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

Pengeluaran beras merosot disebabkan oleh perubahan iklim dan kebolehubahan di Colombia.Pengatur pertumbuhan tumbuhantelah digunakan sebagai strategi untuk mengurangkan tekanan haba dalam pelbagai tanaman. Oleh itu, objektif kajian ini adalah untuk menilai kesan fisiologi (konduktans stomatal, konduktans stomatal, jumlah kandungan klorofil, nisbah Fv/Fm bagi dua genotip beras komersial yang tertakluk kepada tegasan haba gabungan (suhu siang dan malam yang tinggi), suhu kanopi dan kandungan air relatif) dan pembolehubah biokimia (manolondialdehid (MDA) dan kandungan asid prolinik). Eksperimen pertama dan kedua telah dijalankan menggunakan tumbuhan dua genotip padi Federrose 67 (“F67”) dan Federrose 2000 (“F2000”), masing-masing. Kedua-dua eksperimen dianalisis bersama sebagai satu siri eksperimen. Rawatan yang ditetapkan adalah seperti berikut: kawalan mutlak (AC) (pokok padi yang ditanam pada suhu optimum (suhu siang/malam 30/25°C)), kawalan tegasan haba (SC) [tanaman padi tertakluk kepada tegasan haba gabungan sahaja (40/25°C). 30°C)], dan pokok padi ditegaskan dan disembur dengan pengawal selia pertumbuhan 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 kedua-dua varieti (berat segar pokok padi “F67″ dan “F2000″ ialah 3.25 dan 3.65 mg/g, masing-masing) berbanding tumbuhan SC (berat segar tumbuhan “F67″ ialah 2.36 dan 2.56 mg CK juga secara amnya” F2000″ dan penggunaan foliar “1)” dan foliar. meningkatkan kekonduksian stomata tumbuhan "F2000" beras (499.25 vs. 150.60 mmol m-2 s) berbanding kawalan tegasan haba. tekanan haba, suhu mahkota tumbuhan berkurangan sebanyak 2-3 °C, dan kandungan MDA dalam tumbuhan berkurangan. Indeks toleransi relatif menunjukkan bahawa penggunaan daun CK (97.69%) dan BR (60.73%) dapat membantu mengurangkan masalah gabungan haba. tekanan terutamanya dalam tanaman padi F2000. Kesimpulannya, semburan daun BR atau CK boleh dianggap sebagai strategi agronomik untuk membantu mengurangkan kesan negatif keadaan tekanan haba gabungan ke atas tingkah laku fisiologi tumbuhan padi.
Beras (Oryza sativa) tergolong dalam keluarga Poaceae dan merupakan antara bijirin yang paling banyak diusahakan di dunia bersama dengan jagung dan gandum (Bajaj dan Mohanty, 2005). Keluasan penanaman padi ialah 617,934 hektar, dan pengeluaran negara pada 2020 ialah 2,937,840 tan dengan purata hasil 5.02 tan/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Pemanasan global menjejaskan tanaman padi, 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 keamatan tegasan haba . Peningkatan suhu persekitaran telah menjejaskan padi, menyebabkan hasil tanaman merosot sebanyak 6–7% . Sebaliknya, perubahan iklim juga membawa kepada keadaan persekitaran yang tidak baik untuk tanaman, seperti tempoh kemarau yang teruk atau suhu tinggi di kawasan tropika dan subtropika . Selain itu, kejadian kebolehubahan seperti El Niño boleh menyebabkan tekanan haba dan memburukkan lagi kerosakan tanaman di beberapa kawasan tropika. Di Colombia, suhu di kawasan pengeluaran beras 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 menghampiri julat optimum untuk pertumbuhan tanaman (Shah et al., 2011). Telah dilaporkan bahawa purata suhu siang dan malam yang optimum untukpertumbuhan dan perkembangan padibiasanya 28°C dan 22°C, masing-masing (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Suhu di atas ambang ini boleh menyebabkan tempoh tekanan haba yang sederhana hingga teruk semasa peringkat sensitif perkembangan padi (mengarap, anthesis, berbunga dan mengisi bijirin), dengan itu menjejaskan hasil bijirin secara negatif. Pengurangan dalam hasil ini disebabkan terutamanya oleh tekanan haba yang lama, yang menjejaskan fisiologi tumbuhan . Disebabkan oleh interaksi pelbagai faktor, seperti tempoh tegasan dan suhu maksimum yang dicapai, tekanan haba boleh menyebabkan pelbagai kerosakan tidak dapat dipulihkan kepada metabolisme dan perkembangan tumbuhan .
