Вытворчасць рысу скарачаецца з-за змены клімату і зменлівасці ў Калумбіі.Рэгулятары росту раслінвыкарыстоўваліся ў якасці стратэгіі для зніжэння цеплавога стрэсу ў розных сельскагаспадарчых культур. Такім чынам, мэтай гэтага даследавання была ацэнка фізіялагічных эфектаў (праводнасць вусцейкаў, агульнае ўтрыманне хларафіла, суадносіны Fv/Fm двух камерцыйных генатыпаў рысу, якія падвяргаліся камбінаванаму цеплавому стрэсу (высокія дзённыя і начныя тэмпературы), тэмпература кроны і адноснае ўтрыманне вады) і біяхімічных зменных (малонавы дыяльдэгід (MDA) і ўтрыманне пралінавай кіслаты). Першы і другі эксперыменты былі праведзены з выкарыстаннем раслін двух генатыпаў рысу Federrose 67 («F67») і Federrose 2000 («F2000») адпаведна. Абодва эксперыменты былі прааналізаваны разам як серыя эксперыментаў. Устаноўленыя варыянты былі наступнымі: абсалютны кантроль (AC) (расліны рысу, вырашчаныя пры аптымальных тэмпературах (дзённая/начная тэмпература 30/25°C)), кантроль цеплавога стрэсу (SC) [расліны рысу, якія падвяргаліся толькі камбінаванаму цеплавому стрэсу (40/25°C). 30°C)], а расліны рысу падвяргаліся стрэсу і апырскваліся рэгулятарамі росту раслін (стрэс + AUX, стрэс + BR, стрэс + CK або стрэс + GA) двойчы (за 5 дзён да і праз 5 дзён пасля цеплавога стрэсу). Апырскванне SA павялічыла агульнае ўтрыманне хларафіла ў абодвух гатунках (свежая маса раслін рысу «F67» і «F2000» складала 3,25 і 3,65 мг/г адпаведна) у параўнанні з раслінамі SC (свежая маса раслін «F67» складала 2,36 і 2,56 мг/г). )” і рысу «F2000», ліставое ўнясенне CK таксама ў цэлым палепшыла вусцейкавую праводнасць раслін рысу «F2000» (499,25 супраць 150,60 ммоль м-2 с) у параўнанні з кантролем цеплавога стрэсу. Пры цеплавым стрэсе тэмпература кроны расліны зніжаецца на 2–3 °C, а ўтрыманне MDA ў раслінах змяншаецца. Індэкс адноснай талерантнасці паказвае, што внекармленне CK (97,69%) і BR (60,73%) можа дапамагчы палегчыць праблему камбінаванага цеплавога стрэсу, галоўным чынам у раслін рысу F2000. У заключэнне, внекармленне BR або CK можна разглядаць як агранамічную стратэгію, якая дапамагае знізіць негатыўны ўплыў умоў камбінаванага цеплавога стрэсу на фізіялагічную паводзіны раслін рысу.
Рыс (Oryza sativa) належыць да сямейства кукурузных (Poaceae) і з'яўляецца адной з найбольш культываваных збожжавых культур у свеце разам з кукурузай і пшаніцай (Bajaj and Mohanty, 2005). Плошча пасеваў рысу складае 617 934 гектары, а нацыянальная вытворчасць у 2020 годзе склала 2 937 840 тон з сярэдняй ураджайнасцю 5,02 тоны/га (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Глабальнае пацяпленне ўплывае на пасевы рысу, прыводзячы да розных відаў абіятычных стрэсаў, такіх як высокія тэмпературы і перыяды засухі. Змяненне клімату выклікае павышэнне глабальнай тэмпературы; прагназуецца, што ў 21 стагоддзі тэмпература павысіцца на 1,0–3,7°C, што можа павялічыць частату і інтэнсіўнасць цеплавога стрэсу. Павышэнне тэмпературы навакольнага асяроддзя паўплывала на рыс, у выніку чаго ўраджайнасць знізілася на 6–7%. З іншага боку, змяненне клімату таксама прыводзіць да неспрыяльных умоў навакольнага асяроддзя для сельскагаспадарчых культур, такіх як перыяды моцнай засухі або высокіх тэмператур у трапічных і субтрапічных рэгіёнах. Акрамя таго, такія з'явы зменлівасці, як Эль-Нінья, могуць прывесці да цеплавога стрэсу і пагоршыць пашкоджанне ўраджаю ў некаторых трапічных рэгіёнах. У Калумбіі прагназуецца, што тэмпература ў раёнах вырошчвання рысу павысіцца на 2–2,5°C да 2050 года, што скараціць вытворчасць рысу і паўплывае на патокі прадукцыі на рынкі і ў ланцужкі паставак.
Большасць рысавых культур вырошчваецца ў раёнах, дзе тэмпература блізкая да аптымальнага дыяпазону для росту сельскагаспадарчых культур (Shah et al., 2011). Паведамлялася, што аптымальныя сярэднія дзённыя і начныя тэмпературы длярост і развіццё рысузвычайна складаюць 28°C і 22°C адпаведна (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Тэмпература вышэй за гэтыя парогі можа выклікаць перыяды ўмеранага або моцнага цеплавога стрэсу падчас адчувальных стадый развіцця рысу (кушчэнне, цвіценне, красаванне і наліў зерня), што негатыўна ўплывае на ўраджайнасць зерня. Гэта зніжэнне ўраджайнасці ў асноўным звязана з працяглымі перыядамі цеплавога стрэсу, якія ўплываюць на фізіялогію раслін. З-за ўзаемадзеяння розных фактараў, такіх як працягласць стрэсу і максімальна дасягнутая тэмпература, цеплавы стрэс можа выклікаць шэраг незваротных пашкоджанняў метабалізму і развіццю раслін.
Цеплавы стрэс уплывае на розныя фізіялагічныя і біяхімічныя працэсы ў раслінах. Фотасінтэз лісця — адзін з працэсаў, найбольш адчувальных да цеплавога стрэсу ў раслін рысу, бо хуткасць фотасінтэзу зніжаецца на 50%, калі сутачная тэмпература перавышае 35°C. Фізіялагічныя рэакцыі раслін рысу адрозніваюцца ў залежнасці ад тыпу цеплавога стрэсу. Напрыклад, хуткасць фотасінтэзу і вусцейкавая праводнасць стрымліваюцца, калі расліны падвяргаюцца ўздзеянню высокіх дзённых тэмператур (33–40°C) або высокіх дзённых і начных тэмператур (35–40°C днём, 28–30°C). C азначае ноч) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Высокія начныя тэмпературы (30°C) выклікаюць умеранае тармажэнне фотасінтэзу, але павялічваюць начное дыханне (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Незалежна ад перыяду стрэсу, цеплавы стрэс таксама ўплывае на ўтрыманне хларафіла ў лісці, суадносіны зменнай флуарэсцэнцыі хларафіла да максімальнай флуарэсцэнцыі хларафіла (Fv/Fm) і актывацыю Rubisco ў раслін рысу (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). (Sanchez Reynoso et al., 2014).
Біяхімічныя змены — яшчэ адзін аспект адаптацыі раслін да цеплавога стрэсу (Wahid et al., 2007). Змест праліну выкарыстоўваўся ў якасці біяхімічнага індыкатара стрэсу раслін (Ahmed and Hassan 2011). Пралін адыгрывае важную ролю ў метабалізме раслін, паколькі ён дзейнічае як крыніца вугляроду або азоту і як стабілізатар мембран ва ўмовах высокай тэмпературы (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Высокія тэмпературы таксама ўплываюць на стабільнасць мембран праз перакіснае акісленне ліпідаў, што прыводзіць да ўтварэння маландовага дыяльдэгіду (MDA) (Wahid et al., 2007). Такім чынам, змест MDA таксама выкарыстоўваўся для разумення структурнай цэласнасці клеткавых мембран пры цеплавым стрэсе (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Нарэшце, камбінаваны цеплавы стрэс [37/30°C (дзень/ноч)] павялічваў працэнт уцечкі электралітаў і ўтрыманне маландовага дыяльдэгіду ў рысе (Liu et al., 2013).
