Ang mga regulator ng paglago ng halaman ay ginamit bilang isang diskarte upang mabawasan ang stress ng init sa iba't ibang mga pananim

Bumababa ang produksyon ng bigas dahil sa pagbabago ng klima at pagkakaiba-iba sa Colombia.Mga regulator ng paglago ng halamanay ginamit bilang isang diskarte upang mabawasan ang stress ng init sa iba't ibang mga pananim. Samakatuwid, ang layunin ng pag-aaral na ito ay suriin ang mga epekto sa physiological (stomatal conductance, stomatal conductance, kabuuang chlorophyll content, Fv/Fm ratio ng dalawang commercial rice genotypes na sumailalim sa pinagsamang heat stress (mataas na temperatura sa araw at gabi), canopy temperature at relative water content) at biochemical variables (malondialdehyde (MDA) at prolinic acid content). Ang una at pangalawang eksperimento ay isinagawa gamit ang mga halaman ng dalawang rice genotype na Federrose 67 (“F67”) at Federrose 2000 (“F2000”), ayon sa pagkakabanggit. Ang parehong mga eksperimento ay pinag-aralan nang magkasama bilang isang serye ng mga eksperimento. Ang mga naitatag na paggamot ay ang mga sumusunod: ganap na kontrol (AC) (mga halamang palay na lumago sa pinakamainam na temperatura (temperatura sa araw/gabi 30/25°C)), kontrol sa init ng stress (SC) [mga halamang palay na sumasailalim sa pinagsamang heat stress lamang (40/25°C). 30°C)], at ang mga palay ay na-stress at na-spray ng mga plant growth regulators (stress+AUX, stress+BR, stress+CK o stress+GA) dalawang beses (5 araw bago at 5 araw pagkatapos ng heat stress). Ang pag-spray ng SA ay nagpapataas ng kabuuang nilalaman ng chlorophyll ng parehong mga varieties (sariwang bigat ng mga halaman ng palay na "F67" at "F2000" ay 3.25 at 3.65 mg/g, ayon sa pagkakabanggit) kumpara sa mga halaman ng SC (sariwang timbang ng "F67" na mga halaman ay 2.36 at 2.56 mg sa pangkalahatan). g-1)" at foliar na application din sa pangkalahatan. g-1)" at folirice. napabuti ang stomatal conductance ng rice "F2000" na halaman (499.25 vs. 150.60 mmol m-2 s) kumpara sa heat stress control. heat stress, bumababa ang temperatura ng korona ng halaman ng 2–3 °C, at bumababa ang nilalaman ng MDA sa mga halaman. Ang relative tolerance index ay nagpapakita na ang foliar application ng CK (97.69%) at BR (60.73%) ay maaaring makatulong sa pagpapagaan ng problema ng pinagsamang init. stress higit sa lahat sa F2000 rice plants. Sa konklusyon, ang foliar spraying ng BR o CK ay maaaring ituring bilang isang agronomic na diskarte upang makatulong na mabawasan ang mga negatibong epekto ng pinagsamang kondisyon ng heat stress sa physiological na pag-uugali ng mga halaman ng palay.
Ang bigas (Oryza sativa) ay kabilang sa pamilyang Poaceae at isa sa mga pinakatinanim na cereal sa mundo kasama ng mais at trigo (Bajaj at Mohanty, 2005). Ang lugar sa ilalim ng pagtatanim ng palay ay 617,934 ektarya, at ang pambansang produksyon noong 2020 ay 2,937,840 tonelada na may average na ani na 5.02 tonelada/ha (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 panahon ng tagtuyot . Ang pagbabago ng klima ay nagdudulot ng pagtaas ng temperatura sa mundo; Ang mga temperatura ay inaasahang tataas ng 1.0–3.7°C sa ika-21 siglo, na maaaring tumaas ang dalas at intensity ng heat stress . Ang pagtaas ng temperatura sa kapaligiran ay nakaapekto sa palay, na nagdulot ng pagbaba ng ani ng pananim ng 6–7% . Sa kabilang banda, ang pagbabago ng klima ay humahantong din sa hindi kanais-nais na mga 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 kaganapan sa pagkakaiba-iba tulad ng El Niño ay maaaring humantong sa init ng stress at magpalala ng pinsala sa pananim sa ilang tropikal na rehiyon. Sa Colombia, ang mga temperatura sa mga lugar na gumagawa ng bigas ay inaasahang tataas ng 2–2.5°C pagsapit ng 2050, na binabawasan ang produksyon ng bigas at nakakaapekto sa mga daloy ng produkto sa mga pamilihan at mga supply chain.
Karamihan sa mga pananim na palay ay itinatanim sa mga lugar kung saan ang temperatura ay malapit sa pinakamainam na hanay 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 palaysa pangkalahatan ay 28°C at 22°C, ayon sa pagkakabanggit (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Ang mga temperaturang mas mataas sa mga limitasyong ito ay maaaring magdulot ng mga panahon ng katamtaman hanggang matinding heat stress sa mga sensitibong yugto ng pag-unlad ng palay (pagbubungkal, anthesis, pamumulaklak, at pagpupuno ng butil), at sa gayon ay negatibong nakakaapekto sa ani ng butil . Ang pagbawas sa ani ay higit sa lahat dahil sa mahabang panahon ng heat stress, na nakakaapekto sa pisyolohiya ng halaman . Dahil sa pakikipag-ugnayan ng iba't ibang salik, tulad ng tagal ng stress at naabot na pinakamataas na temperatura, ang heat stress ay maaaring magdulot ng hanay ng hindi maibabalik na pinsala sa metabolismo at pag-unlad ng halaman .
