Rregullatorët e rritjes së bimëve janë përdorur si një strategji për të reduktuar stresin e nxehtësisë në kultura të ndryshme

Prodhimi i orizit është në rënie për shkak të ndryshimeve klimatike dhe ndryshueshmërisë në Kolumbi.Rregullatorët e rritjes së bimëvejanë përdorur si një strategji për të reduktuar stresin termik në kultura të ndryshme. Prandaj, objektivi i këtij studimi ishte vlerësimi i efekteve fiziologjike (përçueshmëria stomatale, përçueshmëria stomatale, përmbajtja totale e klorofilit, raporti Fv/Fm i dy gjenotipeve komerciale të orizit të nënshtruar ndaj stresit të kombinuar të nxehtësisë (temperaturat e larta të ditës dhe natës), temperatura e tendës dhe përmbajtja relative e ujit) dhe variablat biokimike (përmbajtja e acidit malondialdehid dhe prolinik (M). Eksperimenti i parë dhe i dytë u kryen duke përdorur bimë të dy gjenotipeve të orizit Federrose 67 ("F67") dhe Federrose 2000 ("F2000"), respektivisht. Të dy eksperimentet u analizuan së bashku si një seri eksperimentesh. Trajtimet e vendosura ishin si më poshtë: kontrolli absolut (AC) (bimët e orizit të rritura në temperatura optimale (temperatura ditë/natë 30/25°C)), kontrolli i stresit të nxehtësisë (SC) [bimët e orizit i nënshtrohen vetëm stresit të kombinuar termik (40/25°C). 30°C)], dhe bimët e orizit u stresuan dhe u spërkatën me rregullatorë të rritjes së bimëve (stres+AUX, stres+BR, stres+CK ose stres+GA) dy herë (5 ditë para dhe 5 ditë pas stresit të nxehtësisë). Spërkatja me SA rriti përmbajtjen totale të klorofilit të të dy varieteteve (pesha e freskët e bimëve të orizit “F67″ dhe “F2000″ ishte përkatësisht 3,25 dhe 3,65 mg/g) krahasuar me bimët SC (pesha e freskët e bimëve “F67″ ishte 2,36 mg dhe 2-15 mg). “F2000″, aplikimi me gjethe i CK gjithashtu përmirësoi përgjithësisht përçueshmërinë stomatale të bimëve të orizit “F2000″ (499,25 kundrejt 150,60 mmol m-2 s) krahasuar me kontrollin e stresit të nxehtësisë. stresi termik, temperatura e kurorës së bimës ulet me 2-3 °C dhe përmbajtja e MDA në bimë ulet. Indeksi relativ i tolerancës tregon se aplikimi me gjethe i CK (97.69%) dhe BR (60.73%) mund të ndihmojë në zbutjen e problemit të nxehtësisë së kombinuar. stres kryesisht në bimët e orizit F2000. Si përfundim, spërkatja me gjethe e BR ose CK mund të konsiderohet si një strategji agronomike për të ndihmuar në reduktimin e efekteve negative të kushteve të kombinuara të stresit termik në sjelljen fiziologjike të bimëve të orizit.
Orizi (Oryza sativa) i përket familjes Poaceae dhe është një nga drithërat më të kultivuar në botë së bashku me misrin dhe grurin (Bajaj dhe Mohanty, 2005). Sipërfaqja e kultivuar me oriz është 617,934 hektarë, dhe prodhimi kombëtar në vitin 2020 ishte 2,937,840 ton me një rendiment mesatar prej 5,02 ton/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Ngrohja globale po ndikon në të korrat e orizit, duke çuar në lloje të ndryshme të streseve abiotike si temperaturat e larta dhe periudhat e thatësirës. Ndryshimet klimatike po bëjnë që temperaturat globale të rriten; Temperaturat parashikohen të rriten me 1.0-3.7°C në shekullin e 21-të, gjë që mund të rrisë frekuencën dhe intensitetin e stresit të nxehtësisë. Rritja e temperaturave të mjedisit ka ndikuar në oriz, duke bërë që rendimentet e të korrave të bien me 6-7%. Nga ana tjetër, ndryshimet klimatike çojnë gjithashtu në kushte të pafavorshme mjedisore për të korrat, siç janë periudhat e thatësirës së rëndë ose temperaturat e larta në rajonet tropikale dhe subtropikale. Për më tepër, ngjarjet e ndryshueshmërisë si El Niño mund të çojnë në stres të nxehtësisë dhe të përkeqësojnë dëmtimin e të korrave në disa rajone tropikale. Në Kolumbi, temperaturat në zonat prodhuese të orizit parashikohet të rriten me 2-2,5°C deri në vitin 2050, duke reduktuar prodhimin e orizit dhe duke ndikuar në rrjedhat e produkteve në tregje dhe zinxhirë furnizimi.
Shumica e kulturave të orizit rriten në zona ku temperaturat janë afër kufirit optimal për rritjen e të korrave (Shah et al., 2011). Është raportuar se temperaturat mesatare optimale të ditës dhe natës përrritjen dhe zhvillimin e orizitjanë përgjithësisht 28°C dhe 22°C, respektivisht (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Temperaturat mbi këto pragje mund të shkaktojnë periudha të stresit të moderuar deri në të rëndë të nxehtësisë gjatë fazave të ndjeshme të zhvillimit të orizit (përpunimi, anteza, lulëzimi dhe mbushja e kokrrave), duke ndikuar negativisht në rendimentin e grurit. Ky reduktim i rendimentit është kryesisht për shkak të periudhave të gjata të stresit të nxehtësisë, të cilat ndikojnë në fiziologjinë e bimëve. Për shkak të ndërveprimit të faktorëve të ndryshëm, si kohëzgjatja e stresit dhe temperatura maksimale e arritur, stresi i nxehtësisë mund të shkaktojë një sërë dëmtimesh të pakthyeshme në metabolizmin dhe zhvillimin e bimëve.
Stresi nga nxehtësia ndikon në procese të ndryshme fiziologjike dhe biokimike në bimë. Fotosinteza e gjetheve është një nga proceset më të ndjeshme ndaj stresit të nxehtësisë në bimët e orizit, pasi shkalla e fotosintezës zvogëlohet me 50% kur temperaturat ditore kalojnë 35°C. Përgjigjet fiziologjike të bimëve të orizit ndryshojnë në varësi të llojit të stresit të nxehtësisë. Për shembull, shpejtësia e fotosintezës dhe përçueshmëria stomatale pengohen kur bimët ekspozohen ndaj temperaturave të larta të ditës (33-40°C) ose temperaturave të larta të ditës dhe natës (35-40°C gjatë ditës, 28-30°C). C do të thotë natë) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Temperaturat e larta të natës (30°C) shkaktojnë frenim të moderuar të fotosintezës, por rrisin frymëmarrjen e natës (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Pavarësisht periudhës së stresit, stresi i nxehtësisë ndikon gjithashtu në përmbajtjen e klorofilit të gjetheve, në raportin e fluoreshencës së ndryshueshme të klorofilit me fluoreshencën maksimale të klorofilit (Fv/Fm) dhe aktivizimin e Rubisco-s në bimët e orizit (Cao et al. 2009; Yin et al. 2009; Yin et al.). ) Sanchez Reynoso et al., 2014).