Tekanan haba menjejaskan pelbagai proses fisiologi dan biokimia dalam tumbuhan. Fotosintesis daun adalah salah satu proses yang paling mudah terdedah kepada tekanan haba dalam tanaman padi, kerana kadar fotosintesis berkurangan sebanyak 50% apabila suhu harian melebihi 35°C. Tindak balas fisiologi tumbuhan padi berbeza-beza bergantung kepada jenis tegasan haba. Sebagai contoh, kadar fotosintesis dan konduktans 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 waktu siang, 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 sederhana fotosintesis tetapi meningkatkan pernafasan malam (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Tanpa mengira tempoh tegasan, tegasan haba juga mempengaruhi kandungan klorofil daun, nisbah pendarfluor berubah-ubah klorofil 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 adalah satu lagi aspek penyesuaian tumbuhan terhadap tekanan haba (Wahid et al., 2007). Kandungan prolin telah digunakan sebagai penunjuk biokimia bagi tegasan tumbuhan (Ahmed dan Hassan 2011). Proline memainkan peranan penting dalam metabolisme tumbuhan kerana ia bertindak sebagai sumber karbon atau nitrogen dan sebagai penstabil membran dalam keadaan suhu tinggi (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Suhu yang tinggi juga menjejaskan 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). Akhirnya, tegasan haba gabungan [37/30°C (siang/malam)] meningkatkan peratusan kebocoran elektrolit dan kandungan malondialdehid dalam beras (Liu et al., 2013).
Penggunaan pengawal selia pertumbuhan tumbuhan (GR) telah dinilai untuk mengurangkan kesan negatif tekanan haba, kerana 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). Penggunaan 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; 2012; 2012; 2012; 2012; 2012; Zhou). Di Colombia, penggunaan sumber genetik secara eksogen dan kesannya terhadap tanaman padi belum difahami dan dikaji sepenuhnya. Walau bagaimanapun, kajian terdahulu menunjukkan bahawa penyemburan daun BR boleh meningkatkan toleransi padi dengan menambah baik ciri pertukaran gas, klorofil atau kandungan prolin daun anak benih padi (Quintero-Calderón et al., 2021).
Sitokinin mengantara tindak balas tumbuhan kepada tegasan abiotik, termasuk tekanan haba (Ha et al., 2012). Di samping itu, telah dilaporkan bahawa penggunaan eksogen CK boleh mengurangkan kerosakan haba. Sebagai contoh, penggunaan eksogen zeatin meningkatkan kadar fotosintesis, kandungan klorofil a dan b, dan kecekapan pengangkutan elektron dalam rumput bent menjalar (Agrotis estolonifera) semasa tekanan haba (Xu dan Huang, 2009; Jespersen dan Huang, 2015). Penggunaan zeatin secara eksogen juga boleh meningkatkan aktiviti antioksidan, meningkatkan sintesis pelbagai protein, mengurangkan kerosakan spesies oksigen reaktif (ROS) dan pengeluaran malondialdehid (MDA) dalam tisu tumbuhan (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Penggunaan asid giberelik juga telah menunjukkan tindak balas yang positif terhadap tekanan haba. Kajian telah menunjukkan bahawa biosintesis GA mengantara 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 semburan daun GA eksogen (25 atau 50 mg*L) boleh meningkatkan kadar fotosintesis dan aktiviti antioksidan dalam tumbuhan oren bertekanan haba berbanding tumbuhan kawalan. Ia juga telah diperhatikan bahawa penggunaan eksogen HA meningkatkan kandungan lembapan relatif, kandungan klorofil dan karotenoid dan mengurangkan pengoksidaan lipid dalam kurma (Phoenix dactylifera) di bawah tekanan haba (Khan et al., 2020). Auksin juga memainkan peranan penting dalam mengawal 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 prolin atau degradasi di bawah tekanan abiotik (Ali et al. 2007). Di samping itu, AUX juga meningkatkan aktiviti antioksidan, yang membawa kepada penurunan MDA dalam tumbuhan akibat penurunan peroksidasi lipid (Bielach et al., 2017). Sergeev et al. (2018) memerhatikan bahawa dalam tumbuhan kacang (Pisum sativum) di bawah tekanan haba, kandungan prolin – dimethylaminoethoxycarbonylmethyl)naphthylchloromethyl ether (TA-14) meningkat. Dalam eksperimen yang sama, mereka juga memerhatikan tahap MDA yang lebih rendah dalam tumbuhan yang dirawat berbanding dengan tumbuhan yang tidak dirawat dengan AUX.