Nakakaapekto ang heat stress sa iba't ibang proseso ng physiological at biochemical sa mga halaman. Ang leaf photosynthesis ay isa sa mga prosesong pinaka-madaling kapitan sa heat stress sa mga halaman ng palay, dahil ang rate ng photosynthesis ay bumababa ng 50% kapag ang pang-araw-araw na temperatura ay lumampas sa 35°C. Ang mga pisyolohikal na tugon ng mga tanim na palay ay nag-iiba depende sa uri ng heat stress. Halimbawa, ang mga photosynthetic rate at stomatal conductance ay hinahadlangan kapag ang mga halaman ay nalantad 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 ibig sabihin ng C ay 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 paghinga sa gabi (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Anuman ang stress period, ang heat stress ay nakakaapekto rin sa leaf chlorophyll content, ang ratio ng chlorophyll variable fluorescence sa maximum chlorophyll fluorescence (Fv/Fm), at Rubisco activation sa mga tanim na palay (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). ) Sanchez Reynoso et al., 2014).
Ang mga pagbabago sa biochemical ay isa pang aspeto ng pagbagay ng halaman sa stress ng init (Wahid et al., 2007). Ang nilalaman ng proline ay ginamit bilang isang biochemical indicator ng stress ng halaman (Ahmed at Hassan 2011). Ang proline ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa metabolismo ng halaman dahil ito ay gumaganap bilang isang mapagkukunan ng carbon o nitrogen at bilang isang stabilizer ng lamad 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 ng init (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Sa wakas, ang pinagsamang heat stress [37/30°C (araw/gabi)] ay tumaas ang porsyento ng electrolyte leakage at malondialdehyde content sa bigas (Liu et al., 2013).
Ang paggamit ng mga plant growth regulators (GRs) ay nasuri upang mapagaan 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 pisyolohikal na pagtatanggol laban sa naturang stress (Peleg at Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Ang exogenous application ng genetic resources ay may positibong epekto sa heat stress tolerance sa iba't ibang pananim. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang mga phytohormones 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;, 2012;, 4). Sa Colombia, ang exogenous application ng genetic resources at ang epekto nito sa mga pananim na palay ay hindi pa ganap na naiintindihan at pinag-aralan. Gayunpaman, ipinakita ng isang nakaraang pag-aaral na ang foliar spraying ng BR ay maaaring mapabuti ang rice tolerance sa pamamagitan ng pagpapabuti ng mga katangian ng gas exchange, chlorophyll o proline na nilalaman 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 na stress, kabilang ang heat stress (Ha et al., 2012). Bilang karagdagan, naiulat na ang exogenous application ng CK ay maaaring mabawasan ang thermal damage. Halimbawa, ang exogenous application ng zeatin ay nadagdagan ang photosynthetic rate, chlorophyll a at b content, at electron transport efficiency sa creeping bentgrass (Agrotis estolonifera) sa panahon ng heat stress (Xu at Huang, 2009; Jespersen at Huang, 2015). Ang exogenous application ng zeatin ay maaari ding mapabuti ang antioxidant activity, mapahusay ang synthesis ng iba't ibang protina, bawasan ang reactive oxygen species (ROS) na pinsala at malondialdehyde (MDA) production sa mga tissue 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 init ng stress. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang biosynthesis ng GA ay namamagitan sa iba't ibang metabolic pathway at nagpapataas ng tolerance sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) natagpuan na ang foliar spraying ng exogenous GA (25 o 50 mg*L) ay maaaring magpapataas ng photosynthetic rate at antioxidant activity sa heat-stressed na orange na mga halaman kumpara sa mga control na halaman. Napagmasdan din na ang exogenous application ng HA ay nagdaragdag ng kamag-anak na nilalaman ng kahalumigmigan, chlorophyll at carotenoid na nilalaman at binabawasan ang lipid peroxidation sa date palm (Phoenix dactylifera) sa ilalim ng stress ng init (Khan et al., 2020). Ang Auxin ay gumaganap din ng isang mahalagang papel sa pag-regulate ng mga adaptive na tugon sa paglago sa mga kondisyon ng mataas na temperatura (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Ang growth regulator na ito ay nagsisilbing biochemical marker sa iba't ibang proseso tulad ng proline synthesis o degradation sa ilalim ng abiotic stress (Ali et al. 2007). Bilang karagdagan, pinahuhusay din ng AUX ang aktibidad ng antioxidant, na humahantong sa pagbaba ng MDA sa mga halaman dahil sa pagbaba ng lipid peroxidation (Bielach et al., 2017). Sergeev et al. (2018) napagmasdan na sa mga halaman ng pea (Pisum sativum) sa ilalim ng stress ng init, 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 ginagamot na halaman kumpara sa mga halaman na hindi ginagamot ng AUX.
Ang Brassinosteroids ay isa pang klase ng growth regulators na ginagamit upang mabawasan ang mga epekto ng heat stress. Ogweno et al. (2008) ay nag-ulat na ang exogenous BR spray ay nagpapataas ng net photosynthetic rate, stomatal conductance at maximum rate ng Rubisco carboxylation ng mga halaman ng kamatis (Solanum lycopersicum) sa ilalim ng heat stress sa loob ng 8 araw. Ang foliar spraying ng epibrassinosteroids ay maaaring tumaas ang net photosynthetic rate ng cucumber (Cucumis sativus) na mga halaman sa ilalim ng heat stress (Yu et al., 2004). Bilang karagdagan, ang exogenous application ng BR ay naantala ang pagkasira ng chlorophyll at pinatataas ang kahusayan sa paggamit ng tubig at maximum na 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). Sa karagdagan, ang paggamit ng biochemical at physiological variable (temperatura ng dahon, stomatal conductance, chlorophyll fluorescence parameters, chlorophyll at relative water content, malondialdehyde at proline synthesis) ay isang maaasahang tool para sa pag-screen ng mga halaman ng palay sa ilalim ng heat stress sa lokal at internasyonal (Sánchez -Reynoso et al., 2014; Alvaradot al., 2014; Gayunpaman, ang pananaliksik sa paggamit ng mga foliar phytohormonal spray sa bigas sa lokal na antas ay nananatiling bihira, Samakatuwid, ang pag-aaral ng mga reaksyon ng physiological at biochemical ng aplikasyon ng mga regulator ng paglago ng halaman ay napakahalaga para sa panukala ng mga praktikal na diskarte sa agronomic para sa pagtugon sa mga negatibong epekto ng isang panahon ng kumplikadong init ng stress sa bigas. nilalaman ng tubig) at biochemical effect ng foliar application ng apat na plant growth regulators (AUX, CK, GA at BR). (Photosynthetic pigments, malondialdehyde at proline contents) Mga variable sa dalawang commercial rice genotypes na sumasailalim sa pinagsamang heat stress (mataas na temperatura sa araw/gabi).
