Taimekasvuregulaatoreid on kasutatud strateegiana kuumastressi vähendamiseks erinevates põllukultuurides.

Riisi tootmine väheneb kliimamuutuste ja Colombia varieeruvuse tõttu.Taimekasvuregulaatoridon kasutatud strateegiana kuumastressi vähendamiseks erinevates põllukultuurides. Seetõttu oli selle uuringu eesmärk hinnata kahe kaubandusliku riisi genotüübi füsioloogilisi mõjusid (õhulõhede juhtivus, õhulõhede juhtivus, klorofülli kogusisaldus, Fv/Fm suhe), mis on allutatud kombineeritud kuumastressile (kõrged päeva- ja öötemperatuurid), võra temperatuur ja suhteline veesisaldus) ja biokeemilisi muutujaid (malondialdehüüdi (MDA) ja proliinhappe sisaldus). Esimene ja teine ​​katse viidi läbi vastavalt kahe riisi genotüübi, Federrose 67 („F67“) ja Federrose 2000 („F2000“), taimedega. Mõlemat katset analüüsiti koos katseseeriana. Kasutatud töötlusviisid olid järgmised: absoluutne kontroll (AC) (riisitaimed, mida kasvatati optimaalsel temperatuuril (päeva-/öötemperatuur 30/25 °C)), kuumastressi kontroll (SC) [ainult kombineeritud kuumastressile allutatud riisitaimed (40/25 °C). 30°C)] ja riisitaimi stressiti ning pritsiti taimekasvuregulaatoritega (stress+AUX, stress+BR, stress+CK või stress+GA) kaks korda (5 päeva enne ja 5 päeva pärast kuumastressi). SA-ga pritsimine suurendas mõlema sordi klorofülli kogusisaldust (riisitaimede „F67″ ja „F2000″ värske kaal oli vastavalt 3,25 ja 3,65 mg/g) võrreldes SC taimedega („F67″ taimede värske kaal oli 2,36 ja 2,56 mg). g-1)” ja riisi „F2000″ puhul parandas CK lehtedele manustamine üldiselt ka riisi „F2000″ taimede õhulõhede juhtivust (499,25 vs 150,60 mmol m-2 s) võrreldes kuumastressi kontrolliga. Kuumusstressi korral langeb taime võra temperatuur 2–3 °C võrra ja taimede MDA sisaldus väheneb. Suhtelise taluvuse indeks näitab, et CK (97,69%) ja BR (60,73%) lehtedele pritsimine aitab leevendada kombineeritud kuumastressi probleemi peamiselt F2000 riisitaimedel. Kokkuvõtteks võib öelda, et BR-i või CK-ga lehtedele pritsimist võib pidada agronoomiliseks strateegiaks, mis aitab vähendada kombineeritud kuumastressi tingimuste negatiivset mõju riisitaimede füsioloogilisele käitumisele.
Riis (Oryza sativa) kuulub Poaceae sugukonda ja on koos maisi ja nisuga üks enim kasvatatavaid teravilju maailmas (Bajaj ja Mohanty, 2005). Riisikasvatuse pindala on 617 934 hektarit ja riiklik toodang 2020. aastal oli 2 937 840 tonni, keskmise saagikusega 5,02 tonni/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Globaalne soojenemine mõjutab riisisaaki, põhjustades mitmesuguseid abiootilisi stressifaktoreid, nagu kõrged temperatuurid ja põuaperioodid. Kliimamuutused põhjustavad globaalset temperatuuri tõusu; prognoositakse, et 21. sajandil tõuseb temperatuur 1,0–3,7 °C võrra, mis võib suurendada kuumastressi sagedust ja intensiivsust. Keskkonnatemperatuuri tõus on mõjutanud riisi, põhjustades saagikuse vähenemist 6–7%. Teisest küljest põhjustab kliimamuutus ka ebasoodsaid keskkonnatingimusi põllukultuuride jaoks, näiteks troopilistes ja subtroopilistes piirkondades tõsise põua või kõrgete temperatuuride perioode. Lisaks võivad muutlikud sündmused, näiteks El Niño, põhjustada kuumastressi ja süvendada saagikahjustusi mõnes troopilises piirkonnas. Colombias prognoositakse, et riisikasvatuspiirkondade temperatuur tõuseb 2050. aastaks 2–2,5 °C võrra, vähendades riisitoodangut ja mõjutades tootevooge turgudele ja tarneahelatesse.
Enamikku riisisaaki kasvatatakse piirkondades, kus temperatuur on lähedane saagi kasvuks optimaalsele vahemikule (Shah jt, 2011). On teatatud, et optimaalne keskmine päevane ja öine temperatuurriisi kasv ja arengon üldiselt vastavalt 28 °C ja 22 °C (Kilasi jt, 2018; Calderón-Páez jt, 2021). Nendest künnistest kõrgemad temperatuurid võivad riisi arengu tundlikes etappides (võrsumine, õitsemine, õitsemine ja terade täitumine) põhjustada mõõduka kuni tugeva kuumastressi perioode, mõjutades seeläbi negatiivselt terasaaki. See saagikuse vähenemine on peamiselt tingitud pikkadest kuumastressi perioodidest, mis mõjutavad taimefüsioloogiat. Erinevate tegurite, näiteks stressi kestuse ja saavutatud maksimaalse temperatuuri koosmõjul võib kuumastress põhjustada taimede ainevahetusele ja arengule pöördumatuid kahjustusi.
Soojusstress mõjutab taimedes mitmesuguseid füsioloogilisi ja biokeemilisi protsesse. Lehtede fotosüntees on riisitaimedes üks kuumusstressile kõige vastuvõtlikumaid protsesse, kuna fotosünteesi kiirus väheneb 50%, kui päevane temperatuur ületab 35 °C. Riisitaimede füsioloogilised reaktsioonid varieeruvad sõltuvalt kuumusstressi tüübist. Näiteks fotosünteesi kiirus ja õhulõhede juhtivus on pärsitud, kui taimed puutuvad kokku kõrge päevase temperatuuriga (33–40 °C) või kõrge päevase ja öise temperatuuriga (päeval 35–40 °C, 28–30 °C). C tähendab ööd) (Lü jt, 2013; Fahad jt, 2016; Chaturvedi jt, 2017). Kõrged öised temperatuurid (30 °C) põhjustavad fotosünteesi mõõdukat pärssimist, kuid suurendavad öist hingamist (Fahad jt, 2016; Alvarado-Sanabria jt, 2017). Sõltumata stressiperioodist mõjutab kuumastress ka lehtede klorofülli sisaldust, klorofülli varieeruva fluorestsentsi ja maksimaalse klorofülli fluorestsentsi suhet (Fv/Fm) ning Rubisco aktivatsiooni riisitaimedes (Cao jt 2009; Yin jt 2010). Sanchez Reynoso jt, 2014).