Brassinosteroids ialah 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, konduktans stomata dan kadar maksimum karboksilasi Rubisco tumbuhan tomato (Solanum lycopersicum) di bawah tekanan haba selama 8 hari. Semburan daun epibrassinosteroids boleh meningkatkan kadar fotosintesis bersih tumbuhan timun (Cucumis sativus) di bawah tekanan haba (Yu et al., 2004). Di samping itu, aplikasi eksogen BR 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, malondialdehid dan sintesis prolin) adalah alat yang boleh dipercayai untuk menyaring tanaman padi di bawah tekanan haba di peringkat tempatan dan antarabangsa (Sánchez -Reynoso et al., 2014; Alvaradot al., 2014; Alvaradot al. Walau bagaimanapun, kajian mengenai penggunaan semburan fitohormon foliar dalam beras di peringkat tempatan masih jarang dilakukan. Oleh itu, kajian tentang tindak balas fisiologi dan biokimia penggunaan pengawal selia pertumbuhan tumbuhan adalah sangat penting untuk cadangan strategi agronomik yang praktikal untuk menangani kesan negatif daripada tekanan haba kompleks dalam padi, oleh itu, tujuan kajian ini adalah untuk menilai parameter fisiologikal. kandungan air) dan kesan biokimia penggunaan daun empat pengawal selia pertumbuhan tumbuhan (AUX, CK, GA dan BR). (Kandungan pigmen fotosintetik, malondialdehid dan prolin) Pembolehubah dalam dua genotip beras komersial tertakluk kepada tegasan haba gabungan (suhu siang/malam yang tinggi).
Dalam kajian ini, dua eksperimen bebas telah dilakukan. Genotip Federrose 67 (F67: genotip yang dibangunkan dalam suhu tinggi sepanjang dekad yang lalu) dan Federrose 2000 (F2000: genotip yang dibangunkan pada dekad terakhir abad ke-20 yang menunjukkan ketahanan terhadap virus daun putih) digunakan buat kali pertama. biji benih. dan percubaan kedua, masing-masing. Kedua-dua genotip ditanam secara meluas oleh petani Colombia. Biji 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 pra-percambahan ditanam dalam setiap dulang. Palet itu diletakkan di rumah hijau Fakulti Sains Pertanian Universiti Kebangsaan Colombia, kampus Bogotá (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), pada ketinggian 2556 m dari aras laut (asl). m.) dan telah dijalankan dari Oktober hingga Disember 2019. Satu percubaan (Federroz 67) dan percubaan 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 bandingan 60~80%, tempoh foto semulajadi 12 jam (sinaran aktif fotosintesis 1500 µmol (foton) m-2 s-). 1 tengah hari). Tumbuhan telah disenyawakan mengikut kandungan setiap unsur 20 hari selepas kemunculan benih (DAE), menurut Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg nitrogen setiap tumbuhan, 110 mg fosforus setiap tumbuhan, 350 mg kalium setiap tumbuhan, 68 mg kalsium setiap tumbuhan, 20 mg magnesium setiap tumbuhan, 20 mg sulfur setiap tumbuhan, 17 mg silikon setiap tumbuhan. Tumbuhan itu mengandungi 10 mg boron setiap tumbuhan, 17 mg tembaga setiap tumbuhan, dan 44 mg zink setiap tumbuhan. Tanaman padi dikekalkan sehingga 47 DAE dalam setiap eksperimen apabila ia mencapai tahap fenologi V5 dalam tempoh ini. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa peringkat fenologi ini adalah masa yang sesuai untuk menjalankan kajian tekanan haba dalam beras (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 digunakan 5 hari sebelum rawatan tegasan haba (42 DAE) untuk menyediakan tumbuhan menghadapi tekanan alam sekitar. Semburan daun kedua kemudian 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 pengawal selia pertumbuhan daun yang digunakan adalah seperti berikut: (i) Auksin (asid 1-naphthylacetic: NAA) pada kepekatan 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10–5 M asid gibberellin (NAG); GA3); (iii) Sitokinin (trans-zeatin) 1 × 10-5 M (iv) Brassinosteroids [Spirostan-6-one, 3,5-dihydroxy-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Kepekatan ini dipilih kerana ia mendorong tindak balas positif dan meningkatkan ketahanan 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 pengatur tumbesaran tumbuhan dirawat dengan air suling sahaja. Semua pokok padi disembur dengan penyembur tangan. Sapukan 20 ml H2O pada tumbuhan untuk melembapkan permukaan atas dan bawah daun. Semua semburan daun menggunakan adjuvant 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 daun pertama (47 DAE) dalam setiap eksperimen. Tumbuhan padi telah dipindahkan dari rumah hijau ke ruang pertumbuhan 294 L (MLR-351H, Sanyo, IL, Amerika Syarikat) untuk mewujudkan tekanan haba atau mengekalkan keadaan persekitaran yang sama (47 DAE). Rawatan tegasan haba gabungan telah dijalankan dengan menetapkan ruang kepada 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 disimpan di dalam 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 diperolehi: (i) keadaan suhu pertumbuhan + penggunaan air suling [Kawalan mutlak (AC)], (ii) keadaan tegasan haba + penggunaan air suling [Kawalan tegasan haba (SC)], (iii) keadaan keadaan tekanan haba + aplikasi auksin (AUX), (iv) keadaan tegasan haba + keadaan tekanan haba (GA + CK), (v) keadaan tegasan penggunaan haba (GA + cytokin), (v) brassinosteroid (BR) Lampiran. Kumpulan rawatan ini digunakan untuk dua genotip (F67 dan F2000). Semua rawatan telah dijalankan dalam reka bentuk rawak sepenuhnya dengan lima ulangan, setiap satu terdiri daripada satu tumbuhan. Setiap tumbuhan digunakan untuk membaca pembolehubah yang ditentukan pada akhir eksperimen. Percubaan berlangsung 55 DAE.