Sa pag-aaral na ito, dalawang independyenteng eksperimento ang isinagawa. Ang mga genotype na Federrose 67 (F67: isang genotype na binuo sa mataas na temperatura noong nakaraang dekada) at Federrose 2000 (F2000: isang genotype na binuo noong huling dekada ng ika-20 siglo na nagpapakita ng paglaban sa white leaf virus) ay ginamit sa unang pagkakataon. mga buto. at ang pangalawang eksperimento, ayon sa pagkakabanggit. Ang parehong genotype ay malawak na nilinang ng mga magsasaka ng Colombian. Ang mga buto ay inihasik sa 10-L trays (haba 39.6 cm, lapad 28.8 cm, taas 16.8 cm) na naglalaman ng sandy loam soil na may 2% organic matter. Limang pre-germinated seed 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 season ng 2020.
Ang mga kondisyon ng kapaligiran sa greenhouse sa bawat panahon ng pagtatanim ay ang mga sumusunod: araw at gabi na temperatura 30/25°C, relative humidity 60~80%, natural photoperiod 12 oras (photosynthetically active radiation 1500 µmol (photons) m-2 s-). 1 ng tanghali). Ang mga halaman ay pinataba ayon sa nilalaman ng bawat elemento 20 araw pagkatapos ng paglitaw ng binhi (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 tanso bawat halaman, at 44 mg zinc bawat halaman. Ang mga halaman ng palay ay pinananatili 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 phenological na ito ay isang angkop na oras upang magsagawa ng mga pag-aaral ng heat stress sa bigas (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
Sa bawat eksperimento, dalawang magkahiwalay na aplikasyon ng regulator ng paglago ng dahon 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 na-spray sa pag-aaral na ito ay nakalista sa Karagdagang Talahanayan 1. Ang mga konsentrasyon ng leaf growth regulators na ginamit ay ang mga sumusunod: (i) Auxin (1-naphthylacetic acid: NAA) sa isang konsentrasyon na 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10-5 M (ii) 5 × 10-5 M (gibberellin M): 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 konsentrasyon na ito ay pinili dahil sila ay nag-uudyok ng mga positibong tugon at nagpapataas ng resistensya ng halaman sa init ng stress (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Ang mga halaman ng palay na walang anumang spray ng regulator ng paglaki ng halaman ay ginagamot lamang ng distilled water. Lahat ng tanim na palay ay sinabuyan ng hand sprayer. Lagyan ng 20 ml H2O ang halaman upang mabasa ang itaas at ibabang ibabaw ng mga dahon. Ang lahat ng foliar spray ay gumamit ng agricultural adjuvant (Agrotin, Bayer CropScience, Colombia) sa 0.1% (v/v). Ang distansya sa pagitan ng palayok at sprayer ay 30 cm.
Ang mga paggamot sa heat stress ay pinangangasiwaan 5 araw pagkatapos ng unang foliar spray (47 DAE) sa bawat eksperimento. Ang mga halaman ng palay ay inilipat mula sa greenhouse patungo sa isang 294 L growth chamber (MLR-351H, Sanyo, IL, USA) upang maitatag ang stress sa init o mapanatili ang parehong mga kondisyon sa kapaligiran (47 DAE). Isinagawa ang pinagsamang heat stress treatment sa pamamagitan ng pagtatakda ng chamber sa mga sumusunod na temperatura ng araw/gabi: mataas na temperatura sa araw [40°C sa loob ng 5 oras (mula 11:00 hanggang 16:00)] at panahon ng gabi [30°C sa loob ng 5 oras] . 8 araw na magkakasunod (mula 19:00 hanggang 24:00). Ang temperatura ng stress 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, ang isang pangkat ng mga halaman na inilipat sa silid ng paglaki ay pinananatili sa greenhouse sa parehong temperatura (30°C sa araw/25°C sa gabi) sa loob ng 8 magkakasunod na araw.
Sa pagtatapos ng eksperimento, nakuha ang mga sumusunod na grupo ng paggamot: (i) kondisyon ng temperatura ng paglago + paglalapat ng distilled water [Absolute control (AC)], (ii) kondisyon ng heat stress + application ng distilled water [Heat stress control (SC)], (iii) kundisyon ng heat stress condition + auxin application (AUX), (iv) heat stress condition + gibberellin condition application (GA + CK), stress condition application (GA + CK), (v) stress condition brassinosteroid (BR) Appendix. Ang mga pangkat ng paggamot na ito ay ginamit para sa dalawang genotypes (F67 at F2000). Ang lahat ng mga paggamot ay isinagawa sa isang ganap na randomized na disenyo na may limang mga replika, bawat isa ay binubuo ng isang halaman. Ang bawat halaman ay ginamit upang basahin ang mga variable na tinutukoy sa dulo ng eksperimento. Ang eksperimento ay tumagal ng 55 DAE.
Ang stomatal conductance (gs) ay sinusukat gamit ang isang portable porosometer (SC-1, METER Group Inc., USA) mula 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 pag-attach ng isang stomameter probe sa isang mature na dahon na ang pangunahing shoot ng halaman ay ganap na pinalawak. Para sa bawat paggamot, ang mga pagbabasa ng gs ay kinuha sa tatlong dahon ng bawat halaman sa pagitan ng 11:00 at 16:00 at na-average.
Natukoy ang RWC ayon sa pamamaraang inilarawan ni 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 ng pag-aani gamit ang isang digital scale. Pagkatapos ay inilagay ang mga dahon 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 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 naitala ang kanilang dry weight (DW).
