Ang mga plant growth regulator ay ginamit bilang isang estratehiya upang mabawasan ang heat stress sa iba't ibang pananim.

Bumababa ang produksiyon ng bigas dahil sa pagbabago ng klima at pabagu-bagong kalagayan sa Colombia.Mga regulator ng paglago ng halamanay ginamit bilang isang estratehiya upang mabawasan ang heat stress sa iba't ibang pananim. Samakatuwid, ang layunin ng pag-aaral na ito ay upang suriin ang mga epektong pisyolohikal (stomatal conductance, stomatal conductance, kabuuang nilalaman ng chlorophyll, Fv/Fm ratio ng dalawang komersyal na genotype ng palay na sumailalim sa pinagsamang heat stress (mataas na temperatura sa araw at gabi), temperatura ng canopy at relatibong nilalaman ng tubig) at mga biochemical variable (malondialdehyde (MDA) at nilalaman ng prolinic acid). Ang una at pangalawang eksperimento ay isinagawa gamit ang mga halaman ng dalawang genotype ng palay na Federrose 67 (“F67”) at Federrose 2000 (“F2000”), ayon sa pagkakabanggit. Ang parehong eksperimento ay sinuri nang magkasama bilang isang serye ng mga eksperimento. Ang mga itinatag na paggamot ay ang mga sumusunod: absolute control (AC) (mga halamang palay na lumaki sa pinakamainam na temperatura (temperatura sa araw/gabi 30/25°C)), heat stress control (SC) [mga halamang palay na sumailalim lamang sa pinagsamang heat stress (40/25°C). 30°C)], at ang mga palay ay na-stress at inisprayan ng mga plant growth regulator (stress+AUX, stress+BR, stress+CK o stress+GA) nang dalawang beses (5 araw bago at 5 araw pagkatapos ng heat stress). Ang pag-ispray gamit ang SA ay nagpataas ng kabuuang nilalaman ng chlorophyll ng parehong uri (ang sariwang bigat ng mga palay na "F67" at "F2000" ay 3.25 at 3.65 mg/g, ayon sa pagkakabanggit) kumpara sa mga halamang SC (ang sariwang bigat ng mga halamang "F67" ay 2.36 at 2.56 mg). g-1)” at palay na "F2000", ang foliar application ng CK sa pangkalahatan ay nagpabuti rin sa stomatal conductance ng mga halamang "F2000" ng palay (499.25 vs. 150.60 mmol m-2 s) kumpara sa heat stress control. Sa heat stress, ang temperatura ng korona ng halaman ay bumababa ng 2–3 °C, at ang nilalaman ng MDA sa mga halaman ay bumababa. Ipinapakita ng relatibong indeks ng tolerensya na ang paglalagay ng CK (97.69%) at BR (60.73%) sa mga dahon ay makakatulong na maibsan ang problema ng pinagsamang stress sa init, pangunahin na sa mga palay na may F2000. Bilang konklusyon, ang pag-spray ng BR o CK sa mga dahon ay maaaring ituring na isang estratehiyang agronomiko upang makatulong na mabawasan ang mga negatibong epekto ng mga kondisyon ng stress sa init sa pisyolohikal na pag-uugali ng mga palay.
Ang palay (Oryza sativa) ay kabilang sa pamilyang Poaceae at isa sa mga pinakatinatanim na cereal sa mundo kasama ng mais at trigo (Bajaj at Mohanty, 2005). Ang lawak ng lupang tinataniman ng palay ay 617,934 ektarya, at ang pambansang produksiyon noong 2020 ay 2,937,840 tonelada na may average na ani na 5.02 tonelada/ektarya (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Ang global warming ay nakakaapekto sa mga pananim na palay, na humahantong sa iba't ibang uri ng abiotic stresses tulad ng mataas na temperatura at mga panahon ng tagtuyot. Ang pagbabago ng klima ay nagdudulot ng pagtaas ng temperatura sa mundo; Ang temperatura ay inaasahang tataas ng 1.0–3.7°C sa ika-21 siglo, na maaaring magpataas ng dalas at tindi ng heat stress. Ang pagtaas ng temperatura sa kapaligiran ay nakaapekto sa palay, na nagiging sanhi ng pagbaba ng ani ng pananim ng 6–7%. Sa kabilang banda, ang pagbabago ng klima ay humahantong din sa mga hindi kanais-nais na kondisyon sa kapaligiran para sa mga pananim, tulad ng mga panahon ng matinding tagtuyot o mataas na temperatura sa mga tropikal at subtropikal na rehiyon. Bilang karagdagan, ang mga pangyayari sa pagkakaiba-iba tulad ng El Niño ay maaaring humantong sa heat stress at magpalala ng pinsala sa pananim sa ilang tropikal na rehiyon. Sa Colombia, ang temperatura sa mga lugar na gumagawa ng bigas ay inaasahang tataas ng 2–2.5°C pagsapit ng 2050, na magbabawas sa produksyon ng bigas at makakaapekto sa daloy ng produkto sa mga merkado at supply chain.
Karamihan sa mga pananim na palay ay itinatanim sa mga lugar kung saan ang temperatura ay malapit sa pinakamainam na saklaw para sa paglaki ng pananim (Shah et al., 2011). Naiulat na ang pinakamainam na average na temperatura sa araw at gabi para sapaglago at pag-unlad ng bigasay karaniwang 28°C at 22°C, ayon sa pagkakabanggit (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Ang mga temperaturang higit sa mga limitasyong ito ay maaaring magdulot ng mga panahon ng katamtaman hanggang matinding stress sa init sa mga sensitibong yugto ng paglaki ng palay (pagsusuwi, anthesis, pamumulaklak, at pagpuno ng butil), sa gayon ay negatibong nakakaapekto sa ani ng butil. Ang pagbawas ng ani na ito ay pangunahing dahil sa mahahabang panahon ng stress sa init, na nakakaapekto sa pisyolohiya ng halaman. Dahil sa interaksyon ng iba't ibang mga salik, tulad ng tagal ng stress at pinakamataas na temperaturang naabot, ang stress sa init ay maaaring magdulot ng iba't ibang hindi na mababawi na pinsala sa metabolismo at pag-unlad ng halaman.
Ang heat stress ay nakakaapekto sa iba't ibang prosesong pisyolohikal at biyokemikal sa mga halaman. Ang photosynthesis ng dahon ay isa sa mga prosesong pinakamadaling maapektuhan ng heat stress sa mga halamang palay, dahil ang rate ng photosynthesis ay bumababa ng 50% kapag ang pang-araw-araw na temperatura ay lumampas sa 35°C. Ang mga physiological na tugon ng mga halamang palay ay nag-iiba depende sa uri ng heat stress. Halimbawa, ang mga photosynthesis rate at stomatal conductance ay napipigilan kapag ang mga halaman ay nalalantad sa mataas na temperatura sa araw (33–40°C) o mataas na temperatura sa araw at gabi (35–40°C sa araw, 28–30°C). Ang C ay nangangahulugang gabi) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Ang mataas na temperatura sa gabi (30°C) ay nagdudulot ng katamtamang pagsugpo sa photosynthesis ngunit nagpapataas ng night respiration (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Anuman ang panahon ng stress, ang heat stress ay nakakaapekto rin sa nilalaman ng leaf chlorophyll, sa ratio ng variable fluorescence ng chlorophyll sa maximum chlorophyll fluorescence (Fv/Fm), at sa Rubisco activation sa mga palay (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). ) Sanchez Reynoso et al., 2014).