Kekonduksian stomata (gs) diukur menggunakan porosometer mudah alih (SC-1, METER Group Inc., USA) antara 0 hingga 1000 mmol m-2 s-1, dengan apertur ruang sampel 6.35 mm. Pengukuran diambil dengan memasang probe stomameter pada daun matang dengan pucuk utama tumbuhan berkembang sepenuhnya. Bagi setiap rawatan, bacaan gs diambil pada tiga daun setiap tumbuhan antara 11:00 dan 16:00 dan dipuratakan.
RWC ditentukan mengikut kaedah yang diterangkan oleh Ghoulam et al. (2002). Helaian yang dikembangkan sepenuhnya yang digunakan untuk menentukan g juga digunakan untuk mengukur RWC. Berat segar (FW) ditentukan sejurus selepas penuaian menggunakan penimbang digital. Daun kemudiannya diletakkan di dalam bekas plastik berisi air dan dibiarkan dalam gelap pada suhu bilik (22°C) selama 48 jam. Kemudian timbang pada penimbang digital dan rekodkan berat yang diperluas (TW). Daun yang bengkak telah dikeringkan dalam ketuhar pada suhu 75°C selama 48 jam dan berat keringnya (DW) 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 diadaptasikan secara gelap, garis dasar (F0) dan pendarfluor maksimum (Fm) diukur. Daripada data ini, pendarfluor berubah (Fv = Fm – F0), nisbah pendarfluor berubah 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 digunakan untuk pengukuran gs.
Kira-kira 800 mg berat segar daun dikumpul sebagai pembolehubah biokimia. Sampel daun kemudiannya dihomogenkan dalam nitrogen cecair dan disimpan untuk analisis selanjutnya. Kaedah spektrometri yang digunakan untuk menganggar kandungan klorofil tisu a, b dan karotenoid adalah berdasarkan kaedah dan persamaan yang diterangkan oleh Wellburn (1994). Sampel tisu daun (30 mg) dikumpul 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 mengeluarkan zarah. Supernatan telah dicairkan kepada isipadu akhir 6 ml dengan menambahkan 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 thiobarbituric (TBA) yang diterangkan oleh Hodges et al. (1999) digunakan untuk menilai peroksidasi 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. Akhirnya, 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). Tambah 10 ml larutan akueus asid sulfosalisilik 3% ke dalam sampel yang disimpan dan tapis melalui kertas penapis Whatman (No. 2). Kemudian 2 ml turasan ini telah bertindak balas dengan 2 ml asid ninhidrik dan 2 ml asid asetik glasier. Campuran diletakkan di dalam tab mandi air pada suhu 90°C selama 1 jam. Hentikan tindak balas dengan mengeram pada ais. Goncangkan tiub dengan kuat menggunakan penggoncang vorteks dan larutkan larutan yang terhasil dalam 4 ml toluena. Bacaan serapan ditentukan pada 520 nm menggunakan spektrofotometer yang sama 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 penghujung 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 adjuvant pertanian (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Colombia) untuk mensimulasikan pembukaan semua stomata [mod basah (Twet)], dan satu lagi adalah daun tanpa sebarang aplikasi [Mod Kering (Tdry)] (Castro -Duque et al., 2020). Jarak antara kamera dan periuk semasa penggambaran ialah 1 m.
