Pengawal tumbesaran tumbuhan telah digunakan sebagai strategi untuk mengurangkan tekanan haba dalam pelbagai tanaman

Pengeluaran beras merosot disebabkan oleh perubahan iklim dan kepelbagaian di Colombia.Pengawal selia pertumbuhan tumbuhantelah digunakan sebagai strategi untuk mengurangkan tekanan haba dalam pelbagai tanaman. Oleh itu, objektif kajian ini adalah untuk menilai kesan fisiologi (kekonduksian stomatal, kekonduksian stomatal, jumlah kandungan klorofil, nisbah Fv/Fm bagi dua genotip padi komersial yang tertakluk kepada tekanan haba gabungan (suhu siang dan malam yang tinggi), suhu kanopi dan kandungan air relatif) dan pembolehubah biokimia (malondialdehid (MDA) dan kandungan asid prolinik). Eksperimen pertama dan kedua dijalankan menggunakan tumbuhan daripada dua genotip padi Federrose 67 (“F67”) dan Federrose 2000 (“F2000”). Kedua-dua eksperimen dianalisis bersama sebagai satu siri eksperimen. Rawatan yang ditetapkan adalah seperti berikut: kawalan mutlak (AC) (pokok padi ditanam pada suhu optimum (suhu siang/malam 30/25°C)), kawalan tekanan haba (SC) [pokok padi yang tertakluk kepada tekanan haba gabungan sahaja (40/25°C). 30°C)], dan pokok padi telah ditekan dan disembur dengan pengawal tumbesaran tumbuhan (tekanan+AUX, tegasan+BR, tegasan+CK atau tegasan+GA) dua kali (5 hari sebelum dan 5 hari selepas tegasan haba). Penyemburan dengan SA meningkatkan jumlah kandungan klorofil bagi kedua-dua varieti (berat segar pokok padi “F67″ dan “F2000″ masing-masing adalah 3.25 dan 3.65 mg/g) berbanding pokok SC (berat segar pokok “F67″ ialah 2.36 dan 2.56 mg). g-1)” dan pokok padi “F2000″, aplikasi foliar CK juga secara amnya meningkatkan kekonduksian stomata pokok padi “F2000″ (499.25 vs. 150.60 mmol m-2 s) berbanding kawalan tegasan haba. tegasan haba, suhu mahkota tumbuhan berkurangan sebanyak 2–3 °C, dan kandungan MDA dalam tumbuhan berkurangan. Indeks toleransi relatif menunjukkan bahawa aplikasi foliar CK (97.69%) dan BR (60.73%) dapat membantu mengurangkan masalah tekanan haba gabungan terutamanya dalam pokok padi F2000. Kesimpulannya, penyemburan foliar BR atau CK boleh dianggap sebagai strategi agronomi untuk membantu mengurangkan kesan negatif keadaan tekanan haba gabungan terhadap tingkah laku fisiologi pokok padi.
Padi (Oryza sativa) tergolong dalam keluarga Poaceae dan merupakan salah satu bijirin yang paling banyak ditanam di dunia bersama jagung dan gandum (Bajaj dan Mohanty, 2005). Keluasan kawasan penanaman padi ialah 617,934 hektar, dan pengeluaran negara pada tahun 2020 ialah 2,937,840 tan dengan purata hasil sebanyak 5.02 tan/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Pemanasan global menjejaskan tanaman padi, yang membawa kepada pelbagai jenis tekanan abiotik seperti suhu tinggi dan tempoh kemarau. Perubahan iklim menyebabkan suhu global meningkat; Suhu diunjurkan meningkat sebanyak 1.0–3.7°C pada abad ke-21, yang boleh meningkatkan kekerapan dan intensiti tekanan haba. Peningkatan suhu persekitaran telah menjejaskan padi, menyebabkan hasil tanaman menurun sebanyak 6–7%. Sebaliknya, perubahan iklim juga membawa kepada keadaan persekitaran yang tidak menguntungkan untuk tanaman, seperti tempoh kemarau yang teruk atau suhu tinggi di kawasan tropika dan subtropika. Di samping itu, peristiwa kebolehubahan seperti El Niño boleh menyebabkan tekanan haba dan memburukkan lagi kerosakan tanaman di beberapa kawasan tropika. Di Colombia, suhu di kawasan penghasil padi diunjurkan meningkat sebanyak 2–2.5°C menjelang 2050, mengurangkan pengeluaran beras dan menjejaskan aliran produk ke pasaran dan rantaian bekalan.
Kebanyakan tanaman padi ditanam di kawasan yang suhunya hampir dengan julat optimum untuk pertumbuhan tanaman (Shah et al., 2011). Telah dilaporkan bahawa purata suhu siang dan malam yang optimum untukpertumbuhan dan perkembangan padiSecara amnya, suhu adalah masing-masing 28°C dan 22°C (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Suhu di atas ambang ini boleh menyebabkan tempoh tekanan haba sederhana hingga teruk semasa peringkat sensitif perkembangan padi (pembentukan anak pokok, antesis, pembungaan, dan pengisian bijirin), sekali gus menjejaskan hasil bijirin secara negatif. Pengurangan hasil ini terutamanya disebabkan oleh tempoh tekanan haba yang panjang, yang mempengaruhi fisiologi tumbuhan. Disebabkan oleh interaksi pelbagai faktor, seperti tempoh tekanan dan suhu maksimum yang dicapai, tekanan haba boleh menyebabkan pelbagai kerosakan yang tidak dapat dipulihkan kepada metabolisme dan perkembangan tumbuhan.
Tekanan haba mempengaruhi pelbagai proses fisiologi dan biokimia dalam tumbuhan. Fotosintesis daun adalah salah satu proses yang paling mudah terdedah kepada tekanan haba dalam tumbuhan padi, kerana kadar fotosintesis berkurangan sebanyak 50% apabila suhu harian melebihi 35°C. Tindak balas fisiologi tumbuhan padi berbeza-beza bergantung pada jenis tekanan haba. Contohnya, kadar fotosintesis dan kekonduksian stomata terhalang apabila tumbuhan terdedah kepada suhu siang hari yang tinggi (33–40°C) atau suhu siang dan malam yang tinggi (35–40°C pada siang hari, 28–30°C). C bermaksud malam) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Suhu malam yang tinggi (30°C) menyebabkan perencatan fotosintesis yang sederhana tetapi meningkatkan respirasi malam (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Terlepas dari tempoh tekanan, tekanan haba juga mempengaruhi kandungan klorofil daun, nisbah pendarfluor klorofil yang berubah-ubah kepada pendarfluor klorofil maksimum (Fv/Fm), dan pengaktifan Rubisco dalam pokok padi (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). ) Sanchez Reynoso et al., 2014).