Natukoy ang kamag-anak na nilalaman ng chlorophyll gamit ang isang chlorophyll meter (atLeafmeter, FT Green LLC, USA) at ipinahayag sa mga unit ng atLeaf (Dey et al., 2016). Ang PSII maximum quantum efficiency readings (Fv/Fm ratio) ay naitala gamit ang tuluy-tuloy na excitation chlorophyll fluorimeter (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Ang mga dahon ay madilim na inangkop gamit ang mga clamp ng dahon sa loob ng 20 min bago ang mga sukat ng Fv / Fm (Restrepo-Diaz at Garces-Varon, 2013). Matapos maitim ang mga dahon, sinusukat ang baseline (F0) at maximum na fluorescence (Fm). Mula sa mga datos na ito, ang variable fluorescence (Fv = Fm - F0), ang ratio ng variable fluorescence hanggang maximum fluorescence (Fv/Fm), ang maximum na quantum yield ng PSII photochemistry (Fv/F0) at ang ratio Fm/F0 ay kinakalkula (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Ang mga relatibong chlorophyll at chlorophyll fluorescence na pagbabasa ay kinuha sa parehong mga dahon na ginamit para sa pagsukat ng gs.
Humigit-kumulang 800 mg ng sariwang timbang ng dahon ang nakolekta bilang biochemical variable. Ang mga sample ng dahon ay pagkatapos ay homogenized sa likidong nitrogen at nakaimbak para sa karagdagang pagsusuri. Ang spectrometric method na ginamit upang tantyahin ang tissue chlorophyll a, b at carotenoid content ay batay sa pamamaraan at mga equation na inilarawan ni Wellburn (1994). Ang mga sample ng leaf tissue (30 mg) ay nakolekta at homogenized sa 3 ml ng 80% acetone. Ang mga sample ay pagkatapos ay centrifuged (modelo 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, USA) sa 5000 rpm para sa 10 min upang alisin ang mga particle. Ang supernatant ay natunaw sa isang pangwakas na dami ng 6 ml sa pamamagitan ng pagdaragdag ng 80% acetone (Sims at Gamon, 2002). Ang nilalaman ng chlorophyll ay tinutukoy 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 pamamaraan ng thiobarbituric acid (TBA) na inilarawan ni Hodges et al. (1999) ay ginamit upang masuri ang lamad lipid peroxidation (MDA). Humigit-kumulang 0.3 g ng tissue ng dahon ay homogenized din sa likidong nitrogen. Ang mga sample ay sentripuged sa 5000 rpm at ang pagsipsip ay sinusukat sa isang spectrophotometer sa 440, 532 at 600 nm. Sa wakas, ang konsentrasyon ng MDA ay kinakalkula gamit ang extinction coefficient (157 M mL−1).
Ang nilalaman ng proline ng lahat ng paggamot ay tinutukoy gamit ang pamamaraang inilarawan ni Bates et al. (1973). Magdagdag ng 10 ml ng 3% aqueous solution ng sulfosalicylic acid sa nakaimbak na sample at salain sa Whatman filter paper (No. 2). Pagkatapos ang 2 ml ng filtrate na ito ay na-react na may 2 ml ng ninhydric acid at 2 ml ng glacial acetic acid. Ang halo ay inilagay sa isang paliguan ng tubig sa 90 ° C sa loob ng 1 oras. Itigil ang reaksyon sa pamamagitan ng pagpapapisa sa yelo. Kalugin nang malakas ang tubo gamit ang vortex shaker at i-dissolve ang nagresultang solusyon sa 4 ml ng toluene. Ang mga pagbabasa ng pagsipsip ay tinutukoy sa 520 nm gamit ang parehong spectrophotometer na ginamit para sa dami ng mga photosynthetic na pigment (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, USA).
Ang pamamaraang inilarawan ni Gerhards et al. (2016) upang kalkulahin ang temperatura ng canopy at CSI. Ang mga thermal na larawan 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 pagkuha ng litrato. Muli, dalawang pabrika ang itinuturing na mga modelo ng sanggunian. Ang mga halaman ay inilagay sa isang puting ibabaw; ang isa ay pinahiran ng adjuvant na pang-agrikultura (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Colombia) upang gayahin ang pagbubukas ng lahat ng stomata [wet mode (Twet)], at ang isa ay isang dahon na walang anumang aplikasyon [Dry mode (Tdry)] (Castro -Duque et al., 2020). Ang distansya sa pagitan ng camera at ng palayok sa panahon ng paggawa ng pelikula ay 1 m.
Ang relative tolerance index ay hindi direktang kinakalkula gamit ang stomatal conductance (gs) ng mga ginagamot na halaman kumpara sa control plants (mga halaman na walang stress treatment at may growth regulators na inilapat) upang matukoy ang tolerance ng ginagamot na genotypes na sinusuri sa pag-aaral na ito. Nakuha ang RTI gamit ang isang equation na inangkop mula sa Chávez-Arias et al. (2020).
Sa bawat eksperimento, ang lahat ng mga physiological variable na nabanggit sa itaas ay natukoy at naitala sa 55 DAE gamit ang ganap na pinalawak na mga dahon na nakolekta mula sa itaas na canopy. Bilang karagdagan, ang mga sukat ay isinagawa sa isang silid ng paglago upang maiwasan ang pagbabago ng mga kondisyon sa kapaligiran kung saan lumalaki ang mga halaman.
Ang data mula sa una at pangalawang eksperimento ay pinag-aralan nang magkasama bilang isang serye ng mga eksperimento. Ang bawat pang-eksperimentong pangkat ay binubuo ng 5 halaman, at ang bawat halaman ay bumubuo ng isang pang-eksperimentong yunit. Ang pagsusuri ng pagkakaiba-iba (ANOVA) ay isinagawa (P ≤ 0.05). Kapag nakita ang 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 data gamit ang Statistix v 9.0 software (Analytical Software, Tallahassee, FL, USA) at na-plot gamit ang SigmaPlot (bersyon 10.0; Systat Software, San Jose, CA, USA). Ang pangunahing pagsusuri ng 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.
