Produkcia ryže v dôsledku klimatických zmien a variability v Kolumbii klesá.Regulátory rastu rastlínsa používajú ako stratégia na zníženie tepelného stresu u rôznych plodín. Cieľom tejto štúdie bolo preto vyhodnotiť fyziologické účinky (vodivosť prieduchov, vodivosť prieduchov, celkový obsah chlorofylu, pomer Fv/Fm dvoch komerčných genotypov ryže vystavených kombinovanému tepelnému stresu (vysoké denné a nočné teploty), teplota porastu a relatívny obsah vody) a biochemické premenné (obsah malóndialdehydu (MDA) a kyseliny prolínovej). Prvý a druhý experiment sa uskutočnili s použitím rastlín dvoch genotypov ryže Federrose 67 („F67“) a Federrose 2000 („F2000“). Oba experimenty boli analyzované spoločne ako séria experimentov. Zavedené ošetrenia boli nasledovné: absolútna kontrola (AC) (rastliny ryže pestované pri optimálnych teplotách (teplota deň/noc 30/25 °C)), kontrola tepelného stresu (SC) [rastliny ryže vystavené len kombinovanému tepelnému stresu (40/25 °C). 30 °C)] a rastliny ryže boli stresované a postriekané regulátormi rastu rastlín (stres+AUX, stres+BR, stres+CK alebo stres+GA) dvakrát (5 dní pred a 5 dní po tepelnom strese). Postrek SA zvýšil celkový obsah chlorofylu oboch odrôd (čerstvá hmotnosť rastlín ryže „F67“ a „F2000“ bola 3,25 a „F2000“, v tomto poradí) v porovnaní s rastlinami SC (čerstvá hmotnosť rastlín „F67“ bola 2,36 a 2,56 mg CK a 0, foliar „2, 0, aplikácia ryže“ g-1)“ tiež vo všeobecnosti zlepšila prieduškovú vodivosť rastlín ryže „F2000“ (499,25 oproti 150,60 mmol m-2 s) v porovnaní s kontrolou tepelného stresu. tepelný stres, teplota koruny rastliny klesá o 2–3 °C a obsah MDA v rastlinách klesá. Index relatívnej tolerancie ukazuje, že listová aplikácia CK (97,69 %) a BR (60,73 %) môže pomôcť zmierniť problém kombinovanej horúčavy. stres hlavne v rastlinách ryže F2000. Záverom možno povedať, že postrek BR alebo CK na listy možno považovať za agronomickú stratégiu, ktorá pomôže znížiť negatívne účinky podmienok kombinovaného tepelného stresu na fyziologické správanie rastlín ryže.
Ryža (Oryza sativa) patrí do čeľade Poaceae a je jednou z najpestovanejších obilnín na svete spolu s kukuricou a pšenicou (Bajaj a Mohanty, 2005). Plocha, na ktorej sa pestuje ryža, je 617 934 hektárov a národná produkcia v roku 2020 bola 2 937 840 ton s priemerným výnosom 5,02 tony/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Globálne otepľovanie ovplyvňuje plodiny ryže, čo vedie k rôznym typom abiotických stresov, ako sú vysoké teploty a obdobia sucha. Klimatické zmeny spôsobujú zvyšovanie globálnej teploty; Predpokladá sa, že v 21. storočí sa teploty zvýšia o 1,0 – 3,7 °C, čo by mohlo zvýšiť frekvenciu a intenzitu tepelného stresu. Zvýšené teploty prostredia ovplyvnili ryžu, čo spôsobilo pokles výnosov plodín o 6–7 %. Na druhej strane klimatické zmeny vedú aj k nepriaznivým environmentálnym podmienkam pre plodiny, ako sú obdobia veľkého sucha alebo vysoké teploty v tropických a subtropických oblastiach. Okrem toho udalosti premenlivosti, ako je El Niño, môžu viesť k tepelnému stresu a zhoršiť poškodenie plodín v niektorých tropických oblastiach. Predpokladá sa, že v Kolumbii sa teploty v oblastiach produkujúcich ryžu do roku 2050 zvýšia o 2 – 2,5 °C, čo zníži produkciu ryže a ovplyvní toky produktov na trhy a dodávateľské reťazce.
Väčšina plodín ryže sa pestuje v oblastiach, kde sú teploty blízke optimálnemu rozsahu pre rast plodín (Shah et al., 2011). Uvádza sa, že optimálne priemerné denné a nočné teploty prerast a vývoj ryžesú vo všeobecnosti 28 °C a 22 °C (Kilasi a kol., 2018; Calderón-Páez a kol., 2021). Teploty nad týmito prahovými hodnotami môžu spôsobiť obdobia stredného až silného tepelného stresu počas citlivých štádií vývoja ryže (korenie, antéza, kvitnutie a plnenie zrna), čím negatívne ovplyvňujú výnos zrna. Toto zníženie výnosu je spôsobené najmä dlhými obdobiami tepelného stresu, ktoré ovplyvňujú fyziológiu rastlín. V dôsledku interakcie rôznych faktorov, ako je trvanie stresu a maximálna dosiahnutá teplota, môže tepelný stres spôsobiť celý rad nezvratných poškodení metabolizmu a vývoja rastlín.
Tepelný stres ovplyvňuje rôzne fyziologické a biochemické procesy v rastlinách. Fotosyntéza listov je jedným z procesov najviac náchylných na tepelný stres v rastlinách ryže, pretože rýchlosť fotosyntézy klesá o 50 %, keď denné teploty prekročia 35 °C. Fyziologické reakcie rastlín ryže sa líšia v závislosti od typu tepelného stresu. Napríklad rýchlosť fotosyntézy a prieduchová vodivosť sú inhibované, keď sú rastliny vystavené vysokým denným teplotám (33–40 °C) alebo vysokým denným a nočným teplotám (35–40 °C cez deň, 28–30 °C). C znamená noc) (Lü a kol., 2013; Fahad a kol., 2016; Chaturvedi a kol., 2017). Vysoké nočné teploty (30 °C) spôsobujú miernu inhibíciu fotosyntézy, ale zvyšujú nočné dýchanie (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Bez ohľadu na stresové obdobie tepelný stres ovplyvňuje aj obsah chlorofylu v listoch, pomer variabilnej fluorescencie chlorofylu k maximálnej fluorescencii chlorofylu (Fv/Fm) a aktiváciu Rubisco v rastlinách ryže (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). ) Sanchez Reynoso a kol., 2014).