Ndryshimet biokimike janë një aspekt tjetër i përshtatjes së bimëve ndaj stresit të nxehtësisë (Wahid et al., 2007). Përmbajtja e prolinës është përdorur si një tregues biokimik i stresit të bimëve (Ahmed dhe Hassan 2011). Prolina luan një rol të rëndësishëm në metabolizmin e bimëve pasi vepron si një burim karboni ose azoti dhe si stabilizues i membranës në kushte të temperaturës së lartë (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Temperaturat e larta gjithashtu ndikojnë në stabilitetin e membranës përmes peroksidimit të lipideve, duke çuar në formimin e malondialdehidit (MDA) (Wahid et al., 2007). Prandaj, përmbajtja e MDA është përdorur gjithashtu për të kuptuar integritetin strukturor të membranave qelizore nën stresin e nxehtësisë (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Së fundi, stresi i kombinuar i nxehtësisë [37/30°C (ditë/natë)] rriti përqindjen e rrjedhjes së elektrolitit dhe përmbajtjes së malondialdehidit në oriz (Liu et al., 2013).
Përdorimi i rregullatorëve të rritjes së bimëve (GR) është vlerësuar për të zbutur efektet negative të stresit të nxehtësisë, pasi këto substanca janë të përfshira në mënyrë aktive në përgjigjet e bimëve ose mekanizmat fiziologjikë të mbrojtjes kundër stresit të tillë (Peleg dhe Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Aplikimi ekzogjen i burimeve gjenetike ka pasur një efekt pozitiv në tolerancën ndaj stresit të nxehtësisë në kultura të ndryshme. Studimet kanë treguar se fitohormonet si giberelinat (GA), citokininat (CK), auksinat (AUX) ose brasinosteroidet (BR) çojnë në një rritje të variablave të ndryshëm fiziologjikë dhe biokimikë (Peleg dhe Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; 2014). Në Kolumbi, aplikimi ekzogjen i burimeve gjenetike dhe ndikimi i tij në kulturat e orizit nuk janë kuptuar dhe studiuar plotësisht. Megjithatë, një studim i mëparshëm tregoi se spërkatja me gjethe e BR mund të përmirësojë tolerancën e orizit duke përmirësuar karakteristikat e shkëmbimit të gazit, përmbajtjen e klorofilit ose prolinës në gjethet e fidanëve të orizit (Qintero-Calderón et al., 2021).
Citokininat ndërmjetësojnë përgjigjet e bimëve ndaj streseve abiotike, duke përfshirë stresin e nxehtësisë (Ha et al., 2012). Përveç kësaj, është raportuar se aplikimi ekzogjen i CK mund të zvogëlojë dëmtimin termik. Për shembull, aplikimi ekzogjen i zeatinës rriti shkallën fotosintetike, përmbajtjen e klorofilit a dhe b dhe efikasitetin e transportit të elektroneve në barin zvarritës (Agrotis estolonifera) gjatë stresit të nxehtësisë (Xu dhe Huang, 2009; Jespersen dhe Huang, 2015). Aplikimi ekzogjen i zeatinës gjithashtu mund të përmirësojë aktivitetin antioksidues, të përmirësojë sintezën e proteinave të ndryshme, të zvogëlojë dëmtimin e specieve reaktive të oksigjenit (ROS) dhe prodhimin e malondialdehidit (MDA) në indet bimore (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Përdorimi i acidit giberelik ka treguar gjithashtu një përgjigje pozitive ndaj stresit të nxehtësisë. Studimet kanë treguar se biosinteza e GA ndërmjetëson rrugë të ndryshme metabolike dhe rrit tolerancën në kushte të temperaturës së lartë (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) zbuloi se spërkatja me gjethe e GA ekzogjene (25 ose 50 mg * L) mund të rrisë shkallën fotosintetike dhe aktivitetin antioksidues në bimët portokalli me stres të nxehtësisë në krahasim me bimët e kontrollit. Është vënë re gjithashtu se aplikimi ekzogjen i HA rrit përmbajtjen e lagështisë relative, përmbajtjen e klorofilit dhe karotenoideve dhe zvogëlon peroksidimin e lipideve në palmën e hurmës (Phoenix dactylifera) nën stresin e nxehtësisë (Khan et al., 2020). Auksina gjithashtu luan një rol të rëndësishëm në rregullimin e përgjigjeve adaptive të rritjes ndaj kushteve të temperaturës së lartë (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Ky rregullator i rritjes vepron si një shënues biokimik në procese të ndryshme si sinteza e prolinës ose degradimi nën stres abiotik (Ali et al. 2007). Përveç kësaj, AUX gjithashtu rrit aktivitetin antioksidues, i cili çon në një ulje të MDA në bimë për shkak të uljes së peroksidimit të lipideve (Bielach et al., 2017). Sergeev etj. (2018) vuri re se në bimët e bizeleve (Pisum sativum) nën stres të nxehtësisë, rritet përmbajtja e prolinës – dimetilaminoetoksikarbonilmetil)naftilklorometil eter (TA-14). Në të njëjtin eksperiment, ata gjithashtu vëzhguan nivele më të ulëta të MDA në bimët e trajtuara në krahasim me bimët që nuk u trajtuan me AUX.
Brassinosteroids janë një tjetër klasë e rregullatorëve të rritjes që përdoren për të zbutur efektet e stresit të nxehtësisë. Ogweno etj. (2008) raportoi se spërkatja ekzogjene BR rriti shkallën neto të fotosintezës, përcjellshmërinë stomatale dhe shkallën maksimale të karboksilimit të Rubisco të bimëve të domates (Solanum lycopersicum) nën stres të nxehtësisë për 8 ditë. Spërkatja me gjethe e epibrasinosteroideve mund të rrisë shkallën neto fotosintetike të bimëve të kastravecit (Cucumis sativus) nën stres të nxehtësisë (Yu et al., 2004). Për më tepër, aplikimi ekzogjen i BR vonon degradimin e klorofilit dhe rrit efikasitetin e përdorimit të ujit dhe rendimentin maksimal kuantik të fotokimisë PSII në bimët nën stres të nxehtësisë (Holá et al., 2010; Toussagunpanit et al., 2015).
Për shkak të ndryshimeve klimatike dhe ndryshueshmërisë, të korrat e orizit përballen me periudha të temperaturave të larta ditore (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Në fenotipizimin e bimëve, përdorimi i fitonutrientëve ose biostimulantëve është studiuar si një strategji për të zbutur stresin e nxehtësisë në zonat e rritjes së orizit (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al., 2021). Për më tepër, përdorimi i variablave biokimikë dhe fiziologjikë (temperatura e gjetheve, përçueshmëria stomatale, parametrat e fluoreshencës së klorofilit, përmbajtja relative e klorofilit, sinteza e malondialdehidit dhe e prolinës) është një mjet i besueshëm për shqyrtimin e bimëve të orizit nën stresin e nxehtësisë në nivel lokal dhe ndërkombëtar (Sánchez200-Reynoaa; et al., 2017, megjithatë, studimi i reaksioneve fiziologjike dhe biokimike të aplikimit të rregullatorëve të rritjes së bimëve ka një rëndësi të madhe për përdorimin e spërkatjeve me gjethe fitohormonale për këtë qëllim (përçueshmëria stomatale, parametrat e fluoreshencës së klorofilit dhe përmbajtja relative e ujit) dhe efektet biokimike të aplikimit me gjethe të katër rregullatorëve të rritjes së bimëve (AUX, CK, GA dhe BR). (Pigmentet fotosintetike, malondialdehidi dhe përmbajtja e prolinës) Variablat në dy gjenotipe komerciale të orizit që i nënshtrohen stresit të kombinuar të nxehtësisë (temperaturat e larta të ditës/natës).