Была праведзена ацэнка выкарыстання рэгулятараў росту раслін (РР) для змякчэння негатыўных наступстваў цеплавога стрэсу, паколькі гэтыя рэчывы актыўна ўдзельнічаюць у рэакцыях раслін або фізіялагічных ахоўных механізмах супраць такога стрэсу (Peleg and Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Экзагеннае прымяненне генетычных рэсурсаў аказала станоўчы ўплыў на ўстойлівасць да цеплавога стрэсу ў розных сельскагаспадарчых культур. Даследаванні паказалі, што фітагармоны, такія як гібереліны (GA), цытакініны (CK), аўксіны (AUX) або брасінастэроіды (BR), прыводзяць да павелічэння розных фізіялагічных і біяхімічных зменных (Peleg and Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al., 2012; Zhou et al., 2014). У Калумбіі экзагеннае прымяненне генетычных рэсурсаў і яго ўплыў на пасевы рысу не былі цалкам зразумелыя і вывучаны. Аднак папярэдняе даследаванне паказала, што ліставое апырскванне БР можа палепшыць талерантнасць рысу за кошт паляпшэння характарыстык газаабмену, утрымання хларафіла або праліну ў лісці расады рысу (Quintero-Calderón et al., 2021).
Цытакініны апасродкуюць рэакцыі раслін на абіятычныя стрэсы, у тым ліку цеплавы стрэс (Ha et al., 2012). Акрамя таго, паведамлялася, што экзагеннае ўжыванне ЦК можа паменшыць тэрмічнае пашкоджанне. Напрыклад, экзагеннае ўжыванне зеаціну павялічвала хуткасць фотасінтэзу, утрыманне хларафіла a і b, а таксама эфектыўнасць транспарту электронаў у паўзучай бентаграсы (Agrotis estolonifera) падчас цеплавога стрэсу (Xu and Huang, 2009; Jespersen and Huang, 2015). Экзагеннае ўжыванне зеаціну таксама можа палепшыць антіаксідантную актыўнасць, павялічыць сінтэз розных бялкоў, знізіць пашкоджанне актыўнымі формамі кіслароду (ROS) і выпрацоўку маландавага дыяльдэгіду (MDA) у раслінных тканінах (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Выкарыстанне гіберелінавай кіслаты таксама паказала станоўчую рэакцыю на цеплавы стрэс. Даследаванні паказалі, што біясінтэз ГА апасродкуе розныя метабалічныя шляхі і павышае талерантнасць да ўмоў высокай тэмпературы (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) выявілі, што ліставое апырскванне экзагеннай ГА (25 або 50 мг*л) можа павялічыць хуткасць фотасінтэзу і антыаксідантную актыўнасць у раслінах апельсіна, якія падвяргаюцца цеплавому стрэсу, у параўнанні з кантрольнымі раслінамі. Таксама было заўважана, што экзагеннае ўжыванне ГА павялічвае адноснае ўтрыманне вільгаці, утрыманне хларафіла і каратыноідаў і зніжае перакіснае акісленне ліпідаў у фінікавай пальме (Phoenix dactylifera) пры цеплавым стрэсе (Khan et al., 2020). Аўксін таксама гуляе важную ролю ў рэгуляванні адаптыўных рэакцый росту на ўмовы высокай тэмпературы (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Гэты рэгулятар росту дзейнічае як біяхімічны маркер у розных працэсах, такіх як сінтэз або дэградацыя праліну ва ўмовах абіятычнага стрэсу (Ali et al. 2007). Акрамя таго, AUX таксама ўзмацняе антыаксідантную актыўнасць, што прыводзіць да зніжэння MDA ў раслінах з-за зніжэння перакіснага акіслення ліпідаў (Bielach et al., 2017). Сяргееў і інш. (2018) назіралі, што ў раслінах гароху (Pisum sativum) ва ўмовах цеплавога стрэсу павялічваецца ўтрыманне праліну (дыметыламінаэтакскарбанілметыл)нафтылхлорметылавага эфіру) (TA-14). У тым жа эксперыменце яны таксама назіралі больш нізкія ўзроўні MDA ў апрацаваных раслінах у параўнанні з раслінамі, якія не апрацоўваліся AUX.
Брасінастэроіды — гэта яшчэ адзін клас рэгулятараў росту, якія выкарыстоўваюцца для змякчэння наступстваў цеплавога стрэсу. Огвена і інш. (2008) паведамілі, што экзагеннае апырскванне БР павялічыла чыстую хуткасць фотасінтэзу, вусцейкавую праводнасць і максімальную хуткасць карбаксілявання Rubisco раслін памідораў (Solanum lycopersicum) пры цеплавым стрэсе на працягу 8 дзён. Ліставое апырскванне эпібрасінастэроідамі можа павялічыць чыстую хуткасць фотасінтэзу раслін агурка (Cucumis sativus) пры цеплавым стрэсе (Yu et al., 2004). Акрамя таго, экзагеннае ўжыванне БР запавольвае дэградацыю хларафіла і павялічвае эфектыўнасць выкарыстання вады і максімальны квантавы выхад фотахіміі PSII у раслін пры цеплавым стрэсе (Holá et al., 2010; Toussagunpanit et al., 2015).
З-за змены і зменлівасці клімату пасевы рысу сутыкаюцца з перыядамі высокіх дзённых тэмператур (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Пры фенатыпаванні раслін выкарыстанне фітанутрыентаў або біястымулятараў вывучалася як стратэгія змякчэння цеплавога стрэсу ў раёнах вырошчвання рысу (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al., 2021). Акрамя таго, выкарыстанне біяхімічных і фізіялагічных зменных (тэмпература лісця, вусцейная праводнасць, параметры флуарэсцэнцыі хларафіла, хларафіл і адноснае ўтрыманне вады, сінтэз маландовага дыяльдэгіду і праліну) з'яўляецца надзейным інструментам для скрынінгу раслін рысу пры цеплавым стрэсе на мясцовым і міжнародным узроўнях (Sánchez-Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Аднак даследаванні па выкарыстанні ліставых фітагарманальных апырскванняў на рысе на мясцовым узроўні застаюцца рэдкімі. Таму вывучэнне фізіялагічных і біяхімічных рэакцый прымянення рэгулятараў росту раслін мае вялікае значэнне для прапановы практычных агранамічных стратэгій для вырашэння гэтай праблемы. Такім чынам, мэтай гэтага даследавання была ацэнка фізіялагічных (вусцейная праводнасць, параметры флуарэсцэнцыі хларафіла і адноснае ўтрыманне вады) і біяхімічных эфектаў ліставой апрацоўкі чатырох рэгулятараў росту раслін (AUX, CK, GA і BR). (Фотасінтэтычныя пігменты, утрыманне маландовага дыяльдэгіду і праліну) Зменныя ў двух камерцыйных генатыпах рысу, якія падвяргаліся камбінаванаму цеплавому стрэсу (высокі дзённы/начны рэжым). тэмпературы).