Perubahan biokimia merupakan satu lagi aspek penyesuaian tumbuhan terhadap tekanan haba (Wahid et al., 2007). Kandungan prolin telah digunakan sebagai penunjuk biokimia tekanan tumbuhan (Ahmed dan Hassan 2011). Prolin memainkan peranan penting dalam metabolisme tumbuhan kerana ia bertindak sebagai sumber karbon atau nitrogen dan sebagai penstabil membran di bawah keadaan suhu tinggi (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Suhu tinggi juga mempengaruhi kestabilan membran melalui peroksidaan lipid, yang membawa kepada pembentukan malondialdehid (MDA) (Wahid et al., 2007). Oleh itu, kandungan MDA juga telah digunakan untuk memahami integriti struktur membran sel di bawah tekanan haba (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Akhir sekali, tekanan haba gabungan [37/30°C (siang/malam)] meningkatkan peratusan kebocoran elektrolit dan kandungan malondialdehid dalam beras (Liu et al., 2013).
Penggunaan pengatur pertumbuhan tumbuhan (GR) telah dinilai untuk mengurangkan kesan negatif tekanan haba, kerana bahan-bahan ini terlibat secara aktif dalam tindak balas tumbuhan atau mekanisme pertahanan fisiologi terhadap tekanan tersebut (Peleg dan Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Aplikasi sumber genetik secara eksogen telah memberi kesan positif terhadap toleransi tekanan haba dalam pelbagai tanaman. Kajian telah menunjukkan bahawa fitohormon seperti giberelin (GA), sitokinin (CK), auksin (AUX) atau brassinosteroid (BR) membawa kepada peningkatan dalam pelbagai pembolehubah fisiologi dan biokimia (Peleg dan Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al., 2012; Zhou et al., 2014). Di Colombia, aplikasi sumber genetik secara eksogen dan kesannya terhadap tanaman padi belum difahami dan dikaji sepenuhnya. Walau bagaimanapun, kajian terdahulu menunjukkan bahawa penyemburan foliar BR boleh meningkatkan toleransi padi dengan meningkatkan ciri pertukaran gas, kandungan klorofil atau prolin daun anak benih padi (Quintero-Calderón et al., 2021).
Sitokinin menjadi perantara tindak balas tumbuhan terhadap tekanan abiotik, termasuk tekanan haba (Ha et al., 2012). Di samping itu, telah dilaporkan bahawa aplikasi eksogen CK dapat mengurangkan kerosakan haba. Contohnya, aplikasi eksogen zeatin meningkatkan kadar fotosintesis, kandungan klorofil a dan b, dan kecekapan pengangkutan elektron dalam bentgrass menjalar (Agrotis estolonifera) semasa tekanan haba (Xu dan Huang, 2009; Jespersen dan Huang, 2015). Aplikasi eksogen zeatin juga dapat meningkatkan aktiviti antioksidan, meningkatkan sintesis pelbagai protein, mengurangkan kerosakan spesies oksigen reaktif (ROS) dan penghasilan malondialdehid (MDA) dalam tisu tumbuhan (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Penggunaan asid giberelik juga menunjukkan tindak balas positif terhadap tekanan haba. Kajian telah menunjukkan bahawa biosintesis GA menjadi perantara pelbagai laluan metabolik dan meningkatkan toleransi di bawah keadaan suhu tinggi (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) mendapati bahawa penyemburan foliar GA eksogen (25 atau 50 mg*L) boleh meningkatkan kadar fotosintesis dan aktiviti antioksidan dalam tumbuhan oren yang tertekan haba berbanding tumbuhan kawalan. Telah diperhatikan juga bahawa penggunaan HA eksogen meningkatkan kandungan lembapan relatif, kandungan klorofil dan karotenoid serta mengurangkan peroksidaan lipid dalam pokok kurma (Phoenix dactylifera) di bawah tekanan haba (Khan et al., 2020). Auksin juga memainkan peranan penting dalam mengawal selia tindak balas pertumbuhan adaptif terhadap keadaan suhu tinggi (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Pengatur pertumbuhan ini bertindak sebagai penanda biokimia dalam pelbagai proses seperti sintesis atau degradasi prolina di bawah tekanan abiotik (Ali et al. 2007). Di samping itu, AUX juga meningkatkan aktiviti antioksidan, yang membawa kepada penurunan MDA dalam tumbuhan disebabkan oleh penurunan peroksidaan lipid (Bielach et al., 2017). Sergeev et al. (2018) memerhatikan bahawa dalam tumbuhan kacang pis (Pisum sativum) di bawah tekanan haba, kandungan prolina – dimetilaminoetoksikokarbonilmetil)naftilklorometil eter (TA-14) meningkat. Dalam eksperimen yang sama, mereka juga memerhatikan tahap MDA yang lebih rendah dalam tumbuhan yang dirawat berbanding tumbuhan yang tidak dirawat dengan AUX.
Brassinosteroid merupakan satu lagi kelas pengawal selia pertumbuhan yang digunakan untuk mengurangkan kesan tekanan haba. Ogweno et al. (2008) melaporkan bahawa semburan BR eksogen meningkatkan kadar fotosintesis bersih, kekonduksian stomata dan kadar maksimum karboksilasi Rubisco tumbuhan tomato (Solanum lycopersicum) di bawah tekanan haba selama 8 hari. Penyemburan foliar epibrassinosteroid boleh meningkatkan kadar fotosintesis bersih tumbuhan timun (Cucumis sativus) di bawah tekanan haba (Yu et al., 2004). Di samping itu, penggunaan BR eksogen melambatkan degradasi klorofil dan meningkatkan kecekapan penggunaan air dan hasil kuantum maksimum fotokimia PSII dalam tumbuhan di bawah tekanan haba (Holá et al., 2010; Toussagunpanit et al., 2015).
Disebabkan oleh perubahan iklim dan kebolehubahan, tanaman padi menghadapi tempoh suhu harian yang tinggi (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Dalam fenotaip tumbuhan, penggunaan fitonutrien atau biostimulan telah dikaji sebagai strategi untuk mengurangkan tekanan haba di kawasan penanaman padi (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al., 2021). Di samping itu, penggunaan pembolehubah biokimia dan fisiologi (suhu daun, konduktans stomata, parameter pendarfluor klorofil, klorofil dan kandungan air relatif, sintesis malondialdehid dan prolin) merupakan alat yang boleh dipercayai untuk menapis tanaman padi di bawah tekanan haba di peringkat tempatan dan antarabangsa (Sánchez-Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Walau bagaimanapun, kajian mengenai penggunaan semburan fitohormonal foliar dalam padi di peringkat tempatan masih jarang berlaku. Oleh itu, kajian tentang tindak balas fisiologi dan biokimia penggunaan pengawal selia pertumbuhan tumbuhan adalah sangat penting untuk cadangan strategi agronomi praktikal untuk menangani kesan negatif tempoh tekanan haba kompleks dalam padi. ​​Oleh itu, tujuan kajian ini adalah untuk menilai kesan fisiologi (konduktans stomata, parameter pendarfluor klorofil dan kandungan air relatif) dan biokimia penggunaan foliar empat pengawal selia pertumbuhan tumbuhan (AUX, CK, GA dan BR). (Pigmen fotosintetik, kandungan malondialdehid dan prolin) Pembolehubah dalam dua genotip padi komersial yang tertakluk kepada tekanan haba gabungan (tinggi suhu siang/malam).