Ang mga pagbabagong biokemikal ay isa pang aspeto ng pag-aangkop ng halaman sa stress dahil sa init (Wahid et al., 2007). Ang nilalaman ng proline ay ginamit bilang isang biochemical indicator ng stress dahil sa halaman (Ahmed at Hassan 2011). Ang proline ay may mahalagang papel sa metabolismo ng halaman dahil ito ay gumaganap bilang pinagmumulan ng carbon o nitrogen at bilang isang membrane stabilizer sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Ang mataas na temperatura ay nakakaapekto rin sa katatagan ng lamad sa pamamagitan ng lipid peroxidation, na humahantong sa pagbuo ng malondialdehyde (MDA) (Wahid et al., 2007). Samakatuwid, ang nilalaman ng MDA ay ginamit din upang maunawaan ang integridad ng istruktura ng mga lamad ng cell sa ilalim ng stress dahil sa init (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Panghuli, ang pinagsamang stress dahil sa init [37/30°C (araw/gabi)] ay nagpataas ng porsyento ng pagtagas ng electrolyte at nilalaman ng malondialdehyde sa bigas (Liu et al., 2013).
Ang paggamit ng mga plant growth regulator (GR) ay nasuri upang mabawasan ang mga negatibong epekto ng heat stress, dahil ang mga sangkap na ito ay aktibong kasangkot sa mga tugon ng halaman o mga mekanismo ng depensang pisyolohikal laban sa naturang stress (Peleg at Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Ang exogenous na aplikasyon ng mga genetic resources ay nagkaroon ng positibong epekto sa pagtitiis sa heat stress sa iba't ibang pananim. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang mga phytohormone tulad ng gibberellins (GA), cytokinins (CK), auxins (AUX) o brassinosteroids (BR) ay humahantong sa pagtaas ng iba't ibang physiological at biochemical variable (Peleg at Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al., 2012; Zhou et al., 2014). Sa Colombia, ang exogenous na aplikasyon ng mga genetic resources at ang epekto nito sa mga pananim na palay ay hindi pa lubos na nauunawaan at napag-aaralan. Gayunpaman, ipinakita ng isang nakaraang pag-aaral na ang foliar spraying ng BR ay maaaring mapabuti ang tolerance ng palay sa pamamagitan ng pagpapabuti ng mga katangian ng gas exchange, chlorophyll o proline content ng mga dahon ng punla ng palay (Quintero-Calderón et al., 2021).
Ang mga cytokinin ay namamagitan sa mga tugon ng halaman sa mga abiotic stress, kabilang ang heat stress (Ha et al., 2012). Bukod pa rito, naiulat na ang exogenous na aplikasyon ng CK ay maaaring makabawas sa thermal damage. Halimbawa, ang exogenous na aplikasyon ng zeatin ay nagpataas ng photosynthesis rate, chlorophyll a at b content, at electron transport efficiency sa creeping bentgrass (Agrotis estolonifera) habang nasa heat stress (Xu at Huang, 2009; Jespersen at Huang, 2015). Ang exogenous na aplikasyon ng zeatin ay maaari ring mapabuti ang antioxidant activity, mapahusay ang synthesis ng iba't ibang protina, mabawasan ang reactive oxygen species (ROS) damage at malondialdehyde (MDA) production sa mga tisyu ng halaman (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Ang paggamit ng gibberellic acid ay nagpakita rin ng positibong tugon sa heat stress. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang GA biosynthesis ay namamagitan sa iba't ibang metabolic pathways at nagpapataas ng tolerance sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Natuklasan ni Abdel-Nabi et al. (2020) na ang foliar spraying ng exogenous GA (25 o 50 mg*L) ay maaaring magpataas ng photosynthesis rate at antioxidant activity sa mga halamang dalandan na na-heat stress kumpara sa mga control plant. Naobserbahan din na ang exogenous application ng HA ay nagpapataas ng relative moisture content, chlorophyll at carotenoid contents at binabawasan ang lipid peroxidation sa date palm (Phoenix dactylifera) sa ilalim ng heat stress (Khan et al., 2020). Ang Auxin ay gumaganap din ng mahalagang papel sa pag-regulate ng adaptive growth responses sa mga kondisyon ng mataas na temperatura (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Ang growth regulator na ito ay gumaganap bilang isang biochemical marker sa iba't ibang proseso tulad ng proline synthesis o degradation sa ilalim ng abiotic stress (Ali et al. 2007). Bukod pa rito, pinahuhusay din ng AUX ang antioxidant activity, na humahantong sa pagbaba ng MDA sa mga halaman dahil sa nabawasang lipid peroxidation (Bielach et al., 2017). Naobserbahan ni Sergeev et al. (2018) na sa mga halamang gisantes (Pisum sativum) sa ilalim ng heat stress, ang nilalaman ng proline – dimethylaminoethoxycarbonylmethyl)naphthylchloromethyl ether (TA-14) ay tumataas. Sa parehong eksperimento, naobserbahan din nila ang mas mababang antas ng MDA sa mga halamang ginamot kumpara sa mga halamang hindi ginamot gamit ang AUX.
Ang mga brassinosteroid ay isa pang klase ng mga growth regulator na ginagamit upang mabawasan ang mga epekto ng heat stress. Iniulat nina Ogweno et al. (2008) na ang exogenous BR spray ay nagpataas ng net photosynthetic rate, stomatal conductance at maximum rate ng Rubisco carboxylation ng mga halamang kamatis (Solanum lycopersicum) sa ilalim ng heat stress sa loob ng 8 araw. Ang foliar spraying ng epibrassinosteroids ay maaaring magpataas ng net photosynthetic rate ng mga halamang pipino (Cucumis sativus) sa ilalim ng heat stress (Yu et al., 2004). Bukod pa rito, ang exogenous application ng BR ay nagpapaantala sa chlorophyll degradation at nagpapataas ng water use efficiency at maximum quantum yield ng PSII photochemistry sa mga halaman sa ilalim ng heat stress (Holá et al., 2010; Toussagunpanit et al., 2015).
Dahil sa pagbabago ng klima at pagkakaiba-iba, ang mga pananim na palay ay nahaharap sa mga panahon ng mataas na pang-araw-araw na temperatura (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Sa phenotyping ng halaman, napag-aralan ang paggamit ng phytonutrients o biostimulants bilang isang diskarte upang mabawasan ang init ng stress sa mga lugar na nagtatanim ng palay (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al., 2021). Bukod pa rito, ang paggamit ng mga biochemical at physiological variable (temperatura ng dahon, stomatal conductance, mga parameter ng fluorescence ng chlorophyll, chlorophyll at relatibong nilalaman ng tubig, malondialdehyde at proline synthesis) ay isang maaasahang kasangkapan para sa pag-screen ng mga halamang palay sa ilalim ng heat stress sa lokal at internasyonal (Sánchez-Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Gayunpaman, ang pananaliksik sa paggamit ng foliar phytohormonal sprays sa palay sa lokal na antas ay nananatiling bihira. Samakatuwid, ang pag-aaral ng mga pisyolohikal at biochemical na reaksyon ng aplikasyon ng mga plant growth regulator ay napakahalaga para sa pagmumungkahi ng mga praktikal na agronomic na estratehiya para dito. pagtugon sa mga negatibong epekto ng isang panahon ng kumplikadong heat stress sa palay. Samakatuwid, ang layunin ng pag-aaral na ito ay upang suriin ang mga pisyolohikal (stomatal conductance, mga parameter ng fluorescence ng chlorophyll at relatibong nilalaman ng tubig) at biochemical na epekto ng foliar application ng apat na plant growth regulator (AUX, CK, GA at BR). (Mga photosynthetic pigment, malondialdehyde at nilalaman ng proline) Mga variable sa dalawang commercial rice genotypes na sumailalim sa pinagsamang heat stress (mataas temperatura sa araw/gabi).