У гэтым даследаванні былі праведзены два незалежныя эксперыменты. Упершыню былі выкарыстаны генатыпы Federrose 67 (F67: генатып, распрацаваны ва ўмовах высокіх тэмператур на працягу апошняга дзесяцігоддзя) і Federrose 2000 (F2000: генатып, распрацаваны ў апошняе дзесяцігоддзе 20-га стагоддзя, які паказвае ўстойлівасць да віруса белага лісця). У другім эксперыменце адпаведна. Абодва генатыпы шырока культывуюцца калумбійскімі фермерамі. Насенне высейвалі ў 10-літровыя латкі (даўжыня 39,6 см, шырыня 28,8 см, вышыня 16,8 см), якія змяшчалі пясчаную суглінкавую глебу з 2% арганічных рэчываў. У кожны латок высаджвалі па пяць папярэдне прарошчаных насення. Палеты размяшчалі ў цяпліцы факультэта сельскагаспадарчых навук Нацыянальнага ўніверсітэта Калумбіі, кампус у Багаце (43°50′56″ пн. ш., 74°04′051″ з. д.), на вышыні 2556 м над узроўнем мора. м.) і праводзіліся з кастрычніка па снежань 2019 года. Адзін эксперымент (Federroz 67) і другі эксперымент (Federroz 2000) у тым жа сезоне 2020 года.
Умовы навакольнага асяроддзя ў цяпліцы падчас кожнага сезона пасадкі наступныя: дзённая і начная тэмпература 30/25°C, адносная вільготнасць 60~80%, натуральны фотаперыяд 12 гадзін (фотасінтэтычна актыўнае выпраменьванне 1500 мкмоль (фатонаў) м-2 с-). 1 апоўдні. Расліны ўгнойвалі ў адпаведнасці з утрыманнем кожнага элемента праз 20 дзён пасля з'яўлення насення (DAE), згодна з Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 мг азоту на расліну, 110 мг фосфару на расліну, 350 мг калію на расліну, 68 мг кальцыю на расліну, 20 мг магнію на расліну, 20 мг серы на расліну, 17 мг крэмнію на расліну. Расліны ўтрымлівалі 10 мг бору на расліну, 17 мг медзі на расліну і 44 мг цынку на расліну. Расліны рысу падтрымліваліся пры ўтрыманні да 47 DAE у кожным эксперыменце, калі яны дасягалі феналагічнай стадыі V5 на працягу гэтага перыяду. Папярэднія даследаванні паказалі, што гэтая феналагічная стадыя з'яўляецца прыдатным часам для правядзення даследаванняў цеплавога стрэсу ў рысу (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
У кожным эксперыменце праводзіліся два асобныя апырскванні рэгулятарам росту лісця. Першы комплекс ліставых апырскванняў фітагармонамі праводзіўся за 5 дзён да апрацоўкі цеплавым стрэсам (42 дні за дзень), каб падрыхтаваць расліны да ўздзеяння стрэсавых умоў навакольнага асяроддзя. Другое ліставае апырскванне праводзілася праз 5 дзён пасля таго, як расліны падвяргаліся стрэсавым умовам (52 дні за дзень). Былі выкарыстаны чатыры фітагармоны, і ўласцівасці кожнага актыўнага інгрэдыента, які апырскваўся ў гэтым даследаванні, пералічаны ў Дадатковай табліцы 1. Канцэнтрацыі выкарыстаных рэгулятараў росту лісця былі наступнымі: (i) Аўксін (1-нафтылацэтавая кіслата: NAA) у канцэнтрацыі 5 × 10⁻⁶ М (ii) гіберелін (гіберелавая кіслата: NAA) 5 × 10–5 М; (iii) цытакінін (транс-зеацін) 1 × 10⁻⁶ М (iv) брасінастэроіды [спірастан-6-он, 3,5-дыгідраксі-, (3b,5a,25R)] 5 × 10⁻⁶; M. Гэтыя канцэнтрацыі былі выбраны таму, што яны выклікаюць станоўчыя рэакцыі і павышаюць устойлівасць раслін да цеплавога стрэсу (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Расліны рысу без апырсквання рэгулятарамі росту раслін апрацоўвалі толькі дыстыляванай вадой. Усе расліны рысу апырсквалі ручным пульверызатарам. Нанесці 20 мл H2O на расліну для ўвільгатнення верхняй і ніжняй паверхняў лісця. Ва ўсіх ліставых апырскваннях выкарыстоўваўся сельскагаспадарчы дапаможны рэчыва (Agrotin, Bayer CropScience, Калумбія) у канцэнтрацыі 0,1% (аб'ём/аб'ём). Адлегласць паміж гаршком і пульверызатарам складала 30 см.
Апрацоўка цеплавым стрэсам праводзілася праз 5 дзён пасля першага ліставога апырсквання (47 дзён запар) у кожным эксперыменце. Расліны рысу былі перанесены з цяпліцы ў камеру для росту аб'ёмам 294 літры (MLR-351H, Sanyo, IL, ЗША) для ўстанаўлення цеплавога стрэсу або падтрымання тых жа ўмоў навакольнага асяроддзя (47 дзён запар). Камбінаваная апрацоўка цеплавым стрэсам праводзілася шляхам усталявання ў камеры наступных дзённых/начных тэмператур: высокая тэмпература ўдзень [40°C на працягу 5 гадзін (з 11:00 да 16:00)] і начны перыяд [30°C на працягу 5 гадзін], 8 дзён запар (з 19:00 да 24:00). Тэмпература стрэсу і час экспазіцыі былі выбраны на аснове папярэдніх даследаванняў (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). З іншага боку, групу раслін, перанесеных у камеру для росту, утрымлівалі ў цяпліцы пры той жа тэмпературы (30°C днём/25°C ноччу) на працягу 8 дзён запар.
У канцы эксперыменту былі атрыманы наступныя групы апрацоўкі: (i) тэмпературны рэжым росту + ужыванне дыстыляванай вады [абсалютны кантроль (AC)], (ii) цеплавы стрэс + ужыванне дыстыляванай вады [кантроль цеплавога стрэсу (SC)], (iii) цеплавы стрэс + ужыванне аўксіну (AUX), (iv) цеплавы стрэс + ужыванне гібереліну (GA), (v) цеплавы стрэс + ужыванне цытакініну (CK) і (vi) цеплавы стрэс + брасінастэроід (BR) Апендыкс. Гэтыя групы апрацоўкі выкарыстоўваліся для двух генатыпаў (F67 і F2000). Усе апрацоўкі праводзіліся па цалкам рандомізірованной схеме з пяццю паўтарэннямі, кожная з якіх складалася з адной расліны. Кожная расліна выкарыстоўвалася для зчытвання зменных, вызначаных у канцы эксперыменту. Эксперымент доўжыўся 55 дзён пасля завяршэння эксперыменту.
Вусцейкавая праводнасць (г/с) вымяралася з дапамогай партатыўнага паразометра (SC-1, METER Group Inc., ЗША) у дыяпазоне ад 0 да 1000 ммоль м-2 с-1 з адтулінай камеры для ўзору 6,35 мм. Вымярэнні праводзіліся шляхам прымацавання зонда стаметра да спелага ліста з цалкам развітым асноўным парасткам расліны. Для кожнага лячэння паказанні г/с здымаліся на трох лістах кожнай расліны паміж 11:00 і 16:00 і ўсредняліся.
Вага ў распушчаным выглядзе (RWC) вызначалася ў адпаведнасці з метадам, апісаным Гуламам і інш. (2002). Цалкам разгорнуты ліст, які выкарыстоўваўся для вызначэння g, таксама выкарыстоўваўся для вымярэння RWC. Свежую вагу (FW) вызначалі адразу пасля збору ўраджаю з дапамогай лічбавых вагаў. Затым лісце змяшчалі ў пластыкавы кантэйнер, напоўнены вадой, і пакідалі ў цемры пры пакаёвай тэмпературы (22°C) на 48 гадзін. Затым узважвалі на лічбавых вагах і запісвалі разгорнутую вагу (TW). Набраклыя лісце сушылі ў духоўцы пры тэмпературы 75°C на працягу 48 гадзін і запісвалі іх сухую вагу (DW).