Dalam kajian ini, dua eksperimen bebas telah dijalankan. Genotip Federrose 67 (F67: genotip yang berkembang dalam suhu tinggi sepanjang dekad yang lalu) dan Federrose 2000 (F2000: genotip yang berkembang pada dekad terakhir abad ke-20 yang menunjukkan daya tahan terhadap virus daun putih) telah digunakan buat kali pertama. biji benih. dan eksperimen kedua, masing-masing. Kedua-dua genotip ditanam secara meluas oleh petani Colombia. Benih disemai dalam dulang 10-L (panjang 39.6 cm, lebar 28.8 cm, tinggi 16.8 cm) yang mengandungi tanah lempung berpasir dengan 2% bahan organik. Lima biji benih yang telah dicambah telah ditanam di setiap dulang. Palet diletakkan di rumah hijau Fakulti Sains Pertanian Universiti Kebangsaan Colombia, kampus Bogotá (43°50′56″ N, 74°04′051″ B), pada ketinggian 2556 m dari paras laut (dpl). m.) dan telah dijalankan dari Oktober hingga Disember 2019. Satu eksperimen (Federroz 67) dan eksperimen kedua (Federroz 2000) pada musim yang sama tahun 2020.
Keadaan persekitaran di rumah hijau semasa setiap musim penanaman adalah seperti berikut: suhu siang dan malam 30/25°C, kelembapan relatif 60~80%, fotokala semula jadi 12 jam (sinaran aktif fotosintetik 1500 µmol (foton) m-2 s-). 1 pada tengah hari). Tanaman dibaja mengikut kandungan setiap unsur 20 hari selepas kemunculan benih (DAE), menurut Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg nitrogen setiap tanaman, 110 mg fosforus setiap tanaman, 350 mg kalium setiap tanaman, 68 mg kalsium setiap tanaman, 20 mg magnesium setiap tanaman, 20 mg sulfur setiap tanaman, 17 mg silikon setiap tanaman. Tanaman mengandungi 10 mg boron setiap tanaman, 17 mg kuprum setiap tanaman, dan 44 mg zink setiap tanaman. Tanaman padi dikekalkan sehingga 47 DAE dalam setiap eksperimen apabila ia mencapai peringkat fenologi V5 dalam tempoh ini. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa peringkat fenologi ini merupakan masa yang sesuai untuk menjalankan kajian tekanan haba dalam padi (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
Dalam setiap eksperimen, dua aplikasi berasingan pengatur pertumbuhan daun telah dilakukan. Set pertama semburan fitohormon foliar telah digunakan 5 hari sebelum rawatan tekanan haba (42 DAE) untuk menyediakan tumbuhan terhadap tekanan persekitaran. Semburan foliar kedua kemudiannya diberikan 5 hari selepas tumbuhan terdedah kepada keadaan tekanan (52 DAE). Empat fitohormon telah digunakan dan sifat setiap bahan aktif yang disembur dalam kajian ini disenaraikan dalam Jadual Tambahan 1. Kepekatan pengatur pertumbuhan daun yang digunakan adalah seperti berikut: (i) Auksin (asid 1-naftilasetik: NAA) pada kepekatan 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10–5 M giberelin (asid giberelik: NAA); GA3); (iii) Sitokinin (trans-zeatin) 1 × 10-5 M (iv) Brassinosteroid [Spirostan-6-one, 3,5-dihidroksi-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Kepekatan ini dipilih kerana ia mendorong tindak balas positif dan meningkatkan daya tahan tumbuhan terhadap tekanan haba (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Pokok padi tanpa sebarang semburan pengawal tumbesaran tumbuhan dirawat dengan air suling sahaja. Semua pokok padi disembur dengan penyembur tangan. Sapukan 20 ml H2O pada pokok untuk melembapkan permukaan atas dan bawah daun. Semua semburan foliar menggunakan bahan bantu pertanian (Agrotin, Bayer CropScience, Colombia) pada 0.1% (v/v). Jarak antara pasu dan penyembur ialah 30 cm.
Rawatan tekanan haba diberikan 5 hari selepas semburan foliar pertama (47 DAE) dalam setiap eksperimen. Pokok padi dipindahkan dari rumah hijau ke ruang pertumbuhan 294 L (MLR-351H, Sanyo, IL, USA) untuk mewujudkan tekanan haba atau mengekalkan keadaan persekitaran yang sama (47 DAE). Rawatan tekanan haba gabungan dijalankan dengan menetapkan ruang pada suhu siang/malam berikut: suhu tinggi siang hari [40°C selama 5 jam (dari 11:00 hingga 16:00)] dan tempoh malam [30°C selama 5 jam]. 8 hari berturut-turut (dari 19:00 hingga 24:00). Suhu tekanan dan masa pendedahan dipilih berdasarkan kajian terdahulu (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). Sebaliknya, sekumpulan tumbuhan yang dipindahkan ke ruang pertumbuhan telah disimpan di rumah hijau pada suhu yang sama (30°C pada siang hari/25°C pada waktu malam) selama 8 hari berturut-turut.
Pada akhir eksperimen, kumpulan rawatan berikut telah diperoleh: (i) keadaan suhu pertumbuhan + aplikasi air suling [Kawalan mutlak (AC)], (ii) keadaan tegasan haba + aplikasi air suling [Kawalan tegasan haba (SC)], (iii) keadaan tegasan haba + aplikasi auksin (AUX), (iv) keadaan tegasan haba + aplikasi giberelin (GA), (v) keadaan tegasan haba + aplikasi sitokinin (CK), dan (vi) keadaan tegasan haba + brassinosteroid (BR) Lampiran. Kumpulan rawatan ini digunakan untuk dua genotip (F67 dan F2000). Semua rawatan dijalankan dalam reka bentuk rawak sepenuhnya dengan lima replika, setiap satu terdiri daripada satu tumbuhan. Setiap tumbuhan digunakan untuk membaca pembolehubah yang ditentukan pada akhir eksperimen. Eksperimen ini berlangsung selama 55 DAE.
Konduktans stomatal (gs) diukur menggunakan porosometer mudah alih (SC-1, METER Group Inc., USA) dalam julat 0 hingga 1000 mmol m-2 s-1, dengan apertur ruang sampel 6.35 mm. Pengukuran diambil dengan melekatkan prob stomameter pada daun matang dengan pucuk utama tumbuhan berkembang sepenuhnya. Bagi setiap rawatan, bacaan gs diambil pada tiga daun setiap tumbuhan antara jam 11:00 dan 16:00 dan dirata-ratakan.
RWC ditentukan mengikut kaedah yang diterangkan oleh Ghoulam et al. (2002). Lembaran yang dikembangkan sepenuhnya yang digunakan untuk menentukan g juga digunakan untuk mengukur RWC. Berat segar (BW) ditentukan sejurus selepas dituai menggunakan penimbang digital. Daun-daun kemudiannya diletakkan di dalam bekas plastik yang berisi air dan dibiarkan di tempat gelap pada suhu bilik (22°C) selama 48 jam. Kemudian, timbang pada penimbang digital dan catatkan berat yang dikembangkan (TW). Daun yang bengkak dikeringkan dalam ketuhar pada suhu 75°C selama 48 jam dan berat keringnya (BW) direkodkan.