Sa pag-aaral na ito, dalawang independiyenteng eksperimento ang isinagawa. Ang mga genotype na Federrose 67 (F67: isang genotype na nalinang sa mataas na temperatura noong nakaraang dekada) at Federrose 2000 (F2000: isang genotype na nalinang noong huling dekada ng ika-20 siglo na nagpapakita ng resistensya sa white leaf virus) ang unang ginamit. mga buto. at ang pangalawang eksperimento, ayon sa pagkakabanggit. Ang parehong genotype ay malawakang itinatanim ng mga magsasakang Colombian. Ang mga buto ay inihasik sa 10-L na tray (haba 39.6 cm, lapad 28.8 cm, taas 16.8 cm) na naglalaman ng lupang mabuhangin at may 2% organikong bagay. Limang pre-germinated na buto ang itinanim sa bawat tray. Ang mga pallet ay inilagay sa greenhouse ng Faculty of Agricultural Sciences ng National University of Colombia, Bogotá campus (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), sa taas na 2556 m sa ibabaw ng antas ng dagat (asl). m.) at isinagawa mula Oktubre hanggang Disyembre 2019. Isang eksperimento (Federroz 67) at pangalawang eksperimento (Federroz 2000) sa parehong panahon ng 2020.
Ang mga kondisyon sa kapaligiran sa greenhouse sa bawat panahon ng pagtatanim ay ang mga sumusunod: temperatura sa araw at gabi 30/25°C, relatibong halumigmig 60~80%, natural na photoperiod 12 oras (photosynthetically active radiation 1500 µmol (photons) m-2 s-). 1 sa tanghali). Ang mga halaman ay nilagyan ng pataba ayon sa nilalaman ng bawat elemento 20 araw pagkatapos ng paglitaw ng buto (DAE), ayon kay Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg nitrogen bawat halaman, 110 mg phosphorus bawat halaman, 350 mg potassium bawat halaman, 68 mg calcium bawat halaman, 20 mg magnesium bawat halaman, 20 mg sulfur bawat halaman, 17 mg silicon bawat halaman. Ang mga halaman ay naglalaman ng 10 mg boron bawat halaman, 17 mg copper bawat halaman, at 44 mg zinc bawat halaman. Ang mga halamang palay ay pinanatili sa hanggang 47 DAE sa bawat eksperimento nang umabot sila sa phenological stage V5 sa panahong ito. Ipinakita ng mga nakaraang pag-aaral na ang yugtong penolohikal na ito ay angkop na panahon upang magsagawa ng mga pag-aaral sa heat stress sa palay (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
Sa bawat eksperimento, dalawang magkahiwalay na aplikasyon ng leaf growth regulator ang isinagawa. Ang unang set ng foliar phytohormone sprays ay inilapat 5 araw bago ang heat stress treatment (42 DAE) upang ihanda ang mga halaman para sa environmental stress. Ang pangalawang foliar spray ay ibinigay 5 araw pagkatapos malantad ang mga halaman sa mga kondisyon ng stress (52 DAE). Apat na phytohormones ang ginamit at ang mga katangian ng bawat aktibong sangkap na inispray sa pag-aaral na ito ay nakalista sa Supplementary Table 1. Ang mga konsentrasyon ng leaf growth regulators na ginamit ay ang mga sumusunod: (i) Auxin (1-naphthylacetic acid: NAA) sa konsentrasyon na 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10–5 M gibberellin (gibberellic acid: NAA); GA3); (iii) Cytokinin (trans-zeatin) 1 × 10-5 M (iv) Brassinosteroids [Spirostan-6-one, 3,5-dihydroxy-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Ang mga konsentrasyong ito ay pinili dahil nagdudulot ang mga ito ng mga positibong tugon at nagpapataas ng resistensya ng halaman sa stress mula sa init (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Ang mga palay na walang anumang plant growth regulator spray ay nilagyan lamang ng distilled water. Lahat ng palay ay inisprayan ng hand sprayer. Maglagay ng 20 ml H2O sa halaman upang mabasa ang itaas at ibabang bahagi ng mga dahon. Lahat ng foliar spray ay gumamit ng agricultural adjuvant (Agrotin, Bayer CropScience, Colombia) sa 0.1% (v/v). Ang distansya sa pagitan ng paso at ng sprayer ay 30 cm.
Ang mga heat stress treatment ay ibinigay 5 araw pagkatapos ng unang foliar spray (47 DAE) sa bawat eksperimento. Ang mga halamang palay ay inilipat mula sa greenhouse patungo sa isang 294 L growth chamber (MLR-351H, Sanyo, IL, USA) upang maitatag ang heat stress o mapanatili ang parehong mga kondisyon sa kapaligiran (47 DAE). Ang pinagsamang heat stress treatment ay isinagawa sa pamamagitan ng pagtatakda ng chamber sa mga sumusunod na temperatura sa araw/gabi: mataas na temperatura sa araw [40°C sa loob ng 5 oras (mula 11:00 hanggang 16:00)] at gabi [30°C sa loob ng 5 oras]. 8 araw na magkakasunod (mula 19:00 hanggang 24:00). Ang stress temperature at oras ng pagkakalantad ay pinili batay sa mga nakaraang pag-aaral (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). Sa kabilang banda, isang grupo ng mga halaman na inilipat sa silid ng paglaki ay pinanatili sa greenhouse sa parehong temperatura (30°C sa araw/25°C sa gabi) sa loob ng 8 magkakasunod na araw.
Sa pagtatapos ng eksperimento, ang mga sumusunod na grupo ng paggamot ay nakuha: (i) kondisyon ng temperatura ng paglago + aplikasyon ng distilled water [Absolute control (AC)], (ii) kondisyon ng heat stress + aplikasyon ng distilled water [Heat stress control (SC)], (iii) mga kondisyon ng heat stress condition + aplikasyon ng auxin (AUX), (iv) kondisyon ng heat stress + aplikasyon ng gibberellin (GA), (v) kondisyon ng heat stress + aplikasyon ng cytokinin (CK), at (vi) kondisyon ng heat stress + brassinosteroid (BR) Appendix. Ang mga grupo ng paggamot na ito ay ginamit para sa dalawang genotype (F67 at F2000). Ang lahat ng paggamot ay isinagawa sa isang ganap na randomized na disenyo na may limang replika, bawat isa ay binubuo ng isang halaman. Ang bawat halaman ay ginamit upang basahin ang mga baryabol na natukoy sa pagtatapos ng eksperimento. Ang eksperimento ay tumagal ng 55 DAE.
Ang stomatal conductance (gs) ay sinukat gamit ang isang portable porosometer (SC-1, METER Group Inc., USA) na may saklaw na 0 hanggang 1000 mmol m-2 s-1, na may sample chamber aperture na 6.35 mm. Ang mga sukat ay kinukuha sa pamamagitan ng pagkabit ng stomameter probe sa isang hinog na dahon kung saan ang pangunahing usbong ng halaman ay ganap na nakabuka. Para sa bawat paggamot, ang mga pagbasa ng gs ay kinuha sa tatlong dahon ng bawat halaman sa pagitan ng 11:00 at 16:00 at kinalkula ang average.
Ang RWC ay natukoy ayon sa pamamaraang inilarawan nina Ghoulam et al. (2002). Ang ganap na pinalawak na sheet na ginamit upang matukoy ang g ay ginamit din upang sukatin ang RWC. Ang sariwang timbang (FW) ay natukoy kaagad pagkatapos anihin gamit ang digital scale. Ang mga dahon ay inilagay sa isang plastik na lalagyan na puno ng tubig at iniwan sa dilim sa temperatura ng silid (22°C) sa loob ng 48 oras. Pagkatapos ay timbangin sa isang digital scale at itala ang pinalawak na timbang (TW). Ang mga namamagang dahon ay pinatuyo sa oven sa 75°C sa loob ng 48 oras at ang kanilang tuyong timbang (DW) ay itinala.
