Рэгулятары росту раслін выкарыстоўваліся ў якасці стратэгіі для зніжэння цеплавога стрэсу ў розных культур

Вытворчасць рысу скарачаецца з-за змены клімату і зменлівасці ў Калумбіі.Рэгулятары росту раслінбылі выкарыстаны ў якасці стратэгіі для зніжэння цеплавога стрэсу ў розных культур. Такім чынам, мэтай дадзенага даследавання была ацэнка фізіялагічных эфектаў (праводнасць вусцейкаў, праводнасць вусцейкаў, агульнае ўтрыманне хларафіла, стаўленне Fv/Fm двух камерцыйных генатыпаў рысу, якія падвергліся камбінаванаму цеплавому стрэсу (высокія дзённыя і начныя тэмпературы), тэмпература купалы і адноснае ўтрыманне вады) і біяхімічных зменных (утрыманне маландавага дыяльдэгіду (МДА) і пралінавай кіслаты). Першы і другі эксперыменты праводзіліся з выкарыстаннем раслін двух генатыпаў рысу Federrose 67 («F67») і Federrose 2000 («F2000») адпаведна. Абодва эксперыменты былі прааналізаваны разам як серыя эксперыментаў. Устаноўленыя метады лячэння былі наступнымі: абсалютны кантроль (AC) (расліны рысу, вырашчаныя пры аптымальных тэмпературах (дзень/нач тэмпература 30/25°C)), кантроль цеплавога стрэсу (SC) [расліны рысу падвяргаліся толькі камбінаванаму цеплавому стрэсу (40/25°C). 30°C)], і расліны рысу падвяргаліся стрэсу і апырсквалі рэгулятарамі росту раслін (стрэс+AUX, стрэс+BR, стрэс+CK або стрэс+GA) двойчы (за 5 дзён да і 5 дзён пасля цеплавога стрэсу). Апырскванне SA павялічыла агульнае ўтрыманне хларафіла ў абодвух гатунках (свежая маса раслін рысу «F67″ і «F2000» была 3,25 і 3,65 мг/г адпаведна) у параўнанні з раслінамі SC (свежая маса раслін «F67» была 2,36 і 2,56 мг). г-1)» і рысу «F2000», пазакаранёвае прымяненне 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. цеплавога стрэсу тэмпература кроны раслін зніжаецца на 2–3 °С, змяншаецца ўтрыманне МДА ў раслінах. Індэкс адноснай талерантнасці паказвае, што пазакаранёвая падкормка CK (97,69%) і BR (60,73%) можа дапамагчы палегчыць праблему камбінаванага цяпла. стрэс у асноўным у раслінах рысу F2000. У заключэнне, пазакаранёвае апырскванне BR або CK можна разглядаць як агранамічную стратэгію, якая дапамагае паменшыць негатыўны ўплыў камбінаваных умоў цеплавога стрэсу на фізіялагічныя паводзіны раслін рысу.
Рыс (Oryza sativa) належыць да сямейства Poaceae і з'яўляецца адной з найбольш культывуемых злакавых культур у свеце разам з кукурузай і пшаніцай (Bajaj and Mohanty, 2005). Плошча вырошчвання рысу складае 617 934 га, а нацыянальная вытворчасць у 2020 г. склала 2 937 840 т пры сярэдняй ураджайнасці 5,02 т/га (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Глабальнае пацяпленне ўплывае на пасевы рысу, што прыводзіць да розных тыпаў абіятычных стрэсаў, такіх як высокія тэмпературы і перыяды засухі. Змены клімату выклікаюць павышэнне глабальнай тэмпературы; Прагназуецца, што ў XXI 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 сельскагаспадарчых культур знізілася на 6–7%. З іншага боку, змяненне клімату таксама прыводзіць да неспрыяльных экалагічных умоў для сельскагаспадарчых культур, такіх як перыяды моцнай засухі або высокія тэмпературы ў трапічных і субтрапічных рэгіёнах. Акрамя таго, зменлівыя падзеі, такія як Эль-Ніньё, могуць прывесці да цеплавога стрэсу і пагоршыць шкоду ўраджаю ў некаторых трапічных рэгіёнах. Прагназуецца, што ў Калумбіі тэмпература ў раёнах вытворчасці рысу павялічыцца на 2–2,5°C да 2050 года, што прывядзе да скарачэння вытворчасці рысу і паўплывае на паток прадукцыі на рынкі і ў ланцужкі паставак.
Большасць рысавых культур вырошчваецца ў раёнах, дзе тэмпература блізкая да аптымальнага дыяпазону для росту культур (Shah et al., 2011). Паведамляецца, 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). Тэмпературы вышэй гэтых парогаў могуць выклікаць перыяды ўмеранага і моцнага цеплавога стрэсу на адчувальных стадыях развіцця рысу (кушчэння, цвіцення, красавання і напаўнення збожжа), што негатыўна ўплывае на ўраджайнасць збожжа. Такое зніжэнне ўраджаю ў асноўным звязана з працяглымі перыядамі цеплавога стрэсу, які ўплывае на фізіялогію раслін. З-за ўзаемадзеяння розных фактараў, такіх як працягласць стрэсу і дасягнутая максімальная тэмпература, цеплавой стрэс можа выклікаць шэраг незваротных пашкоджанняў метабалізму і развіцця раслін.
Цеплавой стрэс ўплывае на розныя фізіялагічныя і біяхімічныя працэсы ў раслінах. Фотасінтэз лісця - адзін з працэсаў, найбольш адчувальных да цеплавога стрэсу ў раслін рысу, паколькі хуткасць фотасінтэзу зніжаецца на 50%, калі дзённая тэмпература перавышае 35°C. Фізіялагічныя рэакцыі раслін рысу адрозніваюцца ў залежнасці ад тыпу цеплавога стрэсу. Напрыклад, хуткасць фотасінтэзу і вусцейкавая праводнасць інгібіруюцца, 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 ўзмацняюць начное дыханне (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Незалежна ад перыяду стрэсу цеплавой стрэс таксама ўплывае на ўтрыманне хларафіла ў лісці, стаўленне зменнай флуарэсцэнцыі хларафіла да максімальнай флуарэсцэнцыі хларафіла (Fv/Fm) і актывацыю Рубіска ў раслінах рысу (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). ) Санчэс Рэйноса і інш., 2014).