Адносны ўтрыманне хларафіла вызначалі з дапамогай хларафілметра (atLeafmeter, FT Green LLC, ЗША) і выказвалі ў адзінках atLeaf (Dey et al., 2016). Паказчыкі максімальнай квантавай эфектыўнасці PSII (суадносіны Fv/Fm) рэгістравалі з дапамогай хларафілфлуарыметра бесперапыннага ўзбуджэння (Handy PEA, Hansatech Instruments, Вялікабрытанія). Лісце адаптавалі да цемры з дапамогай ліставых заціскаў на працягу 20 хвілін перад вымярэннямі Fv/Fm (Restrepo-Diaz і Garces-Varon, 2013). Пасля акліматызацыі лісця да цемры вымяралі базавую (F0) і максімальную флуарэсцэнцыю (Fm). З гэтых дадзеных разлічвалі зменную флуарэсцэнцыю (Fv = Fm – F0), суадносіны зменнай флуарэсцэнцыі да максімальнай флуарэсцэнцыі (Fv/Fm), максімальны квантавы выхад фотахіміі PSII (Fv/F0) і суадносіны Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Адносныя паказанні хларафіла і флуарэсцэнцыі хларафіла былі зняты на тых жа лісці, якія выкарыстоўваліся для вымярэнняў gs.
У якасці біяхімічных зменных было сабрана прыблізна 800 мг свежай вагі лісця. Затым узоры лісця гамагенізавалі ў вадкім азоце і захоўвалі для далейшага аналізу. Спектраметрычны метад, які выкарыстоўваўся для ацэнкі ўтрымання хларафіла a, b і каратыноідаў у тканінах, заснаваны на метадзе і ўраўненнях, апісаных Уэлбернам (1994). Узоры тканіны лісця (30 мг) былі сабраны і гамагенізаваны ў 3 мл 80% ацэтону. Затым узоры цэнтрыфугавалі (мадэль 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, ЗША) пры 5000 аб/мін на працягу 10 хвілін для выдалення часціц. Супернатант разводзілі да канчатковага аб'ёму 6 мл, дадаючы 80% ацэтону (Sims and Gamon, 2002). Змест хларафіла вызначалі пры 663 (хларафіл a) і 646 (хларафіл b) нм, а каратыноідаў — пры 470 нм з дапамогай спектрафатометра (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, ЗША).
Для ацэнкі перакіснага акіслення ліпідаў мембран (MDA) быў выкарыстаны метад з тыябарбітуравай кіслатой (TBA), апісаны Ходжэсам і інш. (1999). Прыкладна 0,3 г тканіны ліста таксама гамагенізавалі ў вадкім азоце. Узоры цэнтрыфугавалі пры 5000 аб/мін, і паглынанне вымяралі на спектрафатометры пры 440, 532 і 600 нм. Нарэшце, канцэнтрацыя MDA была разлічана з выкарыстаннем каэфіцыента экстынкцыі (157 М мл−1).
Змест праліну ва ўсіх варыянтах вызначалі з выкарыстаннем метаду, апісанага Бэйтсам і інш. (1973). Дадалі 10 мл 3% воднага раствора сульфасаліцылавай кіслаты да захаванага ўзору і адфільтравалі праз фільтравальную паперу Whatman (№ 2). Затым 2 мл гэтага фільтрата падвергнулі рэакцыі з 2 мл дзенагідратнай кіслаты і 2 мл ледзяной воцатнай кіслаты. Сумесь змясцілі на вадзяную лазню пры тэмпературы 90°C на 1 гадзіну. Спынілі рэакцыю, інкубуючы на лёдзе. Энергічна страсянулі прабірку з дапамогай віхравога шейкера і растварылі атрыманы раствор у 4 мл талуолу. Паказчыкі паглынання вызначалі пры 520 нм з выкарыстаннем таго ж спектрафатометра, які выкарыстоўваўся для колькаснага вызначэння фотасінтэтычных пігментаў (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Мэдысан, Вісконсін, ЗША).
Метад, апісаны Gerhards et al. (2016), для разліку тэмпературы кроны і CSI. Цеплавыя фатаграфіі былі зроблены з дапамогай камеры FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Бостан, Масачусэтс, ЗША) з дакладнасцю ±2°C у канцы стрэсавага перыяду. Для фатаграфавання ззаду расліны размясціце белую паверхню. Зноў жа, дзве фабрыкі разглядаліся ў якасці эталонных мадэляў. Расліны былі размешчаны на белай паверхні; адна была пакрыта сельскагаспадарчым дапаможным рэчывам (Agrotin, Bayer CropScience, Багата, Калумбія) для імітацыі адкрыцця ўсіх вусцейкаў [вільготны рэжым (Twet)], а другая — ліст без якога-небудзь ужывання [сухі рэжым (Tdry)] (Castro-Duque et al., 2020). Адлегласць паміж камерай і гаршком падчас здымкі складала 1 м.
Індэкс адноснай талерантнасці быў разлічаны ўскосна з выкарыстаннем вусцейкавай праводнасці (г/г) апрацаваных раслін у параўнанні з кантрольнымі раслінамі (расліны без стрэсавай апрацоўкі і з ужываннем рэгулятараў росту) для вызначэння талерантнасці апрацаваных генатыпаў, ацэненых у гэтым даследаванні. Індэкс адноснай талерантнасці быў атрыманы з выкарыстаннем ураўнення, адаптаванага з працы Chávez-Arias et al. (2020).
У кожным эксперыменце ўсе вышэйзгаданыя фізіялагічныя зменныя вызначаліся і рэгістраваліся пры 55 днях пасля вырошчвання з выкарыстаннем цалкам распушчанага лісця, сабранага з верхняга полага. Акрамя таго, вымярэнні праводзіліся ў камеры для росту, каб пазбегнуць змены ўмоў навакольнага асяроддзя, у якіх растуць расліны.
Дадзеныя першага і другога эксперыментаў былі прааналізаваны разам як серыя эксперыментаў. Кожная эксперыментальная група складалася з 5 раслін, і кожная расліна ўяўляла сабой эксперыментальную адзінку. Быў праведзены дысперсійны аналіз (ANOVA) (P ≤ 0,05). Пры выяўленні значных адрозненняў выкарыстоўваўся параўнальны тэст Цьюкі post hoc пры P ≤ 0,05. Для пераўтварэння працэнтных значэнняў выкарыстоўвалася функцыя арксінуса. Дадзеныя былі прааналізаваны з выкарыстаннем праграмнага забеспячэння Statistix версіі 9.0 (Analytical Software, Талахасі, Фларыда, ЗША) і пабудаваны на графіку з выкарыстаннем SigmaPlot (версія 10.0; Systat Software, Сан-Хасэ, Каліфорнія, ЗША). Аналіз галоўных кампанент быў праведзены з выкарыстаннем праграмнага забеспячэння InfoStat 2016 (Analysis Software, Нацыянальны ўніверсітэт Кордавы, Аргенціна) для вызначэння найлепшых рэгулятараў росту раслін, якія даследуюцца.
У табліцы 1 падсумаваны дысперсійны аналіз (ANOVA), які паказвае эксперыменты, розныя метады апрацоўкі і іх узаемадзеянне з фотасінтэтычнымі пігментамі лісця (хларафіл а, b, агульны і каратыноіды), утрыманнем маландовага дыяльдэгіду (MDA) і праліну, а таксама вусцейкавай праводнасцю. Уплыў gs, адноснага ўтрымання вады (RWC), утрымання хларафіла, параметраў флуарэсцэнцыі хларафіла альфа, тэмпературы кроны (PCT) (°C), індэкса стрэсу ўраджаю (CSI) і індэкса адноснай талерантнасці раслін рысу пры 55 DAE.