Kandungan klorofil relatif ditentukan menggunakan meter klorofil (atLeafmeter, FT Green LLC, USA) dan dinyatakan dalam unit atLeaf (Dey et al., 2016). Bacaan kecekapan kuantum maksimum PSII (nisbah Fv/Fm) direkodkan menggunakan fluorimeter klorofil pengujaan berterusan (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Daun diadaptasi gelap menggunakan pengapit daun selama 20 minit sebelum pengukuran Fv/Fm (Restrepo-Diaz dan Garces-Varon, 2013). Selepas daun diaklimatisasi gelap, garis dasar (F0) dan pendarfluor maksimum (Fm) diukur. Daripada data ini, pendarfluor berubah-ubah (Fv = Fm – F0), nisbah pendarfluor berubah-ubah kepada pendarfluor maksimum (Fv/Fm), hasil kuantum maksimum fotokimia PSII (Fv/F0) dan nisbah Fm/F0 telah dikira (Baker, 2008; Lee et al. ., 2017). Bacaan pendarfluor klorofil dan klorofil relatif telah diambil pada daun yang sama yang digunakan untuk pengukuran gs.
Kira-kira 800 mg berat segar daun dikumpulkan sebagai pembolehubah biokimia. Sampel daun kemudiannya dihomogenkan dalam nitrogen cecair dan disimpan untuk analisis selanjutnya. Kaedah spektrometri yang digunakan untuk menganggarkan kandungan klorofil a, b dan karotenoid tisu adalah berdasarkan kaedah dan persamaan yang diterangkan oleh Wellburn (1994). Sampel tisu daun (30 mg) dikumpulkan dan dihomogenkan dalam 3 ml 80% aseton. Sampel kemudiannya disentrifugasi (model 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, USA) pada 5000 rpm selama 10 minit untuk membuang zarah. Supernatan dicairkan kepada isipadu akhir 6 ml dengan menambah 80% aseton (Sims dan Gamon, 2002). Kandungan klorofil ditentukan pada 663 (klorofil a) dan 646 (klorofil b) nm, dan karotenoid pada 470 nm menggunakan spektrofotometer (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, USA).
Kaedah asid tiobarbiturik (TBA) yang diterangkan oleh Hodges et al. (1999) telah digunakan untuk menilai peroksidaan lipid membran (MDA). Kira-kira 0.3 g tisu daun juga dihomogenkan dalam nitrogen cecair. Sampel telah disentrifugasi pada 5000 rpm dan penyerapan diukur pada spektrofotometer pada 440, 532 dan 600 nm. Akhir sekali, kepekatan MDA dikira menggunakan pekali kepupusan (157 M mL−1).
Kandungan prolin bagi semua rawatan ditentukan menggunakan kaedah yang diterangkan oleh Bates et al. (1973). Tambahkan 10 ml larutan akueus 3% asid sulfosalisilik ke dalam sampel yang disimpan dan tapis melalui kertas penapis Whatman (No. 2). Kemudian 2 ml filtrat ini direaksikan dengan 2 ml asid ninhidrik dan 2 ml asid asetik glasial. Campuran diletakkan di dalam mandian air pada suhu 90°C selama 1 jam. Hentikan tindak balas dengan mengeram di atas ais. Goncangkan tiub dengan kuat menggunakan penggoncang vorteks dan larutkan larutan yang terhasil dalam 4 ml toluena. Bacaan penyerapan ditentukan pada 520 nm menggunakan spektrofotometer yang sama yang digunakan untuk kuantifikasi pigmen fotosintesis (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, USA).
Kaedah yang diterangkan oleh Gerhards et al. (2016) untuk mengira suhu kanopi dan CSI. Gambar terma diambil dengan kamera FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, USA) dengan ketepatan ±2°C pada akhir tempoh tekanan. Letakkan permukaan putih di belakang tumbuhan untuk fotografi. Sekali lagi, dua kilang dianggap sebagai model rujukan. Tumbuhan diletakkan di atas permukaan putih; satu disalut dengan adjuvan pertanian (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Colombia) untuk mensimulasikan pembukaan semua stomata [mod basah (Twet)], dan yang satu lagi adalah daun tanpa sebarang aplikasi [mod kering (Tdry)] (Castro-Duque et al., 2020). Jarak antara kamera dan pasu semasa penggambaran ialah 1 m.
Indeks toleransi relatif dikira secara tidak langsung menggunakan kekonduksian stomatal (gs) tumbuhan yang dirawat berbanding tumbuhan kawalan (tumbuhan tanpa rawatan tekanan dan dengan pengatur pertumbuhan digunakan) untuk menentukan toleransi genotip yang dirawat yang dinilai dalam kajian ini. RTI diperoleh menggunakan persamaan yang diadaptasi daripada Chávez-Arias et al. (2020).
Dalam setiap eksperimen, semua pembolehubah fisiologi yang dinyatakan di atas telah ditentukan dan direkodkan pada 55 DAE menggunakan daun yang mengembang sepenuhnya yang dikumpulkan dari kanopi atas. Di samping itu, pengukuran telah dijalankan di dalam ruang pertumbuhan untuk mengelakkan perubahan keadaan persekitaran di mana tumbuhan tumbuh.
Data daripada eksperimen pertama dan kedua dianalisis bersama sebagai satu siri eksperimen. Setiap kumpulan eksperimen terdiri daripada 5 tumbuhan, dan setiap tumbuhan membentuk satu unit eksperimen. Analisis varians (ANOVA) telah dijalankan (P ≤ 0.05). Apabila perbezaan yang ketara dikesan, ujian perbandingan post hoc Tukey telah digunakan pada P ≤ 0.05. Gunakan fungsi arcsine untuk menukar nilai peratusan. Data dianalisis menggunakan perisian Statistix v 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, USA) dan diplot menggunakan SigmaPlot (versi 10.0; Systat Software, San Jose, CA, USA). Analisis komponen utama telah dijalankan menggunakan perisian InfoStat 2016 (Analysis Software, National University of Cordoba, Argentina) untuk mengenal pasti pengawal selia pertumbuhan tumbuhan terbaik yang dikaji.
Jadual 1 meringkaskan ANOVA yang menunjukkan eksperimen, rawatan yang berbeza, dan interaksinya dengan pigmen fotosintesis daun (klorofil a, b, jumlah, dan karotenoid), malondialdehid (MDA) dan kandungan prolin, dan kekonduksian stomata. Kesan gs, kandungan air relatif. (RWC), kandungan klorofil, parameter pendarfluor alfa klorofil, suhu mahkota (PCT) (°C), indeks tekanan tanaman (CSI) dan indeks toleransi relatif pokok padi pada 55 DAE.
Jadual 1. Ringkasan data ANOVA mengenai pembolehubah fisiologi dan biokimia padi antara eksperimen (genotip) dan rawatan tekanan haba.