Biochemické zmeny sú ďalším aspektom adaptácie rastlín na tepelný stres (Wahid et al., 2007). Obsah prolínu bol použitý ako biochemický indikátor stresu rastlín (Ahmed a Hassan 2011). Prolín hrá dôležitú úlohu v metabolizme rastlín, pretože pôsobí ako zdroj uhlíka alebo dusíka a ako membránový stabilizátor v podmienkach vysokej teploty (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Vysoké teploty tiež ovplyvňujú stabilitu membrány prostredníctvom peroxidácie lipidov, čo vedie k tvorbe malondialdehydu (MDA) (Wahid et al., 2007). Preto sa obsah MDA použil aj na pochopenie štrukturálnej integrity bunkových membrán pri tepelnom strese (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Napokon, kombinovaný tepelný stres [37/30°C (deň/noc)] zvýšil percento úniku elektrolytu a obsah malondialdehydu v ryži (Liu et al., 2013).
Použitie regulátorov rastu rastlín (GR) bolo hodnotené na zmiernenie negatívnych účinkov tepelného stresu, pretože tieto látky sa aktívne podieľajú na reakciách rastlín alebo fyziologických obranných mechanizmoch proti takémuto stresu (Peleg a Blumwald, 2011; Yin a kol. a kol., 2011; Ahmed a kol., 2015). Exogénna aplikácia genetických zdrojov mala pozitívny vplyv na toleranciu tepelného stresu v rôznych plodinách. Štúdie ukázali, že fytohormóny ako gibberelíny (GA), cytokiníny (CK), auxíny (AUX) alebo brassinosteroidy (BR) vedú k zvýšeniu rôznych fyziologických a biochemických premenných (Peleg a Blumwald, 2011; Yin a kol. Ren, 2011; Mitler a kol.;14 a kol., 2012). V Kolumbii nebola exogénna aplikácia genetických zdrojov a jej vplyv na plodiny ryže úplne pochopená a študovaná. Predchádzajúca štúdia však ukázala, že postrek BR na listy by mohol zlepšiť toleranciu ryže zlepšením charakteristík výmeny plynov, obsahu chlorofylu alebo prolínu v listoch sadeníc ryže (Quintero-Calderón et al., 2021).
Cytokiníny sprostredkovávajú reakcie rastlín na abiotické stresy, vrátane tepelného stresu (Ha et al., 2012). Okrem toho sa uvádza, že exogénna aplikácia CK môže znížiť tepelné poškodenie. Napríklad exogénna aplikácia zeatínu zvýšila rýchlosť fotosyntézy, obsah chlorofylu a a b a účinnosť transportu elektrónov v plazivej tráve (Agrotis estolonifera) počas tepelného stresu (Xu a Huang, 2009; Jespersen a Huang, 2015). Exogénna aplikácia zeatínu môže tiež zlepšiť antioxidačnú aktivitu, zvýšiť syntézu rôznych proteínov, znížiť poškodenie reaktívnymi formami kyslíka (ROS) a produkciu malondialdehydu (MDA) v rastlinných tkanivách (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar a kol., 2020).
Užívanie kyseliny giberelovej tiež preukázalo pozitívnu reakciu na tepelný stres. Štúdie ukázali, že biosyntéza GA sprostredkúva rôzne metabolické dráhy a zvyšuje toleranciu v podmienkach vysokej teploty (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi a kol. (2020) zistili, že postrek exogénneho GA na list (25 alebo 50 mg*l) by mohol zvýšiť rýchlosť fotosyntézy a antioxidačnú aktivitu v pomarančových rastlinách zaťažených teplom v porovnaní s kontrolnými rastlinami. Bolo tiež pozorované, že exogénna aplikácia HA zvyšuje relatívny obsah vlhkosti, obsah chlorofylu a karotenoidov a znižuje peroxidáciu lipidov v datľovej palme (Phoenix dactylifera) pri tepelnom strese (Khan et al., 2020). Auxín tiež hrá dôležitú úlohu pri regulácii adaptívnych rastových reakcií na podmienky vysokej teploty (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Tento rastový regulátor pôsobí ako biochemický marker v rôznych procesoch, ako je syntéza alebo degradácia prolínu pri abiotickom strese (Ali et al. 2007). Okrem toho AUX tiež zvyšuje antioxidačnú aktivitu, čo vedie k zníženiu MDA v rastlinách v dôsledku zníženej peroxidácie lipidov (Bielach et al., 2017). Sergejev a kol. (2018) pozorovali, že v rastlinách hrachu (Pisum sativum) pri tepelnom strese sa zvyšuje obsah prolínu – dimetylaminoetoxykarbonylmetyl)naftylchlórmetyléteru (TA-14). V tom istom experimente tiež pozorovali nižšie hladiny MDA v ošetrených rastlinách v porovnaní s rastlinami neošetrenými AUX.
Brassinosteroidy sú ďalšou triedou rastových regulátorov používaných na zmiernenie účinkov tepelného stresu. Ogweno a kol. (2008) uviedli, že exogénny postrek BR zvýšil čistú rýchlosť fotosyntézy, stomatálnu vodivosť a maximálnu rýchlosť Rubisco karboxylácie rastlín rajčiaka (Solanum lycopersicum) pri tepelnom strese počas 8 dní. Postrek epibrassinosteroidmi na listy môže zvýšiť čistú rýchlosť fotosyntézy rastlín uhoriek (Cucumis sativus) vystavených tepelnému stresu (Yu et al., 2004). Okrem toho exogénna aplikácia BR odďaľuje degradáciu chlorofylu a zvyšuje efektivitu využívania vody a maximálny kvantový výťažok fotochémie PSII v rastlinách vystavených tepelnému stresu (Holá et al., 2010; Toussagunpanit et al., 2015).
V dôsledku klimatických zmien a variability čelia plodiny ryže obdobiam vysokých denných teplôt (Lesk a kol., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Pri fenotypizácii rastlín sa študovalo používanie fytonutrientov alebo biostimulantov ako stratégia na zmiernenie tepelného stresu v oblastiach pestovania ryže (Alvarado-Sanabria a kol., 2017; Calderón-Páez a kol., 2021; Quintero-Calderón a kol., 2021). Okrem toho je použitie biochemických a fyziologických premenných (teplota listov, vodivosť prieduchov, parametre fluorescencie chlorofylu, chlorofyl a relatívny obsah vody, syntéza malondialdehydu a prolínu) spoľahlivým nástrojom na skríning rastlín ryže vystavených tepelnému stresu na miestnej i medzinárodnej úrovni (Sánchez -Reynoso et al., 2014; Alvarado, 207 research on the.br. listové fytohormonálne postreky v ryži na lokálnej úrovni zostávajú zriedkavé, a preto je štúdium fyziologických a biochemických reakcií aplikácie rastových regulátorov rastlín veľmi dôležité pre návrh praktických agronomických stratégií na riešenie negatívnych účinkov obdobia komplexného tepelného stresu v ryži, a preto bolo cieľom tejto štúdie zhodnotiť fyziologické (stomatálne rastové parametre rastovej vodivosti rastlín a chlorofylovú rastovú vodivosť rastlín). regulátory (AUX, CK, GA a BR). (Obsah fotosyntetických pigmentov, malondialdehydu a prolínu) Premenné v dvoch komerčných genotypoch ryže vystavených kombinovanému tepelnému stresu (vysoké denné/nočné teploty).
