Рэгулятары росту раслін (РРР)з'яўляюцца эканамічна эфектыўным спосабам павышэння ахоўных здольнасцей раслін у стрэсавых умовах. У гэтым даследаванні вывучалася здольнасць двухГРР, тыямачавіна (TU) і аргінін (Arg) для палягчэння салёнага стрэсу ў пшаніцы. Вынікі паказалі, што TU і Arg, асабліва пры сумесным выкарыстанні, могуць рэгуляваць рост раслін ва ўмовах салёнага стрэсу. Іх апрацоўка значна павялічыла актыўнасць антыаксідантных ферментаў, адначасова зніжаючы ўзровень актыўных формаў кіслароду (ROS), маландавага дыяльдэгіду (MDA) і адноснай уцечкі электралітаў (REL) у праростках пшаніцы. Акрамя таго, гэтыя апрацоўкі значна знізілі канцэнтрацыю Na+ і Ca2+ і суадносіны Na+/K+, пры гэтым значна павялічыўшы канцэнтрацыю K+, тым самым падтрымліваючы іённа-асматычны баланс. Што яшчэ больш важна, TU і Arg значна павялічылі ўтрыманне хларафіла, чыстую хуткасць фотасінтэзу і хуткасць газаабмену ў праростках пшаніцы ва ўмовах салёнага стрэсу. TU і Arg, якія выкарыстоўваліся асобна або ў спалучэнні, маглі павялічыць назапашванне сухога рэчыва на 9,03–47,45%, і павелічэнне было найбольшым пры сумесным выкарыстанні. У заключэнне, гэта даследаванне падкрэслівае, што падтрыманне акісляльна-аднаўленчага гамеастазу і іённага балансу важна для павышэння ўстойлівасці раслін да салёнага стрэсу. Акрамя таго, TU і Arg былі рэкамендаваны ў якасці патэнцыйных...рэгулятары росту раслін,асабліва пры сумесным выкарыстанні для павышэння ўраджайнасці пшаніцы.
Хуткія змены клімату і сельскагаспадарчых практык павялічваюць дэградацыю сельскагаспадарчых экасістэм1. Адным з найбольш сур'ёзных наступстваў з'яўляецца засаленне зямель, якое пагражае глабальнай харчовай бяспецы2. Засаленне ў цяперашні час закранае каля 20% ворных зямель ва ўсім свеце, і гэтая лічба можа павялічыцца да 50% да 2050 года3. Соле-шчолачны стрэс можа выклікаць асматычны стрэс у каранях сельскагаспадарчых культур, што парушае іённы баланс у расліне4. Такія неспрыяльныя ўмовы таксама могуць прывесці да паскоранага распаду хларафіла, зніжэння хуткасці фотасінтэзу і парушэнняў абмену рэчываў, што ў канчатковым выніку прыводзіць да зніжэння ўраджайнасці раслін5,6. Больш за тое, распаўсюджаным сур'ёзным наступствам з'яўляецца павелічэнне выпрацоўкі актыўных формаў кіслароду (АФК), якія могуць выклікаць акісляльнае пашкоджанне розных біямалекул, у тым ліку ДНК, бялкоў і ліпідаў7.
Пшаніца (Triticum aestivum) — адна з найважнейшых збожжавых культур у свеце. Гэта не толькі найбольш шырока вырошчваемая збожжавая культура, але і важная камерцыйная культура8. Аднак пшаніца адчувальная да солі, якая можа перашкаджаць яе росту, парушаць фізіялагічныя і біяхімічныя працэсы і значна зніжаць ураджайнасць. Асноўныя стратэгіі змякчэння наступстваў салёвага стрэсу ўключаюць генетычную мадыфікацыю і выкарыстанне рэгулятараў росту раслін. Генетычна мадыфікаваныя арганізмы (ГМ) — гэта выкарыстанне рэдагавання генаў і іншых метадаў для стварэння салёўстойлівых гатункаў пшаніцы9,10. З іншага боку, рэгулятары росту раслін павышаюць салёўстойлівасць пшаніцы, рэгулюючы фізіялагічную актыўнасць і ўзровень рэчываў, звязаных з соллю, тым самым змякчаючы пашкоджанні ад стрэсу11. Гэтыя рэгулятары, як правіла, больш прымальныя і шырока выкарыстоўваюцца, чым трансгенныя падыходы. Яны могуць павысіць устойлівасць раслін да розных абіятычных стрэсаў, такіх як засоленасць, засуха і цяжкія металы, і спрыяць прарастанню насення, засваенню пажыўных рэчываў і рэпрадуктыўнаму росту, тым самым павялічваючы ўраджайнасць і якасць сельскагаспадарчых культур.12 Рэгулятары росту раслін маюць вырашальнае значэнне для забеспячэння росту сельскагаспадарчых культур і падтрымання ўраджайнасці і якасці дзякуючы сваёй экалагічнасці, прастаце выкарыстання, эканамічнай эфектыўнасці і практычнасці. 13 Аднак, паколькі гэтыя мадулятары маюць падобныя механізмы дзеяння, выкарыстанне аднаго з іх асобна можа быць неэфектыўным. Пошук камбінацыі рэгулятараў росту, якія могуць палепшыць устойлівасць да солі ў пшаніцы, мае вырашальнае значэнне для селекцыі пшаніцы ў неспрыяльных умовах, павышэння ўраджайнасці і забеспячэння харчовай бяспекі.