Perbezaan (P≤0.01) dalam interaksi pigmen fotosintesis daun, kandungan klorofil relatif (bacaan Atleaf), dan parameter pendarfluor alfa-klorofil antara eksperimen dan rawatan ditunjukkan dalam Jadual 2. Suhu siang dan malam yang tinggi meningkatkan jumlah kandungan klorofil dan karotenoid. Anak benih padi tanpa sebarang semburan fitohormon foliar (2.36 mg g-1 untuk “F67″ dan 2.56 mg g-1 untuk “F2000″) berbanding tumbuhan yang ditanam di bawah keadaan suhu optimum (2.67 mg g-1)) menunjukkan jumlah kandungan klorofil yang lebih rendah. Dalam kedua-dua eksperimen, “F67” ialah 2.80 mg g-1 dan “F2000” ialah 2.80 mg g-1. Selain itu, anak benih padi yang dirawat dengan kombinasi semburan AUX dan GA di bawah tekanan haba juga menunjukkan penurunan kandungan klorofil dalam kedua-dua genotip (AUX = 1.96 mg g-1 dan GA = 1.45 mg g-1 untuk “F67”; AUX = 1.96 mg g-1 dan GA = 1.45 mg g-1 untuk “F67”; AUX = 2.24 mg) g-1 dan GA = 1.43 mg g-1 (untuk “F2000”) di bawah keadaan tekanan haba. Di bawah keadaan tekanan haba, rawatan foliar dengan BR menghasilkan sedikit peningkatan dalam pembolehubah ini dalam kedua-dua genotip. Akhir sekali, semburan foliar CK menunjukkan nilai pigmen fotosintesis tertinggi di antara semua rawatan (rawatan AUX, GA, BR, SC dan AC) dalam genotip F67 (3.24 mg g-1) dan F2000 (3.65 mg g-1). Kandungan relatif klorofil (unit Atleaf) juga dikurangkan oleh tekanan haba gabungan. Nilai tertinggi juga direkodkan pada tumbuhan yang disembur dengan CC dalam kedua-dua genotip (41.66 untuk “F67” dan 49.30 untuk “F2000”). Nisbah Fv dan Fv/Fm menunjukkan perbezaan yang ketara antara rawatan dan kultivar (Jadual 2). Secara keseluruhan, antara pembolehubah ini, kultivar F67 kurang terdedah kepada tekanan haba berbanding kultivar F2000. Nisbah Fv dan Fv/Fm lebih terjejas dalam eksperimen kedua. Anak benih 'F2000' yang tertekan dan tidak disembur dengan sebarang fitohormon mempunyai nilai Fv terendah (2120.15) dan nisbah Fv/Fm (0.59), tetapi penyemburan foliar dengan CK membantu memulihkan nilai ini (Fv: 2591, 89, nisbah Fv/Fm: 0.73). , menerima bacaan yang serupa dengan yang direkodkan pada tumbuhan “F2000” yang ditanam di bawah keadaan suhu optimum (Fv: 2955.35, nisbah Fv/Fm: 0.73:0.72). Tiada perbezaan yang ketara dalam pendarfluor awal (F0), pendarfluor maksimum (Fm), hasil kuantum fotokimia maksimum PSII (Fv/F0) dan nisbah Fm/F0. Akhir sekali, BR menunjukkan trend yang serupa seperti yang diperhatikan dengan CK (Fv 2545.06, nisbah Fv/Fm 0.73).
Jadual 2. Kesan tegasan haba gabungan (40°/30°C siang/malam) terhadap pigmen fotosintesis daun [kesan jumlah klorofil (Chl Total), klorofil a (Chl a), klorofil b (Chl b) dan karotenoid Cx+c]], kandungan klorofil relatif (unit Atliff), parameter pendarfluor klorofil (pendarfluor awal (F0), pendarfluor maksimum (Fm), pendarfluor berubah-ubah (Fv), kecekapan PSII maksimum (Fv/Fm), hasil kuantum maksimum fotokimia PSII (Fv/F0) dan Fm/F0 dalam tumbuhan dua genotip padi [Federrose 67 (F67) dan Federrose 2000 (F2000)] 55 hari selepas kemunculan (DAE)).
Kandungan air relatif (RWC) bagi pokok padi yang dirawat secara berbeza menunjukkan perbezaan (P ≤ 0.05) dalam interaksi antara rawatan eksperimen dan foliar (Rajah 1A). Apabila dirawat dengan SA, nilai terendah direkodkan untuk kedua-dua genotip (74.01% untuk F67 dan 76.6% untuk F2000). Di bawah keadaan tekanan haba, RWC pokok padi bagi kedua-dua genotip yang dirawat dengan fitohormon berbeza meningkat dengan ketara. Secara keseluruhan, aplikasi foliar CK, GA, AUX, atau BR meningkatkan RWC kepada nilai yang serupa dengan tumbuhan yang ditanam di bawah keadaan optimum semasa eksperimen. Kawalan mutlak dan tumbuhan yang disembur foliar mencatatkan nilai sekitar 83% untuk kedua-dua genotip. Sebaliknya, gs juga menunjukkan perbezaan yang ketara (P ≤ 0.01) dalam interaksi eksperimen-rawatan (Rajah 1B). Pokok kawalan mutlak (AC) juga mencatatkan nilai tertinggi bagi setiap genotip (440.65 mmol m-2s-1 untuk F67 dan 511.02 mmol m-2s-1 untuk F2000). Pokok padi yang tertakluk kepada tekanan haba gabungan sahaja menunjukkan nilai gs ​​terendah bagi kedua-dua genotip (150.60 mmol m-2s-1 untuk F67 dan 171.32 mmol m-2s-1 untuk F2000). Rawatan foliar dengan semua pengawal selia pertumbuhan pokok juga meningkatkan g. Pada pokok padi F2000 yang disembur dengan CC, kesan penyemburan foliar dengan fitohormon adalah lebih jelas. Kumpulan pokok ini tidak menunjukkan perbezaan berbanding pokok kawalan mutlak (AC 511.02 dan CC 499.25 mmol m-2s-1).
Rajah 1. Kesan gabungan tekanan haba (40°/30°C siang/malam) terhadap kandungan air relatif (RWC) (A), kekonduksian stomatal (gs) (B), penghasilan malondialdehid (MDA) (C), dan kandungan prolin. (D) dalam tumbuhan daripada dua genotip padi (F67 dan F2000) pada 55 hari selepas kemunculan (DAE). Rawatan yang dinilai untuk setiap genotip termasuk: kawalan mutlak (AC), kawalan tekanan haba (SC), tekanan haba + auksin (AUX), tekanan haba + giberelin (GA), tekanan haba + mitogen sel (CK), dan tekanan haba + brassinosteroid. (BR). Setiap lajur mewakili min ± ralat piawai bagi lima titik data (n = 5). Lajur yang diikuti oleh huruf yang berbeza menunjukkan perbezaan yang signifikan secara statistik mengikut ujian Tukey (P ≤ 0.05). Huruf dengan tanda sama menunjukkan bahawa min tidak signifikan secara statistik (≤ 0.05).