Biokeemilised muutused on veel üks aspekt taimede kohanemisel kuumastressiga (Wahid jt, 2007). Proliini sisaldust on kasutatud taimestressi biokeemilise indikaatorina (Ahmed ja Hassan 2011). Proliinil on oluline roll taimede ainevahetuses, kuna see toimib süsiniku- või lämmastikuallikana ja membraani stabilisaatorina kõrge temperatuuri tingimustes (Sánchez-Reinoso jt, 2014). Kõrged temperatuurid mõjutavad ka membraani stabiilsust lipiidide peroksüdatsiooni kaudu, mis viib malondialdehüüdi (MDA) moodustumiseni (Wahid jt, 2007). Seetõttu on MDA sisaldust kasutatud ka rakumembraanide struktuurilise terviklikkuse mõistmiseks kuumastressi tingimustes (Cao jt, 2009; Chavez-Arias jt, 2018). Lõpuks suurendas kombineeritud kuumastress [37/30 °C (päev/öö)] elektrolüütide lekke protsenti ja malondialdehüüdi sisaldust riisis (Liu jt, 2013).
Taimekasvuregulaatorite (GR) kasutamist on hinnatud kuumastressi negatiivsete mõjude leevendamiseks, kuna need ained osalevad aktiivselt taimede reaktsioonides või füsioloogilistes kaitsemehhanismides sellise stressi vastu (Peleg ja Blumwald, 2011; Yin jt, 2011; Ahmed jt, 2015). Geneetiliste ressursside eksogeensel kasutamisel on olnud positiivne mõju erinevate põllukultuuride kuumastressi taluvusele. Uuringud on näidanud, et fütohormoonid, nagu gibberelliinid (GA), tsütokiniinid (CK), auksiinid (AUX) või brassinosteroidid (BR), suurendavad mitmesuguseid füsioloogilisi ja biokeemilisi muutujaid (Peleg ja Blumwald, 2011; Yin jt, Ren, 2011; Mitler jt, 2012; Zhou jt, 2014). Colombias ei ole geneetiliste ressursside eksogeenset kasutamist ja selle mõju riisikultuuridele täielikult mõistetud ega uuritud. Varasem uuring näitas aga, et BR-i lehtedele pritsimine võib parandada riisi taluvust, parandades riisi seemikute lehtede gaasivahetusomadusi, klorofülli või proliini sisaldust (Quintero-Calderón jt, 2021).
Tsütokiniinid vahendavad taimede reaktsioone abiootilistele stressiteguritele, sh kuumastressile (Ha jt, 2012). Lisaks on teatatud, et CK eksogeenne manustamine võib vähendada termilisi kahjustusi. Näiteks suurendas zeatiini eksogeenne manustamine fotosünteesi kiirust, klorofüll a ja b sisaldust ning elektronide transpordi efektiivsust roomaval kastanõrnal (Agrotis estolonifera) kuumastressi ajal (Xu ja Huang, 2009; Jespersen ja Huang, 2015). Zeatiini eksogeenne manustamine võib parandada ka antioksüdantset aktiivsust, suurendada erinevate valkude sünteesi, vähendada reaktiivsete hapnikuühendite (ROS) kahjustusi ja malondialdehüüdi (MDA) tootmist taimekudedes (Chernyadyev, 2009; Yang jt, 2009). , 2016; Kumar jt, 2020).
Giberelliinhappe kasutamine on samuti näidanud positiivset vastust kuumastressile. Uuringud on näidanud, et GA biosüntees vahendab mitmesuguseid ainevahetusradasid ja suurendab taluvust kõrge temperatuuri tingimustes (Alonso-Ramirez jt 2009; Khan jt 2020). Abdel-Nabi jt (2020) leidsid, et eksogeense GA-ga (25 või 50 mg*l) lehtedele pritsimine võib suurendada fotosünteesi kiirust ja antioksüdantset aktiivsust kuumastressis oranžidel taimedel võrreldes kontrolltaimedega. Samuti on täheldatud, et HA eksogeenne manustamine suurendab suhtelist niiskusesisaldust, klorofülli ja karotenoidide sisaldust ning vähendab lipiidide peroksüdatsiooni datlipalmil (Phoenix dactylifera) kuumastressi korral (Khan jt, 2020). Auksiinil on samuti oluline roll adaptiivsete kasvureaktsioonide reguleerimisel kõrge temperatuuri tingimustes (Sun jt, 2012; Wang jt, 2016). See kasvuregulaator toimib biokeemilise markerina erinevates protsessides, näiteks proliini sünteesis või lagundamises abiootilise stressi tingimustes (Ali jt 2007). Lisaks suurendab AUX ka antioksüdantset aktiivsust, mis viib taimede MDA vähenemiseni lipiidide peroksüdatsiooni vähenemise tõttu (Bielach jt, 2017). Sergeev jt (2018) täheldasid, et hernetaimedes (Pisum sativum) kuumastressi korral suureneb proliini – dimetüülaminoetoksükarbonüülmetüül)naftüülklorometüüleetri (TA-14) sisaldus. Samas katses täheldasid nad töödeldud taimedes ka madalamat MDA taset võrreldes taimedega, mida AUX-iga ei töödeldud.
Brassinosteroidid on veel üks kasvuregulaatorite klass, mida kasutatakse kuumastressi mõjude leevendamiseks. Ogweno jt (2008) teatasid, et eksogeenne BR-pritsimine suurendas tomati (Solanum lycopersicum) taimede fotosünteesi netokiirust, õhulõhede juhtivust ja Rubisco karboksüleerimise maksimaalset kiirust kuumastressi korral 8 päeva jooksul. Epibrassinosteroidide lehtedele pritsimine võib suurendada kurgi (Cucumis sativus) taimede fotosünteesi netokiirust kuumastressi korral (Yu jt, 2004). Lisaks lükkab BR-i eksogeenne manustamine edasi klorofülli lagunemist ning suurendab veekasutuse efektiivsust ja PSII fotokeemia maksimaalset kvantsaagist taimedes kuumastressi korral (Holá jt, 2010; Toussagunpanit jt, 2015).
Kliimamuutuste ja varieeruvuse tõttu seisavad riisikultuurid silmitsi kõrgete päevatemperatuuridega (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Taimede fenotüüpimisel on uuritud fütotoitainete või biostimulantide kasutamist kuumastressi leevendamise strateegiana riisikasvatuspiirkondades (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al., 2021). Lisaks on biokeemiliste ja füsioloogiliste muutujate (lehe temperatuur, õhulõhede juhtivus, klorofülli fluorestsentsi parameetrid, klorofüll ja suhteline veesisaldus, malondialdehüüdi ja proliini süntees) kasutamine usaldusväärne vahend riisitaimede skriinimiseks kuumastressi korral nii kohalikul kui ka rahvusvahelisel tasandil (Sánchez-Reynoso jt, 2014; Alvarado-Sanabria jt, 2017; Siiski on uuringud lehtedele fütohormonaalsete pihustite kasutamise kohta riisis kohalikul tasandil haruldased. Seetõttu on taimekasvuregulaatorite kasutamise füsioloogiliste ja biokeemiliste reaktsioonide uurimine väga oluline praktiliste agronoomiliste strateegiate pakkumiseks. Seetõttu oli selle uuringu eesmärk hinnata nelja taimekasvuregulaatori (AUX, CK, GA ja BR) lehtedele manustamise füsioloogilisi (õhulõhede juhtivus, klorofülli fluorestsentsi parameetrid ja suhteline veesisaldus) ja biokeemilisi mõjusid. (Fotosünteetilised pigmendid, malondialdehüüdi ja proliini sisaldus) Muutujad kahes kaubanduslikus riisi genotüübis, mis on allutatud kombineeritud kuumastressile (kõrge päeva-/öötemperatuurid).