Indeks toleransi relatif dikira secara tidak langsung menggunakan konduktans stomata (gs) tumbuhan yang dirawat berbanding dengan tumbuhan kawalan (tumbuhan tanpa rawatan tegasan dan dengan pengatur pertumbuhan digunakan) untuk menentukan toleransi genotip 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 ditentukan dan direkodkan pada 55 DAE menggunakan daun kembang 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 dilakukan (P ≤ 0.05). Apabila perbezaan ketara dikesan, ujian perbandingan post hoc Tukey 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 sedang 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 konduktans stomata. Kesan gs, kandungan air relatif. (RWC), kandungan klorofil, parameter pendarfluor alfa klorofil, suhu mahkota (PCT) (°C), indeks tegasan tanaman (CSI) dan indeks toleransi relatif tanaman padi pada 55 DAE.
Jadual 1. Ringkasan data ANOVA tentang pembolehubah fisiologi dan biokimia beras 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 foliar fitohormon (2.36 mg g-1 untuk “F67″ dan 2.56 mg g-1 untuk “F2000″) berbanding tumbuhan yang ditanam dalam 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. Di samping itu, anak benih padi yang dirawat dengan gabungan 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 dan GA = 1.45 mg g-7. g-1 dan GA = 1.43 mg g-1 (untuk “F2000″ ) di bawah keadaan tegasan haba. Di bawah keadaan tekanan haba, rawatan daun dengan BR menghasilkan sedikit peningkatan dalam pembolehubah ini dalam kedua-dua genotip. Akhir sekali, semburan daun 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 dengan tegasan haba gabungan. Nilai tertinggi juga direkodkan dalam 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 teruk dalam percubaan kedua. Anak benih 'F2000' yang ditekankan yang tidak disembur dengan mana-mana fitohormon mempunyai nilai Fv terendah (2120.15) dan nisbah Fv/Fm (0.59), tetapi penyemburan daun dengan CK membantu memulihkan nilai ini (Fv: 2591, 89, nisbah Fv/Fm3: 89). , menerima bacaan 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. Akhirnya, BR menunjukkan arah aliran yang sama seperti yang diperhatikan dengan CK (Fv 2545.06, nisbah Fv/Fm 0.73).
Jadual 2. Kesan gabungan tegasan haba (40°/30°C siang/malam) ke atas pigmen fotosintesis daun [jumlah klorofil (Jumlah Chl), klorofil a (Chl a), klorofil b (Chl b) dan karotenoid Cx+c] kesan ], kandungan klorofil relatif (unit Atliff), parameter pendarfluor maksimum klorofil (Chl b) (Fm), pendarfluor berubah (Fv), kecekapan maksimum PSII (Fv/Fm), hasil kuantum maksimum fotokimia PSII (Fv/F0 ) dan Fm/F0 dalam tumbuhan dua genotip beras [Federrose 67 (F67) dan Federrose 2000 (F2000)] (55 hari selepas kemunculan).
Kandungan air relatif (RWC) pokok padi yang dirawat secara berbeza menunjukkan perbezaan (P ≤ 0.05) dalam interaksi antara rawatan eksperimen dan daun (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 daun CK, GA, AUX atau BR meningkatkan RWC kepada nilai yang sama dengan nilai tumbuhan yang ditanam dalam keadaan optimum semasa percubaan. Kawalan mutlak dan tumbuhan semburan daun mencatatkan nilai sekitar 83% untuk kedua-dua genotip. Sebaliknya, gs juga menunjukkan perbezaan yang ketara (P ≤ 0.01) dalam interaksi eksperimen-rawatan (Rajah 1B). Loji 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 tegasan haba gabungan sahaja menunjukkan nilai gs ​​terendah untuk kedua-dua genotip (150.60 mmol m-2s-1 untuk F67 dan 171.32 mmol m-2s-1 untuk F2000). Rawatan daun dengan semua pengawal selia pertumbuhan tumbuhan juga meningkat g. Pada pokok padi F2000 yang disembur dengan CC, kesan semburan daun dengan fitohormon lebih ketara. Kumpulan tumbuhan ini tidak menunjukkan perbezaan berbanding loji kawalan mutlak (AC 511.02 dan CC 499.25 mmol m-2s-1).