Ang talahanayan 1 ay nagbubuod sa ANOVA na nagpapakita ng mga eksperimento, ang iba't ibang paggamot, at ang kanilang pakikipag-ugnayan sa mga leaf photosynthetic pigment (chlorophyll a, b, total, at carotenoids), malondialdehyde (MDA) at proline na nilalaman, at stomatal conductance. Epekto ng gs, relatibong nilalaman ng tubig. (RWC), chlorophyll content, chlorophyll alpha fluorescence parameters, crown temperature (PCT) (°C), crop stress index (CSI) at relative tolerance index ng mga halamang palay sa 55 DAE.
Talahanayan 1. Buod ng data ng ANOVA sa mga variable na physiological at biochemical ng bigas sa pagitan ng mga eksperimento (genotypes) at paggamot sa heat stress.
Ang mga pagkakaiba (P≤0.01) sa leaf photosynthetic pigment interactions, relative chlorophyll content (Atleaf readings), at alpha-chlorophyll fluorescence parameters sa pagitan ng mga eksperimento at treatment ay ipinapakita sa Talahanayan 2. Ang mataas na temperatura sa araw at gabi ay tumaas sa 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 halaman na 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 mga eksperimento, ang "F67" ay 2.80 mg g-1 at ang "F2000" ay 2.80 mg g-1. Bilang karagdagan, ang mga punla ng palay na ginagamot sa kumbinasyon ng AUX at GA spray sa ilalim ng heat stress ay nagpakita rin ng pagbaba sa nilalaman ng chlorophyll sa parehong genotypes (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 at GA = 1.45 mg g-1. 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 na may BR ay nagresulta sa bahagyang pagtaas sa variable na ito sa parehong genotype. Sa wakas, ang CK foliar spray ay nagpakita ng pinakamataas na halaga ng photosynthetic pigment sa lahat ng paggamot (AUX, GA, BR, SC at AC treatment) sa genotypes F67 (3.24 mg g-1) at F2000 (3.65 mg g-1). Ang kamag-anak na nilalaman ng chlorophyll (Atleaf unit) ay nabawasan din ng pinagsamang init ng stress. Ang pinakamataas na halaga ay naitala din sa mga halaman na na-spray ng CC sa parehong genotypes (41.66 para sa "F67" at 49.30 para sa "F2000"). Ang mga ratio ng Fv at Fv/Fm ay nagpakita ng makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng mga paggamot at mga cultivars (Talahanayan 2). Sa pangkalahatan, kabilang sa mga variable na ito, ang cultivar F67 ay hindi gaanong madaling kapitan ng heat stress kaysa sa cultivar F2000. Ang mga ratio ng Fv at Fv/Fm ay higit na nagdusa sa ikalawang eksperimento. Ang mga naka-stress na 'F2000′ seedlings na hindi na-spray ng anumang phytohormones ay may pinakamababang Fv values ​​​​(2120.15) at Fv/Fm ratios (0.59), ngunit ang foliar spraying gamit ang CK ay nakatulong sa pagpapanumbalik ng mga value na ito (Fv: 2591, 89, Fv/Fm3: 3). , tumatanggap ng mga pagbabasa na katulad ng mga naitala sa "F2000" na mga halaman na lumago sa ilalim ng pinakamainam na kondisyon ng temperatura (Fv: 2955.35, Fv/Fm ratio: 0.73:0.72). Walang makabuluhang pagkakaiba sa paunang pag-ilaw (F0), maximum na pag-ilaw (Fm), maximum na photochemical quantum yield ng PSII (Fv/F0) at Fm/F0 ratio. Sa wakas, nagpakita ang BR 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 na pigment ng dahon [kabuuang chlorophyll (Chl Total), chlorophyll a (Chl a), chlorophyll b (Chl b) at carotenoids Cx+c] effect ], relative chlorophyll content (Atliff unit), chlorophyllorence fluorescence (Atliff unit), chlorophyllorence fluorescence (Atliff unit) (Fm), variable fluorescence (Fv), maximum PSII efficiency (Fv/Fm), photochemical maximum quantum yield ng PSII (Fv/F0 ) at Fm/F0 sa mga halaman ng dalawang rice genotypes [Federrose 67 (F67) at Federrose 2000 (F2000)] 55 araw pagkatapos ng paglitaw).
Ang kamag-anak na nilalaman ng tubig (RWC) ng iba't ibang ginagamot na mga halaman ng palay ay nagpakita ng mga pagkakaiba (P ≤ 0.05) sa interaksyon sa pagitan ng eksperimental at foliar na paggamot (Larawan 1A). Kapag ginagamot sa SA, ang pinakamababang halaga ay naitala para sa parehong genotypes (74.01% para sa F67 at 76.6% para sa F2000). Sa ilalim ng mga kondisyon ng stress sa init, ang RWC ng mga halaman ng palay ng parehong genotype na ginagamot sa iba't ibang phytohormones ay tumaas nang malaki. Sa pangkalahatan, ang mga foliar application ng CK, GA, AUX, o BR ay nagpapataas ng RWC sa mga halaga na katulad ng sa mga halaman na lumaki sa ilalim ng pinakamainam na mga kondisyon sa panahon ng eksperimento. Ang ganap na kontrol at foliar sprayed na mga halaman ay nagtala ng mga halaga na humigit-kumulang 83% para sa parehong genotypes. Sa kabilang banda, nagpakita rin ang gs ng mga makabuluhang pagkakaiba (P ≤ 0.01) sa pakikipag-ugnayan sa eksperimento-paggamot (Larawan 1B). Ang planta ng absolute control (AC) ay nagtala din 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 halaman ng palay na sumailalim sa pinagsamang stress ng init lamang ay nagpakita ng pinakamababang halaga ng gs para sa parehong genotypes (150.60 mmol m-2s-1 para sa F67 at 171.32 mmol m-2s-1 para sa F2000). Ang paggamot sa mga dahon kasama ang lahat ng mga regulator ng paglago ng halaman ay tumaas din g. Sa F2000 rice plants na na-spray ng CC, mas kitang-kita ang epekto ng foliar spraying na may phytohormones. Ang pangkat ng mga halaman na ito ay nagpakita ng walang pagkakaiba kumpara sa ganap na kontrol ng mga halaman (AC 511.02 at CC 499.25 mmol m-2s-1).