Ang relatibong nilalaman ng chlorophyll ay natukoy gamit ang isang chlorophyll meter (atLeafmeter, FT Green LLC, USA) at ipinahayag sa mga yunit ng atLeaf (Dey et al., 2016). Ang mga pagbasa ng maximum quantum efficiency ng PSII (Fv/Fm ratio) ay naitala gamit ang isang continuous excitation chlorophyll fluorimeter (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Ang mga dahon ay inaangkop sa dilim gamit ang mga leaf clamp sa loob ng 20 minuto bago ang mga pagsukat ng Fv/Fm (Restrepo-Diaz at Garces-Varon, 2013). Matapos ma-acclimate ang mga dahon sa dilim, sinukat ang baseline (F0) at maximum fluorescence (Fm). Mula sa mga datos na ito, kinalkula ang variable fluorescence (Fv = Fm – F0), ang ratio ng variable fluorescence sa maximum fluorescence (Fv/Fm), ang maximum quantum yield ng PSII photochemistry (Fv/F0) at ang ratio ng Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al. ., 2017). Ang mga relatibong pagbasa ng chlorophyll at fluorescence ng chlorophyll ay kinuha sa parehong mga dahon na ginamit para sa mga sukat ng gs.
Humigit-kumulang 800 mg ng sariwang bigat ng dahon ang kinolekta bilang mga biochemical variable. Ang mga sample ng dahon ay ini-homogenize sa liquid nitrogen at iniimbak para sa karagdagang pagsusuri. Ang spectrometric method na ginamit upang tantyahin ang tissue chlorophyll a, b at carotenoid content ay batay sa method at mga equation na inilarawan ni Wellburn (1994). Ang mga sample ng tissue ng dahon (30 mg) ay kinolekta at ini-homogenize sa 3 ml ng 80% acetone. Ang mga sample ay isinailalim sa centrifugation (model 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, USA) sa 5000 rpm sa loob ng 10 minuto upang maalis ang mga particle. Ang supernatant ay diluted sa huling volume na 6 ml sa pamamagitan ng pagdaragdag ng 80% acetone (Sims at Gamon, 2002). Ang nilalaman ng chlorophyll ay natukoy sa 663 (chlorophyll a) at 646 (chlorophyll b) nm, at carotenoids sa 470 nm gamit ang isang spectrophotometer (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, USA).
Ang pamamaraang thiobarbituric acid (TBA) na inilarawan ni Hodges et al. (1999) ay ginamit upang masuri ang membrane lipid peroxidation (MDA). Humigit-kumulang 0.3 g ng tisyu ng dahon ang hinalo rin sa liquid nitrogen. Ang mga sample ay sinentrifuga sa 5000 rpm at ang absorbance ay sinukat sa isang spectrophotometer sa 440, 532 at 600 nm. Panghuli, ang konsentrasyon ng MDA ay kinalkula gamit ang extinction coefficient (157 M mL−1).
Ang nilalaman ng proline ng lahat ng paggamot ay natukoy gamit ang pamamaraang inilarawan nina Bates et al. (1973). Magdagdag ng 10 ml ng 3% aqueous solution ng sulfosalicylic acid sa nakaimbak na sample at salain gamit ang Whatman filter paper (Blg. 2). Pagkatapos, 2 ml ng filtrate na ito ay ni-react sa 2 ml ng ninhydric acid at 2 ml ng glacial acetic acid. Ang timpla ay inilagay sa isang water bath sa 90°C sa loob ng 1 oras. Itigil ang reaksyon sa pamamagitan ng pag-incubate sa yelo. Iling nang malakas ang tubo gamit ang vortex shaker at tunawin ang nagresultang solusyon sa 4 ml ng toluene. Ang mga pagbasa ng absorbance ay natukoy sa 520 nm gamit ang parehong spectrophotometer na ginamit para sa quantification ng photosynthetic pigments (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, USA).
Ang pamamaraang inilarawan nina Gerhards et al. (2016) upang kalkulahin ang temperatura ng canopy at CSI. Ang mga thermal na litrato ay kinuha gamit ang isang FLIR 2 camera (FLIR Systems Inc., Boston, MA, USA) na may katumpakan na ±2°C sa pagtatapos ng panahon ng stress. Maglagay ng puting ibabaw sa likod ng halaman para sa potograpiya. Muli, dalawang pabrika ang itinuturing na mga reference model. Ang mga halaman ay inilagay sa isang puting ibabaw; ang isa ay pinahiran ng isang agricultural adjuvant (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Colombia) upang gayahin ang pagbuka ng lahat ng stomata [wet mode (Twet)], at ang isa pa ay isang dahon nang walang anumang aplikasyon [Dry mode (Tdry)] (Castro-Duque et al., 2020). Ang distansya sa pagitan ng camera at ng paso habang kinukunan ng pelikula ay 1 m.
Ang relatibong indeks ng tolerance ay kinalkula nang hindi direkta gamit ang stomatal conductance (gs) ng mga halamang ginamot kumpara sa mga halamang kontrol (mga halamang walang stress treatment at may inilapat na mga growth regulator) upang matukoy ang tolerance ng mga ginamot na genotype na sinuri sa pag-aaral na ito. Ang RTI ay nakuha gamit ang isang equation na hinango mula kay Chávez-Arias et al. (2020).
Sa bawat eksperimento, lahat ng mga baryabol na pisyolohikal na nabanggit sa itaas ay natukoy at naitala sa 55 DAE gamit ang ganap na lumawak na mga dahon na nakolekta mula sa itaas na canopy. Bukod pa rito, ang mga pagsukat ay isinagawa sa isang silid ng paglaki upang maiwasan ang pagbabago ng mga kondisyon sa kapaligiran kung saan lumalaki ang mga halaman.
Ang datos mula sa una at pangalawang eksperimento ay pinagsama-samang sinuri bilang isang serye ng mga eksperimento. Ang bawat pangkat ng eksperimento ay binubuo ng 5 halaman, at ang bawat halaman ay bumubuo ng isang yunit ng eksperimento. Isinagawa ang Pagsusuri ng variance (ANOVA) (P ≤ 0.05). Nang may nakitang mga makabuluhang pagkakaiba, ginamit ang post hoc comparative test ni Tukey sa P ≤ 0.05. Gamitin ang arcsine function upang i-convert ang mga halaga ng porsyento. Sinuri ang datos gamit ang Statistix v 9.0 software (Analytical Software, Tallahassee, FL, USA) at iginuhit gamit ang SigmaPlot (bersyon 10.0; Systat Software, San Jose, CA, USA). Ang pagsusuri ng pangunahing bahagi ay isinagawa gamit ang InfoStat 2016 software (Analysis Software, National University of Cordoba, Argentina) upang matukoy ang pinakamahusay na mga regulator ng paglago ng halaman na pinag-aaralan.
Ibinubuod ng Talahanayan 1 ang ANOVA na nagpapakita ng mga eksperimento, iba't ibang paggamot, at ang kanilang mga interaksyon sa mga pigment ng photosynthetic ng dahon (chlorophyll a, b, total, at carotenoids), malondialdehyde (MDA) at nilalaman ng proline, at stomatal conductance. Epekto ng gs, relatibong nilalaman ng tubig. (RWC), nilalaman ng chlorophyll, mga parameter ng fluorescence ng chlorophyll alpha, temperatura ng korona (PCT) (°C), index ng stress ng pananim (crop stress index) at relatibong tolerance index ng mga halamang palay sa 55 DAE.
Talahanayan 1. Buod ng datos ng ANOVA sa mga baryabol na pisyolohikal at biyokemikal ng palay sa pagitan ng mga eksperimento (mga genotype) at mga paggamot sa heat stress.