Selles uuringus viidi läbi kaks sõltumatut katset. Genotüüpe Federrose 67 (F67: genotüüp, mis arenes kõrgetel temperatuuridel viimase kümnendi jooksul) ja Federrose 2000 (F2000: 20. sajandi viimasel kümnendil arenenud genotüüp, mis näitab resistentsust valgeleheviiruse suhtes) kasutati esmakordselt. seemned. ja teises katses. Mõlemat genotüüpi kasvatavad Colombia põllumehed laialdaselt. Seemned külvati 10-liitristesse alustesse (pikkus 39,6 cm, laius 28,8 cm, kõrgus 16,8 cm), mis sisaldasid 2% orgaanilise ainega liivsavimulda. Igasse alusesse külvati viis eelnevalt idandatud seemet. Alused paigutati Colombia Riikliku Ülikooli Põllumajandusteaduste teaduskonna kasvuhoonesse Bogotá ülikoolilinnakus (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), 2556 m kõrgusel merepinnast. m.) ja viidi läbi oktoobrist detsembrini 2019. Üks katse (Federroz 67) ja teine ​​katse (Federroz 2000) samal hooajal 2020. aastal.
Kasvuhoone keskkonnatingimused igal istutusperioodil on järgmised: päevane ja öine temperatuur 30/25 °C, suhteline õhuniiskus 60–80%, loomulik fotoperiood 12 tundi (fotosünteetiliselt aktiivne kiirgus 1500 µmol (footonid) m-2 s-). 1 keskpäeval). Taimi väetati vastavalt iga elemendi sisaldusele 20 päeva pärast seemnete tärkamist (DAE) vastavalt Sánchez-Reinoso jt (2019) andmetele: 670 mg lämmastikku taime kohta, 110 mg fosforit taime kohta, 350 mg kaaliumi taime kohta, 68 mg kaltsiumi taime kohta, 20 mg magneesiumi taime kohta, 20 mg väävlit taime kohta, 17 mg räni taime kohta. Taimed sisaldavad 10 mg boori taime kohta, 17 mg vaske taime kohta ja 44 mg tsinki taime kohta. Riisiaimi hoiti igas katses kuni 47 DAE juures, kui nad jõudsid sel perioodil fenoloogilise staadiumi V5. Varasemad uuringud on näidanud, et see fenoloogiline etapp on sobiv aeg riisi kuumusstressi uuringute läbiviimiseks (Sánchez-Reinoso jt, 2014; Alvarado-Sanabria jt, 2017).
Igas katses tehti lehekasvuregulaatori kaks eraldi kasutuskorda. Esimene lehtedele mõeldud fütohormoonpritsmete komplekt tehti 5 päeva enne kuumusstressi (42 DAE), et valmistada taimi ette keskkonnastressiks. Teine lehtedele mõeldud pritsimine tehti 5 päeva pärast taimede kokkupuudet stressitingimustega (52 DAE). Kasutati nelja fütohormooni ja iga selles uuringus pritsitud toimeaine omadused on loetletud lisatabelis 1. Kasutatud lehekasvuregulaatorite kontsentratsioonid olid järgmised: (i) auksiin (1-naftüüläädikhape: NAA) kontsentratsioonis 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10–5 M gibberelliin (gibberelliinhape: NAA); GA3); (iii) tsütokiniin (trans-zeatiin) 1 × 10-5 M (iv) brassinosteroidid [spirostan-6-oon, 3,5-dihüdroksü-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Need kontsentratsioonid valiti seetõttu, et need kutsuvad esile positiivseid reaktsioone ja suurendavad taimede vastupidavust kuumastressile (Zahir jt, 2001; Wen jt, 2010; El-Bassiony jt, 2012; Salehifar jt, 2017). Riisitaimi, mida ei pritsitud taimekasvuregulaatoritega, töödeldi ainult destilleeritud veega. Kõiki riisitaimi pritsiti käsipihustiga. Lehtede ülemise ja alumise pinna niisutamiseks kandke taimele 20 ml H2O. Kõikides lehtedele pritsimisel kasutati põllumajanduslikku abiainet (Agrotin, Bayer CropScience, Colombia) kontsentratsioonis 0,1% (v/v). Poti ja pihusti vaheline kaugus on 30 cm.
Igas katses manustati kuumastressi töötlusi 5 päeva pärast esimest lehtedele pritsimist (47 DAE). Riisitaimed viidi kasvuhoonest 294-liitrisesse kasvukambrisse (MLR-351H, Sanyo, IL, USA), et tekitada kuumastress või säilitada samad keskkonnatingimused (47 DAE). Kombineeritud kuumastressi töötlus viidi läbi, seades kambri järgmistele päeva-/öötemperatuuridele: päevane kõrgeim temperatuur [40 °C 5 tundi (kella 11.00–16.00)] ja öine periood [30 °C 5 tundi] 8 päeva järjest (kella 19.00–24.00). Stresstemperatuur ja kokkupuuteaeg valiti varasemate uuringute põhjal (Sánchez-Reynoso jt 2014; Alvarado-Sanabría jt 2017). Teisest küljest hoiti kasvukambrisse üle viidud taimede rühma kasvuhoones samal temperatuuril (päeval 30 °C / öösel 25 °C) 8 järjestikust päeva.
Katse lõpus saadi järgmised töötlusrühmad: (i) kasvutemperatuur + destilleeritud vee lisamine [absoluutne kontroll (AC)], (ii) kuumastress + destilleeritud vee lisamine [kuumstressi kontroll (SC)], (iii) töötlusrühmad kuumastress + auksiini lisamine (AUX), (iv) kuumastress + gibberelliini lisamine (GA), (v) kuumastress + tsütokiniini lisamine (CK) ja (vi) kuumastress + brassinosteroid (BR). Neid töötlusrühmi kasutati kahe genotüübi (F67 ja F2000) puhul. Kõik töötlused viidi läbi täielikult randomiseeritud disainis viie kordusega, millest igaüks koosnes ühest taimest. Iga taime kasutati katse lõpus määratud muutujate lugemiseks. Katse kestis 55 päeva.
Õhulõhede juhtivust (g) mõõdeti kaasaskantava porosomeetriga (SC-1, METER Group Inc., USA) vahemikus 0 kuni 1000 mmol m-2 s-1, proovikambri avaga 6,35 mm. Mõõtmised tehakse, kinnitades stomameetri sondi küpsele lehele, mille taime peavõrse on täielikult laienenud. Iga töötluse puhul võeti gs näidud iga taime kolmelt lehelt kella 11.00 ja 16.00 vahel ning arvutati nende keskmine.