Табліца 1. Зводка дадзеных ANOVA па фізіялагічных і біяхімічных зменных рысу паміж эксперыментамі (генатыпамі) і апрацоўкамі цеплавым стрэсам.
Розніца (P ≤ 0,01) ва ўзаемадзеянні фотасінтэтычных пігментаў лісця, адносным утрыманні хларафіла (паказчыкі Atleaf) і параметрах флуарэсцэнцыі альфа-хларафіла паміж эксперыментамі і варыянтамі апрацоўкі паказана ў Табліцы 2. Высокія дзённыя і начныя тэмпературы павялічылі агульнае ўтрыманне хларафіла і каратыноідаў. Расада рысу без ліставой падкормкі фітагармонамі (2,36 мг г-1 для «F67» і 2,56 мг г-1 для «F2000») у параўнанні з раслінамі, вырашчанымі пры аптымальных тэмпературных умовах (2,67 мг г-1)), паказала ніжэйшае агульнае ўтрыманне хларафіла. У абодвух эксперыментах «F67» склаў 2,80 мг г-1, а «F2000» — 2,80 мг г-1. Акрамя таго, у расадзе рысу, апрацаванай камбінацыяй апырсквання AUX і GA пры цеплавым стрэсе, таксама назіралася зніжэнне ўтрымання хларафіла ў абодвух генатыпах (AUX = 1,96 мг г-1 і GA = 1,45 мг г-1 для «F67»; AUX = 1,96 мг г-1 і GA = 1,45 мг г-1 для «F67»; AUX = 2,24 мг г-1 і GA = 1,43 мг г-1 (для «F2000») пры цеплавым стрэсе. Ва ўмовах цеплавога стрэсу ліставая апрацоўка BR прывяла да нязначнага павелічэння гэтай зменнай у абодвух генатыпах. Нарэшце, ліставая апрацоўка CK паказала найвышэйшыя значэнні фотасінтэтычнага пігмента сярод усіх апрацоўак (апрацоўкі AUX, GA, BR, SC і AC) у генатыпах F67 (3,24 мг г-1) і F2000 (3,65 мг г-1). Адноснае ўтрыманне хларафіла (адзінка Atleaf) таксама зніжалася пры камбінаваным цеплавым стрэсе. Найвышэйшыя значэнні былі таксама зафіксаваны ў раслін, апырсканых CC, у абодвух генатыпах (41,66 для «F67» і 49,30 для «F2000»). Суадносіны Fv і Fv/Fm паказалі значныя адрозненні паміж апрацоўкамі і гатункамі (табліца 2). У цэлым, сярод гэтых зменных гатунак F67 быў менш успрымальны да цеплавога стрэсу, чым гатунак F2000. Суадносіны Fv і Fv/Fm пацярпелі больш у другім эксперыменце. Расада «F2000», якая знаходзілася ў стане стрэсу і не апырсквалася ніякімі фітагармонамі, мела найменшыя значэнні Fv (2120,15) і суадносіны Fv/Fm (0,59), але внекарстванае апырскванне CK дапамагло аднавіць гэтыя значэнні (Fv: 2591,89, суадносіны Fv/Fm: 0,73). , атрымаўшы паказанні, падобныя да тых, што былі зафіксаваны на раслінах «F2000», вырашчаных пры аптымальных тэмпературных умовах (Fv: 2955,35, суадносіны Fv/Fm: 0,73:0,72). Не было выяўлена істотных адрозненняў у пачатковай флуарэсцэнцыі (F0), максімальнай флуарэсцэнцыі (Fm), максімальным фотахімічным квантавым выхадзе PSII (Fv/F0) і суадносінах Fm/F0. Нарэшце, BR прадэманстраваў падобную тэндэнцыю, што і CK (Fv 2545,06, суадносіны Fv/Fm 0,73).
Табліца 2. Уплыў камбінаванага цеплавога стрэсу (40°/30°C дзень/ноч) на фотасінтэтычныя пігменты лісця [агульны хларафіл (Chl Total), хларафіл a (Chl a), хларафіл b (Chl b) і каратыноіды Cx+c], адноснае ўтрыманне хларафіла (адзінка Atliff), параметры флуарэсцэнцыі хларафіла (пачатковая флуарэсцэнцыя (F0), максімальная флуарэсцэнцыя (Fm), зменная флуарэсцэнцыя (Fv), максімальная эфектыўнасць PSII (Fv/Fm), фотахімічны максімальны квантавы выхад PSII (Fv/F0) і Fm/F0 у раслін двух генатыпаў рысу [Federrose 67 (F67) і Federrose 2000 (F2000)] праз 55 дзён пасля з'яўлення ўсходаў (DAE)).
Адноснае ўтрыманне вады (RWC) па-рознаму апрацаваных раслін рысу паказала адрозненні (P ≤ 0,05) ва ўзаемадзеянні паміж эксперыментальнай і ліставой апрацоўкай (мал. 1A). Пры апрацоўцы SA самыя нізкія значэнні былі зафіксаваны для абодвух генатыпаў (74,01% для F67 і 76,6% для F2000). Ва ўмовах цеплавога стрэсу RWC раслін рысу абодвух генатыпаў, апрацаваных рознымі фітагармонамі, значна павялічылася. У цэлым, ліставая падкормка CK, GA, AUX або BR павялічыла RWC да значэнняў, падобных да значэнняў раслін, якія вырошчваліся ў аптымальных умовах падчас эксперыменту. Абсалютны кантроль і расліны, апырсканыя ліставой падкормкай, зафіксавалі значэнні каля 83% для абодвух генатыпаў. З іншага боку, gs таксама паказаў значныя адрозненні (P ≤ 0,01) ва ўзаемадзеянні эксперыменту і апрацоўкі (мал. 1B). У раслін абсалютнага кантролю (АК) таксама былі зафіксаваны найвышэйшыя значэнні для кожнага генатыпу (440,65 ммоль м-2с-1 для F67 і 511,02 ммоль м-2с-1 для F2000). Расліны рысу, якія падвяргаліся толькі камбінаванаму цеплавому стрэсу, паказалі найменшыя значэнні gs для абодвух генатыпаў (150,60 ммоль м-2с-1 для F67 і 171,32 ммоль м-2с-1 для F2000). Ліставое апрацаванне ўсімі рэгулятарамі росту раслін таксама павялічыла g. На раслінах рысу F2000, апырсканых CC, эфект ліставога апырсквання фітагармонамі быў больш відавочным. Гэтая група раслін не паказала адрозненняў у параўнанні з раслінамі абсалютнага кантролю (AC 511,02 і CC 499,25 ммоль м-2с-1).
Малюнак 1. Уплыў камбінаванага цеплавога стрэсу (40°/30°C дзень/ноч) на адноснае ўтрыманне вады (RWC) (A), вусцейкавую праводнасць (gs) (B), выпрацоўку маландовага дыяльдэгіду (MDA) (C) і ўтрыманне праліну (D) у раслін двух генатыпаў рысу (F67 і F2000) праз 55 дзён пасля з'яўлення ўсходаў (DAE). Апрацоўкі, ацэненыя для кожнага генатыпу, уключалі: абсалютны кантроль (AC), кантроль цеплавога стрэсу (SC), цеплавы стрэс + аўксін (AUX), цеплавы стрэс + гіберелін (GA), цеплавы стрэс + клеткавы мітоген (CK) і цеплавы стрэс + брасінастэроід (BR). Кожны слупок прадстаўляе сярэдняе значэнне ± стандартная памылка пяці кропак дадзеных (n = 5). Слупкі, за якімі ідуць розныя літары, паказваюць статыстычна значныя адрозненні згодна з крытэрыем Цьюкі (P ≤ 0,05). Літары са знакам роўнасці паказваюць, што сярэдняе значэнне не з'яўляецца статыстычна значным (≤ 0,05).