Në këtë studim u kryen dy eksperimente të pavarura. Për herë të parë u përdorën gjenotipet Federrose 67 (F67: një gjenotip i zhvilluar në temperatura të larta gjatë dekadës së fundit) dhe Federrose 2000 (F2000: një gjenotip i zhvilluar në dekadën e fundit të shekullit të 20-të që tregon rezistencë ndaj virusit të gjetheve të bardha). fara. dhe eksperimentin e dytë, përkatësisht. Të dy gjenotipet kultivohen gjerësisht nga fermerët kolumbianë. Farërat u mbollën në tabaka 10-L (gjatësia 39,6 cm, gjerësia 28,8 cm, lartësia 16,8 cm) që përmbanin tokë ranore me 2% lëndë organike. Në çdo tabaka u mbollën pesë fara të mbirë para. Paletat u vendosën në serrën e Fakultetit të Shkencave Bujqësore të Universitetit Kombëtar të Kolumbisë, kampusi Bogota (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), në një lartësi prej 2556 m mbi nivelin e detit (asl). m.) dhe u kryen nga tetori deri në dhjetor 2019. Një eksperiment (Federroz 67) dhe një eksperiment i dytë (Federroz 2000) në të njëjtin sezon të 2020.
Kushtet mjedisore në serë gjatë çdo sezoni mbjelljeje janë si më poshtë: temperatura e ditës dhe e natës 30/25°C, lagështia relative 60~80%, fotoperiudha natyrale 12 orë (rrezatim aktiv fotosintetik 1500 µmol (fotone) m-2 s-). 1 pasdite). Bimët u fekonduan sipas përmbajtjes së secilit element 20 ditë pas shfaqjes së farës (DAE), sipas Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg azot për bimë, 110 mg fosfor për bimë, 350 mg kalium për bimë, 68 mg kalcium për bimë, 20 mg magnez për bimë, 20 mg squfur për bimë, 17 mg silikon për bimë. Bimët përmbajnë 10 mg bor për bimë, 17 mg bakër për bimë dhe 44 mg zink për bimë. Bimët e orizit u mbajtën deri në 47 DAE në çdo eksperiment kur arritën në fazën fenologjike V5 gjatë kësaj periudhe. Studimet e mëparshme kanë treguar se kjo fazë fenologjike është një kohë e përshtatshme për të kryer studime të stresit të nxehtësisë në oriz (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
Në çdo eksperiment, u kryen dy aplikime të veçanta të rregullatorit të rritjes së gjetheve. Seti i parë i spërkatjeve të fitohormoneve me gjethe u aplikua 5 ditë përpara trajtimit të stresit termik (42 DAE) për të përgatitur bimët për stresin mjedisor. Një spërkatje e dytë me gjethe u dha më pas 5 ditë pasi bimët u ekspozuan ndaj kushteve të stresit (52 DAE). Janë përdorur katër fitohormone dhe vetitë e secilit përbërës aktiv të spërkatur në këtë studim janë renditur në tabelën plotësuese 1. Përqendrimet e rregullatorëve të rritjes së gjetheve të përdorura ishin si më poshtë: (i) Auksina (acid 1-naftilacetik: NAA) në një përqendrim 5 × 10−5 M (ii) acid giberellik (ii) × bb × 5 NAA); GA3); (iii) Citokininë (trans-zeatinë) 1 × 10-5 M (iv) Brassinosteroids [Spirostan-6-one, 3,5-dihidroksi-, (3b, 5a, 25R)] 5 × 10-5; M. Këto përqendrime u zgjodhën sepse ato nxisin përgjigje pozitive dhe rrisin rezistencën e bimëve ndaj stresit termik (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Bimët e orizit pa ndonjë spërkatje të rregulluesit të rritjes së bimëve u trajtuan vetëm me ujë të distiluar. Të gjitha bimët e orizit u spërkatën me një spërkatës dore. Aplikoni 20 ml H2O në bimë për të lagur sipërfaqet e sipërme dhe të poshtme të gjetheve. Të gjithë spërkatjet me gjethe përdorën adjuvant bujqësor (Agrotin, Bayer CropScience, Kolumbi) në 0.1% (v/v). Distanca midis tenxhere dhe spërkatës është 30 cm.
Trajtimet e stresit të nxehtësisë u administruan 5 ditë pas spërkatjes së parë me gjethe (47 DAE) në çdo eksperiment. Bimët e orizit u transferuan nga serra në një dhomë rritjeje 294 L (MLR-351H, Sanyo, IL, USA) për të vendosur stresin e nxehtësisë ose për të ruajtur të njëjtat kushte mjedisore (47 DAE). Trajtimi i kombinuar i stresit të nxehtësisë u krye duke vendosur dhomën në temperaturat e mëposhtme të ditës/natës: temperatura e lartë e ditës [40°C për 5 orë (nga ora 11:00 deri në 16:00)] dhe periudha e natës [30°C për 5 orë]. 8 ditë me radhë (nga ora 19:00 deri në 24:00). Temperatura e stresit dhe koha e ekspozimit u zgjodhën bazuar në studimet e mëparshme (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). Nga ana tjetër, një grup bimësh të transferuara në dhomën e rritjes u mbajtën në serë në të njëjtën temperaturë (30°C gjatë ditës/25°C gjatë natës) për 8 ditë rresht.
Në fund të eksperimentit, u morën grupet e mëposhtme të trajtimit: (i) gjendja e temperaturës së rritjes + aplikimi i ujit të distiluar [Kontroll absolut (AC)], (ii) gjendja e stresit të nxehtësisë + aplikimi i ujit të distiluar [Kontrolli i stresit të nxehtësisë (SC)], (iii) gjendja e kushteve të stresit të nxehtësisë + aplikimi i auksinit (AUX), (iv) gjendja e stresit të nxehtësisë + gjendja e stresit të nxehtësisë + gjendja e stresit të nxehtësisë + gjendja e stresit të nxehtësisë (aplikimi i stresit të giberellinës) (aplikimi i stresit të giberellinës (GA) gjendja e stresit të nxehtësisë + brassinosteroid (BR) Shtojca. Këto grupe trajtimi u përdorën për dy gjenotipe (F67 dhe F2000). Të gjitha trajtimet u kryen në një dizajn krejtësisht të rastësishëm me pesë përsëritje, secila e përbërë nga një bimë. Çdo bimë u përdor për të lexuar variablat e përcaktuar në fund të eksperimentit. Eksperimenti zgjati 55 DAE.
Përçueshmëria stomatale (gs) u mat duke përdorur një porozometër portativ (SC-1, METER Group Inc., USA) që varion nga 0 në 1000 mmol m-2 s-1, me një hapje të dhomës së mostrës prej 6.35 mm. Matjet merren duke i bashkangjitur një sondë stomametër në një gjethe të pjekur me kërcellin kryesor të bimës plotësisht të zgjeruar. Për çdo trajtim, leximet e gs u morën në tre gjethe të secilës bimë midis orës 11:00 dhe 16:00 dhe u vlerësuan mesatarisht.
RWC u përcaktua sipas metodës së përshkruar nga Ghoulam et al. (2002). Fleta plotësisht e zgjeruar e përdorur për të përcaktuar g është përdorur gjithashtu për të matur KRU. Pesha e freskët (FW) u përcaktua menjëherë pas korrjes duke përdorur një peshore dixhitale. Gjethet më pas vendosen në një enë plastike të mbushur me ujë dhe lihen në errësirë ​​në temperaturën e dhomës (22°C) për 48 orë. Më pas peshoni në një peshore dixhitale dhe regjistroni peshën e zgjeruar (TW). Gjethet e fryra u thanë në furrë në 75°C për 48 orë dhe u regjistrua pesha e tyre e thatë (DW).
