 0,6 do 0,67). Končno je imela rastlina riža, gojena v optimalnih pogojih, vrednost 0,138.
Slika 2. Učinki kombiniranega toplotnega stresa (40°/30°C dan/noč) na temperaturo krošnje (A), indeks relativne tolerance (RTI) (B) in indeks stresa pridelka (CSI) (C) dveh rastlinskih vrst. Komercialni genotipi riža (F67 in F2000) so bili izpostavljeni različnim toplotnim obdelavam. Zdravljenja, ocenjena za vsak genotip, so vključevala: absolutno kontrolo (AC), kontrolo toplotnega stresa (SC), toplotni stres + avksin (AUX), toplotni stres + giberelin (GA), toplotni stres + celični mitogen (CK) in toplotni stres + brasinosteroid. (BR). Kombinirani toplotni stres vključuje izpostavljanje rastlin riža visokim dnevnim/nočnim temperaturam (40°/30°C dan/noč). Vsak stolpec predstavlja povprečje ± standardna napaka petih podatkovnih točk (n = 5). Stolpci, ki jim sledijo različne črke, označujejo statistično pomembne razlike po Tukeyjevem testu (P ≤ 0,05). Črke z enakim znakom pomenijo, da povprečje ni statistično značilno (≤ 0,05).
Analiza glavnih komponent (PCA) je razkrila, da spremenljivke, ocenjene pri 55 DAE, pojasnjujejo 66,1 % fizioloških in biokemičnih odzivov toplotno obremenjenih riževih rastlin, obdelanih s pršilom za regulator rasti (slika 3). Vektorji predstavljajo spremenljivke, pike pa regulatorje rasti rastlin (GR). Vektorji gs, vsebnosti klorofila, največje kvantne učinkovitosti PSII (Fv/Fm) in biokemičnih parametrov (TChl, MDA in prolina) so pod tesnim kotom glede na izvor, kar kaže na visoko korelacijo med fiziološkim vedenjem rastlin in njih. spremenljivka. Ena skupina (V) je vključevala sadike riža, gojene pri optimalni temperaturi (AT) in rastline F2000, tretirane s CK in BA. Hkrati je večina rastlin, tretiranih z GR, tvorila ločeno skupino (IV), tretiranje z GA v F2000 pa ločeno skupino (II). V nasprotju s tem so bile toplotno obremenjene riževe sadike (skupini I in III) brez kakršnega koli foliarnega škropljenja fitohormonov (oba genotipa sta bila SC) nameščene v coni nasproti skupini V, kar kaže na učinek toplotnega stresa na fiziologijo rastlin. .
Slika 3. Bigrafska analiza učinkov kombiniranega toplotnega stresa (40°/30°C dan/noč) na rastline dveh genotipov riža (F67 in F2000) 55 dni po vzniku (DAE). Okrajšave: AC F67, absolutna kontrola F67; SC F67, nadzor toplotne obremenitve F67; AUX F67, toplotni stres + avksin F67; GA F67, toplotni stres + giberelin F67; CK F67, toplotni stres + celična delitev BR F67, toplotni stres + brasinosteroid. F67; AC F2000, absolutni nadzor F2000; SC F2000, nadzor toplotnega stresa F2000; AUX F2000, toplotni stres + avksin F2000; GA F2000, toplotni stres + giberelin F2000; CK F2000, toplotni stres + citokinin, BR F2000, toplotni stres + medeninasti steroid; F2000.
Spremenljivke, kot so vsebnost klorofila, stomatalna prevodnost, razmerje Fv/Fm, CSI, MDA, RTI in vsebnost prolina, lahko pomagajo razumeti prilagajanje genotipov riža in ovrednotiti vpliv agronomskih strategij pod toplotnim stresom (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Namen tega poskusa je bil oceniti učinek uporabe štirih regulatorjev rasti na fiziološke in biokemične parametre sadik riža v kompleksnih pogojih toplotnega stresa. Testiranje sadik je preprosta in hitra metoda za sočasno ocenjevanje rastlin riža glede na velikost ali stanje razpoložljive infrastrukture (Sarsu et al. 2018). Rezultati te študije so pokazali, da kombinirani toplotni stres povzroči različne fiziološke in biokemične odzive v obeh genotipih riža, kar kaže na proces prilagajanja. Ti rezultati tudi kažejo, da spreji z regulatorji rasti listov (predvsem citokinini in brasinosteroidi) pomagajo rižu pri prilagajanju na kompleksen toplotni stres, saj ugodnost vpliva predvsem na gs, RWC, razmerje Fv/Fm, fotosintetske pigmente in vsebnost prolina.