Figure 1. Epekto ng pinagsamang heat stress (40°/30°C araw/gabi) sa relative water content (RWC) (A), stomatal conductance (gs) (B), malondialdehyde (MDA) production (C), at proline content . (D) sa mga halaman ng dalawang rice genotypes (F67 at F2000) sa 55 araw pagkatapos ng paglitaw (DAE). Kasama sa mga treatment na nasuri 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 column ay kumakatawan sa mean ± standard error ng limang data point (n = 5). Ang mga column na sinusundan ng iba't ibang mga titik ay nagpapahiwatig ng mga makabuluhang pagkakaiba sa istatistika ayon sa pagsubok ni Tukey (P ≤ 0.05). Ang mga titik na may katumbas na tanda ay nagpapahiwatig na ang mean ay hindi makabuluhan sa istatistika (≤ 0.05).
Ang mga nilalaman ng MDA (P ≤ 0.01) at proline (P ≤ 0.01) ay nagpakita rin ng makabuluhang pagkakaiba sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng eksperimento at mga paggamot sa phytohormone (Larawan 1C, D). Ang pagtaas ng lipid peroxidation ay naobserbahan sa paggamot ng SC sa parehong genotypes (Larawan 1C), gayunpaman ang mga halaman na ginagamot sa spray ng regulator ng paglaki ng dahon ay nagpakita ng pagbaba ng lipid peroxidation sa parehong genotypes; Sa pangkalahatan, ang paggamit ng phytohormones (CA, AUC, BR o GA) ay humahantong sa pagbaba ng lipid peroxidation (MDA content). Walang nakitang pagkakaiba sa pagitan ng AC plant ng dalawang genotypes at halaman sa ilalim ng heat stress at na-spray ng phytohormones (na-obserbahan ang mga halaga ng FW sa mga halaman na "F67" na mula sa 4.38–6.77 µmol g-1, at sa mga FW na "F2000" na mga halaman ay "na-observe ang mga halaga ay mula 2.84 µ ang pro, 9.1.1. Ang synthesis sa "F67" na mga halaman ay mas mababa kaysa sa "F2000" na mga halaman sa ilalim ng pinagsamang stress, na humantong sa pagtaas ng proline na produksyon sa mga heat-stressed na palay, sa parehong mga eksperimento, napagmasdan na ang pangangasiwa ng mga hormone na ito ay makabuluhang nadagdagan ang nilalaman ng amino acid ng F2000 na mga halaman (AUX at BR ay 30.434 g at ayon sa pagkakabanggit. 1G).
Ang mga epekto ng foliar plant growth regulator spray at pinagsamang heat stress sa plant canopy temperature at relative tolerance index (RTI) ay ipinapakita sa Figures 2A at B. Para sa parehong genotypes, ang canopy temperature ng AC plants ay malapit sa 27°C, at ang sa SC plants ay nasa paligid ng 28°C. SA. Napansin din na ang mga foliar treatment na may CK at BR ay nagresulta sa isang 2-3 ° C na pagbaba sa temperatura ng canopy kumpara sa mga halaman ng SC (Larawan 2A). Ang RTI ay nagpakita ng magkatulad na pag-uugali sa iba pang mga physiological variable, na nagpapakita ng mga makabuluhang pagkakaiba (P ≤ 0.01) sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng eksperimento at paggamot (Larawan 2B). Ang mga SC plant ay nagpakita ng mas mababang plant tolerance sa parehong genotypes (34.18% at 33.52% para sa "F67" at "F2000" na mga palay, ayon sa pagkakabanggit). Ang pagpapakain sa mga dahon ng phytohormones ay nagpapabuti ng RTI sa mga halaman na nakalantad sa mataas na temperatura ng stress. Ang epektong ito ay mas malinaw sa mga halaman na "F2000" na na-spray 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 tanim na palay sa ilalim ng foliar factor spray stress condition (P ≤ 0.01) (Fig. 2B). Tanging ang mga tanim na palay na sumailalim sa complex heat stress ang nagpakita ng pinakamataas na halaga ng stress index (0.816). Kapag ang mga halaman ng palay ay na-spray ng iba't ibang phytohormones, ang index ng stress ay mas mababa (mga halaga mula 0.6 hanggang 0.67). Sa wakas, ang tanim na palay na lumago sa ilalim ng pinakamainam na kondisyon ay may halaga na 0.138.
Figure 2. Mga epekto ng pinagsamang heat stress (40°/30°C araw/gabi) sa canopy temperature (A), relative tolerance index (RTI) (B), at crop stress index (CSI) (C) ng dalawang species ng halaman. Ang mga komersyal na rice genotypes (F67 at F2000) ay sumailalim sa iba't ibang heat treatment. Kasama sa mga treatment na nasuri 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 stress sa init ay kinabibilangan ng paglalantad sa mga halaman ng palay sa mataas na temperatura sa araw/gabi (40°/30°C araw/gabi). Ang bawat column ay kumakatawan sa mean ± standard error ng limang data point (n = 5). Ang mga column na sinusundan ng iba't ibang mga titik ay nagpapahiwatig ng mga makabuluhang pagkakaiba sa istatistika ayon sa pagsubok ni Tukey (P ≤ 0.05). Ang mga titik na may katumbas na tanda ay nagpapahiwatig na ang mean ay hindi makabuluhan sa istatistika (≤ 0.05).