Përmbajtja relative e klorofilit u përcaktua duke përdorur një matës klorofili (atLeafmeter, FT Green LLC, USA) dhe u shpreh në njësi atLeaf (Dey et al., 2016). Leximet maksimale të efikasitetit kuantik të PSII (raporti Fv/Fm) u regjistruan duke përdorur një fluorimetër me ngacmim të vazhdueshëm të klorofilit (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Gjethet u përshtatën në errësirë ​​duke përdorur kapëse gjethesh për 20 minuta përpara matjeve Fv/Fm (Restrepo-Diaz dhe Garces-Varon, 2013). Pasi gjethet u ambientuan në errësirë, u matën vija bazë (F0) dhe fluoreshenca maksimale (Fm). Nga këto të dhëna, janë llogaritur fluoreshenca e ndryshueshme (Fv = Fm – F0), raporti i fluoreshencës së ndryshueshme me fluoreshencën maksimale (Fv/Fm), rendimenti kuantik maksimal i fotokimisë PSII (Fv/F0) dhe raporti Fm/F0 (Lee, 2008;et 2008; 2008). Leximet relative të klorofilit dhe fluoreshencës së klorofilit u morën në të njëjtat gjethe të përdorura për matjet e gs.
Përafërsisht 800 mg peshë të freskët të gjetheve u mblodhën si variabla biokimikë. Mostrat e gjetheve më pas u homogjenizuan në azot të lëngshëm dhe u ruajtën për analiza të mëtejshme. Metoda spektrometrike e përdorur për të vlerësuar përmbajtjen e klorofilit a, b dhe karotenoidit të indeve bazohet në metodën dhe ekuacionet e përshkruara nga Wellburn (1994). Mostrat e indeve të gjetheve (30 mg) u mblodhën dhe u homogjenizuan në 3 ml aceton 80%. Mostrat u centrifuguan më pas (modeli 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, USA) në 5000 rpm për 10 min për të hequr grimcat. Supernatanti u hollua në një vëllim përfundimtar prej 6 ml duke shtuar 80% aceton (Sims dhe Gamon, 2002). Përmbajtja e klorofilit u përcaktua në 663 (klorofil a) dhe 646 (klorofil b) nm, dhe karotenoidet në 470 nm duke përdorur një spektrofotometër (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, USA).
Metoda e acidit tiobarbiturik (TBA) e përshkruar nga Hodges et al. (1999) u përdor për të vlerësuar peroksidimin e lipideve të membranës (MDA). Përafërsisht 0.3 g ind gjethesh u homogjenizuan gjithashtu në azot të lëngshëm. Mostrat u centrifuguan në 5000 rpm dhe absorbimi u mat në një spektrofotometër në 440, 532 dhe 600 nm. Së fundi, përqendrimi i MDA u llogarit duke përdorur koeficientin e zhdukjes (157 M mL−1).
Përmbajtja e prolinës në të gjitha trajtimet u përcaktua duke përdorur metodën e përshkruar nga Bates et al. (1973). Shtoni 10 ml tretësirë ​​ujore 3% të acidit sulfosalicilik në kampionin e ruajtur dhe filtrojeni përmes letrës filtri Whatman (Nr. 2). Më pas 2 ml të këtij filtrati reaguan me 2 ml acid ninhidrik dhe 2 ml acid acetik glacial. Përzierja vendoset në një banjë uji në 90°C për 1 orë. Ndaloni reagimin duke inkubuar në akull. Shkundni tubin fuqishëm duke përdorur një tundës vorbull dhe shpërndani tretësirën që rezulton në 4 ml toluen. Leximet e absorbimit u përcaktuan në 520 nm duke përdorur të njëjtin spektrofotometër të përdorur për përcaktimin sasior të pigmenteve fotosintetike (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, USA).
Metoda e përshkruar nga Gerhards et al. (2016) për të llogaritur temperaturën e tendës dhe CSI. Fotografitë termike u bënë me një aparat fotografik FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, SHBA) me një saktësi prej ±2°C në fund të periudhës së stresit. Vendosni një sipërfaqe të bardhë pas bimës për fotografim. Përsëri, dy fabrika u konsideruan si modele referencë. Bimët u vendosën në një sipërfaqe të bardhë; njëra ishte e veshur me një ndihmës bujqësor (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Kolumbi) për të simuluar hapjen e të gjitha stomatave [modaliteti i lagësht (Twet)] dhe tjetra ishte një gjethe pa asnjë aplikim [Modaliteti i thatë (Tdry)] (Castro -Duque et al., 2020). Distanca midis kamerës dhe tenxhere gjatë xhirimeve ishte 1 m.
Indeksi relativ i tolerancës u llogarit në mënyrë indirekte duke përdorur përçueshmërinë stomatale (gs) të bimëve të trajtuara në krahasim me bimët e kontrollit (bimë pa trajtime stresi dhe me rregullatorë të rritjes të aplikuar) për të përcaktuar tolerancën e gjenotipeve të trajtuara të vlerësuara në këtë studim. RTI u përftua duke përdorur një ekuacion të përshtatur nga Chávez-Arias et al. (2020).
Në çdo eksperiment, të gjithë variablat fiziologjikë të përmendur më sipër u përcaktuan dhe u regjistruan në 55 DAE duke përdorur gjethet e zgjeruara plotësisht të mbledhura nga tenda e sipërme. Përveç kësaj, matjet u kryen në një dhomë rritjeje për të shmangur ndryshimin e kushteve mjedisore në të cilat rriten bimët.
Të dhënat nga eksperimenti i parë dhe i dytë u analizuan së bashku si një seri eksperimentesh. Çdo grup eksperimental përbëhej nga 5 bimë dhe secila bimë përbënte një njësi eksperimentale. Është kryer analiza e variancës (ANOVA) (P ≤ 0.05). Kur u zbuluan dallime të rëndësishme, testi krahasues post hoc i Tukey u përdor në P ≤ 0.05. Përdorni funksionin e arksinës për të kthyer vlerat e përqindjes. Të dhënat u analizuan duke përdorur softuerin Statistix v 9.0 (Analytic Software, Tallahassee, FL, USA) dhe u grafikuan duke përdorur SigmaPlot (versioni 10.0; Systat Software, San Jose, CA, USA). Analiza e komponentit kryesor u krye duke përdorur softuerin InfoStat 2016 (Analysis Software, National University of Cordoba, Argjentinë) për të identifikuar rregullatorët më të mirë të rritjes së bimëve në studim.
Tabela 1 përmbledh ANOVA që tregon eksperimentet, trajtimet e ndryshme dhe ndërveprimet e tyre me pigmentet fotosintetike të gjetheve (klorofil a, b, total dhe karotenoid), përmbajtjen e malondialdehidit (MDA) dhe prolinës dhe përcjellshmërinë stomatale. Efekti i gs, përmbajtja relative e ujit. (RWC), përmbajtja e klorofilit, parametrat e fluoreshencës alfa të klorofilit, temperatura e kurorës (PCT) (°C), indeksi i stresit të të korrave (CSI) dhe indeksi i tolerancës relative të bimëve të orizit në 55 DAE.