Біяхімічныя змены - яшчэ адзін аспект адаптацыі раслін да цеплавога стрэсу (Wahid et al., 2007). Утрыманне праліну выкарыстоўвалася ў якасці біяхімічнага паказчыка стрэсу раслін (Ahmed and Hassan 2011). Пралін гуляе важную ролю ў метабалізме раслін, паколькі ён дзейнічае як крыніца вугляроду або азоту і як стабілізатар мембраны ва ўмовах высокай тэмпературы (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Высокія тэмпературы таксама ўплываюць на стабільнасць мембраны праз перакіснае акісленне ліпідаў, што прыводзіць да адукацыі малановага дыяльдэгіду (MDA) (Wahid et al., 2007). Такім чынам, змест MDA таксама выкарыстоўваўся для разумення структурнай цэласнасці клеткавых мембран ва ўмовах цеплавога стрэсу (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Нарэшце, камбінаваны цеплавы стрэс [37/30°C (дзень/ноч)] павялічваў працэнт уцечкі электраліта і ўтрыманне малановага дыяльдэгіду ў рысе (Liu et al., 2013).
Выкарыстанне рэгулятараў росту раслін (GR) было ацэнена для змякчэння негатыўных наступстваў цеплавога стрэсу, паколькі гэтыя рэчывы актыўна ўдзельнічаюць у рэакцыі раслін або фізіялагічных механізмах абароны ад такога стрэсу (Peleg and Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Экзагеннае прымяненне генетычных рэсурсаў станоўча паўплывала на ўстойлівасць розных культур да цеплавога стрэсу. Даследаванні паказалі, што фітагармоны, такія як гібераліны (GA), цытакініны (CK), аўксіны (AUX) або брасінастэроіды (BR), прыводзяць да павышэння 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 да канца не вывучаны і не вывучаны. Аднак папярэдняе даследаванне паказала, што пазакаранёвае апырскванне BR можа палепшыць пераноснасць рысу за кошт паляпшэння характарыстык газаабмену, утрымання хларафіла або праліну ў лісці расады рысу (Quintero-Calderón et al., 2021).
Цытакініны апасродкуюць рэакцыю раслін на абіятычныя стрэсы, уключаючы цеплавы стрэс (Ha et al., 2012). Акрамя таго, паведамлялася, што экзагеннае прымяненне CK можа паменшыць тэрмічнае пашкоджанне. Напрыклад, экзагеннае прымяненне зеаціну павялічыла хуткасць фотасінтэзу, утрыманне хларафілаў а і b і эфектыўнасць транспарту электронаў у паўзучай травы (Agrotis estolonifera) падчас цеплавога стрэсу (Xu and Huang, 2009; Jespersen and Huang, 2015). Экзагеннае прымяненне зеаціну можа таксама палепшыць антіоксідантную актыўнасць, узмацніць сінтэз розных бялкоў, паменшыць пашкоджанне актыўнымі формамі кіслароду (АФК) і выпрацоўку малановага дыяльдэгіду (МДА) у раслінных тканінах (Чарняд'еў, 2009; Ян і інш., 2009). , 2016; Кумар і інш., 2020).
Выкарыстанне гіберэлінавай кіслаты таксама паказала станоўчую рэакцыю на цеплавой стрэс. Даследаванні паказалі, што біясінтэз ГА апасродкуе розныя метабалічныя шляхі і павышае талерантнасць ва ўмовах высокай тэмпературы (Алонса-Рамірэс і інш. 2009; Хан і інш. 2020). Абдэль-Набі і інш. (2020) выявілі, што пазакаранёвае апырскванне экзагенным ГА (25 або 50 мг*л) можа павялічыць хуткасць фотасінтэзу і антыаксідантную актыўнасць у апельсінавых раслін, якія падвяргаюцца цеплавому стрэсу, у параўнанні з кантрольнымі раслінамі. Было таксама заўважана, што экзагеннае прымяненне ГК павялічвае адноснае ўтрыманне вільгаці, утрыманне хларафіла і кароціноідаў і памяншае перакіснае акісленне ліпідаў у фінікавай пальме (Phoenix dactylifera) пры цеплавым стрэсе (Khan et al., 2020). Аўксін таксама гуляе важную ролю ў рэгуляцыі 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 пры абіятычным стрэсе (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) заўважыў, што ў раслінах гароху (Pisum sativum) пры цеплавым стрэсе павялічваецца ўтрыманне праліну - дыметиламіноэтоксикарбонилметил)нафтилхлорметилового эфіру (TA-14). У тым жа эксперыменце яны таксама назіралі больш нізкія ўзроўні MDA ў апрацаваных раслінах у параўнанні з раслінамі, не апрацаванымі AUX.
Брасінастэроіды - яшчэ адзін клас рэгулятараў росту, якія выкарыстоўваюцца для змякчэння наступстваў цеплавога стрэсу. Огвено і інш. (2008) паведамілі, што экзагенны спрэй BR павялічвае чыстую хуткасць фотасінтэзу, вусцейкавую праводнасць і максімальную хуткасць карбаксілавання Рубіска раслін памідораў (Solanum lycopersicum) пад цеплавым стрэсам на працягу 8 дзён. Пазакаранёвае апырскванне эпібрасінастэроідамі можа павялічыць чыстую хуткасць фотасінтэзу раслін агурка (Cucumis sativus) пры цеплавым стрэсе (Yu et al., 2004). Акрамя таго, экзагеннае прымяненне BR затрымлівае дэградацыю хларафіла і павышае эфектыўнасць выкарыстання вады і максімальны квантавы выхад фотахіміі ФСII у раслінах, якія знаходзяцца пад цеплавым стрэсам (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, вусцейкавая праводнасць, параметры флуарэсцэнцыі хларафіла, хларафіл і адноснае ўтрыманне вады, сінтэз малановага дыяльдэгіду і праліну) з'яўляецца надзейным інструментам для скрынінга раслін рысу пад цеплавым стрэсам на мясцовым і міжнародным узроўні (Sánchez -Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Аднак даследаванне пазакаранёвага апырсквання рысу застаецца рэдкім. Такім чынам, вывучэнне фізіялагічных і біяхімічных рэакцый прымянення рэгулятараў росту мае вялікае значэнне для вырашэння негатыўных наступстваў перыяду цеплавога стрэсу ў рысе (вусцейкавая праводнасць, параметры флуарэсцэнцыі хларафіла і адноснае ўтрыманне вады) і біяхімічныя эфекты пазакаранёвай падкормкі чатырох рэгулятараў росту раслін (AUX, CK, GA і BR). (Фотасінтэтычныя пігменты, малоновы дыяльдэгід і ўтрыманне праліну) Зменныя ў двух камерцыйных генатыпах рысу, якія падвяргаюцца камбінаванаму цеплавому стрэсу (высокія дзённыя і начныя тэмпературы).