V tejto štúdii sa uskutočnili dva nezávislé experimenty. Prvýkrát boli použité genotypy Federrose 67 (F67: genotyp vyvinutý pri vysokých teplotách počas posledného desaťročia) a Federrose 2000 (F2000: genotyp vyvinutý v poslednej dekáde 20. storočia vykazujúci rezistenciu voči vírusu bielych listov). semená. a druhý experiment, resp. Oba genotypy sú široko pestované kolumbijskými farmármi. Semená boli zasiate do 10-litrových podnosov (dĺžka 39,6 cm, šírka 28,8 cm, výška 16,8 cm) obsahujúcich piesočnato-hlinitú pôdu s 2 % organickej hmoty. Do každej misky sa zasadilo päť predklíčených semien. Palety boli umiestnené v skleníku Fakulty poľnohospodárskych vied Národnej kolumbijskej univerzity v areáli Bogoty (43°50′56″ s. š., 74°04′051″ z. d.), v nadmorskej výške 2556 m nad morom (n. m.). m.) a uskutočnili sa od októbra do decembra 2019. Jeden experiment (Federroz 67) a druhý experiment (Federroz 2000) v tej istej sezóne 2020.
Podmienky prostredia v skleníku počas každej sezóny výsadby sú nasledovné: denná a nočná teplota 30/25°C, relatívna vlhkosť 60~80%, prirodzená fotoperióda 12 hodín (fotosynteticky aktívne žiarenie 1500 µmol (fotónov) m-2 s-). 1 na poludnie). Rastliny boli oplodnené podľa obsahu každého prvku 20 dní po vzídení semena (DAE), podľa Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg dusíka na rastlinu, 110 mg fosforu na rastlinu, 350 mg draslíka na rastlinu, 68 mg vápnika na rastlinu, 20 mg horčíka na rastlinu, 20 mg síry na rastlinu, 17 mg kremíka na rastlinu. Rastliny obsahujú 10 mg bóru na rastlinu, 17 mg medi na rastlinu a 44 mg zinku na rastlinu. Rastliny ryže sa udržiavali pri 47 DAE v každom experimente, keď počas tohto obdobia dosiahli fenologické štádium V5. Predchádzajúce štúdie ukázali, že toto fenologické štádium je vhodným časom na uskutočnenie štúdií tepelného stresu v ryži (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
V každom experimente sa uskutočnili dve samostatné aplikácie regulátora rastu listov. Prvá sada postrekov listových fytohormónov bola aplikovaná 5 dní pred ošetrením tepelným stresom (42 DAE), aby sa rastliny pripravili na environmentálny stres. Druhý postrek na list sa potom aplikoval 5 dní po tom, čo boli rastliny vystavené stresovým podmienkam (52 DAE). Použili sa štyri fytohormóny a vlastnosti každej aktívnej zložky nastriekanej v tejto štúdii sú uvedené v doplnkovej tabuľke 1. Koncentrácie použitých regulátorov rastu listov boli nasledovné: (i) Auxín (kyselina 1-naftyloctová: NAA) v koncentrácii 5 × 10-5 M (ii) 5 × 10-5 M kyselina giberelínová (giBiberelín); GA3); (iii) Cytokinín (trans-zeatín) 1 x 10-5 M (iv) Brassinosteroidy [Spirostan-6-ón, 3,5-dihydroxy-, (3b,5a,25R)] 5 x 10-5; M. Tieto koncentrácie boli zvolené, pretože vyvolávajú pozitívne reakcie a zvyšujú odolnosť rastlín voči tepelnému stresu (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Rastliny ryže bez postrekov regulátora rastu rastlín boli ošetrené iba destilovanou vodou. Všetky rastliny ryže boli postriekané ručným postrekovačom. Naneste 20 ml H2O na rastlinu, aby ste navlhčili hornú a spodnú plochu listov. Všetky postreky na listy používali poľnohospodárske adjuvans (Agrotin, Bayer CropScience, Kolumbia) v množstve 0,1 % (v/v). Vzdialenosť medzi hrncom a rozprašovačom je 30 cm.
Ošetrenie tepelným stresom sa podávalo 5 dní po prvom postreku na list (47 DAE) v každom experimente. Rastliny ryže sa preniesli zo skleníka do 294 1 rastovej komory (MLR-351H, Sanyo, IL, USA), aby sa vytvoril tepelný stres alebo sa zachovali rovnaké podmienky prostredia (47 DAE). Kombinované ošetrenie tepelného stresu sa uskutočnilo nastavením komory na nasledujúce denné/nočné teploty: denná vysoká teplota [40 °C počas 5 hodín (od 11:00 do 16:00)] a nočná perióda [30 °C počas 5 hodín]. 8 dní po sebe (od 19:00 do 24:00). Teplota stresu a expozičný čas boli vybrané na základe predchádzajúcich štúdií (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). Na druhej strane, skupina rastlín prenesených do rastovej komory sa udržiavala v skleníku pri rovnakej teplote (30 °C cez deň/25 °C v noci) počas 8 po sebe nasledujúcich dní.
Na konci experimentu boli získané nasledujúce liečebné skupiny: (i) podmienka rastovej teploty + aplikácia destilovanej vody [Absolútna kontrola (AC)], (ii) stav tepelného stresu + aplikácia destilovanej vody [Kontrola tepelného stresu (SC)], (iii) podmienky tepelného stresu + aplikácia auxínu (AUX), (iv) stav tepelného stresu + aplikácia giberelínu a tepelného stresu (vi GA) podmienka tepelného stresu (v + v) brassinosteroid (BR) príloha. Tieto liečebné skupiny sa použili pre dva genotypy (F67 a F2000). Všetky ošetrenia sa uskutočňovali v úplne náhodnom usporiadaní s piatimi replikátmi, z ktorých každý pozostával z jednej rastliny. Každá rastlina sa použila na odčítanie premenných určených na konci experimentu. Experiment trval 55 DAE.
Stomatálna vodivosť (gs) sa merala pomocou prenosného porozometra (SC-1, METER Group Inc., USA) v rozsahu od 0 do 1000 mmol m-2 s-1, s otvorom komory na vzorku 6,35 mm. Merania sa uskutočňujú pripevnením stomometrickej sondy k zrelému listu s plne rozvinutým hlavným výhonkom rastliny. Pre každé ošetrenie boli odčítané hodnoty gs na troch listoch každej rastliny medzi 11:00 a 16:00 a spriemerované.