Paisunud lehtede kogukaal määrati Ghoulami jt (2002) kirjeldatud meetodi kohaselt. Paisunud lehtede kogukaalu (g) ​​määramiseks kasutatud täielikult paisunud lehte kasutati ka RWC mõõtmiseks. Värske kaal (FW) määrati kohe pärast koristamist digitaalse kaalu abil. Seejärel pandi lehed veega täidetud plastmahutisse ja jäeti 48 tunniks toatemperatuurile (22 °C) pimedasse kohta. Seejärel kaaluti lehed digitaalsel kaalul ja registreeriti paisunud kaal (TW). Paisunud lehti kuivatati ahjus temperatuuril 75 °C 48 tundi ja registreeriti nende kuivkaal (DW).
Suhteline klorofülli sisaldus määrati klorofülli meetriga (atLeafmeter, FT Green LLC, USA) ja väljendati atLeaf ühikutes (Dey et al., 2016). PSII maksimaalse kvantefektiivsuse näidud (Fv/Fm suhe) registreeriti pideva ergastuse klorofülli fluorimeetriga (Handy PEA, Hansatech Instruments, Ühendkuningriik). Lehti kohaneti pimedas leheklambritega 20 minutit enne Fv/Fm mõõtmist (Restrepo-Diaz ja Garces-Varon, 2013). Pärast lehtede pimedas kohanemist mõõdeti baasjoon (F0) ja maksimaalne fluorestsents (Fm). Nende andmete põhjal arvutati muutuv fluorestsents (Fv = Fm – F0), muutuv fluorestsentsi ja maksimaalse fluorestsentsi suhe (Fv/Fm), PSII fotokeemia maksimaalne kvantsaagis (Fv/F0) ja suhe Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Suhtelise klorofülli ja klorofülli fluorestsentsi näidud võeti samadelt lehtedelt, mida kasutati gs mõõtmisteks.
Biokeemiliste muutujatena koguti ligikaudu 800 mg lehtede värsket kaalu. Seejärel homogeniseeriti leheproovid vedelas lämmastikus ja säilitati edasiseks analüüsiks. Koe klorofüll a, b ja karotenoidide sisalduse hindamiseks kasutatav spektromeetriline meetod põhineb Wellburni (1994) kirjeldatud meetodil ja võrranditel. Lehe koeproovid (30 mg) koguti ja homogeniseeriti 3 ml 80% atsetoonis. Seejärel tsentrifuugiti proove (mudel 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, USA) kiirusel 5000 p/min 10 minutit osakeste eemaldamiseks. Supernatant lahjendati lõppmahuni 6 ml, lisades 80% atsetooni (Sims ja Gamon, 2002). Klorofülli sisaldus määrati lainepikkustel 663 (klorofüll a) ja 646 (klorofüll b) nm ning karotenoidide sisaldus lainepikkusel 470 nm, kasutades spektrofotomeetrit (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, USA).
Membraanlipiidide peroksüdatsiooni (MDA) hindamiseks kasutati Hodges jt ​​(1999) kirjeldatud tiobarbituurhappe (TBA) meetodit. Samuti homogeniseeriti ligikaudu 0,3 g lehekude vedelas lämmastikus. Proove tsentrifuugiti kiirusel 5000 p/min ja neeldumist mõõdeti spektrofotomeetril lainepikkustel 440, 532 ja 600 nm. Lõpuks arvutati MDA kontsentratsioon ekstinktsioonikordaja (157 M ml−1) abil.
Kõikide töötluste proliinisisaldus määrati Bates jt ​​(1973) kirjeldatud meetodil. Säilitatud proovile lisati 10 ml 3% sulfosalitsüülhappe vesilahust ja filtreeriti läbi Whatmani filterpaberi (nr 2). Seejärel reageeris 2 ml sellest filtraadist 2 ml nitrometüülammooniumhappe ja 2 ml jää-äädikhappega. Segu pandi 1 tunniks 90 °C juures olevasse veevanni. Reaktsioon peatati jääl inkubeerimisega. Loksuta katseklaasi jõuliselt keerisloksutiga ja lahusta saadud lahus 4 ml tolueenis. Neeldumise näidud määrati lainepikkusel 520 nm, kasutades sama spektrofotomeetrit, mida kasutati fotosünteetiliste pigmentide kvantifitseerimiseks (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, USA).
Gerhardsi jt (2016) kirjeldatud meetod võra temperatuuri ja CSI arvutamiseks. Termofotod tehti FLIR 2 kaameraga (FLIR Systems Inc., Boston, MA, USA) täpsusega ±2 °C stressiperioodi lõpus. Fotograafia jaoks asetati taime taha valge pind. Jällegi peeti võrdlusmudeliteks kahte tehast. Taimed asetati valgele pinnale; üks kaeti põllumajandusliku adjuvandiga (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Colombia), et simuleerida kõigi õhulõhede avanemist [märgrežiim (Twet)], ja teine ​​oli leht ilma igasuguse lisamiseta [kuivrežiim (Tdry)] (Castro-Duque jt, 2020). Kaamera ja poti vaheline kaugus filmimise ajal oli 1 m.
Suhtelise tolerantsi indeks arvutati kaudselt, kasutades töödeldud taimede õhulõhede juhtivust (g) võrreldes kontrolltaimedega (taimed ilma stressitöötluseta ja kasvuregulaatoritega), et määrata käesolevas uuringus hinnatud töödeldud genotüüpide tolerantsus. RTI saadi Chávez-Arias jt (2020) kohandatud võrrandi abil.
Igas katses määrati ja registreeriti kõik eespool nimetatud füsioloogilised muutujad 55 DAE juures, kasutades täielikult laienenud lehti, mis koguti võra ülaosast. Lisaks viidi mõõtmised läbi kasvukambris, et vältida taimede kasvukeskkonna tingimuste muutmist.
Esimese ja teise katse andmeid analüüsiti koos katseseeriana. Iga katserühm koosnes viiest taimest ja iga taim moodustas katseüksuse. Viidi läbi dispersioonanalüüs (ANOVA) (P ≤ 0,05). Oluliste erinevuste tuvastamisel kasutati Tukey post hoc võrdlustesti väärtusel P ≤ 0,05. Protsendiväärtuste teisendamiseks kasutati arkussiinusfunktsiooni. Andmeid analüüsiti Statistix v 9.0 tarkvaraga (Analytic Software, Tallahassee, FL, USA) ja graafik joonistati SigmaPlot tarkvaraga (versioon 10.0; Systat Software, San Jose, CA, USA). Põhikomponentide analüüs viidi läbi InfoStat 2016 tarkvaraga (Analysis Software, Córdoba riiklik ülikool, Argentina), et tuvastada parimad uuritavad taimekasvuregulaatorid.
Tabel 1 võtab kokku ANOVA, mis näitab katseid, erinevaid töötlusi ja nende interaktsioone lehtede fotosünteesi pigmentidega (klorofüll a, b, üldsisaldus ja karotenoidid), malondialdehüüdi (MDA) ja proliini sisalduse ning õhulõhede juhtivusega. g-de, suhtelise veesisalduse (RWC), klorofülli sisalduse, klorofüll alfa fluorestsentsi parameetrite, võra temperatuuri (PCT) (°C), saagi stressiindeksi (CSI) ja riisitaimede suhtelise taluvusindeksi mõju 55 DAE juures.