Tabela 1. Përmbledhje e të dhënave ANOVA mbi variablat fiziologjike dhe biokimike të orizit ndërmjet eksperimenteve (gjenotipeve) dhe trajtimeve të stresit të nxehtësisë.
Dallimet (P≤0.01) në ndërveprimet e pigmentit fotosintetik të gjetheve, përmbajtjen relative të klorofilit (leximet e Atleaf) dhe parametrat e fluoreshencës së alfa-klorofilit ndërmjet eksperimenteve dhe trajtimeve tregohen në tabelën 2. Temperaturat e larta gjatë ditës dhe natës rritën përmbajtjen totale të klorofilit dhe karotenit. Fidanët e orizit pa ndonjë spërkatje gjethore fitohormonesh (2,36 mg g-1 për “F67″ dhe 2,56 mg g-1 për “F2000″) krahasuar me bimët e rritura në kushte optimale të temperaturës (2,67 mg g-1)) treguan përmbajtje më të ulët të klorofilit total. Në të dy eksperimentet, "F67" ishte 2.80 mg g-1 dhe "F2000" ishte 2.80 mg g-1. Përveç kësaj, fidanët e orizit të trajtuar me një kombinim të spërkatjeve AUX dhe GA nën stres të nxehtësisë treguan gjithashtu një ulje të përmbajtjes së klorofilit në të dy gjenotipet (AUX = 1,96 mg g-1 dhe GA = 1,45 mg g-1 për "F67" ; AUX = 1,96 mg ″ g-1 dhe "GA" AUX = 2,24 mg) g-1 dhe GA = 1,43 mg g-1 (për “F2000″ ) në kushte stresi të nxehtësisë. Në kushtet e stresit të nxehtësisë, trajtimi me gjethe me BR rezultoi në një rritje të lehtë të këtij variabli në të dy gjenotipet. Së fundi, spërkatja me gjethe CK tregoi vlerat më të larta të pigmentit fotosintetik midis të gjitha trajtimeve (trajtimet AUX, GA, BR, SC dhe AC) në gjenotipet F67 (3,24 mg g-1) dhe F2000 (3,65 mg g-1). Përmbajtja relative e klorofilit (njësia Atleaf) u reduktua gjithashtu nga stresi i kombinuar i nxehtësisë. Vlerat më të larta u regjistruan edhe në bimët e spërkatura me CC në të dy gjenotipet (41,66 për “F67” dhe 49,30 për “F2000”). Raportet Fv dhe Fv/Fm treguan ndryshime domethënëse midis trajtimeve dhe kultivarëve (Tabela 2). Në përgjithësi, midis këtyre variablave, kultivari F67 ishte më pak i ndjeshëm ndaj stresit të nxehtësisë sesa kultivari F2000. Raportet Fv dhe Fv/Fm pësuan më shumë në eksperimentin e dytë. Fidanët e stresuar 'F2000' që nuk u spërkatën me asnjë fitohormon kishin vlerat më të ulëta të Fv (2120.15) dhe raportet Fv/Fm (0.59), por spërkatja me gjethe me CK ndihmoi në rikthimin e këtyre vlerave (Fv: 2591, 89, Fv 3io:/F). , duke marrë lexime të ngjashme me ato të regjistruara në bimët “F2000” të rritura në kushte optimale të temperaturës (Fv: 2955.35, raporti Fv/Fm: 0.73:0.72). Nuk kishte dallime domethënëse në fluoreshencën fillestare (F0), fluoreshencën maksimale (Fm), rendimentin kuantik fotokimik maksimal të PSII (Fv/F0) dhe raportin Fm/F0. Së fundi, BR tregoi një prirje të ngjashme siç u vërejt me CK (Fv 2545.06, raporti Fv/Fm 0.73).
Tabela 2. Efekti i stresit të kombinuar të nxehtësisë (40°/30°C ditë/natë) në pigmentet fotosintetike të gjetheve [klorofili total (Chl Total), klorofili a (Chl a), klorofili b (Chl b) dhe efekti i karotenoideve Cx+c], përmbajtja relative e klorofilit të klorofilit (klorofilit) parametrat (fluoreshenca fillestare (F0), fluoreshenca maksimale (Fm), fluoreshenca e ndryshueshme (Fv), efikasiteti maksimal i PSII (Fv/Fm), rendimenti maksimal kuantik fotokimik i PSII (Fv/F0) dhe Fm/F0 në bimët me dy gjenotip orizi 600F (Federos) dhe 600Fed (F2000)] 55 ditë pas shfaqjes (DAE)).
Përmbajtja relative e ujit (RWC) e bimëve të orizit të trajtuara ndryshe tregoi ndryshime (P ≤ 0.05) në ndërveprimin midis trajtimeve eksperimentale dhe gjethore (Fig. 1A). Kur u trajtua me SA, vlerat më të ulëta u regjistruan për të dy gjenotipet (74.01% për F67 dhe 76.6% për F2000). Në kushte stresi termik, KRU e bimëve të orizit të të dy gjenotipeve të trajtuara me fitohormone të ndryshëm u rrit ndjeshëm. Në përgjithësi, aplikimet gjethore të CK, GA, AUX ose BR rritën RWC në vlera të ngjashme me ato të bimëve të rritura në kushte optimale gjatë eksperimentit. Kontrolli absolut dhe bimët e spërkatura me gjethe regjistrojnë vlera rreth 83% për të dy gjenotipet. Nga ana tjetër, gs tregoi gjithashtu dallime të rëndësishme (P ≤ 0.01) në ndërveprimin eksperiment-trajtim (Fig. 1B). Impianti i kontrollit absolut (AC) gjithashtu regjistroi vlerat më të larta për çdo gjenotip (440.65 mmol m-2s-1 për F67 dhe 511.02 mmol m-2s-1 për F2000). Bimët e orizit të nënshtruara vetëm ndaj stresit të kombinuar termik treguan vlerat më të ulëta të gs për të dy gjenotipet (150.60 mmol m-2s-1 për F67 dhe 171.32 mmol m-2s-1 për F2000). Trajtimi me gjethe me të gjithë rregullatorët e rritjes së bimëve gjithashtu rriti g. Në bimët e orizit F2000 të spërkatura me CC, efekti i spërkatjes me gjethe me fitohormone ishte më i dukshëm. Ky grup bimësh nuk tregoi dallime në krahasim me bimët e kontrollit absolut (AC 511.02 dhe CC 499.25 mmol m-2s-1).
Figura 1. Efekti i stresit të kombinuar të nxehtësisë (40°/30°C ditë/natë) në përmbajtjen relative të ujit (RWC) (A), përcjellshmërinë stomatale (gs) (B), prodhimin e malondialdehidit (MDA) (C) dhe përmbajtjen e prolinës. (D) në bimët e dy gjenotipeve të orizit (F67 dhe F2000) në 55 ditë pas shfaqjes (DAE). Trajtimet e vlerësuara për secilin gjenotip përfshinin: kontrollin absolut (AC), kontrollin e stresit të nxehtësisë (SC), stresin e nxehtësisë + auksinë (AUX), stresin e nxehtësisë + giberelinë (GA), stresin e nxehtësisë + mitogjenin qelizor (CK) dhe stresin e nxehtësisë + brassinosteroid. (BR). Çdo kolonë përfaqëson gabimin mesatar ± standard të pesë pikave të të dhënave (n = 5). Kolonat e ndjekura nga shkronja të ndryshme tregojnë dallime statistikisht të rëndësishme sipas testit të Tukey (P ≤ 0.05). Shkronjat me shenjë të barabartë tregojnë se mesatarja nuk është statistikisht domethënëse (≤ 0.05).