Uporaba rastnih regulatorjev pomaga izboljšati vodni status rastlin riža pod toplotnim stresom, ki je lahko povezan z večjim stresom in nižjimi temperaturami rastlinske krošnje. Ta študija je pokazala, da so imele med rastlinami »F2000« (občutljiv genotip) rastline riža, tretirane predvsem s CK ali BR, višje vrednosti gs in nižje vrednosti PCT kot rastline, tretirane s SC. Prejšnje študije so tudi pokazale, da sta gs in PCT natančna fiziološka indikatorja, ki lahko določita prilagoditveni odziv rastlin riža in učinke agronomskih strategij na toplotni stres (Restrepo-Diaz in Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). Listni CK ali BR povečata g pod stresom, ker lahko ti rastlinski hormoni spodbujajo odpiranje stomatov s sintetičnimi interakcijami z drugimi signalnimi molekulami, kot je ABA (spodbujevalec zapiranja stomatov pod abiotskim stresom) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013). ). , 2014). Odpiranje stomatov pospešuje hlajenje listov in pomaga zniževati temperature krošnje (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Zaradi teh razlogov je lahko temperatura krošnje riževih rastlin, poškropljenih s CK ali BR, nižja pri kombiniranem toplotnem stresu.
Visok temperaturni stres lahko zmanjša vsebnost fotosintetskega pigmenta v listih (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). V tej študiji, ko so bile rastline riža pod toplotnim stresom in niso bile poškropljene z nobenim regulatorjem rasti rastlin, so se fotosintetični pigmenti zmanjšali pri obeh genotipih (tabela 2). Feng et al. (2013) poročajo tudi o znatnem zmanjšanju vsebnosti klorofila v listih dveh genotipov pšenice, izpostavljenih toplotnemu stresu. Izpostavljenost visokim temperaturam pogosto povzroči zmanjšano vsebnost klorofila, kar je lahko posledica zmanjšane biosinteze klorofila, razgradnje pigmentov ali njihovih skupnih učinkov pod toplotnim stresom (Fahad et al., 2017). Vendar so rastline riža, obdelane predvsem s CK in BA, povečale koncentracijo fotosintetskih pigmentov listov pod toplotnim stresom. O podobnih rezultatih so poročali tudi Jespersen in Huang (2015) ter Suchsagunpanit et al. (2015), ki je opazil povečanje vsebnosti klorofila v listih po uporabi zeatina in epibrasinosteroidnih hormonov pri toplotno obremenjeni bentgrass in rižu. Razumna razlaga, zakaj CK in BR spodbujata povečano vsebnost klorofila v listih pod kombiniranim toplotnim stresom, je, da lahko CK poveča začetek trajne indukcije promotorjev izražanja (kot je promotor, ki aktivira staranje (SAG12) ali promotor HSP18) in zmanjša izgubo klorofila v listih. , upočasnijo staranje listov in povečajo odpornost rastlin na vročino (Liu et al., 2020). BR lahko zaščiti klorofil v listih in poveča vsebnost klorofila v listih z aktiviranjem ali induciranjem sinteze encimov, ki sodelujejo pri biosintezi klorofila v stresnih razmerah (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Končno, dva fitohormona (CK in BR) prav tako spodbujata izražanje beljakovin toplotnega šoka in izboljšata različne presnovne procese prilagajanja, kot je povečana biosinteza klorofila (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Parametri fluorescence klorofila a zagotavljajo hitro in nedestruktivno metodo, s katero je mogoče oceniti toleranco ali prilagoditev rastlin na razmere abiotskega stresa (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Parametri, kot je razmerje Fv/Fm, so bili uporabljeni kot indikatorji prilagajanja rastlin na stresne razmere (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). V tej študiji so rastline SC pokazale najnižje vrednosti te spremenljivke, predvsem rastline riža "F2000". Yin et al. (2010) so prav tako ugotovili, da se je razmerje Fv/Fm riževih listov z najvišjo razkosanostjo znatno zmanjšalo pri temperaturah nad 35 °C. Po Feng et al. (2013), nižje razmerje Fv/Fm pod toplotnim stresom kaže, da je stopnja zajemanja in pretvorbe energije vzbujanja v reakcijskem centru PSII zmanjšana, kar kaže, da reakcijski center PSII razpade pod toplotnim stresom. To opažanje nam omogoča sklepati, da so motnje v fotosintetskem aparatu bolj izrazite pri občutljivih sortah (Fedearroz 2000) kot pri odpornih sortah (Fedearroz 67).