Tabel 1. ANOVA andmete kokkuvõte riisi füsioloogiliste ja biokeemiliste muutujate kohta katsete (genotüübid) ja kuumstressi töötluste vahel.
Lehtede fotosünteesi pigmentide interaktsioonide, suhtelise klorofülli sisalduse (lehe näidud) ja alfa-klorofülli fluorestsentsi parameetrite erinevused katsete ja töötluste vahel (P≤0,01) on näidatud tabelis 2. Kõrge päevane ja öine temperatuur suurendas klorofülli ja karotenoidide kogusisaldust. Riisi seemikud, millele ei olnud lehtedele fütohormoone pritsitud (2,36 mg g-1 „F67” ja 2,56 mg g-1 „F2000” puhul), näitasid optimaalsetes temperatuuritingimustes kasvatatud taimedega (2,67 mg g-1) võrreldes madalamat klorofülli kogusisaldust. Mõlemas katses oli „F67” ja „F2000” puhul 2,80 mg g-1. Lisaks näitasid kuumastressi tingimustes AUX ja GA kombinatsiooniga pritsitud riisiseemned klorofülli sisalduse vähenemist mõlemas genotüübis (AUX = 1,96 mg g-1 ja GA = 1,45 mg g-1 „F67” puhul; AUX = 1,96 mg g-1 ja GA = 1,45 mg g-1 „F67” puhul; AUX = 2,24 mg g-1 ja GA = 1,43 mg g-1 („F2000”). Kuumusstressi tingimustes põhjustas BR-iga lehtedele töötlemine selle muutuja kerget suurenemist mõlemas genotüübis. Lõpuks näitas CK lehtedele töötlemine kõigi töötluste (AUX, GA, BR, SC ja AC töötluste) seas kõrgeimaid fotosünteesi pigmendi väärtusi genotüüpides F67 (3,24 mg g-1) ja F2000 (3,65 mg g-1). Klorofülli suhteline sisaldus (Atleaf unit) vähenes samuti kombineeritud kuumastressi tõttu. Mõlema genotüübi puhul registreeriti kõrgeimad väärtused ka CC-ga pritsitud taimedel (41,66 „F67” ja 49,30 „F2000” puhul). Fv ja Fv/Fm suhted näitasid olulisi erinevusi töötluste ja kultivaride vahel (tabel 2). Üldiselt oli nende muutujate hulgas kultivar F67 kuumastressile vähem vastuvõtlik kui kultivar F2000. Fv ja Fv/Fm suhted kannatasid teises katses rohkem. Stressis 'F2000' seemikutel, mida ei pritsitud fütohormoonidega, olid madalaimad Fv väärtused (2120,15) ja Fv/Fm suhted (0,59), kuid lehtedele CK-ga pritsimine aitas neid väärtusi taastada (Fv: 2591, 89; Fv/Fm suhe: 0,73). , saades sarnaseid näitu kui optimaalsetes temperatuuritingimustes kasvatatud „F2000” taimedel (Fv: 2955,35, Fv/Fm suhe: 0,73:0,72). Esialgse fluorestsentsi (F0), maksimaalse fluorestsentsi (Fm), PSII maksimaalse fotokeemilise kvantsaagise (Fv/F0) ja Fm/F0 suhte osas olulisi erinevusi ei täheldatud. Lõpuks näitas BR sarnast trendi nagu CK puhul (Fv 2545,06, Fv/Fm suhe 0,73).
Tabel 2. Kombineeritud kuumastressi (40°/30°C päeval/ööl) mõju lehtede fotosünteesi pigmentidele [klorofülli koguhulk (Chl Total), klorofüll a (Chl a), klorofüll b (Chl b) ja karotenoidid Cx+c] mõju], suhteline klorofülli sisaldus (Atliffi ühik), klorofülli fluorestsentsi parameetrid (algne fluorestsents (F0), maksimaalne fluorestsents (Fm), muutuv fluorestsents (Fv), maksimaalne PSII efektiivsus (Fv/Fm), PSII fotokeemiline maksimaalne kvantsaagis (Fv/F0) ja Fm/F0 kahe riisi genotüübi [Federrose 67 (F67) ja Federrose 2000 (F2000)] taimedes 55 päeva pärast tärkamist (DAE)).
Erinevalt töödeldud riisitaimede suhteline veesisaldus (RWC) näitas erinevusi (P ≤ 0,05) eksperimentaalse ja lehtedele pritsimise vastastikmõjus (joonis 1A). SA-ga töötlemisel registreeriti mõlema genotüübi puhul madalaimad väärtused (74,01% F67 ja 76,6% F2000 puhul). Kuumusstressi tingimustes suurenes erinevate fütohormoonidega töödeldud mõlema genotüübi riisitaimede RWC märkimisväärselt. Üldiselt suurendas CK, GA, AUX või BR lehtedele pritsimine RWC väärtusteni, mis olid sarnased katse ajal optimaalsetes tingimustes kasvatatud taimede väärtustega. Absoluutne kontroll ja lehtedele pritsitud taimed registreerisid mõlema genotüübi puhul umbes 83% väärtused. Teisest küljest näitasid ka g-d olulisi erinevusi (P ≤ 0,01) katse ja töötluse vastastikmõjus (joonis 1B). Absoluutkontrolli (AC) taimel registreeriti samuti iga genotüübi puhul kõrgeimad väärtused (440,65 mmol m-2s-1 F67 ja 511,02 mmol m-2s-1 F2000 puhul). Ainult kombineeritud kuumusstressile allutatud riisitaimed näitasid mõlema genotüübi puhul madalaimaid gs väärtusi (150,60 mmol m-2s-1 F67 ja 171,32 mmol m-2s-1 F2000 puhul). Lehestiku töötlemine kõigi taimekasvuregulaatoritega suurendas samuti g. CC-ga pritsitud F2000 riisitaimedel oli fütohormoonidega pritsimise mõju ilmsemalt nähtav. See taimerühm ei näidanud erinevusi võrreldes absoluutse kontrolltaimedega (AC 511,02 ja CC 499,25 mmol m-2s-1).
Joonis 1. Kombineeritud kuumastressi (40°/30°C päeval/ööl) mõju suhtelisele veesisaldusele (RWC) (A), õhulõhede juhtivusele (gs) (B), malondialdehüüdi (MDA) tootmisele (C) ja proliinisisaldusele (D) kahe riisi genotüübi (F67 ja F2000) taimedes 55 päeva pärast tärkamist (DAE). Iga genotüübi puhul hinnati järgmisi töötlusi: absoluutne kontroll (AC), kuumastressi kontroll (SC), kuumastress + auksiin (AUX), kuumastress + giberelliin (GA), kuumastress + raku mitogeen (CK) ja kuumastress + brassinosteroid (BR). Iga veerg tähistab viie andmepunkti keskmist ± standardviga (n = 5). Erinevate tähtedega veerud näitavad statistiliselt olulisi erinevusi Tukey testi järgi (P ≤ 0,05). Võrdusmärgiga tähed näitavad, et keskmine ei ole statistiliselt oluline (≤ 0,05).