Përmbajtja e MDA (P ≤ 0.01) dhe e prolinës (P ≤ 0.01) gjithashtu treguan ndryshime të rëndësishme në ndërveprimin midis trajtimeve të eksperimentit dhe fitohormoneve (Fig. 1C, D). Rritje e peroksidimit të lipideve u vu re me trajtimin SC në të dy gjenotipet (Figura 1C), megjithatë bimët e trajtuara me spërkatës rregullator të rritjes së gjetheve treguan peroksidim të zvogëluar të lipideve në të dy gjenotipet; Në përgjithësi, përdorimi i fitohormoneve (CA, AUC, BR ose GA) çon në një ulje të peroksidimit të lipideve (përmbajtja MDA). Nuk u gjetën dallime midis bimëve AC të dy gjenotipeve dhe bimëve nën stres të nxehtësisë dhe të spërkatura me fitohormone (vlerat e FW të vëzhguara në bimët “F67” varionin nga 4,38–6,77 µmol g-1, dhe në bimët FW “F2000” vlerat e vëzhguara varionin nga 84 në 1.192 mol në bimët “F67”. Nga ana tjetër, sinteza e prolinës në bimët "F67" ishte më e ulët se në bimët "F2000" nën stres të kombinuar, gjë që çoi në një rritje të prodhimit të prolinës në bimët e orizit të stresuar nga nxehtësia. g-1) përkatësisht (Fig. 1G).
Efektet e spërkatjes së rregullatorit të rritjes së bimëve gjethore dhe stresit të kombinuar të nxehtësisë në temperaturën e mbulesës së bimëve dhe indeksin e tolerancës relative (RTI) tregohen në figurat 2A dhe B. Për të dy gjenotipet, temperatura e tendës së bimëve AC ishte afër 27°C dhe ajo e bimëve SC ishte rreth 28°C. ME. U vu re gjithashtu se trajtimet me gjethe me CK dhe BR rezultuan në një ulje prej 2-3°C në temperaturën e tendës në krahasim me bimët SC (Figura 2A). RTI shfaqi sjellje të ngjashme me variablat e tjerë fiziologjikë, duke treguar dallime domethënëse (P ≤ 0.01) në ndërveprimin midis eksperimentit dhe trajtimit (Figura 2B). Bimët SC treguan tolerancë më të ulët të bimëve në të dy gjenotipet (34.18% dhe 33.52% për bimët e orizit "F67" dhe "F2000", respektivisht). Ushqyerja me gjethe e fitohormoneve përmirëson RTI në bimët e ekspozuara ndaj stresit të temperaturës së lartë. Ky efekt ishte më i theksuar në bimët “F2000” të spërkatura me CC, në të cilat RTI ishte 97.69. Nga ana tjetër, dallime domethënëse u vunë re vetëm në indeksin e stresit të rendimentit (CSI) të bimëve të orizit në kushtet e stresit të spërkatjes së faktorit gjethor (P ≤ 0.01) (Fig. 2B). Vetëm bimët e orizit të nënshtruara ndaj stresit kompleks termik treguan vlerën më të lartë të indeksit të stresit (0.816). Kur bimët e orizit u spërkatën me fitohormone të ndryshëm, indeksi i stresit ishte më i ulët (vlerat nga 0,6 në 0,67). Së fundi, bima e orizit e rritur në kushte optimale kishte një vlerë prej 0.138.
Figura 2. Efektet e stresit të kombinuar të nxehtësisë (40°/30°C ditë/natë) në temperaturën e tendës (A), indeksin e tolerancës relative (RTI) (B) dhe indeksin e stresit të të korrave (CSI) (C) të dy specieve bimore. Gjenotipet komerciale të orizit (F67 dhe F2000) iu nënshtruan trajtimeve të ndryshme termike. Trajtimet e vlerësuara për secilin gjenotip përfshinin: kontrollin absolut (AC), kontrollin e stresit të nxehtësisë (SC), stresin e nxehtësisë + auksinë (AUX), stresin e nxehtësisë + giberelinë (GA), stresin e nxehtësisë + mitogjenin qelizor (CK) dhe stresin e nxehtësisë + brassinosteroid. (BR). Stresi i kombinuar i nxehtësisë përfshin ekspozimin e bimëve të orizit ndaj temperaturave të larta të ditës/natës (40°/30°C ditë/natë). Çdo kolonë përfaqëson gabimin mesatar ± standard të pesë pikave të të dhënave (n = 5). Kolonat e ndjekura nga shkronja të ndryshme tregojnë dallime statistikisht të rëndësishme sipas testit të Tukey (P ≤ 0.05). Shkronjat me shenjë të barabartë tregojnë se mesatarja nuk është statistikisht domethënëse (≤ 0.05).
Analiza e komponentit kryesor (PCA) zbuloi se variablat e vlerësuar në 55 DAE shpjeguan 66.1% të përgjigjeve fiziologjike dhe biokimike të bimëve të orizit të stresuar nga nxehtësia të trajtuara me spërkatës rregullator të rritjes (Fig. 3). Vektorët përfaqësojnë variabla dhe pikat përfaqësojnë rregullatorët e rritjes së bimëve (GR). Vektorët e gs, përmbajtja e klorofilit, efikasiteti kuantik maksimal i PSII (Fv/Fm) dhe parametrat biokimikë (TChl, MDA dhe prolina) janë në kënde të afërta me origjinën, gjë që tregon një korrelacion të lartë midis sjelljes fiziologjike të bimëve dhe tyre. e ndryshueshme. Një grup (V) përfshinte fidanë orizi të rritur në temperaturë optimale (AT) dhe bimë F2000 të trajtuara me CK dhe BA. Në të njëjtën kohë, shumica e bimëve të trajtuara me GR formuan një grup të veçantë (IV), dhe trajtimi me GA në F2000 formoi një grup të veçantë (II). Në të kundërt, fidanët e orizit të stresuar nga nxehtësia (grupet I dhe III) pa ndonjë spërkatje gjethore fitohormonesh (të dy gjenotipet ishin SC) u vendosën në një zonë përballë grupit V, duke demonstruar efektin e stresit të nxehtësisë në fiziologjinë e bimëve. .
Figura 3. Analiza biografike e efekteve të stresit të kombinuar të nxehtësisë (40°/30°C ditë/natë) në bimët e dy gjenotipeve të orizit (F67 dhe F2000) në 55 ditë pas shfaqjes (DAE). Shkurtesat: AC F67, kontroll absolut F67; SC F67, kontrolli i stresit të nxehtësisë F67; AUX F67, stresi termik + auxin F67; GA F67, stresi i nxehtësisë + giberelinë F67; CK F67, stresi i nxehtësisë + ndarja e qelizave BR F67, stresi termik + brasinosteroid. F67; AC F2000, kontroll absolut F2000; SC F2000, Kontrolli i stresit të nxehtësisë F2000; AUX F2000, stresi termik + auxin F2000; GA F2000, stresi i nxehtësisë + giberelinë F2000; CK F2000, stresi i nxehtësisë + citokinina, BR F2000, stresi i nxehtësisë + steroid bronzi; F2000.