У гэтым даследаванні былі праведзены два незалежных эксперыменту. Упершыню былі выкарыстаны генатыпы Federrose 67 (F67: генатып, які развіваўся пры высокіх тэмпературах на працягу апошняга дзесяцігоддзя) і Federrose 2000 (F2000: генатып, распрацаваны ў апошняе дзесяцігоддзе 20-га стагоддзя, які паказвае ўстойлівасць да віруса белага ліста). насенне. і другі эксперымент адпаведна. Абодва генатыпу шырока культывуюцца калумбійскімі фермерамі. Насенне высейваюць у латкі аб'ёмам 10 л (даўжыня 39,6 см, шырыня 28,8 см, вышыня 16,8 см), якія змяшчаюць супесчаную глебу з 2% арганічных рэчываў. У кожны латок высаджвалі па пяць загадзя пророщенных насення. Паддоны былі размешчаны ў аранжарэі факультэта сельскагаспадарчых навук Нацыянальнага ўніверсітэта Калумбіі ў кампусе Багаты (43°50′56″ п.ш., 74°04′051″ з.д.), на вышыні 2556 м над узроўнем мора (н.у.м.). м.) і праводзіліся з кастрычніка па снежань 2019 г. Адзін эксперымент (Federroz 67) і другі эксперымент (Federroz 2000) у тым жа сезоне 2020 г.
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 актыўная радыяцыя 1500 мкмоль (фатонаў) м-2 с-). 1 апоўдні). Расліны ўгнойвалі ў залежнасці ад утрымання кожнага элемента праз 20 дзён пасля з'яўлення ўсходаў (DAE), паводле Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 мг азоту на расліну, 110 мг фосфару на расліну, 350 мг калію на расліну, 68 мг кальцыя на расліну, 20 мг магнію на расліну, 20 мг серы на расліну, 17 мг крэмнію на расліну. Расліны ўтрымліваюць 10 мг бору на расліна, 17 мг медзі на расліна і 44 мг цынку на расліна. Расліны рысу падтрымлівалі 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 рысе (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
У кожным эксперыменце праводзілі два асобных прымянення рэгулятара росту лісця. Першы набор апырсквання лісця фітогормонамі быў ужыты за 5 дзён да апрацоўкі цеплавым стрэсам (42 DAE), каб падрыхтаваць расліны да стрэсу навакольнага асяроддзя. Затым праз 5 дзён пасля таго, як расліны падвяргаліся ўздзеянню стрэсу (52 DAE), было праведзена другое апырскванне на лісце. Былі выкарыстаны чатыры фітагармоны, і ўласцівасці кожнага актыўнага інгрэдыента, распыленага ў гэтым даследаванні, пералічаны ў дадатковай табліцы 1. Канцэнтрацыі рэгулятараў росту лісця, якія выкарыстоўваліся, былі наступнымі: (i) аўксін (1-нафтылуксусная кіслата: NAA) у канцэнтрацыі 5 × 10-5 М (ii) 5 × 10-5 М гібералін (гібералінавая кіслата: NAA); GA3); (iii) цытакінін (транс-зеацін) 1 × 10-5 М (iv) брасінастэроіды [спірастан-6-он, 3,5-дыгідраксі-, (3b, 5a, 25R)] 5 × 10-5; 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 спрэяў-рэгулятараў росту раслін апрацоўвалі толькі дыстыляванай вадой. Усе расліны рысу апырсквалі з ручнога распыляльніка. Вырабіце на расліна 20 мл H2O, каб завільгатнець верхнюю і ніжнюю паверхні лісця. Ва ўсіх ліставых апырскваннях выкарыстоўваўся сельскагаспадарчы ад'ювант (Agrotin, Bayer CropScience, Калумбія) у колькасці 0,1% (аб'ём/аб'ём). Адлегласць паміж чыгуном і пульверызатарам - 30 см.
Апрацоўку цеплавым стрэсам праводзілі праз 5 дзён пасля першага распылення лісця (47 DAE) у кожным эксперыменце. Расліны рысу былі перанесены з цяпліцы ў камеру росту аб'ёмам 294 л (MLR-351H, Sanyo, штат Ілінойс, ЗША), каб усталяваць цеплавы стрэс або падтрымліваць тыя ж умовы навакольнага асяроддзя (47 DAE). Камбінаванае лячэнне цеплавым стрэсам праводзілася шляхам усталявання ў камеры наступных дзённых і начных тэмператур: дзённая высокая тэмпература [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 уздзеяння былі выбраны на падставе папярэдніх даследаванняў (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). З іншага боку, групу раслін, перанесеных у камеру росту, вытрымлівалі ў цяпліцы пры той жа тэмпературы (30 ° C днём / 25 ° C ноччу) на працягу 8 дзён запар.
У канцы эксперыменту былі атрыманы наступныя групы лячэння: (i) умовы тэмпературы росту + прымяненне дыстыляванай вады [Абсалютны кантроль (AC)], (ii) умовы цеплавога стрэсу + прымяненне дыстыляванай вады [Кантроль цеплавога стрэсу (SC)], (iii) умовы ўмовы цеплавога стрэсу + прымяненне аўксіну (AUX), (iv) умовы цеплавога стрэсу + прымяненне гібераліну (GA), (v) умовы цеплавога стрэсу + прымяненне цытакінінаў (CK), і (vi) стан цеплавога стрэсу + брасінастэроід (BR) Дадатак. Гэтыя групы лячэння выкарыстоўваліся для двух генатыпаў (F67 і F2000). Усе апрацоўкі праводзіліся ў цалкам рандомізірованном дызайне з пяццю паўторамі, кожная з якіх складалася з адной расліны. Кожная расліна выкарыстоўвалася для счытвання зменных, вызначаных у канцы эксперыменту. Эксперымент доўжыўся 55 DAE.