MDA (P ≤ 0,01) ja proliini (P ≤ 0,01) sisaldus näitas samuti olulisi erinevusi katse ja fütohormoontöötluste vastastikmõjus (joonis 1C, D). Mõlema genotüübi puhul täheldati SC-töötlusega suurenenud lipiidide peroksüdatsiooni (joonis 1C), kuid lehekasvuregulaatoriga pritsitud taimedel täheldati mõlema genotüübi puhul lipiidide peroksüdatsiooni vähenemist; üldiselt viib fütohormoonide (CA, AUC, BR või GA) kasutamine lipiidide peroksüdatsiooni (MDA sisalduse) vähenemiseni. Kahe genotüübi AC-taimede ja kuumastressi all olevate ning fütohormoonidega pritsitud taimede vahel ei leitud erinevusi (täheldatud FW väärtused „F67” taimedel olid vahemikus 4,38–6,77 µmol g-1 ja FW „F2000” taimedel olid täheldatud väärtused vahemikus 2,84 kuni 9,18 µmol g-1 (taimed). Teisest küljest oli proliini süntees „F67” taimedel kombineeritud stressi korral madalam kui „F2000” taimedel, mis viis proliini tootmise suurenemiseni. Kuumusstressi all kannatavate riisitaimede puhul täheldati mõlemas katses, et nende hormoonide manustamine suurendas oluliselt F2000 taimede aminohappesisaldust (AUX ja BR olid vastavalt 30,44 ja 18,34 µmol g-1) (joonis 1G).
Lehtedele kantud kasvuregulaatoriga pritsimise ja kombineeritud kuumastressi mõju taime võra temperatuurile ja suhtelisele taluvusindeksile (RTI) on näidatud joonistel 2A ja B. Mõlema genotüübi puhul oli AC-taimede võra temperatuur ligikaudu 27 °C ja SC-taimede oma umbes 28 °C. Samuti täheldati, et lehtedele kantud töötlemine CK ja BR-iga põhjustas võra temperatuuri languse 2–3 °C võrra võrreldes SC-taimedega (joonis 2A). RTI käitus sarnaselt teiste füsioloogiliste muutujatega, näidates olulisi erinevusi (P ≤ 0,01) katse ja töötlemise vastastikmõjus (joonis 2B). SC-taimedel oli mõlemas genotüübis madalam taimede taluvus (vastavalt 34,18% ja 33,52% „F67” ja „F2000” riisitaimede puhul). Fütohormoonide lehtedele kantud söötmine parandab RTI-d taimedel, mis olid kokku puutunud kõrge temperatuuriga stressiga. See mõju oli ilmekam CC-ga pritsitud „F2000” taimedel, kus RTI oli 97,69. Teisest küljest täheldati olulisi erinevusi ainult riisitaimede saagikuse stressiindeksis (CSI) lehtede poolt tekitatud pihustamise stressi tingimustes (P ≤ 0,01) (joonis 2B). Ainult keerulise kuumusstressi all kannatanud riisitaimed näitasid kõrgeimat stressiindeksi väärtust (0,816). Kui riisitaimi pritsiti erinevate fütohormoonidega, oli stressiindeks madalam (väärtused vahemikus 0,6 kuni 0,67). Lõpuks oli optimaalsetes tingimustes kasvatatud riisitaimel väärtus 0,138.
Joonis 2. Kombineeritud kuumastressi (40°/30°C päeval/öösel) mõju kahe taimeliigi võra temperatuurile (A), suhtelisele taluvusindeksile (RTI) (B) ja saagistressi indeksile (CSI) (C). Kaubanduslikke riisi genotüüpe (F67 ja F2000) töödeldi erinevate kuumtöötlustega. Iga genotüübi puhul hinnati järgmisi töötlusi: absoluutne kontroll (AC), kuumastressi kontroll (SC), kuumastress + auksiin (AUX), kuumastress + giberelliin (GA), kuumastress + raku mitogeen (CK) ja kuumastress + brassinosteroid (BR). Kombineeritud kuumastress hõlmab riisitaimede eksponeerimist kõrgetele päeva-/öötemperatuuridele (40°/30°C päeval/öösel). Iga veerg tähistab viie andmepunkti keskmist ± standardviga (n = 5). Erinevate tähtedega veerud näitavad statistiliselt olulisi erinevusi Tukey testi järgi (P ≤ 0,05). Võrdusmärgiga tähed näitavad, et keskmine ei ole statistiliselt oluline (≤ 0,05).
Põhikomponentide analüüs (PCA) näitas, et 55 DAE juures hinnatud muutujad selgitasid 66,1% kasvuregulaatoriga töödeldud kuumastressi all kannatavate riisitaimede füsioloogilistest ja biokeemilistest reaktsioonidest (joonis 3). Vektorid esindavad muutujaid ja punktid tähistavad taimekasvuregulaatoreid (GR). G-de, klorofülli sisalduse, PSII maksimaalse kvantefektiivsuse (Fv/Fm) ja biokeemiliste parameetrite (TChl, MDA ja proliin) vektorid on alguspunkti suhtes lähestikku, mis näitab suurt korrelatsiooni taimede füsioloogilise käitumise ja nende muutuja vahel. Üks rühm (V) hõlmas optimaalsel temperatuuril (AT) kasvatatud riisitaimi ja CK ja BA-ga töödeldud F2000 taimi. Samal ajal moodustas enamik GR-iga töödeldud taimi eraldi rühma (IV) ja GA-ga töötlemine F2000-s moodustas eraldi rühma (II). Seevastu kuumastressi all kannatavad riisitaimede (I ja III rühm) ilma fütohormoonide lehtedele pritsimiseta (mõlemad genotüübid olid SC) asusid V rühma vastasvööndis, mis näitab kuumastressi mõju taimefüsioloogiale.
Joonis 3. Kahe riisi genotüübi (F67 ja F2000) taimede kombineeritud kuumastressi (40°/30°C päeval/öösel) mõju bigraafiline analüüs 55 päeva pärast tärkamist (DAE). Lühendid: AC F67, absoluutne kontroll F67; SC F67, kuumastressi kontroll F67; AUX F67, kuumastress + auksiin F67; GA F67, kuumastress + giberelliin F67; CK F67, kuumastress + rakkude jagunemine BR F67, kuumastress + brassinosteroid. F67; AC F2000, absoluutne kontroll F2000; SC F2000, kuumastressi kontroll F2000; AUX F2000, kuumastress + auksiin F2000; GA F2000, kuumastress + giberelliin F2000; CK F2000, kuumastress + tsütokiniin, BR F2000, kuumastress + messingsteroid; F2000.