RWC bola stanovená podľa metódy opísanej Ghoulamom a kol. (2002). Plne expandovaný list použitý na stanovenie g sa tiež použil na meranie RWC. Čerstvá hmotnosť (FW) bola stanovená ihneď po zbere pomocou digitálnej váhy. Listy sa potom umiestnili do plastovej nádoby naplnenej vodou a nechali sa v tme pri teplote miestnosti (22 °C) počas 48 hodín. Potom odvážte na digitálnej váhe a zaznamenajte rozšírenú hmotnosť (TW). Napučané listy sa sušili v sušiarni pri 75 °C počas 48 hodín a zaznamenala sa ich suchá hmotnosť (DW).
Relatívny obsah chlorofylu bol stanovený pomocou chlorofylmetra (atLeafmeter, FT Green LLC, USA) a vyjadrený v jednotkách atLeaf (Dey et al., 2016). Hodnoty maximálnej kvantovej účinnosti PSII (pomer Fv/Fm) boli zaznamenané pomocou fluorofylového fluorimetra s kontinuálnou excitáciou (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Listy boli adaptované na tmu pomocou listových svoriek počas 20 minút pred meraním Fv/Fm (Restrepo-Diaz a Garces-Varon, 2013). Potom, čo boli listy aklimatizované na tmu, bola zmeraná základná línia (F0) a maximálna fluorescencia (Fm). Z týchto údajov sa vypočítala variabilná fluorescencia (Fv = Fm – F0), pomer variabilnej fluorescencie k maximálnej fluorescencii (Fv/Fm), maximálny kvantový výťažok fotochémie PSII (Fv/F0) a pomer Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Relatívne hodnoty fluorescencie chlorofylu a chlorofylu sa uskutočnili na tých istých listoch, ktoré sa použili na merania gs.
Ako biochemické premenné sa zozbieralo približne 800 mg čerstvej hmotnosti listov. Vzorky listov sa potom homogenizovali v tekutom dusíku a uložili sa na ďalšiu analýzu. Spektrometrická metóda použitá na odhad obsahu chlorofylu a, b a karotenoidov v tkanivách je založená na metóde a rovniciach opísaných Wellburnom (1994). Vzorky tkaniva listov (30 mg) sa odobrali a homogenizovali v 3 ml 80 % acetónu. Vzorky sa potom centrifugovali (model 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, USA) pri 5000 otáčkach za minútu počas 10 minút, aby sa odstránili častice. Supernatant sa zriedil na konečný objem 6 ml pridaním 80 % acetónu (Sims a Gamon, 2002). Obsah chlorofylu bol stanovený pri 663 (chlorofyl a) a 646 (chlorofyl b) nm a karotenoidov pri 470 nm pomocou spektrofotometra (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, USA).
Metóda kyseliny tiobarbiturovej (TBA) opísaná Hodgesom a kol. (1999) sa použil na hodnotenie peroxidácie membránových lipidov (MDA). Približne 0,3 g tkaniva listov sa tiež homogenizovalo v tekutom dusíku. Vzorky sa centrifugovali pri 5000 ot./min. a absorbancia sa merala na spektrofotometri pri 440, 532 a 600 nm. Nakoniec sa koncentrácia MDA vypočítala pomocou extinkčného koeficientu (157 M ml-1).
Obsah prolínu vo všetkých ošetreniach bol stanovený použitím metódy opísanej Batesom a kol. (1973). K uskladnenej vzorke pridajte 10 ml 3 % vodného roztoku kyseliny sulfosalicylovej a prefiltrujte cez filtračný papier Whatman (č. 2). Potom 2 ml tohto filtrátu reagovali s 2 ml kyseliny ninhydrovej a 2 ml ľadovej kyseliny octovej. Zmes sa umiestnila na 1 hodinu do vodného kúpeľa s teplotou 90 °C. Reakciu zastavte inkubáciou na ľade. Skúmavku dôkladne pretrepte pomocou vortexovej trepačky a výsledný roztok rozpustite v 4 ml toluénu. Hodnoty absorbancie boli stanovené pri 520 nm s použitím rovnakého spektrofotometra, ktorý sa použil na kvantifikáciu fotosyntetických pigmentov (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, USA).
Metóda opísaná Gerhardsom a kol. (2016) na výpočet teploty vrchlíka a CSI. Tepelné fotografie boli urobené kamerou FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, USA) s presnosťou ±2°C na konci stresovej periódy. Na fotografovanie umiestnite za rastlinu bielu plochu. Za referenčné modely boli opäť považované dve továrne. Rastliny sa umiestnili na biely povrch; jeden bol potiahnutý poľnohospodárskym adjuvans (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Kolumbia) na simuláciu otvorenia všetkých prieduchov [mokrý režim (Twet)] a druhý bol list bez akejkoľvek aplikácie [suchý režim (Tdry)] (Castro-Duque et al., 2020). Vzdialenosť medzi kamerou a hrncom počas natáčania bola 1 m.
Index relatívnej tolerancie sa vypočítal nepriamo použitím prieduchovej vodivosti (gs) ošetrených rastlín v porovnaní s kontrolnými rastlinami (rastliny bez stresového ošetrenia a s aplikovanými regulátormi rastu), aby sa určila tolerancia ošetrených genotypov hodnotených v tejto štúdii. RTI sa získalo použitím rovnice upravenej podľa Chávez-Arias et al. (2020).
V každom experimente boli stanovené všetky fyziologické premenné uvedené vyššie a zaznamenané pri 55 DAE s použitím úplne expandovaných listov zozbieraných z horného baldachýnu. Okrem toho sa merania uskutočňovali v rastovej komore, aby sa zabránilo zmene podmienok prostredia, v ktorom rastliny rastú.
Údaje z prvého a druhého experimentu sa analyzovali spoločne ako séria experimentov. Každá experimentálna skupina pozostávala z 5 rastlín a každá rastlina tvorila experimentálnu jednotku. Uskutočnila sa analýza rozptylu (ANOVA) (P < 0,05). Keď sa zistili významné rozdiely, použil sa Tukeyov post hoc porovnávací test pri P < 0,05. Na prevod percentuálnych hodnôt použite funkciu arcsine. Dáta boli analyzované pomocou softvéru Statistix v 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, USA) a vynesené pomocou SigmaPlot (verzia 10.0; Systat Software, San Jose, CA, USA). Analýza hlavných komponentov bola vykonaná pomocou softvéru InfoStat 2016 (Analysis Software, National University of Cordoba, Argentína), aby sa identifikovali najlepšie skúmané regulátory rastu rastlín.
Tabuľka 1 sumarizuje ANOVA ukazujúce experimenty, rôzne ošetrenia a ich interakcie s listovými fotosyntetickými pigmentmi (chlorofyl a, b, celkové a karotenoidy), obsah malondialdehydu (MDA) a prolínu a vodivosť prieduchov. Vplyv gs, relatívny obsah vody. (RWC), obsah chlorofylu, parametre fluorescencie chlorofylu alfa, teplota koruny (PCT) (°C), index stresu plodín (CSI) a index relatívnej tolerancie rastlín ryže pri 55 DAE.