Вусцейкавая праводнасць (gs) вымяралася з дапамогай партатыўнага порометра (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 праводзяцца шляхам прымацавання зонда стомаметра да спелага ліста з цалкам разгорнутым галоўным уцёкам расліны. Для кожнай апрацоўкі gs былі ўзятыя на трох лістах кожнай расліны паміж 11:00 і 16:00 і асераднёныя.
RWC вызначалі ў адпаведнасці з метадам, апісаным Ghoulam et al. (2002). Цалкам пашыраны ліст, які выкарыстоўваўся для вызначэння g, таксама выкарыстоўваўся для вымярэння RWC. Свежую масу (СВ) 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 узважце на лічбавых вагах і запішыце разгорнуты вага (TW). Набраклыя лісце сушылі ў духоўцы пры 75°C на працягу 48 гадзін і запісвалі іх сухую масу (DW).
Адноснае ўтрыманне хларафіла вызначалася з дапамогай хларафілометра (atLeafmeter, FT Green LLC, ЗША) і выражалася ў адзінках atLeaf (Dey et al., 2016). Паказчыкі максімальнай квантавай эфектыўнасці PSII (суадносіны Fv/Fm) былі запісаны з выкарыстаннем флюарыметра хларафіла з бесперапынным узбуджэннем (Handy PEA, Hansatech Instruments, Вялікабрытанія). Лісце адаптавалі да цемры з выкарыстаннем заціскаў для лісця на працягу 20 хвілін перад вымярэннямі Fv/Fm (Restrepo-Diaz і Garces-Varon, 2013). Пасля таго, як лісце акліматызаваліся да цемры, былі вымераныя базавая лінія (F0) і максімальная флуарэсцэнцыя (Fm). З гэтых даных былі разлічаны зменная флуарэсцэнцыя (Fv = Fm – F0), стаўленне зменнай флуарэсцэнцыі да максімальнай флуарэсцэнцыі (Fv/Fm), максімальны квантавы выхад фотахіміі ФСІІ (Fv/F0) і стаўленне Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Адносныя паказанні хларафіла і флуарэсцэнцыі хларафіла былі зроблены на тых жа лісцях, якія выкарыстоўваліся для вымярэнняў gs.
Прыкладна 800 мг свежай масы лісця было сабрана ў якасці біяхімічных зменных. Узоры лісця затым гамагенізавалі ў вадкім азоце і захоўвалі для далейшага аналізу. Спектраметрычны метад, які выкарыстоўваецца для ацэнкі ўтрымання хларафіла a, b і кароціноідаў у тканінах, заснаваны на метадзе і ўраўненнях, апісаных Wellburn (1994). Узоры тканіны лісця (30 мг) збіралі і гамагенізавалі ў 3 мл 80% ацэтону. Затым ўзоры центрифугировали (мадэль 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, ЗША) пры 5000 абаротаў у хвіліну на працягу 10 хвілін для выдалення часціц. Супернатант разбаўлялі да канчатковага аб'ёму 6 мл шляхам дадання 80% ацэтону (Sims і Gamon, 2002). Змест хларафіла вызначалі пры 663 (хларафіл а) і 646 (хларафіл б) нм, кароціноіды — пры 470 нм з дапамогай спектрафатометра (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, ЗША).
Метад тиобарбитуровой кіслаты (TBA), апісаны Hodges et al. (1999) выкарыстоўвалі для ацэнкі мембраннага перакіснага акіслення ліпідаў (МДА). Прыкладна 0,3 г тканіны лісця таксама гамагенізавалі ў вадкім азоце. Узоры центрифугировали пры 5000 абаротаў у хвіліну і абсорбцыю вымяралі на спектрафатометры пры 440, 532 і 600 нм. Нарэшце, канцэнтрацыя MDA была разлічана з выкарыстаннем каэфіцыента экстинкции (157 М мл-1).
Змест пролина ва ўсіх апрацоўках вызначалі з дапамогай метаду, апісанага Bates et al. (1973). У захаваную пробу дадаюць 10 мл 3% воднага раствора сульфосалициловой кіслаты і фільтруюць праз ватман (№ 2). Затым 2 мл гэтага фільтрата ўступілі ў рэакцыю з 2 мл нінгідратнай кіслаты і 2 мл ледзяной воцатнай кіслаты. Сумесь ставяць на вадзяную лазню пры 90°С на 1 гадзіну. Спыніць рэакцыю шляхам інкубацыі на лёдзе. Энергічна падтрасіце прабірку віхравым шейкером і растворыце атрыманы раствор у 4 мл талуолу. Паказчыкі паглынання вызначаліся пры 520 нм з выкарыстаннем таго ж спектрафатометра, які выкарыстоўваецца для колькаснага вызначэння фотасінтэтычных пігментаў (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Мэдысан, Вісконсін, ЗША).
Метад, апісаны Gerhards et al. (2016) для разліку тэмпературы купалы і CSI. Тэрмафатаграфіі былі зроблены камерай FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Бостан, Масачусэтс, ЗША) з дакладнасцю ±2°C у канцы перыяду стрэсу. Пакладзеце белую паверхню ззаду расліны для фатаграфавання. Зноў у якасці эталонных мадэляў разглядаліся дзве фабрыкі. Расліны размяшчалі на белай паверхні; адзін быў пакрыты сельскагаспадарчым ад'ювантам (Agrotin, Bayer CropScience, Багата, Калумбія) для імітацыі адкрыцця ўсіх вусцейкаў [вільготны рэжым (Twet)], а другі быў лістом без якога-небудзь прымянення [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 (gs) апрацаваных раслін у параўнанні з кантрольнымі раслінамі (расліны без апрацоўкі стрэсам і з ужытымі рэгулятарамі росту) для вызначэння талерантнасці апрацаваных генатыпаў, якія ацэньваліся ў гэтым даследаванні. RTI быў атрыманы з дапамогай раўнання, адаптаванага з Chávez-Arias et al. (2020).