Ang mga pagkakaiba (P≤0.01) sa mga interaksyon ng pigment na fotosintetiko ng dahon, relatibong nilalaman ng chlorophyll (mga pagbasa ng Atleaf), at mga parametro ng fluorescence ng alpha-chlorophyll sa pagitan ng mga eksperimento at paggamot ay ipinapakita sa Talahanayan 2. Ang mataas na temperatura sa araw at gabi ay nagpataas ng kabuuang nilalaman ng chlorophyll at carotenoid. Ang mga punla ng palay na walang anumang foliar spray ng phytohormones (2.36 mg g-1 para sa "F67" at 2.56 mg g-1 para sa "F2000") kumpara sa mga halamang lumaki sa ilalim ng pinakamainam na kondisyon ng temperatura (2.67 mg g -1)) ay nagpakita ng mas mababang kabuuang nilalaman ng chlorophyll. Sa parehong eksperimento, ang "F67" ay 2.80 mg g-1 at ang "F2000" ay 2.80 mg g-1. Bukod pa rito, ang mga punla ng palay na ginamitan ng kombinasyon ng AUX at GA spray sa ilalim ng heat stress ay nagpakita rin ng pagbaba sa nilalaman ng chlorophyll sa parehong genotype (AUX = 1.96 mg g-1 at GA = 1.45 mg g-1 para sa “F67”; AUX = 1.96 mg g-1 at GA = 1.45 mg g-1 para sa “F67″; AUX = 2.24 mg) g-1 at GA = 1.43 mg g-1 (para sa “F2000″) sa ilalim ng mga kondisyon ng heat stress. Sa ilalim ng mga kondisyon ng heat stress, ang foliar treatment gamit ang BR ay nagresulta sa bahagyang pagtaas sa variable na ito sa parehong genotype. Panghuli, ang CK foliar spray ay nagpakita ng pinakamataas na halaga ng photosynthetic pigment sa lahat ng treatment (AUX, GA, BR, SC at AC treatment) sa mga genotype na F67 (3.24 mg g-1) at F2000 (3.65 mg g-1). Ang relatibong nilalaman ng chlorophyll (Atleaf unit) ay nabawasan din ng pinagsamang heat stress. Ang pinakamataas na halaga ay naitala rin sa mga halamang inisprayan ng CC sa parehong genotype (41.66 para sa “F67” at 49.30 para sa “F2000”). Ang mga ratio ng Fv at Fv/Fm ay nagpakita ng mga makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng mga paggamot at mga kultibar (Talahanayan 2). Sa pangkalahatan, sa mga baryabol na ito, ang kultibar na F67 ay hindi gaanong madaling kapitan ng heat stress kaysa sa kultibar na F2000. Ang mga ratio ng Fv at Fv/Fm ay mas naapektuhan sa ikalawang eksperimento. Ang mga na-stress na punla na 'F2000' na hindi inisprayan ng anumang phytohormone ay may pinakamababang halaga ng Fv (2120.15) at mga ratio ng Fv/Fm (0.59), ngunit ang foliar spraying na may CK ay nakatulong sa pagpapanumbalik ng mga halagang ito (Fv: 2591, 89, Fv/Fm ratio: 0.73). , tumatanggap ng mga pagbasa na katulad ng mga naitala sa mga halamang "F2000" na lumaki sa ilalim ng pinakamainam na kondisyon ng temperatura (Fv: 2955.35, Fv/Fm ratio: 0.73:0.72). Walang makabuluhang pagkakaiba sa initial fluorescence (F0), maximum fluorescence (Fm), maximum photochemical quantum yield ng PSII (Fv/F0) at Fm/F0 ratio. Panghuli, ang BR ay nagpakita ng katulad na trend gaya ng naobserbahan sa CK (Fv 2545.06, Fv/Fm ratio 0.73).
Talahanayan 2. Epekto ng pinagsamang heat stress (40°/30°C araw/gabi) sa mga photosynthetic pigment ng dahon [kabuuang chlorophyll (Chl Total), chlorophyll a (Chl a), chlorophyll b (Chl b) at carotenoids Cx+c] effect], relatibong nilalaman ng chlorophyll (Atliff unit), mga parameter ng fluorescence ng chlorophyll (paunang fluorescence (F0), pinakamataas na fluorescence (Fm), pabagu-bagong fluorescence (Fv), pinakamataas na PSII efficiency (Fv/Fm), photochemical maximum quantum yield ng PSII (Fv/F0) at Fm/F0 sa mga halaman ng dalawang genotype ng palay [Federrose 67 (F67) at Federrose 2000 (F2000)] 55 araw pagkatapos ng paglitaw (DAE)).
Ang relatibong nilalaman ng tubig (RWC) ng mga palay na ginamitan ng iba't ibang uri ng paggamot ay nagpakita ng mga pagkakaiba (P ≤ 0.05) sa interaksyon sa pagitan ng mga eksperimental at foliar na paggamot (Larawan 1A). Nang gamitin ang SA, ang pinakamababang halaga ay naitala para sa parehong genotype (74.01% para sa F67 at 76.6% para sa F2000). Sa ilalim ng mga kondisyon ng heat stress, ang RWC ng mga palay ng parehong genotype na ginamitan ng iba't ibang phytohormone ay tumaas nang malaki. Sa pangkalahatan, ang mga foliar application ng CK, GA, AUX, o BR ay nagpataas ng RWC sa mga halagang katulad ng sa mga halamang lumaki sa ilalim ng pinakamainam na mga kondisyon sa panahon ng eksperimento. Ang mga absolute control at foliar sprayed na halaman ay nagtala ng mga halaga na humigit-kumulang 83% para sa parehong genotype. Sa kabilang banda, ang gs ay nagpakita rin ng mga makabuluhang pagkakaiba (P ≤ 0.01) sa interaksyon sa pagitan ng eksperimento at paggamot (Larawan 1B). Ang halamang absolute control (AC) ay nakapagtala rin ng pinakamataas na halaga para sa bawat genotype (440.65 mmol m-2s-1 para sa F67 at 511.02 mmol m-2s-1 para sa F2000). Ang mga palay na sumailalim sa combined heat stress lamang ay nagpakita ng pinakamababang halaga ng gs para sa parehong genotype (150.60 mmol m-2s-1 para sa F67 at 171.32 mmol m-2s-1 para sa F2000). Ang foliar treatment gamit ang lahat ng plant growth regulators ay nagpataas din ng g. Sa mga palay na F2000 na inisprayan ng CC, mas kitang-kita ang epekto ng foliar spraying gamit ang mga phytohormone. Ang grupong ito ng mga halaman ay hindi nagpakita ng anumang pagkakaiba kumpara sa mga absolute control plant (AC 511.02 at CC 499.25 mmol m-2s-1).
Pigura 1. Epekto ng pinagsamang heat stress (40°/30°C araw/gabi) sa relatibong nilalaman ng tubig (RWC) (A), stomatal conductance (gs) (B), produksyon ng malondialdehyde (MDA) (C), at nilalaman ng proline. (D) sa mga halaman ng dalawang genotype ng palay (F67 at F2000) pagkalipas ng 55 araw pagkatapos ng paglitaw (DAE). Kasama sa mga paggamot na tinasa para sa bawat genotype ang: absolute control (AC), heat stress control (SC), heat stress + auxin (AUX), heat stress + gibberellin (GA), heat stress + cell mitogen (CK), at heat stress + brassinosteroid. (BR). Ang bawat kolum ay kumakatawan sa mean ± standard error ng limang data point (n = 5). Ang mga kolum na sinusundan ng iba't ibang letra ay nagpapahiwatig ng mga makabuluhang pagkakaiba sa istatistika ayon sa pagsubok ni Tukey (P ≤ 0.05). Ang mga letra na may katumbas na simbolo ay nagpapahiwatig na ang mean ay hindi makabuluhan sa istatistika (≤ 0.05).