Няма даследаванняў, якія б вывучалі сумеснае выкарыстанне TU і Arg. Незразумела, ці можа гэта інавацыйнае спалучэнне сінергічна спрыяць росту пшаніцы ва ўмовах салёнага стрэсу. Таму мэтай гэтага даследавання было вызначыць, ці могуць гэтыя два рэгулятары росту сінергічна паменшыць неспрыяльныя наступствы салёнага стрэсу для пшаніцы. З гэтай мэтай мы правялі кароткатэрміновы гідрапонны эксперымент па вырошчванні расады пшаніцы, каб даследаваць перавагі сумеснага прымянення TU і Arg да пшаніцы ва ўмовах салёнага стрэсу, засяродзіўшы ўвагу на акісляльна-аднаўленчым і іённым балансе раслін. Мы выказалі гіпотэзу, што спалучэнне TU і Arg можа сінергічна працаваць для зніжэння акісляльнага пашкоджання, выкліканага салёным стрэсам, і кіравання іённым дысбалансам, тым самым павышаючы салеўстойлівасць пшаніцы.
Змест МДА ва ўзорах вызначалі метадам з тыябарбітуравай кіслатой. Дакладна ўзважылі 0,1 г свежага парашка ўзору, экстрагавалі 1 мл 10% трыхларуксуснай кіслаты на працягу 10 хвілін, цэнтрыфугавалі пры 10 000 g на працягу 20 хвілін і сабралі супернатант. Экстракт змяшалі з роўным аб'ёмам 0,75% тыябарбітуравай кіслаты і інкубавалі пры 100 °C на працягу 15 хвілін. Пасля інкубацыі супернатант сабралі цэнтрыфугаваннем і вымералі значэнні аптычнай шчыльнасці пры 450 нм, 532 нм і 600 нм. Канцэнтрацыю МДА разлічылі наступным чынам:
Падобна да 3-дзённай апрацоўкі, ужыванне Arg і Tu таксама значна павялічыла актыўнасць антыаксідантных ферментаў праросткаў пшаніцы пры 6-дзённай апрацоўцы. Камбінацыя TU і Arg па-ранейшаму была найбольш эфектыўнай. Аднак праз 6 дзён пасля апрацоўкі актыўнасць чатырох антыаксідантных ферментаў пры розных умовах апрацоўкі прадэманстравала тэндэнцыю да зніжэння ў параўнанні з 3 днямі пасля апрацоўкі (Малюнак 6).
Фотасінтэз з'яўляецца асновай назапашвання сухога рэчыва ў раслінах і адбываецца ў хларапластах, якія надзвычай адчувальныя да солі. Саляны стрэс можа прывесці да акіслення плазматычнай мембраны, парушэння асматычнага балансу клетак, пашкоджання ультраструктуры хларапластаў36, выклікаць дэградацыю хларафіла, знізіць актыўнасць ферментаў цыклу Кальвіна (у тым ліку Rubisco) і знізіць перанос электронаў з PS II у PS I37. Акрамя таго, саляны стрэс можа выклікаць закрыццё вусцейкаў, тым самым зніжаючы канцэнтрацыю CO2 у лісці і інгібіруючы фотасінтэз38. Нашы вынікі пацвердзілі папярэднія высновы аб тым, што саляны стрэс зніжае праводнасць вусцейкаў у пшаніцы, што прыводзіць да зніжэння хуткасці транспірацыі лісця і ўнутрыклеткавай канцэнтрацыі CO2, што ў канчатковым выніку прыводзіць да зніжэння фотасінтэтычнай здольнасці і зніжэння біямасы пшаніцы (мал. 1 і 3). Прыкметна, што ўжыванне TU і Arg можа павысіць фотасінтэтычную эфектыўнасць раслін пшаніцы пры саляным стрэсе. Паляпшэнне фотасінтэтычнай эфектыўнасці было асабліва значным, калі TU і Arg ужываліся адначасова (мал. 3). Гэта можа быць звязана з тым, што TU і Arg рэгулююць адкрыццё і закрыццё вусцейкаў, тым самым павышаючы фотасінтэтычную эфектыўнасць, што пацвярджаецца папярэднімі даследаваннямі. Напрыклад, Бенкарці і інш. выявілі, што пры ўздзеянні салёнай солі TU значна павялічвае вусцейкавую праводнасць, хуткасць асіміляцыі CO2 і максімальную квантавую эфектыўнасць фотахіміі PSII у Atriplex portulacoides L.39. Нягледзячы на тое, што няма прамых звестак, якія б пацвярджалі, што Arg можа рэгуляваць адкрыццё і закрыццё вусцейкаў у раслін, якія падвяргаюцца ўздзеянню салёнай солі, Сільвейра і інш. паказалі, што Arg можа спрыяць газаабмену ў лісці ва ўмовах засухі22.
Карацей кажучы, гэта даследаванне падкрэслівае, што, нягледзячы на розныя механізмы дзеяння і фізіка-хімічныя ўласцівасці, TU і Arg могуць забяспечыць параўнальную ўстойлівасць да стрэсу NaCl у праросткаў пшаніцы, асабліва пры сумесным ужыванні. Ужыванне TU і Arg можа актываваць антыаксідантную ферментную абарончую сістэму праросткаў пшаніцы, знізіць утрыманне ROS і падтрымліваць стабільнасць мембранных ліпідаў, тым самым падтрымліваючы фотасінтэз і баланс Na+/K+ у праросткаў. Аднак гэта даследаванне таксама мае абмежаванні; хоць сінергічны эфект TU і Arg быў пацверджаны, а яго фізіялагічны механізм быў да пэўнай ступені растлумачаны, больш складаны малекулярны механізм застаецца незразумелым. Такім чынам, неабходна далейшае вывучэнне сінергічнага механізму TU і Arg з выкарыстаннем транскрыптомных, метабаломных і іншых метадаў.
Наборы дадзеных, выкарыстаныя і/або прааналізаваныя падчас гэтага даследавання, даступныя ў адпаведнага аўтара па абгрунтаваным запыце.
Час публікацыі: 19 мая 2025 г.