Muutujad nagu klorofülli sisaldus, õhulõhede juhtivus, Fv/Fm suhe, CSI, MDA, RTI ja proliini sisaldus aitavad mõista riisi genotüüpide kohanemist ja hinnata agronoomiliste strateegiate mõju kuumastressi tingimustes (Sarsu jt, 2018; Quintero-Calderon jt, 2021). Selle katse eesmärk oli hinnata nelja kasvuregulaatori kasutamise mõju riisi seemikute füsioloogilistele ja biokeemilistele parameetritele keerulistes kuumastressi tingimustes. Seemikute testimine on lihtne ja kiire meetod riisitaimede samaaegseks hindamiseks, olenevalt olemasoleva infrastruktuuri suurusest või seisukorrast (Sarsu jt 2018). Selle uuringu tulemused näitasid, et kombineeritud kuumastress kutsub kahes riisi genotüübis esile erinevaid füsioloogilisi ja biokeemilisi reaktsioone, mis viitab kohanemisprotsessile. Need tulemused näitavad ka seda, et lehtede kasvuregulaatorite (peamiselt tsütokiniinide ja brassinosteroidide) pritsid aitavad riisil keerulise kuumastressiga kohaneda, kuna soodne mõjutab peamiselt gs, RWC, Fv/Fm suhet, fotosünteetilisi pigmente ja proliini sisaldust.
Kasvuregulaatorite kasutamine aitab parandada riisitaimede veesisaldust kuumastressi korral, mis võib olla seotud suurema stressi ja madalamate taimevõrade temperatuuridega. See uuring näitas, et „F2000” (vastuvõtliku genotüübiga) taimede seas olid peamiselt CK või BR-iga töödeldud riisitaimedel kõrgemad gs väärtused ja madalamad PCT väärtused kui SC-ga töödeldud taimedel. Varasemad uuringud on ka näidanud, et gs ja PCT on täpsed füsioloogilised indikaatorid, mis aitavad määrata riisitaimede adaptiivset reaktsiooni ja agronoomiliste strateegiate mõju kuumastressile (Restrepo-Diaz ja Garces-Varon, 2013; Sarsu jt, 2018; Quintero). -Carr DeLong jt, 2021). Lehtede CK või BR suurendavad g-d stressi korral, kuna need taimehormoonid võivad soodustada õhulõhede avanemist sünteetilise interaktsiooni kaudu teiste signaalimolekulidega, näiteks ABA-ga (õhulõhede sulgumise soodustaja abiootilise stressi korral) (Macková jt, 2013; Zhou jt, 2013). , 2014). Õhulõhede avanemine soodustab lehtede jahtumist ja aitab alandada võra temperatuuri (Sonjaroon jt, 2018; Quintero-Calderón jt, 2021). Nendel põhjustel võib CK või BR-iga pritsitud riisitaimede võra temperatuur kombineeritud kuumastressi korral olla madalam.
Kõrge temperatuuristress võib vähendada lehtede fotosünteesi pigmentide sisaldust (Chen jt, 2017; Ahammed jt, 2018). Selles uuringus, kui riisitaimed olid kuumastressi all ja neid ei pritsitud ühegi taimekasvuregulaatoriga, kaldusid fotosünteesi pigmendid mõlemas genotüübis vähenema (tabel 2). Feng jt (2013) teatasid samuti kahe kuumastressile allutatud nisu genotüübi lehtede klorofülli sisalduse olulisest vähenemisest. Kõrge temperatuuriga kokkupuude põhjustab sageli klorofülli sisalduse vähenemist, mis võib olla tingitud klorofülli biosünteesi vähenemisest, pigmentide lagunemisest või nende koosmõjust kuumastressi korral (Fahad jt, 2017). Peamiselt CK ja BA-ga töödeldud riisitaimed suurendasid aga kuumastressi korral lehtede fotosünteesi pigmentide kontsentratsiooni. Sarnaseid tulemusi teatasid ka Jespersen ja Huang (2015) ning Suchsagunpanit jt (2015), kes täheldasid lehtede klorofülli sisalduse suurenemist pärast zeatiini ja epibrassinosteroidhormoonide manustamist vastavalt kuumastressi all kannataval kaselõrel ja riisil. Mõistlik seletus, miks CK ja BR soodustavad lehtede klorofülli sisalduse suurenemist kombineeritud kuumastressi korral, on see, et CK võib suurendada ekspressioonipromootorite (näiteks vananemist aktiveeriva promootori (SAG12) või HSP18 promootori) püsiva induktsiooni initsieerimist ja vähendada lehtede klorofülli kadu, edasi lükata lehtede vananemist ja suurendada taime kuumakindlust (Liu jt, 2020). BR saab kaitsta lehtede klorofülli ja suurendada lehtede klorofülli sisaldust, aktiveerides või indutseerides klorofülli biosünteesis osalevate ensüümide sünteesi stressitingimustes (Sharma jt, 2017; Siddiqui jt, 2018). Lõpuks soodustavad kaks fütohormooni (CK ja BR) ka kuumašoki valkude ekspressiooni ja parandavad mitmesuguseid metaboolseid kohanemisprotsesse, näiteks suurenenud klorofülli biosünteesi (Sharma jt, 2017; Liu jt, 2020).
Klorofüll a fluorestsentsi parameetrid pakuvad kiiret ja mittepurustavat meetodit, mis võimaldab hinnata taimede taluvust või kohanemist abiootiliste stressitingimustega (Chaerle jt 2007; Kalaji jt 2017). Parameetreid, nagu Fv/Fm suhe, on kasutatud taimede stressitingimustega kohanemise indikaatoritena (Alvarado-Sanabria jt 2017; Chavez-Arias jt 2020). Käesolevas uuringus näitasid SC taimed selle muutuja madalaimaid väärtusi, valdavalt „F2000” riisitaimed. Yin jt (2010) leidsid ka, et kõrgeima võrsumisega riisilehtede Fv/Fm suhe vähenes oluliselt temperatuuril üle 35 °C. Fengi jt (2013) sõnul näitab madalam Fv/Fm suhe kuumusstressi korral, et PSII reaktsioonikeskuse ergastusenergia püüdmise ja muundamise kiirus on vähenenud, mis näitab, et PSII reaktsioonikeskus laguneb kuumusstressi all. See tähelepanek lubab meil järeldada, et fotosünteesiaparaadi häired on tundlikel sortidel (Fedearroz 2000) rohkem väljendunud kui resistentsetel sortidel (Fedearroz 67).
CK või BR kasutamine parandas üldiselt PSII toimivust keerulistes kuumastressi tingimustes. Sarnaseid tulemusi said ka Suchsagunpanit jt (2015), kes täheldasid, et BR-i lisamine suurendas PSII efektiivsust riisi kuumastressi tingimustes. Kumar jt (2020) leidsid samuti, et CK-ga (6-bensüüladeniin) töödeldud ja kuumastressile allutatud kikerhernetaimedel suurenes Fv/Fm suhe, järeldades, et CK lehtedele manustamine zeaksantiini pigmenditsükli aktiveerimise kaudu soodustas PSII aktiivsust. Lisaks soodustas BR-i lehtedele pihustamine PSII fotosünteesi kombineeritud stressi tingimustes, mis näitab, et selle fütohormooni lisamine vähendas PSII antennide ergastusenergia hajumist ja soodustas väikeste kuumašokivalkude akumuleerumist kloroplastides (Ogweno jt 2008; Kothari ja Lachowitz). , 2021).