Kandungan MDA (P ≤ 0.01) dan prolin (P ≤ 0.01) juga menunjukkan perbezaan yang ketara dalam interaksi antara rawatan eksperimen dan fitohormon (Rajah 1C, D). Peningkatan peroksidaan lipid diperhatikan dengan rawatan SC dalam kedua-dua genotip (Rajah 1C), namun tumbuhan yang dirawat dengan semburan pengatur pertumbuhan daun menunjukkan penurunan peroksidaan lipid dalam kedua-dua genotip; Secara amnya, penggunaan fitohormon (CA, AUC, BR atau GA) membawa kepada penurunan peroksidaan lipid (kandungan MDA). Tiada perbezaan ditemui antara tumbuhan AC bagi dua genotip dan tumbuhan di bawah tekanan haba dan disembur dengan fitohormon (nilai FW yang diperhatikan dalam tumbuhan “F67” adalah antara 4.38–6.77 µmol g-1, dan dalam tumbuhan FW “F2000” nilai yang diperhatikan adalah antara 2.84 hingga 9.18 µmol g-1 (tumbuhan). Sebaliknya, sintesis prolin dalam tumbuhan “F67” adalah lebih rendah daripada tumbuhan “F2000” di bawah tekanan gabungan, yang membawa kepada peningkatan dalam penghasilan prolin. Dalam tumbuhan padi yang tertekan haba, dalam kedua-dua eksperimen, diperhatikan bahawa pemberian hormon ini meningkatkan kandungan asid amino tumbuhan F2000 dengan ketara (AUX dan BR masing-masing adalah 30.44 dan 18.34 µmol g-1) (Rajah 1G).
Kesan semburan pengawal tumbesaran tumbuhan foliar dan gabungan tekanan haba terhadap suhu kanopi tumbuhan dan indeks toleransi relatif (RTI) ditunjukkan dalam Rajah 2A dan B. Bagi kedua-dua genotip, suhu kanopi tumbuhan AC adalah hampir 27°C, dan tumbuhan SC adalah sekitar 28°C. DENGAN. Ia juga diperhatikan bahawa rawatan foliar dengan CK dan BR mengakibatkan penurunan suhu kanopi sebanyak 2–3°C berbanding tumbuhan SC (Rajah 2A). RTI mempamerkan tingkah laku yang serupa dengan pembolehubah fisiologi lain, menunjukkan perbezaan yang ketara (P ≤ 0.01) dalam interaksi antara eksperimen dan rawatan (Rajah 2B). Tumbuhan SC menunjukkan toleransi tumbuhan yang lebih rendah dalam kedua-dua genotip (masing-masing 34.18% dan 33.52% untuk tumbuhan padi “F67” dan “F2000”. Pemberian fitohormon foliar meningkatkan RTI pada tumbuhan yang terdedah kepada tekanan suhu tinggi. Kesan ini lebih ketara pada tumbuhan “F2000” yang disembur dengan CC, di mana RTI ialah 97.69. Sebaliknya, perbezaan ketara hanya diperhatikan dalam indeks tegasan hasil (CSI) pokok padi di bawah keadaan tegasan semburan faktor foliar (P ≤ 0.01) (Rajah 2B). Hanya pokok padi yang tertakluk kepada tegasan haba kompleks menunjukkan nilai indeks tegasan tertinggi (0.816). Apabila pokok padi disembur dengan pelbagai fitohormon, indeks tegasan adalah lebih rendah (nilai dari 0.6 hingga 0.67). Akhir sekali, pokok padi yang ditanam di bawah keadaan optimum mempunyai nilai 0.138.
Rajah 2. Kesan gabungan tekanan haba (40°/30°C siang/malam) terhadap suhu kanopi (A), indeks toleransi relatif (RTI) (B), dan indeks tekanan tanaman (CSI) (C) bagi dua spesies tumbuhan. Genotip padi komersial (F67 dan F2000) telah menjalani rawatan haba yang berbeza. Rawatan yang dinilai untuk setiap genotip termasuk: kawalan mutlak (AC), kawalan tekanan haba (SC), tekanan haba + auksin (AUX), tekanan haba + giberelin (GA), tekanan haba + mitogen sel (CK), dan tekanan haba + brassinosteroid. (BR). Tekanan haba gabungan melibatkan pendedahan pokok padi kepada suhu siang/malam yang tinggi (40°/30°C siang/malam). Setiap lajur mewakili min ± ralat piawai bagi lima titik data (n = 5). Lajur yang diikuti oleh huruf yang berbeza menunjukkan perbezaan yang signifikan secara statistik mengikut ujian Tukey (P ≤ 0.05). Huruf dengan tanda sama menunjukkan bahawa min tidak signifikan secara statistik (≤ 0.05).
Analisis komponen utama (PCA) mendedahkan bahawa pembolehubah yang dinilai pada 55 DAE menjelaskan 66.1% tindak balas fisiologi dan biokimia pokok padi yang tertekan haba yang dirawat dengan semburan pengatur pertumbuhan (Rajah 3). Vektor mewakili pembolehubah dan titik mewakili pengatur pertumbuhan tumbuhan (GR). Vektor gs, kandungan klorofil, kecekapan kuantum maksimum PSII (Fv/Fm) dan parameter biokimia (TChl, MDA dan prolin) berada pada sudut dekat dengan asalan, menunjukkan korelasi yang tinggi antara tingkah laku fisiologi tumbuhan dan mereka. pembolehubah. Satu kumpulan (V) termasuk anak benih padi yang ditanam pada suhu optimum (AT) dan tumbuhan F2000 yang dirawat dengan CK dan BA. Pada masa yang sama, kebanyakan tumbuhan yang dirawat dengan GR membentuk kumpulan berasingan (IV), dan rawatan dengan GA dalam F2000 membentuk kumpulan berasingan (II). Sebaliknya, anak benih padi yang tertekan haba (kumpulan I dan III) tanpa sebarang semburan foliar fitohormon (kedua-dua genotip adalah SC) terletak di zon bertentangan dengan kumpulan V, menunjukkan kesan tekanan haba terhadap fisiologi tumbuhan. .
Rajah 3. Analisis bigrafik kesan gabungan tekanan haba (40°/30°C siang/malam) terhadap tumbuhan daripada dua genotip padi (F67 dan F2000) pada 55 hari selepas kemunculan (DAE). Singkatan: AC F67, kawalan mutlak F67; SC F67, kawalan tekanan haba F67; AUX F67, tekanan haba + auksin F67; GA F67, tekanan haba + giberelin F67; CK F67, tekanan haba + pembahagian sel BR F67, tekanan haba + brassinosteroid. F67; AC F2000, kawalan mutlak F2000; SC F2000, Kawalan Tekanan Haba F2000; AUX F2000, tekanan haba + auksin F2000; GA F2000, tekanan haba + giberelin F2000; CK F2000, tekanan haba + sitokinin, BR F2000, tekanan haba + steroid loyang; F2000.