У кожным эксперыменце ўсе фізіялагічныя зменныя, згаданыя вышэй, вызначаліся і запісваліся пры 55 DAE з выкарыстаннем цалкам раскручаных лісця, сабраных з верхняга полага. Акрамя таго, вымярэнні праводзіліся ў камеры 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 складала эксперыментальную адзінку. Быў праведзены дысперсійны аналіз (ANOVA) (P ≤ 0,05). Пры выяўленні істотных адрозненняў быў выкарыстаны параўнальны тэст Tukey пры P ≤ 0,05. Для пераўтварэння працэнтных значэнняў выкарыстоўвайце функцыю арксінус. Дадзеныя былі прааналізаваны з дапамогай праграмнага забеспячэння Statistix v 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, USA) і нанесены на графік з дапамогай SigmaPlot (версія 10.0; Systat Software, Сан-Хасэ, Каліфорнія, ЗША). Аналіз асноўных кампанентаў быў праведзены з дапамогай праграмнага забеспячэння InfoStat 2016 (праграмнае забеспячэнне для аналізу, Нацыянальны ўніверсітэт Кардовы, Аргенціна) для вызначэння найлепшых даследуемых рэгулятараў росту раслін.
Табліца 1 абагульняе ANOVA, паказваючы эксперыменты, розныя апрацоўкі і іх узаемадзеянне з фотасінтэтычнымі пігментамі лісця (хларафілам a, b, агульным і кароціноідамі), утрыманнем малановага дыяльдэгіду (MDA) і праліну, а таксама праводнасцю вусцейкаў. Уплыў gs, адноснае ўтрыманне вады. (RWC), утрыманне хларафіла, параметры флуарэсцэнцыі хларафіла альфа, тэмпература кроны (PCT) (°C), індэкс стрэсу ўраджаю (CSI) і індэкс адноснай талерантнасці раслін рысу пры 55 DAE.
Табліца 1. Рэзюмэ дадзеных ANOVA па фізіялагічных і біяхімічных зменных рысу паміж эксперыментамі (генатыпы) і лячэннем цеплавым стрэсам.
Адрозненні (P≤0,01) у фотасінтэтычных пігментных узаемадзеяннях лісця, адносным утрыманні хларафіла (паказчыкі Atleaf) і параметрах флуарэсцэнцыі альфа-хларафіла паміж эксперыментамі і метадамі лячэння паказаны ў табліцы 2. Высокія дзённыя і начныя тэмпературы павялічваюць агульнае ўтрыманне хларафіла і кароціноіды. Расада рысу без апырсквання фітогормонамі (2,36 мг г-1 для «F67» і 2,56 мг г-1 для «F2000») у параўнанні з раслінамі, выгадаванымі ў аптымальных тэмпературных умовах (2,67 мг г-1)) паказала больш нізкае агульнае ўтрыманне хларафіла. У абодвух эксперыментах «F67» складаў 2,80 мг г-1, а «F2000» — 2,80 мг г-1. Акрамя таго, праросткі рысу, апрацаваныя камбінацыяй AUX і GA спрэяў пры цеплавым стрэсе, таксама паказалі 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″) ва ўмовах цеплавога стрэсу. Ва ўмовах цеплавога стрэсу апрацоўка лісця BR прывяла да невялікага павелічэння гэтай зменнай у абодвух генатыпаў. Нарэшце, распыленне CK для лісця паказала самыя высокія значэнні фотасінтэтычнага пігмента сярод усіх апрацовак (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 было зніжана камбінаваным цеплавым стрэсам. Самыя высокія значэння таксама былі зафіксаваны ў раслін, апырсканых СС у абодвух генатыпаў (41,66 для «F67» і 49,30 для «F2000»). Суадносіны Fv і Fv/Fm паказалі значныя адрозненні паміж метадамі лячэння і гатункамі (табл. 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. Саджанцы F2000 пад стрэсам, якія не апырскваліся ніякімі фітагармонамі, мелі самыя нізкія значэнні Fv (2120,15) і суадносіны Fv/Fm (0,59), але апырскванне лісця CK дапамагло аднавіць гэтыя значэнні (Fv: 2591, 89, стаўленне Fv/Fm: 0,73). , атрымліваючы паказанні, падобныя да тых, што былі запісаныя на раслінах «F2000», вырашчаных у аптымальных тэмпературных умовах (Fv: 2955,35, стаўленне Fv/Fm: 0,73:0,72). Не было істотных адрозненняў у пачатковай флуарэсцэнцыі (F0), максімальнай флуарэсцэнцыі (Fm), максімальным фотахімічным квантавым выхадзе ФСІІ (Fv/F0) і суадносінах Fm/F0. Нарэшце, BR паказаў падобную тэндэнцыю, што і ў CK (Fv 2545,06, стаўленне 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 кароціноіды Cx+c] эфект ], адноснае ўтрыманне хларафіла (адзінка Atliff), параметры флуарэсцэнцыі хларафіла (пачатковыя флуарэсцэнцыя (F0), максімальная флуарэсцэнцыя (Fm), зменная флуарэсцэнцыя (Fv), максімальная эфектыўнасць PSII (Fv/Fm), фотахімічны максімальны квантавы выхад PSII (Fv/F0 ) і Fm/F0 у раслінах двух генатыпаў рысу [Federrose 67 (F67) і Federrose 2000 (F2000)] праз 55 дзён з'яўленне (DAE)).
Адноснае ўтрыманне вады (RWC) па-рознаму апрацаваных раслін рысу паказала адрозненні (P ≤ 0,05) ва ўзаемадзеянні паміж эксперыментальнай і внекорневой 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 фітогормоны, значна ўзрасла. У цэлым пазакаранёвая падкормка CK, GA, AUX або BR павялічвала RWC да значэнняў, падобных значэнням раслін, вырашчаных у аптымальных умовах падчас эксперыменту. Абсалютны кантроль і апырскванне раслін зафіксавалі каля 83% для абодвух генатыпаў. З іншага боку, gs таксама паказалі значныя адрозненні (P ≤ 0,01) ва ўзаемадзеянні эксперымент-лячэнне (мал. 1B). Расліна з абсалютным кантролем (AC) таксама зафіксавала самыя высокія значэнні для кожнага генатыпу (440,65 ммоль м-2с-1 для F67 і 511,02 ммоль м-2с-1 для F2000). Расліны рысу, падвергнутыя камбінаванаму цеплавому стрэсу, паказалі самыя нізкія значэнні gs для абодвух генатыпаў (150,60 ммоль м-2с-1 для F67 і 171,32 ммоль м-2с-1 для F2000). Пазакаранёвая апрацоўка ўсімі рэгулятарамі росту раслін таксама павялічыла g. На раслінах рысу F2000, апырсканых CC, эфект апырсквання лісця фітогормонамі 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 малановага дыяльдэгіду (MDA) (C) і ўтрыманне праліну. (D) у раслінах двух генатыпаў рысу (F67 і F2000) праз 55 дзён пасля з'яўлення ўсходаў (DAE). Метады лячэння, ацэненыя для кожнага генатыпу, уключалі: абсалютны кантроль (AC), кантроль цеплавога стрэсу (SC), цеплавой стрэс + аўксін (AUX), цеплавой стрэс + гібералін (GA), цеплавой стрэс + клеткавы мітаген (CK) і цеплавы стрэс + брасінастэроід. (BR). Кожны слупок уяўляе сярэдняе ± стандартная памылка пяці кропак дадзеных (n = 5). Слупкі, за якімі ідуць розныя літары, паказваюць статыстычна значныя адрозненні ў адпаведнасці з тэстам Тьюкі (P ≤ 0,05). Літары са знакам роўнасці паказваюць, што сярэдняе значэнне не з'яўляецца статыстычна значным (≤ 0,05).