Uporaba CK ali BR je na splošno izboljšala delovanje PSII v kompleksnih pogojih toplotnega stresa. Podobne rezultate so dobili Suchsagunpanit et al. (2015), ki je opazil, da je uporaba BR povečala učinkovitost PSII pod toplotnim stresom v rižu. Kumar et al. (2020) so tudi ugotovili, da so rastline čičerike, obdelane s CK (6-benziladenin) in izpostavljene toplotnemu stresu, povečale razmerje Fv/Fm, pri čemer so zaključili, da foliarna uporaba CK z aktiviranjem cikla pigmenta zeaksantina spodbuja aktivnost PSII. Poleg tega je pršilo za liste BR spodbujalo fotosintezo PSII v kombiniranih stresnih pogojih, kar kaže, da je uporaba tega fitohormona povzročila zmanjšano disipacijo energije vzbujanja anten PSII in spodbujala kopičenje majhnih proteinov toplotnega šoka v kloroplastih (Ogweno et al. 2008; Kothari in Lachowitz). , 2021).
Vsebnosti MDA in prolina se pogosto povečajo, ko so rastline pod abiotskim stresom v primerjavi z rastlinami, ki rastejo v optimalnih pogojih (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Prejšnje študije so tudi pokazale, da so ravni MDA in prolina biokemični indikatorji, ki jih je mogoče uporabiti za razumevanje procesa prilagajanja ali vpliva agronomskih praks pri rižu pri visokih dnevnih ali nočnih temperaturah (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al. . , 2021). Te študije so tudi pokazale, da sta bili vsebnosti MDA in prolina običajno višje v rastlinah riža, ki so bile izpostavljene visokim temperaturam ponoči oziroma podnevi. Vendar pa je foliarno škropljenje CK in BR prispevalo k zmanjšanju MDA in povečanju ravni prolina, predvsem pri tolerantnem genotipu (Federroz 67). CK pršilo lahko spodbudi prekomerno izražanje citokinin oksidaze/dehidrogenaze in s tem poveča vsebnost zaščitnih spojin, kot sta betain in prolin (Liu et al., 2020). BR spodbuja indukcijo osmoprotektorjev, kot so betain, sladkorji in aminokisline (vključno s prostim prolinom), ter ohranja celično osmotsko ravnovesje v številnih neugodnih okoljskih pogojih (Kothari in Lachowiec, 2021).
Indeks stresa pri pridelku (CSI) in indeks relativne tolerance (RTI) se uporabljata za ugotavljanje, ali tretiranja, ki se ocenjujejo, pomagajo ublažiti različne strese (abiotske in biotske) in pozitivno vplivajo na fiziologijo rastlin (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Vrednosti CSI se lahko gibljejo od 0 do 1, kar predstavlja nestresne oziroma stresne razmere (Lee et al., 2010). Vrednosti CSI toplotno obremenjenih (SC) rastlin so se gibale od 0,8 do 0,9 (slika 2B), kar kaže, da je skupni stres negativno vplival na rastline riža. Vendar pa je foliarno škropljenje BC (0,6) ali CK (0,6) v glavnem privedlo do zmanjšanja tega indikatorja v pogojih abiotskega stresa v primerjavi z rastlinami SC riža. V rastlinah F2000 je RTI pokazal večje povečanje pri uporabi CA (97,69 %) in BC (60,73 %) v primerjavi s SA (33,52 %), kar kaže, da ti regulatorji rasti rastlin prispevajo tudi k izboljšanju odziva riža na toleranco sestave. Pregretje. Ti indeksi so bili predlagani za obvladovanje stresnih razmer pri različnih vrstah. Študija, ki so jo izvedli Lee et al. (2010) so pokazali, da je bil CSI dveh sort bombaža pri zmernem vodnem stresu približno 0,85, medtem ko so bile vrednosti CSI dobro namakanih sort v razponu od 0,4 do 0,6, s čimer so zaključili, da je ta indeks indikator prilagoditve sort na vodo. stresnih razmerah. Še več, Chavez-Arias et al. (2020) so ocenili učinkovitost sintetičnih elicitatorjev kot celovite strategije obvladovanja stresa pri rastlinah C. elegans in ugotovili, da imajo rastline, poškropljene s temi spojinami, višji RTI (65 %). Na podlagi zgoraj navedenega lahko CK in BR obravnavamo kot agronomski strategiji, namenjeni povečanju tolerance riža na kompleksen toplotni stres, saj ti regulatorji rasti rastlin povzročajo pozitivne biokemične in fiziološke odzive.