Pembolehubah seperti kandungan klorofil, kekonduksian stomata, nisbah Fv/Fm, CSI, MDA, RTI dan kandungan prolin dapat membantu memahami penyesuaian genotip padi dan menilai kesan strategi agronomi di bawah tekanan haba (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Tujuan eksperimen ini adalah untuk menilai kesan penggunaan empat pengawal selia pertumbuhan terhadap parameter fisiologi dan biokimia anak benih padi di bawah keadaan tekanan haba yang kompleks. Ujian anak benih adalah kaedah yang mudah dan pantas untuk penilaian serentak pokok padi bergantung pada saiz atau keadaan infrastruktur yang tersedia (Sarsu et al. 2018). Keputusan kajian ini menunjukkan bahawa tekanan haba gabungan mendorong tindak balas fisiologi dan biokimia yang berbeza dalam dua genotip padi, yang menunjukkan proses penyesuaian. Keputusan ini juga menunjukkan bahawa semburan pengawal selia pertumbuhan foliar (terutamanya sitokinin dan brassinosteroid) membantu padi menyesuaikan diri dengan tekanan haba yang kompleks kerana sokongan terutamanya mempengaruhi gs, RWC, nisbah Fv/Fm, pigmen fotosintesis dan kandungan prolin.
Penggunaan pengawal selia pertumbuhan membantu meningkatkan status air pokok padi di bawah tekanan haba, yang mungkin dikaitkan dengan tekanan yang lebih tinggi dan suhu kanopi tumbuhan yang lebih rendah. Kajian ini menunjukkan bahawa antara tumbuhan “F2000” (genotip mudah terdedah), pokok padi yang dirawat terutamanya dengan CK atau BR mempunyai nilai gs ​​yang lebih tinggi dan nilai PCT yang lebih rendah berbanding tumbuhan yang dirawat dengan SC. Kajian terdahulu juga menunjukkan bahawa gs dan PCT adalah penunjuk fisiologi yang tepat yang boleh menentukan tindak balas adaptif pokok padi dan kesan strategi agronomi terhadap tekanan haba (Restrepo-Diaz dan Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). CK atau BR daun meningkatkan g di bawah tekanan kerana hormon tumbuhan ini boleh menggalakkan pembukaan stomata melalui interaksi sintetik dengan molekul isyarat lain seperti ABA (penggalak penutupan stomata di bawah tekanan abiotik) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). ). , 2014). Pembukaan stomatal menggalakkan penyejukan daun dan membantu mengurangkan suhu kanopi (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Atas sebab-sebab ini, suhu kanopi pokok padi yang disembur dengan CK atau BR mungkin lebih rendah di bawah tekanan haba gabungan.
Tekanan suhu tinggi boleh mengurangkan kandungan pigmen fotosintesis daun (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). Dalam kajian ini, apabila pokok padi berada di bawah tekanan haba dan tidak disembur dengan sebarang pengawal selia pertumbuhan tumbuhan, pigmen fotosintesis cenderung berkurangan dalam kedua-dua genotip (Jadual 2). Feng et al. (2013) juga melaporkan penurunan ketara dalam kandungan klorofil dalam daun dua genotip gandum yang terdedah kepada tekanan haba. Pendedahan kepada suhu tinggi sering mengakibatkan penurunan kandungan klorofil, yang mungkin disebabkan oleh penurunan biosintesis klorofil, degradasi pigmen, atau kesan gabungannya di bawah tekanan haba (Fahad et al., 2017). Walau bagaimanapun, pokok padi yang dirawat terutamanya dengan CK dan BA meningkatkan kepekatan pigmen fotosintesis daun di bawah tekanan haba. Keputusan yang serupa juga dilaporkan oleh Jespersen dan Huang (2015) dan Suchsagunpanit et al. (2015), yang memerhatikan peningkatan kandungan klorofil daun selepas penggunaan hormon zeatin dan epibrassinosteroid masing-masing dalam bentgrass dan padi yang tertekan haba. Penjelasan yang munasabah mengapa CK dan BR menggalakkan peningkatan kandungan klorofil daun di bawah tekanan haba gabungan adalah bahawa CK boleh meningkatkan permulaan induksi berterusan promoter ekspresi (seperti promoter pengaktif penuaan (SAG12) atau promoter HSP18) dan mengurangkan kehilangan klorofil dalam daun, melambatkan penuaan daun dan meningkatkan rintangan tumbuhan terhadap haba (Liu et al., 2020). BR boleh melindungi klorofil daun dan meningkatkan kandungan klorofil daun dengan mengaktifkan atau mendorong sintesis enzim yang terlibat dalam biosintesis klorofil di bawah keadaan tekanan (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Akhir sekali, dua fitohormon (CK dan BR) juga menggalakkan ekspresi protein kejutan haba dan meningkatkan pelbagai proses penyesuaian metabolik, seperti peningkatan biosintesis klorofil (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Parameter pendarfluor klorofil a menyediakan kaedah yang cepat dan tidak merosakkan yang boleh menilai toleransi atau penyesuaian tumbuhan kepada keadaan tekanan abiotik (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Parameter seperti nisbah Fv/Fm telah digunakan sebagai penunjuk penyesuaian tumbuhan kepada keadaan tekanan (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Dalam kajian ini, tumbuhan SC menunjukkan nilai terendah bagi pembolehubah ini, terutamanya tumbuhan padi “F2000”. Yin et al. (2010) juga mendapati bahawa nisbah Fv/Fm daun padi yang paling tinggi mengalami anakan menurun dengan ketara pada suhu melebihi 35°C. Menurut Feng et al. (2013), nisbah Fv/Fm yang lebih rendah di bawah tekanan haba menunjukkan bahawa kadar penangkapan dan penukaran tenaga pengujaan oleh pusat tindak balas PSII berkurangan, menunjukkan bahawa pusat tindak balas PSII hancur di bawah tekanan haba. Pemerhatian ini membolehkan kita membuat kesimpulan bahawa gangguan dalam radas fotosintesis lebih ketara dalam varieti sensitif (Fedearroz 2000) berbanding varieti tahan (Fedearroz 67).
Penggunaan CK atau BR secara amnya meningkatkan prestasi PSII di bawah keadaan tekanan haba yang kompleks. Keputusan yang serupa diperoleh oleh Suchsagunpanit et al. (2015), yang memerhatikan bahawa aplikasi BR meningkatkan kecekapan PSII di bawah tekanan haba dalam padi. ​​Kumar et al. (2020) juga mendapati bahawa tumbuhan kacang kuda yang dirawat dengan CK (6-benziladenina) dan tertakluk kepada tekanan haba meningkatkan nisbah Fv/Fm, menyimpulkan bahawa aplikasi foliar CK dengan mengaktifkan kitaran pigmen zeaxanthin menggalakkan aktiviti PSII. Di samping itu, semburan daun BR menggalakkan fotosintesis PSII di bawah keadaan tekanan gabungan, menunjukkan bahawa aplikasi fitohormon ini mengakibatkan penurunan pelesapan tenaga pengujaan antena PSII dan menggalakkan pengumpulan protein kejutan haba kecil dalam kloroplas (Ogweno et al. 2008; Kothari dan Lachowitz). , 2021).