Змест MDA (P ≤ 0,01) і пролина (P ≤ 0,01) таксама паказала значныя адрозненні ва ўзаемадзеянні паміж эксперыментам і фитогормонами (мал. 1C, D). Павелічэнне перакіснага акіслення ліпідаў назіралася пры апрацоўцы SC у абодвух генатыпаў (малюнак 1C), аднак расліны, апрацаваныя распыленнем рэгулятара росту лісця, паказалі зніжэнне перакіснага акіслення ліпідаў у абодвух генатыпах; У цэлым прымяненне фітогормоны (CA, AUC, BR або GA) прыводзіць да зніжэння перакіснага акіслення ліпідаў (змест МДА). Не было выяўлена адрозненняў паміж раслінамі AC двух генатыпаў і раслінамі, якія знаходзіліся пад цеплавым стрэсам і апырсканымі фітагармонамі (назіраныя значэнні FW у раслінах «F67» вагаліся ў межах 4,38–6,77 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 проліну ў раслінах «F67» быў ніжэйшы, чым у раслінах «F2000» пры камбінаваным стрэсе, што прывяло да павелічэння выпрацоўкі проліну ў раслінах рысу, якія падвергліся цеплавому стрэсу, у абодвух эксперыментах было заўважана, што ўвядзенне гэтых гармонаў значна павялічвала ўтрыманне амінакіслот у раслінах F2000 (AUX і BR былі 30,44 і 18,34 мкмоль г-1) адпаведна (мал. 1G).
Уплыў апырсквання рэгулятарам росту лісцяных раслін і камбінаванага цеплавога стрэсу на тэмпературу кроны раслін і індэкс адноснай талерантнасці (RTI) паказаны на малюнках 2A і B. Для абодвух генатыпаў тэмпература кроны раслін AC была блізкая да 27°C, а раслін SC - каля 28°C. З. Было таксама заўважана, што некаранёвая апрацоўка CK і BR прывяла да зніжэння тэмпературы кроны на 2–3°C у параўнанні з раслінамі SC (малюнак 2A). ІРТ дэманструе падобныя паводзіны з іншымі фізіялагічнымі зменнымі, паказваючы значныя адрозненні (P ≤ 0,01) ва ўзаемадзеянні паміж эксперыментам і лячэннем (малюнак 2B). Расліны SC паказалі больш нізкую талерантнасць раслін у абодвух генатыпах (34,18% і 33,52% для раслін рысу «F67» і «F2000» адпаведна). Пазакаранёвая падкормка фітогормоны паляпшае ІРТ у раслін, якія падвяргаюцца высокатэмпературнаму стрэсу. Гэты эфект быў больш выяўлены ў раслінах «F2000», апырсканых CC, у якіх RTI быў 97,69. З іншага боку, значныя адрозненні назіраліся толькі ў індэксе ўраджайнасці (CSI) раслін рысу ва ўмовах стрэсу ад апырсквання ліставых фактараў (P ≤ 0,01) (мал. 2B). Найбольшае значэнне індэкса стрэсу паказалі толькі расліны рысу, якія падвяргаліся складанаму цеплавому стрэсу (0,816). Пры апырскванні раслін рысу рознымі фітогормоны індэкс стрэсу быў ніжэй (значэнні ад 0,6 да 0,67). Нарэшце, расліна рысу, выгадаванае ў аптымальных умовах, мела значэнне 0,138.
Малюнак 2. Уплыў камбінаванага цеплавога стрэсу (40°/30°C дзень/ноч) на тэмпературу кроны (A), індэкс адноснай талерантнасці (RTI) (B) і індэкс стрэсу ўраджаю (CSI) (C) двух відаў раслін. Таварныя генатыпы рысу (F67 і F2000) падвяргаліся рознай тэрмічнай апрацоўцы. Метады лячэння, ацэненыя для кожнага генатыпу, уключалі: абсалютны кантроль (AC), кантроль цеплавога стрэсу (SC), цеплавой стрэс + аўксін (AUX), цеплавой стрэс + гібералін (GA), цеплавой стрэс + клеткавы мітаген (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 уяўляе сярэдняе ± стандартная памылка пяці кропак дадзеных (n = 5). Слупкі, за якімі ідуць розныя літары, паказваюць статыстычна значныя адрозненні ў адпаведнасці з тэстам Тьюкі (P ≤ 0,05). Літары са знакам роўнасці паказваюць, што сярэдняе значэнне не з'яўляецца статыстычна значным (≤ 0,05).
Аналіз асноўных кампанентаў (PCA) паказаў, што зменныя, ацэненыя пры 55 DAE, тлумачаць 66,1% фізіялагічных і біяхімічных рэакцый раслін рысу, якія падвергліся цеплавому стрэсу, апрацаваных распыленнем рэгулятара росту (мал. 3). Вектары ўяўляюць зменныя, а кропкі - рэгулятары росту раслін (РР). Вектары gs, утрыманне хларафіла, максімальная квантавая эфектыўнасць PSII (Fv/Fm) і біяхімічныя параметры (TChl, MDA і пралін) знаходзяцца пад блізкімі вугламі да пачатку каардынат, што паказвае на высокую карэляцыю паміж фізіялагічнымі паводзінамі раслін і імі. зменная. У адну групу (V) увайшлі праросткі рысу, выгадаваныя пры аптымальнай тэмпературы (AT), і расліны F2000, апрацаваныя CK і BA. Пры гэтым большасць раслін, апрацаваных ГР, складалі асобную групу (IV), а апрацоўка ГА ў F2000 - у асобную групу (II). Наадварот, сеянцы рысу, якія падвергліся цеплавому стрэсу (групы I і III) без распылення фітогормонамі (абодва генатыпу былі SC), былі размешчаны ў зоне, процілеглай групе V, дэманструючы ўплыў цеплавога стрэсу на фізіялогію раслін. .