Tabuľka 1. Súhrn údajov ANOVA o fyziologických a biochemických premenných ryže medzi experimentmi (genotypmi) a ošetrením tepelným stresom.
Rozdiely (P≤0,01) v interakciách fotosyntetického pigmentu listov, relatívnom obsahu chlorofylu (odčítania Atleaf) a parametroch fluorescencie alfa-chlorofylu medzi experimentmi a ošetreniami sú uvedené v tabuľke 2. Vysoké denné a nočné teploty zvýšili celkový obsah chlorofylu a karotenoidov. Sadenice ryže bez postreku fytohormónov na list (2,36 mg g-1 pre „F67“ a 2,56 mg g-1 pre „F2000“) v porovnaní s rastlinami pestovanými za optimálnych teplotných podmienok (2,67 mg g-1)) vykazovali nižší celkový obsah chlorofylu. V oboch experimentoch bolo „F67“ 2,80 mg g-1 a „F2000“ bolo 2,80 mg g-1. Okrem toho sadenice ryže ošetrené kombináciou postrekov AUX a GA pod tepelným stresom tiež vykazovali pokles obsahu chlorofylu v oboch genotypoch (AUX = 1,96 mg g-1 a GA = 1,45 mg g-1 pre „F67“; AUX = 1,96 mg g-1 a GA = 1,45 mg, 2 mg; mg) g-1 a GA = 1,43 mg g-1 (pre „F2000“ ) v podmienkach tepelného stresu. V podmienkach tepelného stresu viedlo ošetrenie listov BR k miernemu zvýšeniu tejto premennej v oboch genotypoch. Nakoniec CK listový postrek vykazoval najvyššie hodnoty fotosyntetického pigmentu spomedzi všetkých ošetrení (ošetrenia AUX, GA, BR, SC a AC) v genotypoch F67 (3,24 mg g-1) a F2000 (3,65 mg g-1). Kombinovaným tepelným stresom sa znížil aj relatívny obsah chlorofylu (jednotka Atleaf). Najvyššie hodnoty boli tiež zaznamenané u rastlín postriekaných CC v oboch genotypoch (41,66 pre „F67“ a 49,30 pre „F2000“). Pomery Fv a Fv/Fm ukázali významné rozdiely medzi ošetreniami a kultivarmi (tabuľka 2). Celkovo medzi týmito premennými bol kultivar F67 menej náchylný na tepelný stres ako kultivar F2000. Pomery Fv a Fv/Fm utrpeli viac v druhom experimente. Stresované sadenice 'F2000', ktoré neboli postriekané žiadnymi fytohormónmi, mali najnižšie hodnoty Fv (2120,15) a pomery Fv/Fm (0,59), ale postrek listov pomocou CK pomohol tieto hodnoty obnoviť (Fv: 2591, 89, pomer Fv/Fm: 0,0,5). , získavanie hodnôt podobných tým, ktoré boli zaznamenané na rastlinách „F2000“ pestovaných za optimálnych teplotných podmienok (Fv: 2955,35, pomer Fv/Fm: 0,73:0,72). Nezistili sa žiadne významné rozdiely v počiatočnej fluorescencii (F0), maximálnej fluorescencii (Fm), maximálnom fotochemickom kvantovom výťažku PSII (Fv/F0) a pomere Fm/F0. Napokon, BR vykazovala podobný trend, aký sa pozoroval pri CK (Fv 2545,06, pomer Fv/Fm 0,73).
Tabuľka 2. Vplyv kombinovaného tepelného stresu (40°/30°C deň/noc) na fotosyntetické pigmenty listov [celkový chlorofyl (Chl Total), chlorofyl a (Chl a), chlorofyl b (Chl b) a karotenoidy Cx+c] efekt ], relatívny obsah chlorofylu (Atliffova jednotka), fluorescenčné parametre chlorofylu (F0 variabilné fluorescenčné parametre), variabilné parametre fluorescencie chlorofylu F (Fv), maximálna účinnosť PSII (Fv/Fm), fotochemický maximálny kvantový výťažok PSII (Fv/F0 ) a Fm/F0 v rastlinách dvoch genotypov ryže [Federrose 67 (F67) a Federrose 2000 (F2000)] 55 dní po vzídení (DAE)).
Relatívny obsah vody (RWC) rôzne ošetrených rastlín ryže vykazoval rozdiely (P ≤ 0,05) v interakcii medzi experimentálnym a listovým ošetrením (obr. 1A). Pri liečbe SA boli najnižšie hodnoty zaznamenané pre oba genotypy (74,01 % pre F67 a 76,6 % pre F2000). V podmienkach tepelného stresu sa RWC rastlín ryže oboch genotypov ošetrených rôznymi fytohormónmi výrazne zvýšili. Celkovo, listové aplikácie CK, GA, AUX alebo BR zvýšili RWC na hodnoty podobné hodnotám rastlín pestovaných za optimálnych podmienok počas experimentu. Absolútna kontrola a rastliny postrekované listami zaznamenali hodnoty okolo 83 % pre oba genotypy. Na druhej strane gs tiež vykazoval významné rozdiely (P ≤ 0,01) v interakcii experiment-liečba (obr. 1B). Absolútna kontrolná (AC) rastlina tiež zaznamenala najvyššie hodnoty pre každý genotyp (440,65 mmol m-2s-1 pre F67 a 511,02 mmol m-2s-1 pre F2000). Rastliny ryže vystavené samotnému kombinovanému tepelnému stresu vykazovali najnižšie hodnoty gs pre oba genotypy (150,60 mmol m-2s-1 pre F67 a 171,32 mmol m-2s-1 pre F2000). Ošetrenie listov všetkými regulátormi rastu rastlín tiež zvýšilo g. Na rastlinách ryže F2000 postriekaných CC bol účinok postreku listov fytohormónmi zreteľnejší. Táto skupina rastlín nevykazovala žiadne rozdiely v porovnaní s absolútnymi kontrolnými rastlinami (AC 511,02 a CC 499,25 mmol m-2s-1).
Obrázok 1. Vplyv kombinovaného tepelného stresu (40°/30°C deň/noc) na relatívny obsah vody (RWC) (A), vodivosť prieduchov (gs) (B), produkciu malondialdehydu (MDA) (C) a obsah prolínu. (D) v rastlinách dvoch genotypov ryže (F67 a F2000) 55 dní po vzídení (DAE). Ošetrenia hodnotené pre každý genotyp zahŕňali: absolútnu kontrolu (AC), kontrolu tepelného stresu (SC), tepelný stres + auxín (AUX), tepelný stres + gibberelín (GA), tepelný stres + bunkový mitogén (CK) a tepelný stres + brassinosteroid. (BR). Každý stĺpec predstavuje priemer ± štandardnú chybu piatich údajových bodov (n = 5). Stĺpce nasledované rôznymi písmenami označujú štatisticky významné rozdiely podľa Tukeyho testu (P ≤ 0,05). Písmená so znakom rovnosti označujú, že priemer nie je štatisticky významný (≤ 0,05).