Ang nilalaman ng MDA (P ≤ 0.01) at proline (P ≤ 0.01) ay nagpakita rin ng mga makabuluhang pagkakaiba sa interaksyon sa pagitan ng mga paggamot gamit ang eksperimento at phytohormone (Fig. 1C, D). Naobserbahan ang pagtaas ng lipid peroxidation sa paggamot gamit ang SC sa parehong genotype (Figure 1C), gayunpaman, ang mga halamang ginamitan ng leaf growth regulator spray ay nagpakita ng pagbaba ng lipid peroxidation sa parehong genotype; Sa pangkalahatan, ang paggamit ng mga phytohormone (CA, AUC, BR o GA) ay humahantong sa pagbaba ng lipid peroxidation (nilalaman ng MDA). Walang nakitang pagkakaiba sa pagitan ng mga halamang AC ng dalawang genotype at mga halamang nasa ilalim ng heat stress at inisprayan ng mga phytohormone (ang naobserbahang mga halaga ng FW sa mga halamang “F67” ay mula 4.38–6.77 µmol g-1, at sa mga halamang FW na “F2000” ang naobserbahang mga halaga ay mula 2.84 hanggang 9.18 µmol g-1 (mga halaman). Sa kabilang banda, ang proline synthesis sa mga halamang “F67” ay mas mababa kaysa sa mga halamang “F2000” sa ilalim ng combined stress, na humantong sa pagtaas ng produksyon ng proline. Sa mga halamang palay na nasa heat stress, sa parehong eksperimento, naobserbahan na ang pagbibigay ng mga hormone na ito ay makabuluhang nagpataas ng nilalaman ng amino acid ng mga halamang F2000 (ang AUX at BR ay 30.44 at 18.34 µmol g-1) ayon sa pagkakabanggit (Fig. 1G).
Ang mga epekto ng foliar plant growth regulator spray at pinagsamang heat stress sa temperatura ng canopy ng halaman at relative tolerance index (RTI) ay ipinapakita sa Figures 2A at B. Para sa parehong genotype, ang temperatura ng canopy ng mga halamang AC ay malapit sa 27°C, at ang sa mga halamang SC ay nasa bandang 28°C. WITH. Naobserbahan din na ang mga foliar treatment gamit ang CK at BR ay nagresulta sa 2–3°C na pagbaba sa temperatura ng canopy kumpara sa mga halamang SC (Figure 2A). Ang RTI ay nagpakita ng katulad na pag-uugali sa iba pang mga physiological variable, na nagpapakita ng mga makabuluhang pagkakaiba (P ≤ 0.01) sa interaksyon sa pagitan ng eksperimento at treatment (Figure 2B). Ang mga halamang SC ay nagpakita ng mas mababang tolerance ng halaman sa parehong genotype (34.18% at 33.52% para sa mga halamang palay na "F67" at "F2000", ayon sa pagkakabanggit). Ang foliar feeding ng mga phytohormone ay nagpapabuti sa RTI sa mga halamang nalantad sa stress sa mataas na temperatura. Ang epektong ito ay mas kitang-kita sa mga halamang "F2000" na na-sprayan ng CC, kung saan ang RTI ay 97.69. Sa kabilang banda, ang mga makabuluhang pagkakaiba ay naobserbahan lamang sa yield stress index (CSI) ng mga palay sa ilalim ng foliar factor spray stress conditions (P ≤ 0.01) (Fig. 2B). Tanging ang mga palay na sumailalim sa complex heat stress ang nagpakita ng pinakamataas na halaga ng stress index (0.816). Nang ang mga palay ay inisprayan ng iba't ibang phytohormones, ang stress index ay mas mababa (mga halaga mula 0.6 hanggang 0.67). Panghuli, ang palay na lumaki sa ilalim ng pinakamainam na mga kondisyon ay may halagang 0.138.
Pigura 2. Mga epekto ng pinagsamang heat stress (40°/30°C araw/gabi) sa temperatura ng canopy (A), relative tolerance index (RTI) (B), at crop stress index (CSI) (C) ng dalawang uri ng halaman. Ang mga komersyal na genotype ng palay (F67 at F2000) ay isinailalim sa iba't ibang heat treatment. Kasama sa mga treatment na sinuri para sa bawat genotype ang: absolute control (AC), heat stress control (SC), heat stress + auxin (AUX), heat stress + gibberellin (GA), heat stress + cell mitogen (CK), at heat stress + brassinosteroid. (BR). Ang pinagsamang heat stress ay kinabibilangan ng paglalantad ng mga halamang palay sa mataas na temperatura ng araw/gabi (40°/30°C araw/gabi). Ang bawat kolum ay kumakatawan sa mean ± standard error ng limang data point (n = 5). Ang mga kolum na sinusundan ng iba't ibang letra ay nagpapahiwatig ng mga makabuluhang pagkakaiba ayon sa Tukey's test (P ≤ 0.05). Ang mga letra na may katumbas na simbolo ay nagpapahiwatig na ang mean ay hindi makabuluhan sa istatistika (≤ 0.05).
Ipinakita ng principal component analysis (PCA) na ang mga baryabol na tinasa sa 55 DAE ay nagpaliwanag ng 66.1% ng mga pisyolohikal at biokemikal na tugon ng mga halamang palay na na-heat-stress na ginamot gamit ang growth regulator spray (Fig. 3). Ang mga vector ay kumakatawan sa mga baryabol at ang mga tuldok ay kumakatawan sa mga plant growth regulator (GR). Ang mga vector ng gs, nilalaman ng chlorophyll, pinakamataas na quantum efficiency ng PSII (Fv/Fm) at mga biochemical parameter (TChl, MDA at proline) ay nasa malapit na anggulo sa pinagmulan, na nagpapahiwatig ng mataas na ugnayan sa pagitan ng pisyolohikal na pag-uugali ng mga halaman at ng mga ito. baryabol. Ang isang grupo (V) ay kinabibilangan ng mga punla ng palay na lumaki sa pinakamainam na temperatura (AT) at mga halamang F2000 na ginamot gamit ang CK at BA. Kasabay nito, ang karamihan sa mga halamang ginamot gamit ang GR ay bumuo ng isang hiwalay na grupo (IV), at ang paggamot gamit ang GA sa F2000 ay bumuo ng isang hiwalay na grupo (II). Sa kabaligtaran, ang mga punla ng palay na na-heat-stress (mga grupo I at III) na walang anumang foliar spray ng mga phytohormone (parehong genotype ay SC) ay matatagpuan sa isang sona na kabaligtaran ng grupo V, na nagpapakita ng epekto ng heat stress sa pisyolohiya ng halaman.
Pigura 3. Bigrapikong pagsusuri ng mga epekto ng pinagsamang heat stress (40°/30°C araw/gabi) sa mga halaman ng dalawang genotype ng palay (F67 at F2000) 55 araw pagkatapos sumibol (DAE). Mga Daglat: AC F67, absolute control F67; SC F67, heat stress control F67; AUX F67, heat stress + auxin F67; GA F67, heat stress + gibberellin F67; CK F67, heat stress + cell division BR F67, heat stress + brassinosteroid. F67; AC F2000, absolute control F2000; SC F2000, Heat Stress Control F2000; AUX F2000, heat stress + auxin F2000; GA F2000, heat stress + gibberellin F2000; CK F2000, heat stress + cytokinin, BR F2000, heat stress + brassinosteroid; F2000.
Ang mga baryabol tulad ng nilalaman ng chlorophyll, stomatal conductance, Fv/Fm ratio, CSI, MDA, RTI at nilalaman ng proline ay makakatulong sa pag-unawa sa adaptasyon ng mga genotype ng palay at pagsusuri sa epekto ng mga estratehiyang agronomic sa ilalim ng heat stress (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Ang layunin ng eksperimentong ito ay upang suriin ang epekto ng paglalapat ng apat na growth regulator sa mga pisyolohikal at biochemical na parameter ng mga punla ng palay sa ilalim ng mga kumplikadong kondisyon ng heat stress. Ang pagsusuri sa punla ay isang simple at mabilis na pamamaraan para sa sabay-sabay na pagtatasa ng mga halaman ng palay depende sa laki o kondisyon ng magagamit na imprastraktura (Sarsu et al. 2018). Ang mga resulta ng pag-aaral na ito ay nagpakita na ang pinagsamang heat stress ay nagdudulot ng iba't ibang pisyolohikal at biochemical na tugon sa dalawang genotype ng palay, na nagpapahiwatig ng isang proseso ng adaptasyon. Ipinapahiwatig din ng mga resultang ito na ang mga foliar growth regulator spray (pangunahin na mga cytokinin at brassinosteroid) ay tumutulong sa palay na umangkop sa kumplikadong heat stress dahil ang pabor ay pangunahing nakakaapekto sa gs, RWC, Fv/Fm ratio, photosynthetic pigments at nilalaman ng proline.