Variablat si përmbajtja e klorofilit, përçueshmëria stomatale, raporti Fv/Fm, CSI, MDA, RTI dhe përmbajtja e prolinës mund të ndihmojnë në kuptimin e përshtatjes së gjenotipeve të orizit dhe vlerësimin e ndikimit të strategjive agronomike nën stresin e nxehtësisë (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al.). Qëllimi i këtij eksperimenti ishte të vlerësonte efektin e aplikimit të katër rregullatorëve të rritjes në parametrat fiziologjikë dhe biokimikë të fidanëve të orizit në kushte komplekse stresi termik. Testimi i fidanëve është një metodë e thjeshtë dhe e shpejtë për vlerësimin e njëkohshëm të bimëve të orizit në varësi të madhësisë ose gjendjes së infrastrukturës në dispozicion (Sarsu et al. 2018). Rezultatet e këtij studimi treguan se stresi i kombinuar i nxehtësisë shkakton përgjigje të ndryshme fiziologjike dhe biokimike në dy gjenotipet e orizit, duke treguar një proces përshtatjeje. Këto rezultate tregojnë gjithashtu se spërkatjet e rregullatorit të rritjes së gjetheve (kryesisht citokininat dhe brassinosteroidet) ndihmojnë orizin të përshtatet me stresin kompleks të nxehtësisë pasi favorizimi kryesisht prek gs, RWC, raportin Fv/Fm, pigmentet fotosintetike dhe përmbajtjen e prolinës.
Aplikimi i rregullatorëve të rritjes ndihmon në përmirësimin e gjendjes së ujit të bimëve të orizit nën stres të nxehtësisë, gjë që mund të shoqërohet me stres më të lartë dhe temperatura më të ulëta të tendës së bimëve. Ky studim tregoi se midis bimëve “F2000” (gjenotip i ndjeshëm), bimët e orizit të trajtuara kryesisht me CK ose BR kishin vlera më të larta gs dhe vlera më të ulëta PCT sesa bimët e trajtuara me SC. Studimet e mëparshme kanë treguar gjithashtu se gs dhe PCT janë tregues të saktë fiziologjikë që mund të përcaktojnë përgjigjen adaptive të bimëve të orizit dhe efektet e strategjive agronomike mbi stresin e nxehtësisë (Restrepo-Diaz dhe Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). CK ose BR e gjetheve rrisin g nën stres, sepse këto hormone bimore mund të nxisin hapjen e stomateve përmes ndërveprimeve sintetike me molekulat e tjera sinjalizuese si ABA (promovues i mbylljes së stomateve nën stres abiotik) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013). ). , 2014). Hapja e stomatit nxit ftohjen e gjetheve dhe ndihmon në uljen e temperaturave të tendës (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Për këto arsye, temperatura e tendës së bimëve të orizit të spërkatura me CK ose BR mund të jetë më e ulët nën stresin e kombinuar të nxehtësisë.
Stresi i temperaturës së lartë mund të zvogëlojë përmbajtjen e pigmentit fotosintetik të gjetheve (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). Në këtë studim, kur bimët e orizit ishin nën stres të nxehtësisë dhe nuk u spërkatën me ndonjë rregullator të rritjes së bimëve, pigmentet fotosintetike prireshin të ulen në të dy gjenotipet (Tabela 2). Feng et al. (2013) gjithashtu raportoi një rënie të konsiderueshme në përmbajtjen e klorofilit në gjethet e dy gjenotipeve të grurit të ekspozuar ndaj stresit të nxehtësisë. Ekspozimi ndaj temperaturave të larta shpesh rezulton në ulje të përmbajtjes së klorofilit, e cila mund të jetë për shkak të uljes së biosintezës së klorofilit, degradimit të pigmenteve ose efekteve të tyre të kombinuara nën stresin e nxehtësisë (Fahad et al., 2017). Megjithatë, bimët e orizit të trajtuara kryesisht me CK dhe BA rritën përqendrimin e pigmenteve fotosintetike të gjetheve nën stresin e nxehtësisë. Rezultate të ngjashme u raportuan gjithashtu nga Jespersen dhe Huang (2015) dhe Suchsagunpanit et al. (2015). Një shpjegim i arsyeshëm përse CK dhe BR nxisin rritjen e përmbajtjes së klorofilit të gjetheve nën stresin e kombinuar të nxehtësisë është se CK mund të përmirësojë fillimin e induksionit të vazhdueshëm të nxitësve të shprehjes (siç është promotori aktivizues i plakjes (SAG12) ose promotori HSP18) dhe të zvogëlojë humbjen e klorofilit në gjethe. , vonojnë plakjen e gjetheve dhe rrisin rezistencën e bimëve ndaj nxehtësisë (Liu et al., 2020). BR mund të mbrojë klorofilin e gjetheve dhe të rrisë përmbajtjen e klorofilit të gjetheve duke aktivizuar ose nxitur sintezën e enzimave të përfshira në biosintezën e klorofilit në kushte stresi (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Së fundi, dy fitohormone (CK dhe BR) gjithashtu nxisin shprehjen e proteinave të goditjes së nxehtësisë dhe përmirësojnë procese të ndryshme të adaptimit metabolik, siç është rritja e biosintezës së klorofilit (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Parametrat e fluoreshencës së klorofilit a ofrojnë një metodë të shpejtë dhe jo shkatërruese që mund të vlerësojë tolerancën ose përshtatjen e bimëve ndaj kushteve të stresit abiotik (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Parametra të tillë si raporti Fv/Fm janë përdorur si tregues të përshtatjes së bimëve ndaj kushteve të stresit (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Në këtë studim, bimët SC treguan vlerat më të ulëta të këtij variabli, kryesisht bimët e orizit “F2000”. Yin et al. (2010) zbuloi gjithashtu se raporti Fv/Fm i gjetheve më të larta të orizit u ul ndjeshëm në temperatura mbi 35°C. Sipas Feng et al. (2013), raporti më i ulët Fv/Fm nën stresin termik tregon se shkalla e kapjes dhe konvertimit të energjisë së ngacmimit nga qendra e reagimit PSII është zvogëluar, duke treguar që qendra e reagimit PSII shpërbëhet nën stresin e nxehtësisë. Ky vëzhgim na lejon të konkludojmë se shqetësimet në aparatin fotosintetik janë më të theksuara në varietetet sensitive (Fedearroz 2000) sesa në varietetet rezistente (Fedearroz 67).
Përdorimi i CK ose BR në përgjithësi rriti performancën e PSII në kushte komplekse të stresit të nxehtësisë. Rezultate të ngjashme u morën nga Suchsagunpanit et al. (2015), i cili vëzhgoi se aplikimi BR rriti efikasitetin e PSII nën stresin e nxehtësisë në oriz. Kumar et al. (2020) zbuloi gjithashtu se bimët e qiqrave të trajtuara me CK (6-benziladeninë) dhe të nënshtruara ndaj stresit të nxehtësisë rritën raportin Fv/Fm, duke arritur në përfundimin se aplikimi me gjethe i CK duke aktivizuar ciklin e pigmentit të zeaksantinës promovoi aktivitetin e PSII. Për më tepër, spërkatja e gjetheve BR favorizoi fotosintezën e PSII në kushte stresi të kombinuara, duke treguar se aplikimi i këtij fitohormoni rezultoi në zvogëlimin e energjisë së ngacmimit të antenave PSII dhe promovoi akumulimin e proteinave të vogla të goditjes së nxehtësisë në kloroplaste (Ogweno et al. 2008; Lachow Kothari dhe). , 2021).