Obsah MDA (P ≤ 0,01) a prolínu (P ≤ 0,01) tiež ukázal významné rozdiely v interakcii medzi experimentom a ošetrením fytohormónmi (obr. 1C, D). Zvýšená peroxidácia lipidov bola pozorovaná pri SC ošetrení v oboch genotypoch (obrázok 1C), avšak rastliny ošetrené sprejom s regulátorom rastu listov vykazovali zníženú peroxidáciu lipidov v oboch genotypoch; Vo všeobecnosti vedie užívanie fytohormónov (CA, AUC, BR alebo GA) k zníženiu peroxidácie lipidov (obsahu MDA). Nezistili sa žiadne rozdiely medzi AC rastlinami dvoch genotypov a rastlinami vystavenými tepelnému stresu a postrekovanými fytohormónmi (pozorované hodnoty FW u rastlín „F67“ sa pohybovali v rozmedzí 4,38–6,77 µmol g-1 a u rastlín FW „F2000“ sa „pozorované hodnoty pohybovali v rozmedzí od 2,84 do 9,18 µmol pri syntéze ostatných rastlín v ruke). Rastliny „F67″ boli nižšie ako u rastlín „F2000“ v kombinovanom strese, čo viedlo k zvýšeniu produkcie prolínu v rastlinách ryže stresovaných teplom, v oboch experimentoch bolo pozorované, že podávanie týchto hormónov významne zvýšilo obsah aminokyselín v rastlinách F2000 (AUX a BR boli 30,44 a 18,31 µmol) (obr. 18,31 µmol).
Účinky postreku regulátora rastu listových rastlín a kombinovaného tepelného stresu na teplotu koruny rastlín a index relatívnej tolerancie (RTI) sú znázornené na obrázkoch 2A a B. Pre oba genotypy bola teplota koruny rastlín AC blízka 27 °C a teplota rastlín SC bola okolo 28 °C. S. Tiež sa pozorovalo, že ošetrenie listov pomocou CK a BR viedlo k zníženiu teploty koruny o 2–3 ° C v porovnaní s rastlinami SC (obrázok 2A). RTI vykazovala podobné správanie ako iné fyziologické premenné, pričom vykazovala významné rozdiely (P ≤ 0,01) v interakcii medzi experimentom a liečbou (obrázok 2B). SC rastliny vykazovali nižšiu toleranciu rastlín v oboch genotypoch (34,18 % a 33,52 % pre rastliny ryže „F67“, resp. „F2000“). Listové kŕmenie fytohormónmi zlepšuje RTI v rastlinách vystavených vysokému teplotnému stresu. Tento účinok bol výraznejší v rastlinách „F2000“ postriekaných CC, v ktorých bol RTI 97,69. Na druhej strane, signifikantné rozdiely boli pozorované len v indexe stresu na úrode (CSI) rastlín ryže v podmienkach stresu postrekom listovým faktorom (P ≤ 0,01) (obr. 2B). Iba rastliny ryže vystavené komplexnému tepelnému stresu vykazovali najvyššiu hodnotu indexu stresu (0,816). Keď boli rastliny ryže postriekané rôznymi fytohormónmi, index stresu bol nižší (hodnoty od 0,6 do 0,67). Nakoniec rastlina ryže pestovaná za optimálnych podmienok mala hodnotu 0,138.
Obrázok 2. Účinky kombinovaného tepelného stresu (40°/30°C deň/noc) na teplotu porastu (A), index relatívnej tolerancie (RTI) (B) a index stresu plodín (CSI) (C) dvoch rastlinných druhov. Komerčné genotypy ryže (F67 a F2000) boli podrobené rôznym tepelným úpravám. Ošetrenia hodnotené pre každý genotyp zahŕňali: absolútnu kontrolu (AC), kontrolu tepelného stresu (SC), tepelný stres + auxín (AUX), tepelný stres + gibberelín (GA), tepelný stres + bunkový mitogén (CK) a tepelný stres + brassinosteroid. (BR). Kombinovaný tepelný stres zahŕňa vystavenie rastlín ryže vysokým denným/nočným teplotám (40°/30°C deň/noc). Každý stĺpec predstavuje priemer ± štandardnú chybu piatich údajových bodov (n = 5). Stĺpce nasledované rôznymi písmenami označujú štatisticky významné rozdiely podľa Tukeyho testu (P ≤ 0,05). Písmená so znakom rovnosti označujú, že priemer nie je štatisticky významný (≤ 0,05).
Analýza hlavnej zložky (PCA) odhalila, že premenné hodnotené pri 55 DAE vysvetlili 66,1 % fyziologických a biochemických reakcií rastlín ryže vystavených tepelnému stresu ošetrených sprejom s regulátorom rastu (obr. 3). Vektory predstavujú premenné a bodky predstavujú regulátory rastu rastlín (GR). Vektory gs, obsah chlorofylu, maximálna kvantová účinnosť PSII (Fv/Fm) a biochemické parametre (TChl, MDA a prolín) sú blízko pôvodu, čo naznačuje vysokú koreláciu medzi fyziologickým správaním rastlín a nimi. premenlivý. Jedna skupina (V) zahŕňala sadenice ryže pestované pri optimálnej teplote (AT) a rastliny F2000 ošetrené CK a BA. Zároveň väčšina rastlín ošetrených GR tvorila samostatnú skupinu (IV) a ošetrenie GA v F2000 tvorilo samostatnú skupinu (II). Na rozdiel od toho sa sadenice ryže stresované teplom (skupina I a III) bez akéhokoľvek postreku fytohormónov na list (oba genotypy boli SC) nachádzali v zóne oproti skupine V, čo dokazuje vplyv tepelného stresu na fyziológiu rastlín. .
Obrázok 3. Bigrafická analýza účinkov kombinovaného tepelného stresu (40°/30°C deň/noc) na rastliny dvoch genotypov ryže (F67 a F2000) 55 dní po vzídení (DAE). Skratky: AC F67, absolútna kontrola F67; SC F67, kontrola tepelného namáhania F67; AUX F67, tepelná záťaž + auxín F67; GA F67, tepelný stres + giberelín F67; CK F67, tepelný stres + delenie buniek BR F67, tepelný stres + brassinosteroid. F67; AC F2000, absolútna kontrola F2000; SC F2000, kontrola tepelného napätia F2000; AUX F2000, tepelná záťaž + auxín F2000; GA F2000, tepelná záťaž + giberelín F2000; CK F2000, tepelný stres + cytokinín, BR F2000, tepelný stres + mosadzný steroid; F2000.