Rajah 1. Kesan tegasan haba gabungan (40°/30°C siang/malam) ke atas kandungan air relatif (RWC) (A), kekonduksian stomata (gs) (B), pengeluaran malondialdehid (MDA) (C), dan kandungan prolin . (D) dalam tumbuhan dua genotip padi (F67 dan F2000) pada 55 hari selepas kemunculan (DAE). Rawatan yang dinilai untuk setiap genotip termasuk: kawalan mutlak (AC), kawalan tegasan haba (SC), tegasan haba + auksin (AUX), tegasan haba + giberelin (GA), tegasan haba + mitogen sel (CK), dan tegasan haba + brassinosteroid. (BR). Setiap lajur mewakili min ± ralat piawai bagi lima titik data (n = 5). Lajur diikuti dengan 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 proline (P ≤ 0.01) juga menunjukkan perbezaan yang ketara dalam interaksi antara eksperimen dan rawatan fitohormon (Rajah 1C, D). Peningkatan peroksidasi lipid diperhatikan dengan rawatan SC dalam kedua-dua genotip (Rajah 1C), namun tumbuhan yang dirawat dengan semburan pengatur pertumbuhan daun menunjukkan penurunan peroksidasi lipid dalam kedua-dua genotip; Secara amnya, penggunaan phytohormones (CA, AUC, BR atau GA) membawa kepada penurunan peroksidasi 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" berjulat antara 4.38–6.77 µmol g-1, dan dalam tumbuhan FW "F2000" "nilai cerapan pada julat dari 2.84 µ µlin, 1.1.1.2000 untuk tumbuhan lain). sintesis dalam tumbuhan "F67" adalah lebih rendah daripada tumbuhan "F2000" di bawah tekanan gabungan, yang membawa kepada peningkatan dalam pengeluaran prolin dalam tumbuhan padi yang ditekankan haba, dalam kedua-dua eksperimen, diperhatikan bahawa pemberian hormon ini dengan ketara meningkatkan kandungan asid amino tumbuhan F2000 (AUX dan BR masing-masing ialah 18.434 g dan 1.434 g). 1G).
Kesan semburan pengatur pertumbuhan tumbuhan foliar dan tegasan haba gabungan pada 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 suhu kanopi tumbuhan SC adalah sekitar 28°C. DENGAN. Ia juga diperhatikan bahawa rawatan foliar dengan CK dan BR menghasilkan penurunan 2-3 ° C dalam suhu kanopi berbanding dengan 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 tanaman padi "F67" dan "F2000". Pemberian phytohormone pada daun meningkatkan RTI pada tumbuhan yang terdedah kepada tekanan suhu tinggi. Kesan ini lebih ketara dalam tumbuhan "F2000" yang disembur dengan CC, di mana RTI adalah 97.69. Sebaliknya, perbezaan ketara hanya diperhatikan dalam indeks tegasan hasil (CSI) pokok padi di bawah keadaan tegasan semburan faktor daun (P ≤ 0.01) (Rajah 2B). Hanya pokok padi yang mengalami tegasan haba kompleks menunjukkan nilai indeks tegasan tertinggi (0.816). Apabila tanaman padi disembur dengan pelbagai fitohormon, indeks tekanan adalah lebih rendah (nilai dari 0.6 hingga 0.67). Akhirnya, pokok padi yang ditanam dalam keadaan optimum mempunyai nilai 0.138.
Rajah 2. Kesan tegasan haba gabungan (40°/30°C siang/malam) ke atas suhu kanopi (A), indeks toleransi relatif (RTI) (B), dan indeks tegasan tanaman (CSI) (C) bagi dua spesies tumbuhan. Genotip padi komersial (F67 dan F2000) tertakluk kepada rawatan haba yang berbeza. Rawatan yang dinilai untuk setiap genotip termasuk: kawalan mutlak (AC), kawalan tegasan haba (SC), tegasan haba + auksin (AUX), tegasan haba + giberelin (GA), tegasan haba + mitogen sel (CK), dan tegasan 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 diikuti dengan 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 tumbuhan padi tertekan haba yang dirawat dengan semburan pengatur pertumbuhan (Rajah 3). Vektor mewakili pembolehubah dan titik mewakili pengawal selia pertumbuhan tumbuhan (GR). Vektor gs, kandungan klorofil, kecekapan kuantum maksimum PSII (Fv/Fm) dan parameter biokimia (TChl, MDA dan proline) berada pada sudut yang hampir dengan asal, 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, majoriti tumbuhan yang dirawat dengan GR membentuk kumpulan berasingan (IV), dan rawatan dengan GA dalam F2000 membentuk kumpulan berasingan (II). Sebaliknya, anak benih padi bertekanan haba (kumpulan I dan III) tanpa sebarang semburan foliar fitohormon (kedua-dua genotip ialah SC) terletak di zon bertentangan dengan kumpulan V, menunjukkan kesan tegasan haba terhadap fisiologi tumbuhan. .