Ang pangunahing bahagi ng pagsusuri (PCA) ay nagsiwalat na ang mga variable na nasuri sa 55 DAE ay nagpaliwanag ng 66.1% ng mga pisyolohikal at biochemical na tugon ng mga halamang palay na na-initan ng init na ginagamot sa spray ng growth regulator (Larawan 3). Ang mga vector ay kumakatawan sa mga variable at ang mga tuldok ay kumakatawan sa mga plant growth regulators (GRs). Ang mga vectors ng gs, chlorophyll content, maximum quantum efficiency ng PSII (Fv/Fm) at biochemical parameters (TChl, MDA at proline) ay nasa malapit na anggulo sa pinanggalingan, na nagpapahiwatig ng mataas na ugnayan sa pagitan ng physiological na pag-uugali ng mga halaman at ng mga ito. variable. Kasama sa isang pangkat (V) ang mga punla ng palay na lumago sa pinakamainam na temperatura (AT) at mga halamang F2000 na ginagamot ng CK at BA. Kasabay nito, ang karamihan ng mga halaman na ginagamot sa GR ay bumuo ng isang hiwalay na grupo (IV), at ang paggamot na may GA sa F2000 ay nabuo ng isang hiwalay na grupo (II). Sa kaibahan, ang heat-stressed rice seedlings (pangkat I at III) nang walang anumang foliar spray ng phytohormones (parehong genotypes ay SC) ay matatagpuan sa isang zone na kabaligtaran sa pangkat V, na nagpapakita ng epekto ng heat stress sa pisyolohiya ng halaman. .
Figure 3. Bigraphical analysis ng mga epekto ng pinagsamang heat stress (40°/30°C araw/gabi) sa mga halaman ng dalawang rice genotypes (F67 at F2000) sa 55 araw pagkatapos ng paglitaw (DAE). Mga pagdadaglat: AC F67, ganap na kontrol F67; SC F67, kontrol ng stress ng init F67; AUX F67, init ng stress + auxin F67; GA F67, init ng stress + gibberellin F67; CK F67, heat stress + cell division BR F67, heat stress + brassinosteroid. F67; AC F2000, ganap na kontrol 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 + brass steroid; F2000.
Ang mga variable tulad ng chlorophyll content, stomatal conductance, Fv/Fm ratio, CSI, MDA, RTI at proline content ay maaaring makatulong na maunawaan ang adaptation ng rice genotypes at suriin ang epekto ng agronomic strategies sa ilalim ng heat stress (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Ang layunin ng eksperimentong ito ay suriin ang epekto ng paggamit ng apat na regulator ng paglago sa mga pisyolohikal at biochemical na parameter ng mga punla ng palay sa ilalim ng kumplikadong mga kondisyon ng stress sa init. Ang pagsusuri sa punla ay isang simple at mabilis na pamamaraan para sa sabay-sabay na pagtatasa ng mga tanim na 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 init ng stress ay nag-uudyok ng iba't ibang physiological at biochemical na tugon sa dalawang rice genotypes, na nagpapahiwatig ng isang proseso ng pagbagay. Ang mga resultang ito ay nagpapahiwatig din na ang foliar growth regulator sprays (pangunahin sa mga cytokinin at brassinosteroids) ay tumutulong sa bigas na umangkop sa kumplikadong stress sa init dahil ang pabor ay pangunahing nakakaapekto sa gs, RWC, Fv/Fm ratio, mga photosynthetic na pigment at proline na nilalaman.
Ang paggamit ng mga regulator ng paglago ay nakakatulong na mapabuti ang katayuan ng tubig ng mga halaman ng palay sa ilalim ng stress ng init, 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 "F2000" (susceptible genotype) na mga halaman, ang mga halamang palay na pangunahing ginagamot sa CK o BR ay may mas mataas na halaga ng gs at mas mababang halaga ng PCT kaysa sa mga halaman na ginagamot sa SC. Ipinakita rin ng mga naunang pag-aaral na ang gs at PCT ay tumpak na mga physiological indicator na maaaring matukoy ang adaptive response ng mga tanim na palay at ang mga epekto ng agronomic strategies sa heat stress (Restrepo-Diaz at Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). Ang Leaf CK o BR ay nagpapahusay ng g sa ilalim ng stress dahil ang mga hormone ng halaman na ito ay maaaring magsulong ng pagbubukas ng stomata sa pamamagitan ng sintetikong pakikipag-ugnayan sa iba pang mga molekula ng pagbibigay ng senyas tulad ng ABA (promoter ng pagsasara ng stomata sa ilalim ng abiotic stress) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013). ). , 2014). Ang pagbubukas ng stomatal ay nagtataguyod ng paglamig ng dahon at nakakatulong na bawasan ang temperatura ng canopy (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Para sa mga kadahilanang ito, ang temperatura ng canopy ng mga tanim na palay na na-spray ng CK o BR ay maaaring mas mababa sa ilalim ng pinagsamang heat stress.