Малюнак 3. Біграфічны аналіз уздзеяння 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, кантроль цеплавога стрэсу F67; AUX F67, цеплавой стрэс + аўксін F67; GA F67, цеплавой стрэс + гібералін F67; CK F67, цеплавой стрэс + дзяленне клетак BR F67, цеплавы стрэс + брасінастэроід. F67; AC F2000, абсалютны кантроль F2000; SC F2000, Heat Stress Control F2000; AUX F2000, цеплавой стрэс + аўксін F2000; GA F2000, цеплавой стрэс + гиббереллин F2000; CK F2000, цеплавой стрэс + цытакінін, BR F2000, цеплавы стрэс + латунны стэроід; F2000.
Такія зменныя, як утрыманне хларафіла, вусцейкавая праводнасць, стаўленне Fv/Fm, CSI, MDA, RTI і ўтрыманне праліну, могуць дапамагчы зразумець адаптацыю генатыпаў рысу і ацаніць уплыў агранамічных стратэгій ва ўмовах цеплавога стрэсу (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Мэтай дадзенага эксперыменту была ацэнка ўплыву прымянення чатырох рэгулятараў росту на фізіялагічныя і біяхімічныя паказчыкі праросткаў рысу ва ўмовах складанага цеплавога стрэсу. Тэставанне расады - гэта просты і хуткі метад адначасовай ацэнкі раслін рысу ў залежнасці ад памеру або стану наяўнай інфраструктуры (Sarsu et al. 2018). Вынікі гэтага даследавання паказалі, што камбінаваны цеплавы стрэс выклікае розныя фізіялагічныя і біяхімічныя рэакцыі ў двух генатыпаў рысу, што паказвае на працэс адаптацыі. Гэтыя вынікі таксама паказваюць, што распыленне рэгулятараў росту лісця (галоўным чынам цытакініны і брасінастэроіды) дапамагае рысу адаптавацца да складанага цеплавога стрэсу, паколькі карысць у асноўным уплывае на gs, RWC, суадносіны Fv/Fm, фотасінтэтычныя пігменты і ўтрыманне праліну.
Прымяненне рэгулятараў росту дапамагае палепшыць водны стан раслін рысу ва ўмовах цеплавога стрэсу, які можа быць звязаны з больш высокім стрэсам і больш нізкімі тэмпературамі раслін. Гэта даследаванне паказала, што сярод раслін "F2000" (успрымальны генатып) расліны рысу, апрацаваныя галоўным чынам 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 паказчыкамі, якія могуць вызначыць адаптыўную рэакцыю раслін рысу і ўплыў агранамічных стратэгій на цеплавой стрэс (Restrepo-Diaz і Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Кар Дэлонг і інш., 2021). CK або BR лісця павышаюць g ва ўмовах стрэсу, таму што гэтыя раслінныя гармоны могуць спрыяць адкрыццю вусцейкаў праз сінтэтычныя ўзаемадзеянні з іншымі сігнальнымі малекуламі, такімі як ABA (прамотар 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 ніжэй 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 устойлівасць або адаптацыю раслін да ўмоў абіятычнага стрэсу (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Такія параметры, як стаўленне 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 SC паказалі самыя нізкія значэнні гэтай зменнай, пераважна расліны рысу «F2000». Інь і інш. (2010) таксама выявілі, што стаўленне Fv/Fm лісця рысу з самым высокім кушчэннем значна зніжаецца пры тэмпературы вышэй за 35°C. Па дадзеных Feng і соавт. (2013), меншае стаўленне Fv/Fm пры цеплавым стрэсе паказвае на тое, што хуткасць захопу і пераўтварэння энергіі ўзбуджэння рэакцыйным цэнтрам ФСІІ зніжаецца, што паказвае на тое, што рэакцыйны цэнтр ФСІІ распадаецца пад дзеяннем цеплавога стрэсу. Гэта назіранне дазваляе зрабіць выснову, што парушэнні ў фотасінтэтычным апараце больш выяўленыя ў адчувальных гатункаў (Fedearroz 2000), чым ва ўстойлівых гатункаў (Fedearroz 67).
Выкарыстанне CK або BR звычайна павышае прадукцыйнасць PSII у складаных умовах цеплавога стрэсу. Аналагічныя вынікі былі атрыманы Suchsagunpanit і соавт. (2015), якія заўважылі, што прымяненне BR павялічвае эфектыўнасць PSII пры цеплавым стрэсе ў рысе. Кумар і інш. (2020) таксама выявілі, што расліны нута, апрацаваныя CK (6-бензіладэнінам) і падвергнутыя цеплавому стрэсу, павялічваюць суадносіны Fv/Fm, прыйшоўшы да высновы, што пазакаранёвая падкормка CK шляхам актывацыі цыкла пігмента зеаксантыну спрыяе актыўнасці PSII. Акрамя таго, апырскванне лісця BR спрыяла фотасінтэзу PSII ва ўмовах камбінаванага стрэсу, што паказвае на тое, што прымяненне гэтага фітагармона прывяло да памяншэння рассейвання энергіі ўзбуджэння антэн PSII і спрыяла назапашванню невялікіх бялкоў цеплавога шоку ў хларапластах (Ogweno et al. 2008; Kothari and Lachowitz). , 2021).