Rajah 3. Analisis bigrafik kesan tegasan haba gabungan (40°/30°C siang/malam) ke atas tumbuhan 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, tegasan haba + auksin F67; GA F67, tegasan haba + giberelin F67; CK F67, tegasan haba + pembahagian sel BR F67, tegasan haba + brassinosteroid. F67; AC F2000, kawalan mutlak F2000; SC F2000, Kawalan Tekanan Haba F2000; AUX F2000, tegasan haba + auksin F2000; GA F2000, tegasan haba + giberelin F2000; CK F2000, tegasan haba + sitokinin, BR F2000, tegasan haba + steroid loyang; F2000.
Pembolehubah seperti kandungan klorofil, kekonduksian stomata, nisbah Fv/Fm, CSI, MDA, RTI dan kandungan prolin boleh membantu memahami penyesuaian genotip beras dan menilai kesan strategi agronomik 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 ke atas parameter fisiologi dan biokimia anak benih padi di bawah keadaan tekanan haba yang kompleks. Ujian anak benih merupakan kaedah yang mudah dan pantas untuk penilaian serentak tanaman padi bergantung kepada saiz atau keadaan infrastruktur yang ada (Sarsu et al. 2018). Keputusan kajian ini menunjukkan bahawa tekanan haba gabungan mendorong tindak balas fisiologi dan biokimia yang berbeza dalam dua genotip beras, menunjukkan proses penyesuaian. Keputusan ini juga menunjukkan bahawa semburan pengawal selia pertumbuhan daun (terutamanya sitokinin dan brassinosteroid) membantu beras menyesuaikan diri dengan tekanan haba yang kompleks kerana pengaruh terutamanya mempengaruhi nisbah gs, RWC, 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 daripada tumbuhan yang dirawat dengan SC. Kajian terdahulu juga menunjukkan bahawa gs dan PCT adalah penunjuk fisiologi yang tepat yang boleh menentukan tindak balas penyesuaian tanaman padi dan kesan strategi agronomik 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 (promoter penutupan stomata di bawah tekanan abiotik) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013). ). , 2014). Pembukaan stomata menggalakkan penyejukan daun dan membantu mengurangkan suhu kanopi (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Atas 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 mana-mana 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 selalunya 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 sama juga dilaporkan oleh Jespersen dan Huang (2015) dan Suchsagunpanit et al. (2015), yang memerhatikan peningkatan kandungan klorofil daun berikutan penggunaan hormon zeatin dan epibrassinosteroid masing-masing dalam bentgrass dan beras yang ditekankan haba. Penjelasan munasabah mengapa CK dan BR menggalakkan peningkatan kandungan klorofil daun di bawah tekanan haba gabungan ialah CK boleh meningkatkan permulaan aruhan penganjur ekspresi yang berterusan (seperti penganjur pengaktifan penuaan (SAG12) atau penganjur HSP18) dan mengurangkan kehilangan klorofil dalam daun. , melambatkan penuaan daun dan meningkatkan ketahanan 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). Akhirnya, dua phytohormones (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 cepat dan tidak merosakkan yang boleh menilai toleransi tumbuhan atau penyesuaian kepada keadaan tegasan abiotik (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Parameter seperti nisbah Fv/Fm telah digunakan sebagai penunjuk penyesuaian tumbuhan kepada keadaan tegasan (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Dalam kajian ini, loji SC menunjukkan nilai pembolehubah ini yang paling rendah, terutamanya pokok padi “F2000”. Yin et al. (2010) juga mendapati nisbah Fv/Fm bagi daun padi yang paling tinggi membajak menurun dengan ketara pada suhu melebihi 35°C. Menurut Feng et al. (2013), nisbah Fv/Fm yang lebih rendah di bawah tegasan haba menunjukkan bahawa kadar tangkapan dan penukaran tenaga pengujaan oleh pusat tindak balas PSII dikurangkan, 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 dengan varieti tahan (Fedearroz 67).