Premenné, ako je obsah chlorofylu, stomatálna vodivosť, pomer Fv/Fm, obsah CSI, MDA, RTI a prolínu, môžu pomôcť pochopiť adaptáciu genotypov ryže a vyhodnotiť vplyv agronomických stratégií pri tepelnom strese (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Účelom tohto experimentu bolo zhodnotiť vplyv aplikácie štyroch rastových regulátorov na fyziologické a biochemické parametre sadeníc ryže v podmienkach komplexného tepelného stresu. Testovanie sadeníc je jednoduchá a rýchla metóda na simultánne hodnotenie rastlín ryže v závislosti od veľkosti alebo stavu dostupnej infraštruktúry (Sarsu et al. 2018). Výsledky tejto štúdie ukázali, že kombinovaný tepelný stres indukuje rôzne fyziologické a biochemické reakcie v dvoch genotypoch ryže, čo naznačuje adaptačný proces. Tieto výsledky tiež naznačujú, že spreje na reguláciu rastu listov (hlavne cytokiníny a brassinosteroidy) pomáhajú ryži prispôsobiť sa komplexnému tepelnému stresu, pretože priazeň ovplyvňuje hlavne gs, RWC, pomer Fv/Fm, fotosyntetické pigmenty a obsah prolínu.
Aplikácia rastových regulátorov pomáha zlepšiť vodný stav rastlín ryže pri tepelnom strese, ktorý môže súvisieť s vyšším stresom a nižšími teplotami koruny rastlín. Táto štúdia ukázala, že medzi rastlinami „F2000“ (citlivý genotyp) rastliny ryže ošetrené primárne CK alebo BR mali vyššie hodnoty gs a nižšie hodnoty PCT ako rastliny ošetrené SC. Predchádzajúce štúdie tiež ukázali, že gs a PCT sú presné fyziologické indikátory, ktoré dokážu určiť adaptívnu reakciu rastlín ryže a účinky agronomických stratégií na tepelný stres (Restrepo-Diaz a Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong a kol., 2021). Listová CK alebo BR zosilňujú g pri strese, pretože tieto rastlinné hormóny môžu podporovať otvorenie prieduchov prostredníctvom syntetických interakcií s inými signálnymi molekulami, ako je ABA (promótor uzavretia prieduchov pri abiotickom strese) (Macková a kol., 2013; Zhou a kol., 2013). 2013). ). , 2014). Otvorenie prieduchov podporuje chladenie listov a pomáha znižovať teploty vrchlíka (Sonjaroon a kol., 2018; Quintero-Calderón a kol., 2021). Z týchto dôvodov môže byť teplota koruny rastlín ryže postriekaných CK alebo BR pri kombinovanom tepelnom strese nižšia.
Vysoký teplotný stres môže znížiť obsah fotosyntetického pigmentu v listoch (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). V tejto štúdii, keď boli rastliny ryže vystavené tepelnému stresu a neboli postrekované žiadnymi regulátormi rastu rastlín, mali fotosyntetické pigmenty tendenciu klesať v oboch genotypoch (tabuľka 2). Feng a kol. (2013) tiež zaznamenali významný pokles obsahu chlorofylu v listoch dvoch genotypov pšenice vystavených tepelnému stresu. Vystavenie vysokým teplotám často vedie k zníženiu obsahu chlorofylu, čo môže byť spôsobené zníženou biosyntézou chlorofylu, degradáciou pigmentov alebo ich kombinovanými účinkami pri tepelnom strese (Fahad et al., 2017). Rastliny ryže ošetrené hlavne CK a BA však zvýšili koncentráciu listových fotosyntetických pigmentov pri tepelnom strese. Podobné výsledky uviedli aj Jespersen a Huang (2015) a Suchsagunpanit et al. (2015), ktorí pozorovali zvýšenie obsahu listového chlorofylu po aplikácii zeatínu a epibrassinosteroidných hormónov v teplom stresovanom bentgrass a ryži. Rozumným vysvetlením, prečo CK a BR podporujú zvýšený obsah chlorofylu v listoch pri kombinovanom tepelnom strese, je, že CK môže zvýšiť iniciáciu trvalej indukcie promótorov expresie (ako je promótor aktivujúci starnutie (SAG12) alebo promótor HSP18) a znížiť stratu chlorofylu v listoch. oneskorujú starnutie listov a zvyšujú odolnosť rastlín voči teplu (Liu et al., 2020). BR môže chrániť listový chlorofyl a zvýšiť obsah listového chlorofylu aktiváciou alebo indukciou syntézy enzýmov zapojených do biosyntézy chlorofylu v stresových podmienkach (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Napokon dva fytohormóny (CK a BR) tiež podporujú expresiu proteínov tepelného šoku a zlepšujú rôzne metabolické adaptačné procesy, ako je zvýšená biosyntéza chlorofylu (Sharma a kol., 2017; Liu a kol., 2020).
Parametre fluorescencie chlorofylu a poskytujú rýchlu a nedeštruktívnu metódu, ktorá dokáže posúdiť toleranciu rastlín alebo adaptáciu na abiotické stresové podmienky (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Parametre ako pomer Fv/Fm boli použité ako indikátory adaptácie rastlín na stresové podmienky (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). V tejto štúdii rastliny SC vykazovali najnižšie hodnoty tejto premennej, prevažne rastliny ryže „F2000“. Yin a kol. (2010) tiež zistili, že pomer Fv/Fm listov ryže s najvyšším odnožovaním sa výrazne znížil pri teplotách nad 35 °C. Podľa Feng a kol. (2013), nižší pomer Fv/Fm pri tepelnom strese naznačuje, že rýchlosť zachytávania a konverzie excitačnej energie reakčným centrom PSII je znížená, čo naznačuje, že reakčné centrum PSII sa pri tepelnom strese rozpadá. Toto pozorovanie nám umožňuje dospieť k záveru, že poruchy fotosyntetického aparátu sú výraznejšie u citlivých odrôd (Fedearroz 2000) ako u odolných odrôd (Fedearroz 67).
Použitie CK alebo BR vo všeobecnosti zvýšilo výkon PSII v podmienkach komplexného tepelného stresu. Podobné výsledky získali Suchsagunpanit a kol. (2015), ktorí pozorovali, že aplikácia BR zvýšila účinnosť PSII pri tepelnom strese v ryži. Kumar a kol. (2020) tiež zistili, že rastliny cíceru ošetrené CK (6-benzyladenín) a vystavené tepelnému stresu zvýšili pomer Fv/Fm, pričom dospeli k záveru, že listová aplikácia CK aktiváciou cyklu zeaxantínového pigmentu podporuje aktivitu PSII. Okrem toho postrek listov BR uprednostňoval fotosyntézu PSII v kombinovaných stresových podmienkach, čo naznačuje, že aplikácia tohto fytohormónu viedla k zníženiu disipácie excitačnej energie antén PSII a podporila akumuláciu malých proteínov tepelného šoku v chloroplastoch (Ogweno et al. 2008; Kothari a Lachowitz). , 2021).