Ang paggamit ng mga growth regulator ay nakakatulong na mapabuti ang kalagayan ng tubig ng mga palay sa ilalim ng heat stress, na maaaring nauugnay sa mas mataas na stress at mas mababang temperatura ng canopy ng halaman. Ipinakita ng pag-aaral na ito na sa mga halamang "F2000" (madaling kapitan ng genotype), ang mga palay na pangunahing ginamitan ng CK o BR ay may mas mataas na halaga ng gs at mas mababang halaga ng PCT kaysa sa mga halamang ginamitan ng SC. Ipinakita rin ng mga nakaraang pag-aaral na ang gs at PCT ay mga tumpak na physiological indicator na maaaring matukoy ang adaptive response ng mga palay at ang mga epekto ng mga agronomic strategies sa heat stress (Restrepo-Diaz at Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). Pinahuhusay ng CK o BR ng dahon ang g sa ilalim ng stress dahil ang mga hormone ng halaman na ito ay maaaring magsulong ng pagbukas ng stomatal sa pamamagitan ng mga synthetic interaction sa iba pang mga signaling molecule tulad ng ABA (promoter ng stomatal closure sa ilalim ng abiotic stress) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). ). , 2014). Ang pagbukas ng stomatal ay nagtataguyod ng paglamig ng dahon at nakakatulong na mabawasan ang temperatura ng canopy (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Dahil sa mga kadahilanang ito, ang temperatura ng canopy ng mga palay na inisprayan ng CK o BR ay maaaring mas mababa sa ilalim ng pinagsamang heat stress.
Ang stress sa mataas na temperatura ay maaaring makabawas sa nilalaman ng photosynthetic pigment ng mga dahon (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). Sa pag-aaral na ito, kapag ang mga palay ay nasa ilalim ng heat stress at hindi na-spray ng anumang plant growth regulators, ang mga photosynthetic pigment ay may posibilidad na bumaba sa parehong genotypes (Table 2). Iniulat din ni Feng et al. (2013) ang isang makabuluhang pagbaba sa nilalaman ng chlorophyll sa mga dahon ng dalawang genotype ng trigo na nalantad sa heat stress. Ang pagkakalantad sa mataas na temperatura ay kadalasang nagreresulta sa pagbaba ng nilalaman ng chlorophyll, na maaaring dahil sa nabawasang chlorophyll biosynthesis, pagkasira ng mga pigment, o ang kanilang pinagsamang epekto sa ilalim ng heat stress (Fahad et al., 2017). Gayunpaman, ang mga palay na pangunahing ginamitan ng CK at BA ay nagpataas ng konsentrasyon ng mga leaf photosynthetic pigment sa ilalim ng heat stress. Ang mga katulad na resulta ay iniulat din nina Jespersen at Huang (2015) at Suchsagunpanit et al. (2015), na nakapansin ng pagtaas sa nilalaman ng leaf chlorophyll kasunod ng paglalapat ng zeatin at epibrassinosteroid hormones sa heat-stressed bentgrass at palay, ayon sa pagkakabanggit. Ang isang makatwirang paliwanag kung bakit ang CK at BR ay nagtataguyod ng pagtaas ng nilalaman ng chlorophyll sa dahon sa ilalim ng pinagsamang stress sa init ay maaaring mapahusay ng CK ang pagsisimula ng patuloy na induction ng mga expression promoter (tulad ng senescence-activating promoter (SAG12) o ang HSP18 promoter) at mabawasan ang pagkawala ng chlorophyll sa mga dahon, maantala ang senescence ng dahon at mapataas ang resistensya ng halaman sa init (Liu et al., 2020). Maaaring protektahan ng BR ang chlorophyll ng dahon at mapataas ang nilalaman ng chlorophyll ng dahon sa pamamagitan ng pag-activate o pag-induce sa synthesis ng mga enzyme na kasangkot sa chlorophyll biosynthesis sa ilalim ng mga kondisyon ng stress (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Panghuli, dalawang phytohormone (CK at BR) ang nagtataguyod din ng pagpapahayag ng mga heat shock protein at nagpapabuti ng iba't ibang proseso ng metabolic adaptation, tulad ng pagtaas ng chlorophyll biosynthesis (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Ang mga parameter ng fluorescence ng chlorophyll a ay nagbibigay ng mabilis at hindi mapanirang pamamaraan na maaaring masuri ang tolerance o adaptasyon ng halaman sa mga abiotic stress condition (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Ang mga parameter tulad ng Fv/Fm ratio ay ginamit bilang mga tagapagpahiwatig ng adaptasyon ng halaman sa mga kondisyon ng stress (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Sa pag-aaral na ito, ang mga halamang SC ay nagpakita ng pinakamababang halaga ng baryabol na ito, pangunahin na ang mga halamang palay na "F2000". Natuklasan din ni Yin et al. (2010) na ang Fv/Fm ratio ng pinakamataas na dahon ng palay na nagsusuwi ay bumaba nang malaki sa mga temperaturang higit sa 35°C. Ayon kay Feng et al. (2013), ang mas mababang Fv/Fm ratio sa ilalim ng heat stress ay nagpapahiwatig na ang rate ng excitation energy capture at conversion ng PSII reaction center ay nababawasan, na nagpapahiwatig na ang PSII reaction center ay nabubulok sa ilalim ng heat stress. Ang obserbasyong ito ay nagbibigay-daan sa atin na maghinuha na ang mga kaguluhan sa photosynthetic apparatus ay mas malinaw sa mga sensitibong barayti (Fedearroz 2000) kaysa sa mga lumalaban na barayti (Fedearroz 67).
Ang paggamit ng CK o BR sa pangkalahatan ay nagpahusay sa pagganap ng PSII sa ilalim ng mga kumplikadong kondisyon ng heat stress. Katulad na mga resulta ang nakuha nina Suchsagunpanit et al. (2015), na nag-obserba na ang aplikasyon ng BR ay nagpataas ng kahusayan ng PSII sa ilalim ng heat stress sa palay. Natuklasan din nina Kumar et al. (2020) na ang mga halamang chickpea na ginamitan ng CK (6-benzyladenine) at sumailalim sa heat stress ay nagpataas ng Fv/Fm ratio, na nagtapos na ang foliar application ng CK sa pamamagitan ng pag-activate ng zeaxanthin pigment cycle ay nagtaguyod ng aktibidad ng PSII. Bukod pa rito, ang BR leaf spray ay nagpabor sa photosynthesis ng PSII sa ilalim ng pinagsamang mga kondisyon ng stress, na nagpapahiwatig na ang aplikasyon ng phytohormone na ito ay nagresulta sa pagbawas ng dissipation ng excitation energy ng mga antennae ng PSII at nagtaguyod ng akumulasyon ng maliliit na heat shock protein sa mga chloroplast (Ogweno et al. 2008; Kothari at Lachowitz). , 2021).