Kandungan MDA dan prolin sering meningkat apabila tumbuhan berada di bawah tekanan abiotik berbanding tumbuhan yang ditanam di bawah keadaan optimum (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Kajian terdahulu juga menunjukkan bahawa tahap MDA dan prolin adalah penunjuk biokimia yang boleh digunakan untuk memahami proses penyesuaian atau kesan amalan agronomi dalam padi di bawah suhu tinggi pada waktu siang atau malam (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al. . , 2021). Kajian ini juga menunjukkan bahawa kandungan MDA dan prolin cenderung lebih tinggi pada pokok padi yang terdedah kepada suhu tinggi pada waktu malam atau siang hari. Walau bagaimanapun, penyemburan foliar CK dan BR menyumbang kepada penurunan MDA dan peningkatan tahap prolin, terutamanya dalam genotip toleran (Federroz 67). Semburan CK boleh menggalakkan ekspresi berlebihan sitokinin oksidase/dehidrogenase, sekali gus meningkatkan kandungan sebatian pelindung seperti betain dan prolin (Liu et al., 2020). BR menggalakkan induksi osmoprotektan seperti betain, gula dan asid amino (termasuk prolin bebas), mengekalkan keseimbangan osmotik selular di bawah pelbagai keadaan persekitaran yang buruk (Kothari dan Lachowiec, 2021).
Indeks tekanan tanaman (CSI) dan indeks toleransi relatif (RTI) digunakan untuk menentukan sama ada rawatan yang dinilai membantu mengurangkan pelbagai tekanan (abiotik dan biotik) dan mempunyai kesan positif terhadap fisiologi tumbuhan (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Nilai CSI boleh berkisar antara 0 hingga 1, masing-masing mewakili keadaan bukan tekanan dan tekanan (Lee et al., 2010). Nilai CSI tumbuhan tekanan haba (SC) adalah antara 0.8 hingga 0.9 (Rajah 2B), menunjukkan bahawa pokok padi terjejas secara negatif oleh tekanan gabungan. Walau bagaimanapun, penyemburan foliar BC (0.6) atau CK (0.6) terutamanya menyebabkan penurunan penunjuk ini di bawah keadaan tekanan abiotik berbanding pokok padi SC. Dalam tumbuhan F2000, RTI menunjukkan peningkatan yang lebih tinggi apabila menggunakan CA (97.69%) dan BC (60.73%) berbanding SA (33.52%), menunjukkan bahawa pengawal selia pertumbuhan tumbuhan ini juga menyumbang kepada peningkatan tindak balas padi terhadap toleransi komposisi. Terlalu panas. Indeks ini telah dicadangkan untuk menguruskan keadaan tekanan dalam spesies yang berbeza. Satu kajian yang dijalankan oleh Lee et al. (2010) menunjukkan bahawa CSI dua varieti kapas di bawah tekanan air sederhana adalah kira-kira 0.85, manakala nilai CSI varieti yang diairi dengan baik adalah antara 0.4 hingga 0.6, menyimpulkan bahawa indeks ini merupakan petunjuk penyesuaian air varieti tersebut. Selain itu, Chavez-Arias et al. (2020) menilai keberkesanan elisitor sintetik sebagai strategi pengurusan tekanan yang komprehensif dalam tumbuhan C. elegans dan mendapati bahawa tumbuhan yang disembur dengan sebatian ini menunjukkan RTI yang lebih tinggi (65%). Berdasarkan perkara di atas, CK dan BR boleh dianggap sebagai strategi agronomi yang bertujuan untuk meningkatkan toleransi padi terhadap tekanan haba yang kompleks, kerana pengawal selia pertumbuhan tumbuhan ini mendorong tindak balas biokimia dan fisiologi yang positif.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidikan beras di Colombia telah memberi tumpuan kepada penilaian genotip yang toleran terhadap suhu siang atau malam yang tinggi menggunakan ciri-ciri fisiologi atau biokimia (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, analisis teknologi yang praktikal, ekonomik dan menguntungkan telah menjadi semakin penting untuk mencadangkan pengurusan tanaman bersepadu bagi menambah baik kesan tempoh tekanan haba yang kompleks di negara ini (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Oleh itu, tindak balas fisiologi dan biokimia pokok padi terhadap tekanan haba yang kompleks (40°C siang/30°C malam) yang diperhatikan dalam kajian ini menunjukkan bahawa penyemburan foliar dengan CK atau BR mungkin merupakan kaedah pengurusan tanaman yang sesuai untuk mengurangkan kesan buruk. Kesan tempoh tekanan haba sederhana. Rawatan ini meningkatkan toleransi kedua-dua genotip beras (CSI rendah dan RTI tinggi), menunjukkan trend umum dalam tindak balas fisiologi dan biokimia tumbuhan di bawah tekanan haba gabungan. Tindak balas utama pokok padi adalah penurunan kandungan GC, jumlah klorofil, klorofil α dan β dan karotenoid. Di samping itu, tumbuhan mengalami kerosakan PSII (penurunan parameter pendarfluor klorofil seperti nisbah Fv/Fm) dan peningkatan peroksidaan lipid. Sebaliknya, apabila padi dirawat dengan CK dan BR, kesan negatif ini dapat dikurangkan dan kandungan prolin meningkat (Rajah 4).
Rajah 4. Model konseptual kesan gabungan tekanan haba dan semburan pengawal tumbesaran tumbuhan foliar pada pokok padi. ​​Anak panah merah dan biru menunjukkan kesan negatif atau positif interaksi antara tekanan haba dan aplikasi foliar BR (brassinosteroid) dan CK (sitokinin) terhadap tindak balas fisiologi dan biokimia. gs: kekonduksian stomata; Jumlah Chl: jumlah kandungan klorofil; Chl α: kandungan klorofil β; Cx+c: kandungan karotenoid;
Secara ringkasnya, tindak balas fisiologi dan biokimia dalam kajian ini menunjukkan bahawa pokok padi Fedearroz 2000 lebih mudah terdedah kepada tempoh tekanan haba yang kompleks berbanding pokok padi Fedearroz 67. Semua pengawal selia pertumbuhan yang dinilai dalam kajian ini (auxin, giberelin, sitokinin atau brassinosteroid) menunjukkan beberapa tahap pengurangan tekanan haba gabungan. Walau bagaimanapun, sitokinin dan brassinosteroid mendorong penyesuaian tumbuhan yang lebih baik kerana kedua-dua pengawal selia pertumbuhan tumbuhan meningkatkan kandungan klorofil, parameter pendarfluor alfa-klorofil, gs dan RWC berbanding pokok padi tanpa sebarang aplikasi, dan juga menurunkan kandungan MDA dan suhu kanopi. Secara ringkasnya, kami menyimpulkan bahawa penggunaan pengawal selia pertumbuhan tumbuhan (sitokinin dan brassinosteroid) adalah alat yang berguna dalam menguruskan keadaan tekanan dalam tanaman padi yang disebabkan oleh tekanan haba yang teruk semasa tempoh suhu tinggi.
Bahan-bahan asal yang dibentangkan dalam kajian ini disertakan dengan artikel ini, dan pertanyaan lanjut boleh ditujukan kepada penulis yang berkaitan.