Змест МДА (P ≤ 0,01) і праліну (P ≤ 0,01) таксама паказаў значныя адрозненні ва ўзаемадзеянні паміж эксперыментам і апрацоўкай фітагармонамі (мал. 1C, D). Павелічэнне перакіснага акіслення ліпідаў назіралася пры апрацоўцы SC у абодвух генатыпах (мал. 1C), аднак расліны, апрацаваныя спрэем з рэгулятарам росту лісця, паказалі зніжэнне перакіснага акіслення ліпідаў у абодвух генатыпах; У цэлым, выкарыстанне фітагармонаў (CA, AUC, BR або GA) прыводзіць да зніжэння перакіснага акіслення ліпідаў (утрымання МДА). Не было выяўлена адрозненняў паміж раслінамі AC двух генатыпаў і раслінамі, якія знаходзіліся пад цеплавым стрэсам і апырскваліся фітагармонамі (назіраныя значэнні FW у раслін «F67» вагаліся ад 4,38 да 6,77 мкмоль г-1, а ў раслін FW «F2000» назіраныя значэнні вагаліся ад 2,84 да 9,18 мкмоль г-1 (расліны). З іншага боку, сінтэз праліну ў раслінах «F67» быў ніжэйшым, чым у раслін «F2000» пры камбінаваным стрэсе, што прывяло да павелічэння прадукцыі праліну. У раслінах рысу, якія падвяргаліся цеплавому стрэсу, у абодвух эксперыментах назіралася, што ўвядзенне гэтых гармонаў значна павялічыла ўтрыманне амінакіслот у раслінах F2000 (AUX і BR складалі 30,44 і 18,34 мкмоль г-1) адпаведна (мал. 1G).
Уплыў ліставой апрацоўкі рэгулятарам росту раслін і камбінаванага цеплавога стрэсу на тэмпературу полага раслін і індэкс адноснай талерантнасці (ІОТ) паказаны на малюнках 2А і В. Для абодвух генатыпаў тэмпература полага раслін AC была блізкая да 27°C, а для раслін SC — каля 28°C. Таксама было заўважана, што ліставая апрацоўка CK і BR прывяла да зніжэння тэмпературы полага на 2–3°C у параўнанні з раслінамі SC (малюнак 2А). ІОТ прадэманстраваў падобную паводзіны з іншымі фізіялагічнымі зменнымі, паказваючы значныя адрозненні (P ≤ 0,01) ва ўзаемадзеянні паміж эксперыментам і апрацоўкай (малюнак 2В). Расліны SC паказалі больш нізкую талерантнасць у абодвух генатыпах (34,18% і 33,52% для раслін рысу «F67» і «F2000» адпаведна). Ліставая падкормка фітагармонамі паляпшае ІОТ у раслін, якія падвяргаліся ўздзеянню высокатэмпературнага стрэсу. Гэты эфект быў больш выяўлены ў раслін «F2000», апырсканых CC, у якіх ІОТ склаў 97,69. З іншага боку, значныя адрозненні назіраліся толькі ў індэксе напружання ўраджайнасці (ІУВ) раслін рысу ва ўмовах стрэсу ад апырсквання лісцем (P ≤ 0,01) (мал. 2B). Толькі расліны рысу, якія падвергліся складанаму цеплавому стрэсу, паказалі найвышэйшае значэнне індэкса стрэсу (0,816). Пры апырскванні раслін рысу рознымі фітагармонамі індэкс стрэсу быў ніжэйшым (значэнні ад 0,6 да 0,67). Нарэшце, расліна рысу, вырашчаная ў аптымальных умовах, мела значэнне 0,138.
Малюнак 2. Уплыў камбінаванага цеплавога стрэсу (40°/30°C дзень/ноч) на тэмпературу полага (A), індэкс адноснай талерантнасці (RTI) (B) і індэкс стрэсу ўраджаю (CSI) (C) двух відаў раслін. Прамысловыя генатыпы рысу (F67 і F2000) падвяргаліся рознай цеплавой апрацоўцы. Апрацоўкі, ацэненыя для кожнага генатыпу, уключалі: абсалютны кантроль (AC), кантроль цеплавога стрэсу (SC), цеплавы стрэс + аўксін (AUX), цеплавы стрэс + гіберелін (GA), цеплавы стрэс + клеткавы мітоген (CK) і цеплавы стрэс + брасінастэроід (BR). Камбінаваны цеплавы стрэс прадугледжвае ўздзеянне на расліны рысу высокіх дзённых/начных тэмператур (40°/30°C дзень/ноч). Кожны слупок прадстаўляе сярэдняе значэнне ± стандартная памылка пяці кропак дадзеных (n = 5). Слупкі з рознымі літарамі паказваюць статыстычна значныя адрозненні ў адпаведнасці з тэстам Цьюкі (P ≤ 0,05). Літары са знакам роўнасці паказваюць, што сярэдняе значэнне не з'яўляецца статыстычна значным (≤ 0,05).
Аналіз галоўных кампанент (PCA) паказаў, што зменныя, ацэненыя пры 55 DAE, тлумачаць 66,1% фізіялагічных і біяхімічных рэакцый раслін рысу, якія падвяргаліся цеплавому стрэсу і апырскванню рэгулятарам росту (мал. 3). Вектары прадстаўляюць зменныя, а кропкі — рэгулятары росту раслін (GR). Вектары gs, утрымання хларафіла, максімальнай квантавай эфектыўнасці PSII (Fv/Fm) і біяхімічных параметраў (TChl, MDA і пралін) знаходзяцца пад блізкімі вугламі да пачатку каардынат, што сведчыць аб высокай карэляцыі паміж фізіялагічнымі паводзінамі раслін і іх зменнай. Адна група (V) уключала расаду рысу, вырашчаную пры аптымальнай тэмпературы (AT), і расліны F2000, апрацаваныя CK і BA. У той жа час большасць раслін, апрацаваных GR, утварылі асобную групу (IV), а апрацоўка GA ў F2000 утварыла асобную групу (II). Наадварот, расада рысу, якая падвяргалася цеплавому стрэсу (групы I і III) без якога-небудзь ліставога апырсквання фітагармонамі (абодва генатыпы былі SC), знаходзілася ў зоне, процілеглай групе V, што дэманструе ўплыў цеплавога стрэсу на фізіялогію раслін.
Малюнак 3. Біграфічны аналіз уплыву камбінаванага цеплавога стрэсу (40°/30°C дзень/ноч) на расліны двух генатыпаў рысу (F67 і F2000) праз 55 дзён пасля з'яўлення ўсходаў (DAE). Скарачэнні: AC F67, абсалютны кантроль F67; SC F67, цеплавы стрэс, кантроль F67; AUX F67, цеплавы стрэс + аўксін F67; GA F67, цеплавы стрэс + гіберелін F67; CK F67, цеплавы стрэс + дзяленне клетак BR F67, цеплавы стрэс + брасінастэроід. F67; AC F2000, абсалютны кантроль F2000; SC F2000, цеплавы стрэс, кантроль F2000; AUX F2000, цеплавы стрэс + аўксін F2000; GA F2000, цеплавы стрэс + гіберелін F2000; CK F2000, цеплавы стрэс + цытакінін, BR F2000, цеплавы стрэс + латуневы стэроід; F2000.