Ang nilalaman ng MDA at proline ay kadalasang tumataas kapag ang mga halaman ay nasa ilalim ng abiotic stress kumpara sa mga halamang lumaki sa ilalim ng pinakamainam na kondisyon (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Ipinakita rin ng mga nakaraang pag-aaral na ang mga antas ng MDA at proline ay mga biochemical indicator na maaaring gamitin upang maunawaan ang proseso ng adaptasyon o ang epekto ng mga agronomic practices sa palay sa ilalim ng mataas na temperatura sa araw o gabi (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al. . , 2021). Ipinakita rin ng mga pag-aaral na ito na ang nilalaman ng MDA at proline ay may posibilidad na mas mataas sa mga halamang palay na nalantad sa mataas na temperatura sa gabi o sa araw, ayon sa pagkakabanggit. Gayunpaman, ang foliar spraying ng CK at BR ay nag-ambag sa pagbaba ng MDA at pagtaas ng mga antas ng proline, pangunahin na sa tolerant genotype (Federroz 67). Ang CK spray ay maaaring magsulong ng overexpression ng cytokinin oxidase/dehydrogenase, sa gayon ay pinapataas ang nilalaman ng mga protective compound tulad ng betaine at proline (Liu et al., 2020). Itinataguyod ng BR ang pag-udyok ng mga osmoprotectant tulad ng betaine, asukal, at amino acid (kabilang ang libreng proline), na nagpapanatili ng balanseng osmotic ng cellular sa ilalim ng maraming masamang kondisyon sa kapaligiran (Kothari at Lachowiec, 2021).
Ang crop stress index (CSI) at relative tolerance index (RTI) ay ginagamit upang matukoy kung ang mga treatment na sinusuri ay nakakatulong sa pagpapagaan ng iba't ibang stress (abiotic at biotic) at may positibong epekto sa pisyolohiya ng halaman (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Ang mga halaga ng CSI ay maaaring mula 0 hanggang 1, na kumakatawan sa mga kondisyon na walang stress at stress, ayon sa pagkakabanggit (Lee et al., 2010). Ang mga halaga ng CSI ng mga halamang heat-stressed (SC) ay mula 0.8 hanggang 0.9 (Figure 2B), na nagpapahiwatig na ang mga halamang palay ay negatibong naapektuhan ng pinagsamang stress. Gayunpaman, ang foliar spraying ng BC (0.6) o CK (0.6) ay pangunahing humantong sa pagbaba ng indicator na ito sa ilalim ng mga kondisyon ng abiotic stress kumpara sa mga halamang palay na SC. Sa mga halamang F2000, ang RTI ay nagpakita ng mas mataas na pagtaas kapag ginamit ang CA (97.69%) at BC (60.73%) kumpara sa SA (33.52%), na nagpapahiwatig na ang mga plant growth regulator na ito ay nakakatulong din sa pagpapabuti ng tugon ng palay sa tolerance ng komposisyon. Sobrang init. Ang mga indeks na ito ay iminungkahi upang pamahalaan ang mga kondisyon ng stress sa iba't ibang uri ng hayop. Isang pag-aaral na isinagawa nina Lee et al. (2010) ang nagpakita na ang CSI ng dalawang uri ng bulak sa ilalim ng katamtamang stress sa tubig ay humigit-kumulang 0.85, samantalang ang mga halaga ng CSI ng mga uring mahusay ang irigasyon ay mula 0.4 hanggang 0.6, na nagtatapos na ang indeks na ito ay isang tagapagpahiwatig ng adaptasyon sa tubig ng mga uri. Bukod dito, sinuri nina Chavez-Arias et al. (2020) ang pagiging epektibo ng mga synthetic elicitor bilang isang komprehensibong estratehiya sa pamamahala ng stress sa mga halamang C. elegans at natuklasan na ang mga halamang inisprayan ng mga compound na ito ay nagpakita ng mas mataas na RTI (65%). Batay sa nabanggit, ang CK at BR ay maaaring ituring na mga estratehiyang agronomiko na naglalayong mapataas ang resistensya ng palay sa kumplikadong stress sa init, dahil ang mga regulator ng paglago ng halaman na ito ay nagdudulot ng mga positibong tugon na biokemikal at pisyolohikal.
Sa mga nakaraang taon, ang pananaliksik sa palay sa Colombia ay nakatuon sa pagsusuri ng mga genotype na matibay sa mataas na temperatura sa araw o gabi gamit ang mga katangiang pisyolohikal o biokemikal (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Gayunpaman, sa mga nakaraang taon, ang pagsusuri ng praktikal, matipid, at kumikitang mga teknolohiya ay naging lalong mahalaga upang imungkahi ang pinagsamang pamamahala ng pananim upang mapabuti ang mga epekto ng mga kumplikadong panahon ng heat stress sa bansa (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Kaya, ang mga tugon sa pisyolohikal at biokemikal ng mga halamang palay sa kumplikadong heat stress (40°C araw/30°C gabi) na naobserbahan sa pag-aaral na ito ay nagmumungkahi na ang foliar spraying gamit ang CK o BR ay maaaring isang angkop na paraan ng pamamahala ng pananim upang mabawasan ang masamang epekto. Epekto ng mga panahon ng katamtamang heat stress. Ang mga paggamot na ito ay nagpabuti sa tolerance ng parehong genotype ng palay (mababang CSI at mataas na RTI), na nagpapakita ng pangkalahatang trend sa mga tugon sa pisyolohikal at biokemikal ng halaman sa ilalim ng pinagsamang heat stress. Ang pangunahing tugon ng mga halamang palay ay ang pagbaba ng nilalaman ng GC, kabuuang chlorophyll, chlorophylls α at β at carotenoids. Bukod pa rito, ang mga halaman ay dumaranas ng pinsala sa PSII (pagbaba ng mga parameter ng fluorescence ng chlorophyll tulad ng Fv/Fm ratio) at pagtaas ng lipid peroxidation. Sa kabilang banda, nang ang palay ay ginamitan ng CK at BR, ang mga negatibong epektong ito ay nabawasan at ang nilalaman ng proline ay tumaas (Fig. 4).
Pigura 4. Konseptwal na modelo ng mga epekto ng pinagsamang heat stress at foliar plant growth regulator spray sa mga halamang palay. Ang pula at asul na mga palaso ay nagpapahiwatig ng negatibo o positibong epekto ng interaksyon sa pagitan ng heat stress at foliar application ng BR (brassinosteroid) at CK (cytokinin) sa mga tugon na pisyolohikal at biochemical, ayon sa pagkakabanggit. gs: stomatal conductance; Kabuuang Chl: kabuuang nilalaman ng chlorophyll; Chl α: nilalaman ng chlorophyll β; Cx+c: nilalaman ng carotenoid;
Sa buod, ang mga tugon na pisyolohikal at biokemikal sa pag-aaral na ito ay nagpapahiwatig na ang mga halamang palay na Fedearroz 2000 ay mas madaling kapitan ng panahon ng kumplikadong stress sa init kaysa sa mga halamang palay na Fedearroz 67. Ang lahat ng mga regulator ng paglago na sinuri sa pag-aaral na ito (auxins, gibberellins, cytokinins, o brassinosteroids) ay nagpakita ng ilang antas ng pagbawas ng pinagsamang stress sa init. Gayunpaman, ang cytokinin at brassinosteroids ay nagdulot ng mas mahusay na adaptasyon ng halaman dahil ang parehong mga regulator ng paglago ng halaman ay nagpataas ng nilalaman ng chlorophyll, mga parameter ng fluorescence ng alpha-chlorophyll, gs at RWC kumpara sa mga halamang palay nang walang anumang aplikasyon, at binawasan din ang nilalaman ng MDA at temperatura ng canopy. Sa buod, napagpasyahan namin na ang paggamit ng mga regulator ng paglago ng halaman (cytokinins at brassinosteroids) ay isang kapaki-pakinabang na kasangkapan sa pamamahala ng mga kondisyon ng stress sa mga pananim na palay na dulot ng matinding stress sa init sa mga panahon ng mataas na temperatura.
Ang mga orihinal na materyales na inilahad sa pag-aaral ay kasama na sa artikulo, at ang mga karagdagang katanungan ay maaaring idirekta sa kaukulang may-akda.