MDA ja proliini sisaldus suureneb abiootilise stressi korral sageli võrreldes optimaalsetes tingimustes kasvatatud taimedega (Alvarado-Sanabria jt 2017). Varasemad uuringud on samuti näidanud, et MDA ja proliini tase on biokeemilised indikaatorid, mida saab kasutada riisi kohanemisprotsessi või agronoomiliste tavade mõju mõistmiseks päevase või öise kõrge temperatuuri korral (Alvarado-Sanabria jt, 2017; Quintero-Calderón jt, 2021). Need uuringud näitasid ka, et MDA ja proliini sisaldus oli kõrgem riisitaimedel, mis puutusid kokku kõrge temperatuuriga vastavalt öösel või päeval. CK ja BR lehtedele pritsimine aitas aga kaasa MDA vähenemisele ja proliini taseme tõusule, peamiselt tolerantse genotüübi puhul (Federroz 67). CK pritsimine võib soodustada tsütokiniinoksüdaasi/dehüdrogenaasi üleekspressiooni, suurendades seeläbi kaitsvate ühendite, näiteks betaiini ja proliini, sisaldust (Liu jt, 2020). BR soodustab osmoprotektantide, näiteks betaiini, suhkrute ja aminohapete (sealhulgas vaba proliini) indutseerimist, säilitades raku osmootse tasakaalu paljudes ebasoodsates keskkonnatingimustes (Kothari ja Lachowiec, 2021).
Saagi stressiindeksit (CSI) ja suhtelist taluvusindeksit (RTI) kasutatakse selleks, et teha kindlaks, kas hinnatud töötlusviisid aitavad leevendada erinevaid stressifaktoreid (abiootilisi ja biootilisi) ning avaldavad positiivset mõju taimefüsioloogiale (Castro-Duque jt, 2020; Chavez-Arias jt, 2020). CSI väärtused võivad olla vahemikus 0 kuni 1, mis esindavad vastavalt stressiväliseid ja stressitingimusi (Lee jt, 2010). Kuumusstressi (SC) taimede CSI väärtused olid vahemikus 0,8 kuni 0,9 (joonis 2B), mis näitab, et kombineeritud stress mõjutas riisitaimi negatiivselt. Lehtedele pritsimine BC (0,6) või CK (0,6) abil viis aga abiootilise stressi tingimustes selle näitaja languseni võrreldes SC riisitaimedega. F2000 taimedel näitas RTI suuremat tõusu CA (97,69%) ja BC (60,73%) kasutamisel võrreldes SA-ga (33,52%), mis näitab, et need taimekasvuregulaatorid aitavad parandada ka riisi taluvust koostise suhtes. Ülekuumenemine. Neid indekseid on pakutud stressitingimuste haldamiseks erinevatel liikidel. Lee jt (2010) läbiviidud uuring näitas, et kahe puuvillasordi CSI oli mõõduka veestressi korral umbes 0,85, samas kui hästi niisutatud sortide CSI väärtused olid vahemikus 0,4–0,6, järeldades, et see indeks on sortide veekohandumise näitaja stressitingimustes. Lisaks hindasid Chavez-Arias jt (2020) sünteetiliste elitsitorite efektiivsust tervikliku stressijuhtimisstrateegiana C. elegans'i taimedel ja leidsid, et nende ühenditega pritsitud taimedel oli kõrgem RTI (65%). Eelneva põhjal võib CK-d ja BR-i pidada agronoomilisteks strateegiateks, mille eesmärk on suurendada riisi taluvust keerulise kuumastressi suhtes, kuna need taimekasvuregulaatorid kutsuvad esile positiivseid biokeemilisi ja füsioloogilisi reaktsioone.
Viimastel aastatel on riisiuuringud Colombias keskendunud kõrge päevase või öise temperatuuri taluvate genotüüpide hindamisele, kasutades füsioloogilisi või biokeemilisi tunnuseid (Sánchez-Reinoso jt, 2014; Alvarado-Sanabria jt, 2021). Viimastel aastatel on aga üha olulisemaks muutunud praktiliste, ökonoomsete ja kasumlike tehnoloogiate analüüs, et pakkuda välja integreeritud põllukultuuride majandamise meetodeid, et parandada riigis esinevate keeruliste kuumastressi perioodide mõju (Calderón-Páez jt, 2021; Quintero-Calderon jt, 2021). Seega viitavad käesolevas uuringus täheldatud riisitaimede füsioloogilised ja biokeemilised reaktsioonid keerulisele kuumastressile (40 °C päeval/30 °C öösel), et lehtedele pritsimine kaltsiumtrimetüülammoon ... Riisitaimede peamine reaktsioon oli GC, klorofülli koguhulga, klorofüllide α ja β ning karotenoidide sisalduse vähenemine. Lisaks kannatavad taimed PSII kahjustuste (klorofülli fluorestsentsi parameetrite, näiteks Fv/Fm suhte vähenemine) ja lipiidide peroksüdatsiooni suurenemise all. Teisest küljest, kui riisi töödeldi CK ja BR-iga, siis need negatiivsed mõjud leevenesid ja proliini sisaldus suurenes (joonis 4).
Joonis 4. Kontseptuaalne mudel kombineeritud kuumastressi ja lehtedele pritsitava taimekasvuregulaatori mõjust riisitaimedele. Punased ja sinised nooled näitavad kuumastressi ja BR-i (brassinosteroid) ning CK (tsütokiniini) lehtedele pritsimise vahelise interaktsiooni negatiivset või positiivset mõju vastavalt füsioloogilistele ja biokeemilistele reaktsioonidele. gs: õhulõhede juhtivus; Total Chl: klorofülli kogusisaldus; Chl α: klorofüll β sisaldus; Cx+c: karotenoidide sisaldus;
Kokkuvõttes näitavad käesoleva uuringu füsioloogilised ja biokeemilised reaktsioonid, et Fedearroz 2000 riisitaimed on keerulise kuumastressi perioodile vastuvõtlikumad kui Fedearroz 67 riisitaimed. Kõik käesolevas uuringus hinnatud kasvuregulaatorid (auksiinid, gibberelliinid, tsütokiniinid või brassinosteroidid) näitasid teatud määral kombineeritud kuumastressi vähenemist. Tsütokiniin ja brassinosteroidid kutsusid aga esile parema taimede kohanemise, kuna mõlemad taimekasvuregulaatorid suurendasid klorofülli sisaldust, alfa-klorofülli fluorestsentsi parameetreid, gs ja RWC-d võrreldes riisitaimedega, mida ei olnud töödeldud, ning vähendasid ka MDA sisaldust ja võra temperatuuri. Kokkuvõttes järeldame, et taimekasvuregulaatorite (tsütokiniinide ja brassinosteroidide) kasutamine on kasulik vahend riisikultuuride stressitingimuste ohjamiseks, mis on põhjustatud tugevast kuumastressist kõrgete temperatuuride perioodidel.
Artiklile on lisatud uuringus esitatud originaalmaterjalid ning lisaküsimuste korral saab pöörduda vastava autori poole.