Такія зменныя, як утрыманне хларафіла, вусцейкавая праводнасць, суадносіны Fv/Fm, CSI, MDA, RTI і ўтрыманне праліну, могуць дапамагчы зразумець адаптацыю генатыпаў рысу і ацаніць уплыў агранамічных стратэгій пры цеплавым стрэсе (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Мэтай гэтага эксперыменту было ацаніць уплыў прымянення чатырох рэгулятараў росту на фізіялагічныя і біяхімічныя параметры расады рысу ў складаных умовах цеплавога стрэсу. Тэставанне расады - гэта просты і хуткі метад адначасовай ацэнкі раслін рысу ў залежнасці ад памеру або стану даступнай інфраструктуры (Sarsu et al. 2018). Вынікі гэтага даследавання паказалі, што камбінаваны цеплавы стрэс выклікае розныя фізіялагічныя і біяхімічныя рэакцыі ў двух генатыпаў рысу, што сведчыць аб працэсе адаптацыі. Гэтыя вынікі таксама паказваюць, што ліставыя апырскванні рэгулятарамі росту (у асноўным цытакінінамі і брасінастэроідамі) дапамагаюць рысу адаптавацца да складанага цеплавога стрэсу, паколькі спрыяльнае ўздзеянне ў асноўным уплывае на gs, RWC, суадносіны Fv/Fm, фотасінтэтычныя пігменты і ўтрыманне праліну.
Ужыванне рэгулятараў росту дапамагае палепшыць водны статус раслін рысу пры цеплавым стрэсе, які можа быць звязаны з больш высокім стрэсам і больш нізкімі тэмпературамі кроны раслін. Гэта даследаванне паказала, што сярод раслін «F2000» (генатып успрымальны) расліны рысу, апрацаваныя ў асноўным CK або BR, мелі больш высокія значэнні gs і больш нізкія значэнні PCT, чым расліны, апрацаваныя SC. Папярэднія даследаванні таксама паказалі, што gs і PCT з'яўляюцца дакладнымі фізіялагічнымі індыкатарамі, якія могуць вызначыць адаптыўную рэакцыю раслін рысу і ўплыў агранамічных стратэгій на цеплавы стрэс (Restrepo-Diaz і Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). CK або BR лісця павялічваюць g пры стрэсе, таму што гэтыя раслінныя гармоны могуць спрыяць адкрыццю вусцейкаў праз сінтэтычныя ўзаемадзеянні з іншымі сігнальнымі малекуламі, такімі як ABA (прамоўтэр закрыцця вусцейкаў пры абіятычным стрэсе) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013). ). , 2014). Адкрыццё вусцейкаў спрыяе астуджэнню лісця і дапамагае знізіць тэмпературу кроны (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Па гэтых прычынах тэмпература кроны раслін рысу, апырсканых CK або BR, можа быць ніжэйшай пры камбінаваным цеплавым стрэсе.
Высокатэмпературны стрэс можа знізіць утрыманне фотасінтэтычных пігментаў у лісці (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). У гэтым даследаванні, калі расліны рысу знаходзіліся пад цеплавым стрэсам і не апырскваліся ніякімі рэгулятарамі росту раслін, фотасінтэтычныя пігменты мелі тэндэнцыю да зніжэння ў абодвух генатыпаў (табліца 2). Feng et al. (2013) таксама паведамілі пра значнае зніжэнне ўтрымання хларафіла ў лісці двух генатыпаў пшаніцы, якія падвергліся цеплавому стрэсу. Уздзеянне высокіх тэмператур часта прыводзіць да зніжэння ўтрымання хларафіла, што можа быць звязана са зніжэннем біясінтэзу хларафіла, дэградацыяй пігментаў або іх сукупным уздзеяннем пры цеплавым стрэсе (Fahad et al., 2017). Аднак расліны рысу, якія апрацоўваліся ў асноўным CK і BA, павялічвалі канцэнтрацыю фотасінтэтычных пігментаў у лісці пры цеплавым стрэсе. Падобныя вынікі былі таксама атрыманы Jespersen і Huang (2015) і Suchsagunpanit et al. (2015), якія назіралі павелічэнне ўтрымання хларафіла ў лісці пасля ўжывання зеаціну і эпібрасінастэроідных гармонаў у бенграсе і рысе, якія падвергліся цеплавому стрэсу, адпаведна. Разумным тлумачэннем таго, чаму кіслота кіслоты (CK) і бромидный бромід (BR) спрыяюць павелічэнню ўтрымання хларафіла ў лісці пры камбінаваным цеплавым стрэсе, з'яўляецца тое, што CK можа ўзмацняць ініцыяцыю ўстойлівай індукцыі прамотараў экспрэсіі (такіх як прамотар актывацыі старэння (SAG12) або прамотар HSP18) і зніжаць страту хларафіла ў лісці, затрымліваць старэнне лісця і павышаць устойлівасць раслін да спякоты (Liu et al., 2020). BR можа абараняць хларафіл лісця і павялічваць утрыманне хларафіла ў лісці, актывуючы або індукуючы сінтэз ферментаў, якія ўдзельнічаюць у біясінтэзе хларафіла, ва ўмовах стрэсу (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Нарэшце, два фітагармоны (CK і BR) таксама спрыяюць экспрэсіі бялкоў цеплавога шоку і паляпшаюць розныя працэсы метабалічнай адаптацыі, такія як павелічэнне біясінтэзу хларафіла (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Параметры флуарэсцэнцыі хларафіла а забяспечваюць хуткі і неразбуральны метад, які дазваляе ацаніць талерантнасць раслін або іх адаптацыю да абіятычных стрэсавых умоў (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Такія параметры, як суадносіны Fv/Fm, выкарыстоўваліся ў якасці паказчыкаў адаптацыі раслін да стрэсавых умоў (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). У гэтым даследаванні расліны тыпу SC паказалі найменшыя значэнні гэтай зменнай, пераважна расліны рысу «F2000». Yin et al. (2010) таксама выявілі, што суадносіны Fv/Fm лісця рысу з найвышэйшым узроўнем кушчэння значна зніжаліся пры тэмпературах вышэй за 35°C. Паводле Feng et al. (2013), больш нізкае суадносіны Fv/Fm пры цеплавым стрэсе сведчыць аб тым, што хуткасць захопу і пераўтварэння энергіі ўзбуджэння рэакцыйным цэнтрам PSII зніжаецца, што сведчыць аб распадзе рэакцыйнага цэнтра PSII пры цеплавым стрэсе. Гэта назіранне дазваляе зрабіць выснову, што парушэнні ў фотасінтэтычным апараце больш выяўленыя ў адчувальных гатункаў (Fedearroz 2000), чым ва ўстойлівых гатунках (Fedearroz 67).
Выкарыстанне CK або BR звычайна паляпшала эфектыўнасць PSII у складаных умовах цеплавога стрэсу. Падобныя вынікі былі атрыманы Suchsagunpanit et al. (2015), якія адзначылі, што ўжыванне BR павялічвае эфектыўнасць PSII пры цеплавым стрэсе ў рысу. Kumar et al. (2020) таксама выявілі, што расліны нута, апрацаваныя CK (6-бензіладэнінам) і падвергнутыя цеплавому стрэсу, павялічваюць суадносіны Fv/Fm, робячы выснову, што ліставое ўнясенне CK шляхам актывацыі цыклу пігмента зеаксанціну спрыяе актыўнасці PSII. Акрамя таго, апырскванне лісця BR спрыяла фотасінтэзу PSII ва ўмовах камбінаванага стрэсу, што сведчыць аб тым, што ўжыванне гэтага фітагармона прывяло да зніжэння рассейвання энергіі ўзбуджэння вусікамі PSII і спрыяла назапашванню малых бялкоў цеплавога шоку ў хларапластах (Ogweno et al. 2008; Kothari and Lachowitz). , 2021).