Утрыманне MDA і праліну часта павялічваецца, калі расліны знаходзяцца ў стане абіятычнага стрэсу, у параўнанні з раслінамі, вырашчанымі ў аптымальных умовах (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Папярэднія даследаванні таксама паказалі, што ўзроўні MDA і праліну з'яўляюцца біяхімічнымі індыкатарамі, якія могуць быць выкарыстаны для разумення працэсу адаптацыі або ўздзеяння агратэхнічных метадаў на рысе пры высокіх дзённых і начных тэмпературах (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al. . , 2021). Гэтыя даследаванні таксама паказалі, што ўтрыманне MDA і пролина, як правіла, было вышэй у раслінах рысу, якія падвяргаліся ўздзеянню высокіх тэмператур уначы або ўдзень адпаведна. Аднак пазакаранёвае апырскванне CK і BR спрыяла зніжэнню MDA і павышэнню ўзроўню пролина, галоўным чынам у талерантнага генатыпу (Federroz 67). Спрэй CK можа спрыяць празмернай экспрэсіі цытакінінаксідазы/дэгідрагеназы, павялічваючы тым самым утрыманне ахоўных злучэнняў, такіх як бэтаін і пралін (Liu et al., 2020). BR спрыяе індукцыі асмапратэктараў, такіх як бэтаін, цукру і амінакіслоты (уключаючы свабодны пралін), падтрымліваючы клеткавы асматычны баланс у многіх неспрыяльных умовах навакольнага асяроддзя (Kothari and Lachowiec, 2021).
Індэкс стрэсу ўраджаю (CSI) і індэкс адноснай талерантнасці (RTI) выкарыстоўваюцца, каб вызначыць, ці дапамагаюць ацэненыя апрацоўкі змякчыць розныя стрэсы (абіётычныя і біятычныя) і ці аказваюць станоўчы ўплыў на фізіялогію раслін (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Значэнні CSI могуць вар'іравацца ад 0 да 1, прадстаўляючы адпаведна нестрэсавыя і стрэсавыя ўмовы (Lee et al., 2010). Значэнні CSI раслін, якія падвергліся цеплавому стрэсу (SC), вагаліся ад 0,8 да 0,9 (малюнак 2B), што паказвае на тое, што камбінаваны стрэс негатыўна ўплывае на расліны рысу. Аднак пазакаранёвае апырскванне BC (0,6) або CK (0,6) у асноўным прыводзіла да зніжэння гэтага паказчыка ва ўмовах абіятычнага стрэсу ў параўнанні з SC раслінамі рысу. У раслінах F2000 RTI паказаў большы рост 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 пераноснасць складу. Перагрэць. Гэтыя паказчыкі былі прапанаваны для кіравання стрэсавымі ўмовамі ў розных відаў. Даследаванне, праведзенае Лі і соавт. (2010) паказалі, што CSI двух гатункаў бавоўніка пры ўмераным недахопе вады складаў каля 0,85, у той час як значэнні CSI добра абрашаных гатункаў вар'іраваліся ад 0,4 да 0,6, прыйшоўшы да высновы, што гэты індэкс з'яўляецца паказчыкам адаптацыі гатункаў да вады. стрэсавыя стану. Больш за тое, Чавес-Арыяс і інш. (2020) ацанілі эфектыўнасць сінтэтычных элісітараў у якасці ўсёабдымнай стратэгіі барацьбы са стрэсам у раслін C. elegans і выявілі, што расліны, апырсканыя гэтымі злучэннямі, дэманструюць 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 і начных тэмператур, з выкарыстаннем фізіялагічных і біяхімічных прыкмет (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Тым не менш, у апошнія некалькі гадоў аналіз практычных, эканамічных і прыбытковых тэхналогій становіцца ўсё больш важным, каб прапанаваць інтэграванае кіраванне раслінаводствам для 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), назіраныя ў гэтым даследаванні, дазваляюць выказаць здагадку, што пазакаранёвае апырскванне CK або BR можа быць прыдатным метадам кіравання ўраджаем для змякчэння неспрыяльных эфектаў. Уплыў перыядаў ўмеранага цеплавога стрэсу. Гэтыя апрацоўкі палепшылі пераноснасць абодвух генатыпаў рысу (нізкі CSI і высокі RTI), дэманструючы агульную тэндэнцыю фізіялагічных і біяхімічных рэакцый раслін пры камбінаваным цеплавым стрэсе. Асноўнай рэакцыяй раслін рысу было зніжэнне ўтрымання ГК, агульнага хларафіла, хларафілаў α і β і кароціноіды. Акрамя таго, расліны пакутуюць ад пашкоджання PSII (зніжэнне параметраў флуарэсцэнцыі хларафіла, такіх як суадносіны Fv/Fm) і ўзмацнення перакіснага акіслення ліпідаў. З іншага боку, калі рыс апрацоўвалі CK і BR, гэтыя негатыўныя эфекты былі змякчаны і ўтрыманне пролина павялічылася (мал. 4).
Малюнак 4. Канцэптуальная мадэль уздзеяння камбінаванага цеплавога стрэсу і распылення рэгулятара росту лісця на расліны рысу. Чырвоныя і сінія стрэлкі паказваюць адмоўны або станоўчы эфект узаемадзеяння паміж цеплавым стрэсам і пазакаранёвай падкормкай BR (брасінастэроід) і CK (цытакінін) на фізіялагічныя і біяхімічныя рэакцыі адпаведна. gs: вусцейкавая праводнасць; Total Chl: агульнае ўтрыманне хларафіла; Chl α: утрыманне хларафіла β; Cx+c: утрыманне кароціноідаў;
Падводзячы вынік, 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, гібераліны, цытакініны або брасінастэроіды), прадэманстравалі пэўную ступень камбінаванага зніжэння цеплавога стрэсу. Тым не менш, цытакінін і брасінастэроіды выклікалі лепшую адаптацыю раслін, паколькі абодва рэгулятары росту раслін павялічвалі ўтрыманне хларафіла, параметры флуарэсцэнцыі альфа-хларафіла, gs і RWC у параўнанні з раслінамі рысу без усялякага прымянення, а таксама зніжалі ўтрыманне MDA і тэмпературу кроны. Падводзячы вынік, мы робім выснову, што выкарыстанне рэгулятараў росту раслін (цытакінінаў і брасінастэроідаў) з'яўляецца карысным інструментам у кіраванні стрэсавымі ўмовамі ў пасевах рысу, выкліканым моцным цеплавым стрэсам у перыяды высокіх тэмператур.
Арыгінальныя матэрыялы, прадстаўленыя ў даследаванні, змяшчаюцца разам з артыкулам, а далейшыя запыты можна накіроўваць адпаведным аўтарам.