Përmbajtja e MDA dhe prolinës shpesh rritet kur bimët janë nën stres abiotik në krahasim me bimët e rritura në kushte optimale (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Studimet e mëparshme kanë treguar gjithashtu se nivelet e MDA dhe prolinës janë tregues biokimikë që mund të përdoren për të kuptuar procesin e përshtatjes ose ndikimin e praktikave agronomike në oriz nën temperaturat e larta të ditës ose të natës (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al., 2021). Këto studime treguan gjithashtu se përmbajtja e MDA dhe prolinës priren të jenë më të larta në bimët e orizit të ekspozuara ndaj temperaturave të larta gjatë natës ose gjatë ditës, përkatësisht. Megjithatë, spërkatja me gjethe e CK dhe BR kontribuoi në një ulje të MDA dhe një rritje të niveleve të prolinës, kryesisht në gjenotipin tolerant (Federroz 67). Spraji CK mund të nxisë mbishprehjen e citokininës oksidazës/dehidrogjenazës, duke rritur kështu përmbajtjen e komponimeve mbrojtëse si betaina dhe prolina (Liu et al., 2020). BR promovon induksionin e osmoprotektorëve si betaina, sheqernat dhe aminoacidet (përfshirë prolinën e lirë), duke ruajtur ekuilibrin osmotik qelizor në shumë kushte mjedisore të pafavorshme (Kothari dhe Lachowiec, 2021).
Indeksi i stresit të bimëve (CSI) dhe indeksi i tolerancës relative (RTI) përdoren për të përcaktuar nëse trajtimet që vlerësohen ndihmojnë në zbutjen e streseve të ndryshme (abiotike dhe biotike) dhe kanë një efekt pozitiv në fiziologjinë e bimëve (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Vlerat e CSI mund të variojnë nga 0 në 1, duke përfaqësuar respektivisht kushtet jo stresi dhe stresi (Lee et al., 2010). Vlerat CSI të bimëve me stres të nxehtësisë (SC) varionin nga 0.8 në 0.9 (Figura 2B), duke treguar se bimët e orizit u ndikuan negativisht nga stresi i kombinuar. Megjithatë, spërkatja me gjethe e BC (0.6) ose CK (0.6) kryesisht çoi në një ulje të këtij treguesi në kushte stresi abiotik krahasuar me bimët e orizit SC. Në bimët F2000, RTI tregoi një rritje më të lartë kur përdor CA (97.69%) dhe BC (60.73%) krahasuar me SA (33.52%), duke treguar se këta rregullatorë të rritjes së bimëve kontribuojnë gjithashtu në përmirësimin e reagimit të orizit ndaj tolerancës së përbërjes. Mbinxehje. Këta indekse janë propozuar për të menaxhuar kushtet e stresit në specie të ndryshme. Një studim i kryer nga Lee et al. (2010) tregoi se CSI e dy varieteteve të pambukut nën stres të moderuar ujor ishte rreth 0.85, ndërsa vlerat CSI të varieteteve të ujitura mirë varionin nga 0.4 në 0.6, duke arritur në përfundimin se ky indeks është një tregues i përshtatjes ujore të varieteteve. kushte stresuese. Për më tepër, Chavez-Arias et al. (2020) vlerësoi efektivitetin e nxitësve sintetikë si një strategji gjithëpërfshirëse për menaxhimin e stresit në bimët C. elegans dhe zbuloi se bimët e spërkatura me këto komponime shfaqën RTI më të lartë (65%). Bazuar në sa më sipër, CK dhe BR mund të konsiderohen si strategji agronomike që synojnë rritjen e tolerancës së orizit ndaj stresit kompleks termik, pasi këta rregullatorë të rritjes së bimëve nxisin përgjigje pozitive biokimike dhe fiziologjike.
Në vitet e fundit, kërkimi i orizit në Kolumbi është fokusuar në vlerësimin e gjenotipeve tolerante ndaj temperaturave të larta të ditës ose të natës duke përdorur tipare fiziologjike ose biokimike (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Megjithatë, në vitet e fundit, analiza e teknologjive praktike, ekonomike dhe fitimprurëse është bërë gjithnjë e më e rëndësishme për të propozuar menaxhimin e integruar të të korrave për të përmirësuar efektet e periudhave komplekse të stresit të nxehtësisë në vend (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Kështu, reagimet fiziologjike dhe biokimike të bimëve të orizit ndaj stresit kompleks të nxehtësisë (40°C ditë/30°C natën) të vëzhguara në këtë studim sugjerojnë se spërkatja me gjethe me CK ose BR mund të jetë një metodë e përshtatshme e menaxhimit të të korrave për të zbutur efektet negative. Efekti i periudhave të stresit të moderuar të nxehtësisë. Këto trajtime përmirësonin tolerancën e të dy gjenotipeve të orizit (CSI i ulët dhe RTI i lartë), duke demonstruar një prirje të përgjithshme në përgjigjet fiziologjike dhe biokimike të bimëve nën stresin e kombinuar të nxehtësisë. Përgjigja kryesore e bimëve të orizit ishte një rënie në përmbajtjen e GC, klorofilit total, klorofileve α dhe β dhe karotenoideve. Përveç kësaj, bimët vuajnë nga dëmtimi i PSII (ulja e parametrave të fluoreshencës së klorofilit si raporti Fv/Fm) dhe rritja e peroksidimit të lipideve. Nga ana tjetër, kur orizi trajtohej me CK dhe BR, këto efekte negative u zbutën dhe përmbajtja e prolinës u rrit (Fig. 4).
Figura 4. Modeli konceptual i efekteve të stresit të kombinuar të nxehtësisë dhe spërkatjes së rregullatorit të rritjes së bimëve gjethore në bimët e orizit. Shigjetat e kuqe dhe blu tregojnë efektet negative ose pozitive të ndërveprimit midis stresit të nxehtësisë dhe aplikimit me gjethe të BR (brassinosteroid) dhe CK (citokininës) në përgjigjet fiziologjike dhe biokimike, përkatësisht. gs: përcjellshmëria stomatale; Chl total: përmbajtja totale e klorofilit; Chl α: përmbajtja e klorofilit β; Cx+c: përmbajtja e karotenoideve;
Në përmbledhje, përgjigjet fiziologjike dhe biokimike në këtë studim tregojnë se bimët e orizit Fedearroz 2000 janë më të ndjeshme ndaj një periudhe stresi kompleks të nxehtësisë sesa bimët e orizit Fedearroz 67. Të gjithë rregullatorët e rritjes të vlerësuar në këtë studim (auksinat, giberelinat, citokininat ose brasinosteroidet) demonstruan njëfarë shkalle të reduktimit të stresit të nxehtësisë së kombinuar. Sidoqoftë, citokinina dhe brasinosteroidet shkaktuan përshtatje më të mirë të bimëve pasi të dy rregullatorët e rritjes së bimëve rritën përmbajtjen e klorofilit, parametrat e fluoreshencës së alfa-klorofilit, gs dhe RWC në krahasim me bimët e orizit pa asnjë aplikim, dhe gjithashtu ulën përmbajtjen e MDA dhe temperaturën e tendës. Si përmbledhje, arrijmë në përfundimin se përdorimi i rregullatorëve të rritjes së bimëve (citokinina dhe brasinosteroide) është një mjet i dobishëm në menaxhimin e kushteve të stresit në kulturat e orizit të shkaktuara nga stresi i fortë i nxehtësisë gjatë periudhave të temperaturave të larta.
Materialet origjinale të paraqitura në studim janë përfshirë me artikullin dhe pyetjet e mëtejshme mund t'i drejtohen autorit përkatës.