Змест MDA і праліну часта павялічваецца, калі расліны знаходзяцца пад абіятычным стрэсам, у параўнанні з раслінамі, якія вырошчваюцца ў аптымальных умовах (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Папярэднія даследаванні таксама паказалі, што ўзровень MDA і праліну з'яўляецца біяхімічнымі паказчыкамі, якія можна выкарыстоўваць для разумення працэсу адаптацыі або ўплыву агратэхнічных практык на рыс пры высокіх тэмпературах у дзённы або начны час (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al. . , 2021). Гэтыя даследаванні таксама паказалі, што ўтрыманне MDA і праліну, як правіла, было вышэй у раслін рысу, якія падвяргаліся ўздзеянню высокіх тэмператур уначы або ўдзень адпаведна. Аднак ліставое апырскванне CK і BR спрыяла зніжэнню MDA і павелічэнню ўзроўню праліну, галоўным чынам у талерантным генатыпе (Federroz 67). Апырскванне CK можа спрыяць празмернай экспрэсіі цытакінін аксідазы/дэгідрагеназы, тым самым павялічваючы ўтрыманне ахоўных злучэнняў, такіх як бэтаін і пралін (Liu et al., 2020). БР спрыяе індукцыі осмапратэктараў, такіх як бэтаін, цукры і амінакіслоты (у тым ліку свабодны пралін), падтрымліваючы клеткавы асматычны баланс пры многіх неспрыяльных умовах навакольнага асяроддзя (Kothari and Lachowiec, 2021).
Індэкс стрэсу ўраджаю (ІСУ) і індэкс адноснай талерантнасці (ІОТ) выкарыстоўваюцца для вызначэння таго, ці дапамагаюць ацэньваныя метады лячэння змякчыць розныя стрэсы (абіятычныя і біятычныя) і ці аказваюць станоўчы ўплыў на фізіялогію раслін (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Значэнні ІСУ могуць вагацца ад 0 да 1, што адпавядае ўмовам нестрэсу і стрэсу адпаведна (Lee et al., 2010). Значэнні ІСУ раслін, якія падвяргаліся цеплавому стрэсу (ЦС), вагаліся ад 0,8 да 0,9 (малюнак 2B), што сведчыць аб тым, што расліны рысу негатыўна пацярпелі ад камбінаванага стрэсу. Аднак, ліставое апырскванне BC (0,6) або CK (0,6) у асноўным прывяло да зніжэння гэтага паказчыка ва ўмовах абіятычнага стрэсу ў параўнанні з раслінамі рысу ЦС. У раслін F2000 RTI паказаў большае павелічэнне пры выкарыстанні CA (97,69%) і BC (60,73%) у параўнанні з SA (33,52%), што сведчыць аб тым, што гэтыя рэгулятары росту раслін таксама спрыяюць паляпшэнню рэакцыі рысу на талерантнасць да перагрэву. Гэтыя індэксы былі прапанаваны для кіравання стрэсавымі ўмовамі ў розных відаў. Даследаванне, праведзенае Lee et al. (2010), паказала, што CSI двух гатункаў бавоўны пры ўмераным водным стрэсе склаў каля 0,85, тады як значэнні CSI добра арашаных гатункаў вагаліся ад 0,4 да 0,6, што дазваляе зрабіць выснову, што гэты індэкс з'яўляецца паказчыкам адаптацыі гатункаў да вады ў стрэсавых умовах. Акрамя таго, Chavez-Arias et al. (2020) ацанілі эфектыўнасць сінтэтычных элісітараў як комплекснай стратэгіі кіравання стрэсам у раслін C. elegans і выявілі, што расліны, апырсканыя гэтымі злучэннямі, прадэманстравалі больш высокі RTI (65%). Зыходзячы з вышэйсказанага, CK і BR можна разглядаць як агранамічныя стратэгіі, накіраваныя на павышэнне ўстойлівасці рысу да складанага цеплавога стрэсу, паколькі гэтыя рэгулятары росту раслін выклікаюць станоўчыя біяхімічныя і фізіялагічныя рэакцыі.
У апошнія некалькі гадоў даследаванні рысу ў Калумбіі былі сканцэнтраваны на ацэнцы генатыпаў, устойлівых да высокіх дзённых або начных тэмператур, з выкарыстаннем фізіялагічных або біяхімічных прыкмет (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Аднак у апошнія некалькі гадоў аналіз практычных, эканамічных і прыбытковых тэхналогій стаў усё больш важным для прапановы інтэграванага кіравання сельскагаспадарчымі культурамі з мэтай паляпшэння наступстваў складаных перыядаў цеплавога стрэсу ў краіне (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Такім чынам, фізіялагічныя і біяхімічныя рэакцыі раслін рысу на складаны цеплавы стрэс (40°C днём/30°C ноччу), якія назіраліся ў гэтым даследаванні, сведчаць аб тым, што ліставое апырскванне CK або BR можа быць прыдатным метадам кіравання сельскагаспадарчымі культурамі для змякчэння неспрыяльных наступстваў. Уплыў перыядаў умеранага цеплавога стрэсу. Гэтыя апрацоўкі палепшылі ўстойлівасць абодвух генатыпаў рысу (нізкі CSI і высокі RTI), дэманструючы агульную тэндэнцыю ў фізіялагічных і біяхімічных рэакцыях раслін пры камбінаваным цеплавым стрэсе. Асноўнай рэакцыяй раслін рысу было зніжэнне ўтрымання GC, агульнага хларафіла, хларафілаў α і β, а таксама каратыноідаў. Акрамя таго, расліны пакутуюць ад пашкоджання PSII (зніжэнне параметраў флуарэсцэнцыі хларафіла, такіх як суадносіны Fv/Fm) і павелічэння перакіснага акіслення ліпідаў. З іншага боку, калі рыс апрацоўвалі CK і BR, гэтыя негатыўныя эфекты былі змякчаны, а ўтрыманне праліну павялічылася (мал. 4).
Малюнак 4. Канцэптуальная мадэль уплыву камбінаванага цеплавога стрэсу і ліставога апырсквання рэгулятарам росту раслін на расліны рысу. Чырвоныя і сінія стрэлкі паказваюць адмоўны або станоўчы ўплыў узаемадзеяння паміж цеплавым стрэсам і ліставым унясеннем БР (брасінастэроіда) і ЦК (цытакініну) на фізіялагічныя і біяхімічныя рэакцыі адпаведна. gs: вусцейкавая праводнасць; Агульны Хл: агульны ўтрыманне хларафіла; Хл α: утрыманне хларафіла β; Cx+c: утрыманне каратыноідаў;
Карацей кажучы, фізіялагічныя і біяхімічныя рэакцыі ў гэтым даследаванні паказваюць, што расліны рысу Fedearroz 2000 больш успрымальныя да перыяду складанага цеплавога стрэсу, чым расліны рысу Fedearroz 67. Усе рэгулятары росту, ацэненыя ў гэтым даследаванні (аўксіны, гібереліны, цытакініны або брасінастэроіды), прадэманстравалі пэўную ступень зніжэння камбінаванага цеплавога стрэсу. Аднак цытакініны і брасінастэроіды выклікалі лепшую адаптацыю раслін, паколькі абодва рэгулятары росту раслін павялічылі ўтрыманне хларафіла, параметры флуарэсцэнцыі альфа-хларафіла, gs і RWC у параўнанні з раслінамі рысу без якога-небудзь унясення, а таксама знізілі ўтрыманне MDA і тэмпературу кроны. Карацей кажучы, мы робім выснову, што выкарыстанне рэгулятараў росту раслін (цытакінінаў і брасінастэроідаў) з'яўляецца карысным інструментам у кіраванні стрэсавымі ўмовамі ў пасеваў рысу, выкліканымі моцным цеплавым стрэсам у перыяды высокіх тэмператур.
Арыгінальныя матэрыялы, прадстаўленыя ў даследаванні, уключаны ў артыкул, а дадатковыя пытанні можна накіроўваць аўтару, які адказвае за перапіску.
Час публікацыі: 08 жніўня 2024 г.