Penggunaan CK atau BR secara amnya meningkatkan prestasi PSII di bawah keadaan tekanan haba yang kompleks. Keputusan yang sama diperoleh oleh Suchsagunpanit et al. (2015), yang memerhatikan bahawa aplikasi BR meningkatkan kecekapan PSII di bawah tekanan haba dalam beras. Kumar et al. (2020) juga mendapati bahawa tumbuhan kacang ayam yang dirawat dengan CK (6-benzyladenine) dan tertakluk kepada tekanan haba meningkatkan nisbah Fv/Fm, membuat kesimpulan bahawa penggunaan daun CK dengan mengaktifkan kitaran pigmen zeaxanthin menggalakkan aktiviti PSII. Di samping itu, semburan daun BR menggemari fotosintesis PSII di bawah keadaan tegasan gabungan, menunjukkan bahawa penggunaan fitohormon ini mengakibatkan pelesapan tenaga pengujaan antena PSII berkurangan 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 dengan tumbuhan yang ditanam dalam 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 agronomik dalam beras di bawah suhu tinggi 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 dalam tanaman padi yang terdedah kepada suhu tinggi pada waktu malam atau siang, masing-masing. Walau bagaimanapun, penyemburan daun CK dan BR menyumbang kepada penurunan dalam MDA dan peningkatan tahap prolin, terutamanya dalam genotip toleran (Federroz 67). Semburan CK boleh menggalakkan ekspresi berlebihan sitokinin oksidase/dehidrogenase, dengan itu meningkatkan kandungan sebatian pelindung seperti betaine dan proline (Liu et al., 2020). BR menggalakkan induksi osmoprotektan seperti betaine, gula dan asid amino (termasuk prolin bebas), mengekalkan keseimbangan osmotik selular di bawah banyak keadaan persekitaran yang buruk (Kothari dan Lachowiec, 2021).
Indeks tegasan 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 bertekanan haba (SC) berjulat dari 0.8 hingga 0.9 (Rajah 2B), menunjukkan bahawa pokok padi terjejas secara negatif oleh tekanan gabungan. Walau bagaimanapun, penyemburan daun BC (0.6) atau CK (0.6) terutamanya membawa kepada penurunan penunjuk ini di bawah keadaan tegasan abiotik berbanding dengan tanaman padi SC. Dalam loji 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 turut menyumbang peningkatan tindak balas beras terhadap toleransi komposisi. Terlalu panas. Indeks ini telah dicadangkan untuk menguruskan keadaan tekanan dalam spesies yang berbeza. 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 adalah penunjuk penyesuaian air varieti. keadaan tertekan. Selain itu, Chavez-Arias et al. (2020) menilai keberkesanan elisitor sintetik sebagai strategi pengurusan tegasan yang komprehensif dalam tumbuhan C. elegans dan mendapati tumbuhan yang disembur dengan sebatian ini menunjukkan RTI yang lebih tinggi (65%). Berdasarkan perkara di atas, CK dan BR boleh dianggap sebagai strategi agronomik yang bertujuan untuk meningkatkan toleransi beras kepada 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 menilai genotip yang bertolak ansur dengan suhu siang atau malam yang tinggi menggunakan ciri fisiologi atau biokimia (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, analisis teknologi praktikal, ekonomi dan menguntungkan telah menjadi semakin penting untuk mencadangkan pengurusan tanaman bersepadu untuk meningkatkan 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 tumbuhan padi terhadap tekanan haba kompleks (40°C siang/30°C malam) yang diperhatikan dalam kajian ini menunjukkan bahawa semburan daun 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 ialah penurunan kandungan GC, jumlah klorofil, klorofil α dan β dan karotenoid. Selain itu, tumbuhan mengalami kerosakan PSII (parameter pendarfluor klorofil berkurangan seperti nisbah Fv/Fm) dan peningkatan peroksidasi lipid. Sebaliknya, apabila beras dirawat dengan CK dan BR, kesan negatif ini dapat dikurangkan dan kandungan prolin meningkat (Rajah 4).
Rajah 4. Model konsep kesan gabungan tegasan haba dan semburan pengatur pertumbuhan tumbuhan foliar pada pokok padi. Anak panah merah dan biru menunjukkan kesan negatif atau positif interaksi antara tekanan haba dan penggunaan daun BR (brassinosteroid) dan CK (sitokinin) pada tindak balas fisiologi dan biokimia, masing-masing. gs: kekonduksian stomata; Jumlah Chl: jumlah kandungan klorofil; Chl α: kandungan klorofil β; Cx+c: kandungan karotenoid;
Ringkasnya, tindak balas fisiologi dan biokimia dalam kajian ini menunjukkan bahawa pokok padi Fedearroz 2000 lebih terdedah kepada tempoh tekanan haba yang kompleks berbanding pokok padi Fedearroz 67. Semua pengawal selia pertumbuhan yang dinilai dalam kajian ini (auksin, giberelin, sitokinin atau brassinosteroid) menunjukkan beberapa tahap pengurangan tegasan 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 dengan pokok padi tanpa sebarang aplikasi, dan juga menurunkan kandungan MDA dan suhu kanopi. Ringkasnya, kami membuat kesimpulan 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 asal yang dibentangkan dalam kajian disertakan bersama artikel, dan pertanyaan lanjut boleh diarahkan kepada pengarang yang berkaitan.