Obsah MDA a prolínu sa často zvyšuje, keď sú rastliny pod abiotickým stresom v porovnaní s rastlinami pestovanými v optimálnych podmienkach (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Predchádzajúce štúdie tiež ukázali, že hladiny MDA a prolínu sú biochemické ukazovatele, ktoré možno použiť na pochopenie adaptačného procesu alebo vplyvu agronomických postupov v ryži pri vysokých denných alebo nočných teplotách (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al., 2021). Tieto štúdie tiež ukázali, že obsah MDA a prolínu mal tendenciu byť vyšší v rastlinách ryže vystavených vysokým teplotám v noci alebo počas dňa. Postrek CK a BR na list však prispel k zníženiu MDA a zvýšeniu hladín prolínu, hlavne v tolerantnom genotype (Federroz 67). CK sprej môže podporovať nadmernú expresiu cytokinín oxidázy/dehydrogenázy, čím sa zvyšuje obsah ochranných zlúčenín, ako je betaín a prolín (Liu et al., 2020). BR podporuje indukciu osmoprotektantov, ako je betaín, cukry a aminokyseliny (vrátane voľného prolínu), pričom udržiava bunkovú osmotickú rovnováhu v mnohých nepriaznivých podmienkach prostredia (Kothari a Lachowiec, 2021).
Index stresu plodín (CSI) a index relatívnej tolerancie (RTI) sa používajú na určenie, či hodnotené ošetrenia pomáhajú zmierniť rôzne stresy (abiotické a biotické) a či majú pozitívny vplyv na fyziológiu rastlín (Castro-Duque a kol., 2020; Chavez-Arias a kol., 2020). Hodnoty CSI sa môžu pohybovať od 0 do 1, čo predstavuje nestresové a stresové podmienky (Lee et al., 2010). Hodnoty CSI tepelne stresovaných (SC) rastlín sa pohybovali od 0,8 do 0,9 (obrázok 2B), čo naznačuje, že rastliny ryže boli negatívne ovplyvnené kombinovaným stresom. Avšak postrek listov BC (0,6) alebo CK (0,6) viedol najmä k zníženiu tohto ukazovateľa v podmienkach abiotického stresu v porovnaní s rastlinami SC ryže. V rastlinách F2000 vykazoval RTI vyšší nárast pri použití CA (97,69 %) a BC (60,73 %) v porovnaní s SA (33,52 %), čo naznačuje, že tieto regulátory rastu rastlín tiež prispievajú k zlepšeniu reakcie ryže na toleranciu kompozície. Prehriatie. Tieto indexy boli navrhnuté na zvládnutie stresových podmienok u rôznych druhov. Štúdia vykonaná Lee et al. (2010) ukázali, že CSI dvoch odrôd bavlny pri miernom vodnom strese bolo asi 0,85, zatiaľ čo hodnoty CSI dobre zavlažovaných odrôd sa pohybovali od 0,4 do 0,6, z čoho vyplynulo, že tento index je indikátorom adaptácie odrôd na vodu. stresujúce podmienky. Navyše, Chavez-Arias a kol. (2020) hodnotili účinnosť syntetických elicitorov ako komplexnej stratégie zvládania stresu u rastlín C. elegans a zistili, že rastliny postriekané týmito zlúčeninami vykazovali vyššiu RTI (65 %). Na základe vyššie uvedeného možno CK a BR považovať za agronomické stratégie zamerané na zvýšenie tolerancie ryže voči komplexnému tepelnému stresu, keďže tieto regulátory rastu rastlín vyvolávajú pozitívne biochemické a fyziologické reakcie.
V posledných rokoch sa výskum ryže v Kolumbii zameral na hodnotenie genotypov tolerantných voči vysokým denným alebo nočným teplotám pomocou fyziologických alebo biochemických vlastností (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). V posledných rokoch sa však analýza praktických, ekonomických a ziskových technológií stáva čoraz dôležitejšou s cieľom navrhnúť integrovaný manažment plodín na zlepšenie účinkov zložitých období tepelného stresu v krajine (Calderón-Páez a kol., 2021; Quintero-Calderon a kol., 2021). Fyziologické a biochemické reakcie rastlín ryže na komplexný tepelný stres (40 °C deň/30 °C noc) pozorované v tejto štúdii teda naznačujú, že postrek listov pomocou CK alebo BR môže byť vhodnou metódou manažmentu plodín na zmiernenie nepriaznivých účinkov. Vplyv období mierneho tepelného stresu. Tieto ošetrenia zlepšili toleranciu oboch genotypov ryže (nízky CSI a vysoký RTI), čo dokazuje všeobecný trend vo fyziologických a biochemických reakciách rastlín pri kombinovanom tepelnom strese. Hlavnou odpoveďou rastlín ryže bol pokles obsahu GC, celkového chlorofylu, chlorofylov α a β a karotenoidov. Okrem toho rastliny trpia poškodením PSII (znížené parametre fluorescencie chlorofylu, ako je pomer Fv/Fm) a zvýšená peroxidácia lipidov. Na druhej strane, keď bola ryža ošetrená CK a BR, tieto negatívne účinky sa zmiernili a zvýšil sa obsah prolínu (obr. 4).
Obrázok 4. Koncepčný model účinkov kombinovaného tepelného stresu a postreku regulátora rastu listových rastlín na rastliny ryže. Červené a modré šípky označujú negatívne alebo pozitívne účinky interakcie medzi tepelným stresom a listovou aplikáciou BR (brassinosteroid) a CK (cytokinín) na fyziologické a biochemické reakcie. gs: stomatálna vodivosť; Celkový Chl: celkový obsah chlorofylu; Chl α: obsah chlorofylu β; Cx+c: obsah karotenoidov;
Stručne povedané, fyziologické a biochemické reakcie v tejto štúdii naznačujú, že rastliny ryže Fedearroz 2000 sú náchylnejšie na obdobie komplexného tepelného stresu ako rastliny ryže Fedearroz 67. Všetky rastové regulátory hodnotené v tejto štúdii (auxíny, giberelíny, cytokiníny alebo brassinosteroidy) preukázali určitý stupeň kombinovaného zníženia tepelného stresu. Cytokinín a brassinosteroidy však vyvolali lepšiu adaptáciu rastlín, pretože oba regulátory rastu rastlín zvýšili obsah chlorofylu, parametre fluorescencie alfa-chlorofylu, gs a RWC v porovnaní s rastlinami ryže bez akejkoľvek aplikácie a tiež znížili obsah MDA a teplotu zápoja. V súhrne sme dospeli k záveru, že použitie regulátorov rastu rastlín (cytokiníny a brassinosteroidy) je užitočným nástrojom pri zvládaní stresových podmienok v plodinách ryže spôsobených silným tepelným stresom počas období vysokých teplôt.
Originálne materiály prezentované v štúdii sú súčasťou článku a ďalšie otázky možno smerovať na príslušného autora.
Čas odoslania: august-08-2024