V zadnjih nekaj letih so se raziskave riža v Kolumbiji osredotočile na ocenjevanje genotipov, tolerantnih na visoke dnevne ali nočne temperature, z uporabo fizioloških ali biokemičnih lastnosti (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Vendar pa je v zadnjih nekaj letih analiza praktičnih, ekonomičnih in donosnih tehnologij postala vse bolj pomembna za predlaganje integriranega upravljanja s pridelki za izboljšanje učinkov zapletenih obdobij toplotnega stresa v državi (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Tako fiziološki in biokemični odzivi rastlin riža na kompleksen toplotni stres (40 °C dan/30 °C ponoči), opaženi v tej študiji, kažejo, da je lahko škropljenje po listju s CK ali BR ustrezna metoda upravljanja pridelka za ublažitev škodljivih učinkov. Vpliv obdobij zmernega toplotnega stresa. Ta zdravljenja so izboljšala toleranco obeh genotipov riža (nizek CSI in visok RTI), kar kaže na splošni trend fizioloških in biokemičnih odzivov rastlin pri kombiniranem toplotnem stresu. Glavni odziv rastlin riža je bilo zmanjšanje vsebnosti GC, celotnega klorofila, klorofilov α in β ter karotenoidov. Poleg tega rastline trpijo zaradi poškodb PSII (zmanjšani parametri fluorescence klorofila, kot je razmerje Fv/Fm) in povečana peroksidacija lipidov. Po drugi strani, ko je bil riž obdelan s CK in BR, so bili ti negativni učinki omilili in vsebnost prolina se je povečala (slika 4).
Slika 4. Konceptualni model učinkov kombiniranega toplotnega stresa in razpršila regulatorja rasti listnih rastlin na rastline riža. Rdeče in modre puščice označujejo negativne ali pozitivne učinke interakcije med toplotnim stresom in foliarnim nanosom BR (brasinosteroida) oziroma CK (citokinina) na fiziološke oziroma biokemične odzive. gs: stomatalna prevodnost; Total Chl: skupna vsebnost klorofila; Chl α: vsebnost klorofila β; Cx+c: vsebnost karotenoidov;
Če povzamemo, fiziološki in biokemični odzivi v tej študiji kažejo, da so rastline riža Fedearroz 2000 bolj dovzetne za obdobje kompleksnega toplotnega stresa kot rastline riža Fedearroz 67. Vsi regulatorji rasti, ocenjeni v tej študiji (avksini, giberelini, citokinini ali brasinosteroidi), so pokazali določeno stopnjo kombiniranega zmanjšanja toplotnega stresa. Vendar sta citokinin in brasinosteroidi povzročila boljšo prilagoditev rastlin, saj sta oba regulatorja rasti rastlin povečala vsebnost klorofila, parametre fluorescence alfa-klorofila, gs in RWC v primerjavi z riževimi rastlinami brez kakršne koli uporabe, prav tako pa sta zmanjšala vsebnost MDA in temperaturo krošnje. Če povzamemo, sklepamo, da je uporaba regulatorjev rasti rastlin (citokininov in brasinosteroidov) koristno orodje pri obvladovanju stresnih razmer v posevkih riža, ki jih povzroča močan toplotni stres v obdobjih visokih temperatur.
Izvirni materiali, predstavljeni v študiji, so vključeni v članek, nadaljnja vprašanja pa lahko naslovite na ustreznega avtorja.