Ang mataas na temperatura ng stress ay maaaring mabawasan ang photosynthetic pigment content ng mga dahon (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). Sa pag-aaral na ito, kapag ang mga halaman ng palay ay nasa ilalim ng init ng stress at hindi na-spray ng anumang mga regulator ng paglago ng halaman, ang mga photosynthetic na pigment ay may posibilidad na bumaba sa parehong genotypes (Talahanayan 2). Feng et al. (2013) ay nag-ulat din ng isang makabuluhang pagbaba sa nilalaman ng chlorophyll sa mga dahon ng dalawang genotype ng trigo na nakalantad sa stress ng init. Ang pagkakalantad sa mataas na temperatura ay kadalasang nagreresulta sa pagbaba ng nilalaman ng chlorophyll, na maaaring dahil sa pagbaba ng chlorophyll biosynthesis, pagkasira ng mga pigment, o ang kanilang pinagsamang epekto sa ilalim ng heat stress (Fahad et al., 2017). Gayunpaman, ang mga halaman ng palay na ginagamot pangunahin sa CK at BA ay nagpapataas ng konsentrasyon ng mga photosynthetic na pigment ng dahon sa ilalim ng stress ng init. Ang mga katulad na resulta ay iniulat din nina Jespersen at Huang (2015) at Suchsagunpanit et al. (2015), na nakakita ng pagtaas sa nilalaman ng leaf chlorophyll kasunod ng paggamit ng zeatin at epibrassinosteroid hormones sa heat-stressed bentgrass at rice, ayon sa pagkakabanggit. Ang isang makatwirang paliwanag kung bakit nagpo-promote ang CK at BR ng tumaas na nilalaman ng chlorophyll ng dahon sa ilalim ng pinagsamang heat stress ay maaaring mapahusay ng CK ang pagsisimula ng sustained induction ng mga expression promoter (tulad ng senescence-activating promoter (SAG12) o ang HSP18 promoter) at bawasan ang pagkawala ng chlorophyll sa mga dahon. , antalahin ang senescence ng dahon at pataasin ang resistensya ng halaman sa init (Liu et al., 2020). Maaaring protektahan ng BR ang leaf chlorophyll at pataasin ang leaf chlorophyll content sa pamamagitan ng pag-activate o pag-udyok 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). Sa wakas, ang dalawang phytohormones (CK at BR) ay nagtataguyod din ng pagpapahayag ng mga heat shock protein at pagbutihin ang iba't ibang mga proseso ng metabolic adaptation, tulad ng pagtaas ng chlorophyll biosynthesis (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Ang mga parameter ng chlorophyll a fluorescence ay nagbibigay ng mabilis at hindi mapanirang paraan na maaaring masuri ang tolerance ng halaman o adaptasyon sa mga kondisyon ng abiotic na stress (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Ang mga parameter tulad ng Fv/Fm ratio ay ginamit bilang mga indicator ng pag-aangkop ng halaman sa mga kondisyon ng stress (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Sa pag-aaral na ito, ipinakita ng mga halaman ng SC ang pinakamababang halaga ng variable na ito, karamihan sa mga halamang palay na "F2000". Yin et al. (2010) ay natagpuan din na ang ratio ng Fv/Fm ng pinakamataas na nagsasaka ng mga dahon ng palay ay makabuluhang bumaba sa temperaturang higit sa 35°C. Ayon kay Feng et al. (2013), ang mas mababang ratio ng Fv/Fm sa ilalim ng stress ng init ay nagpapahiwatig na ang rate ng pagkuha ng enerhiya ng paggulo at conversion ng sentro ng reaksyon ng PSII ay nabawasan, na nagpapahiwatig na ang sentro ng reaksyon ng PSII ay naghiwa-hiwalay sa ilalim ng stress ng init. Ang pagmamasid na ito ay nagpapahintulot sa amin na tapusin na ang mga kaguluhan sa photosynthetic apparatus ay mas malinaw sa mga sensitibong varieties (Fedearroz 2000) kaysa sa mga lumalaban na varieties (Fedearroz 67).
Ang paggamit ng CK o BR sa pangkalahatan ay pinahusay ang pagganap ng PSII sa ilalim ng kumplikadong mga kondisyon ng stress sa init. Ang mga katulad na resulta ay nakuha ng Suchsagunpanit et al. (2015), na nag-obserba na ang BR application ay nagpapataas ng kahusayan ng PSII sa ilalim ng heat stress sa bigas. Kumar et al. (2020) ay natagpuan din na ang mga halaman ng chickpea na ginagamot sa CK (6-benzyladenine) at sumailalim sa heat stress ay nagpapataas ng Fv/Fm ratio, na nagtapos na ang foliar application ng CK sa pamamagitan ng pag-activate ng zeaxanthin pigment cycle ay nag-promote ng aktibidad ng PSII. Bilang karagdagan, pinapaboran ng BR leaf spray ang photosynthesis ng PSII sa ilalim ng pinagsamang mga kondisyon ng stress, na nagpapahiwatig na ang paggamit ng phytohormone na ito ay nagresulta sa pagbawas ng pagwawaldas ng enerhiya ng paggulo ng PSII antennae at na-promote ang akumulasyon ng maliliit na heat shock protein sa mga chloroplast (Ogweno et al. 2008; Kothari at Lachowitz). , 2021).
Ang mga nilalaman ng MDA at proline ay madalas na tumataas kapag ang mga halaman ay nasa ilalim ng abiotic stress kumpara sa mga halaman na lumaki sa ilalim ng pinakamainam na mga kondisyon (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Ipinakita din 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 na kasanayan sa bigas sa ilalim ng mataas na temperatura sa araw o gabi (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al. . , 2021). Ipinakita din ng mga pag-aaral na ito na ang mga nilalaman ng MDA at proline ay may posibilidad na mas mataas sa mga halaman ng palay na nakalantad 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 sa mapagparaya na genotype (Federroz 67). Ang CK spray ay maaaring magsulong ng labis na pagpapahayag ng cytokinin oxidase/dehydrogenase, sa gayon ay tumataas ang nilalaman ng mga proteksiyon na compound tulad ng betaine at proline (Liu et al., 2020). Itinataguyod ng BR ang induction ng mga osmoprotectants tulad ng betaine, sugars, at amino acids (kabilang ang libreng proline), na pinapanatili ang balanse ng cellular osmotic 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 paggamot na sinusuri ay nakakatulong na mabawasan ang iba't ibang mga 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 hindi stress at stress, ayon sa pagkakabanggit (Lee et al., 2010). Ang mga halaga ng CSI ng heat-stressed (SC) na mga halaman ay mula 0.8 hanggang 0.9 (Larawan 2B), na nagpapahiwatig na ang mga halaman ng palay ay negatibong naapektuhan ng pinagsamang stress. Gayunpaman, ang foliar spraying ng BC (0.6) o CK (0.6) ay pangunahing humantong sa pagbaba sa indicator na ito sa ilalim ng abiotic na mga kondisyon ng stress kumpara sa SC rice plants. Sa mga halaman ng F2000, nagpakita ang RTI ng mas mataas na pagtaas kapag gumagamit ng CA (97.69%) at BC (60.73%) kumpara sa SA (33.52%), na nagpapahiwatig na ang mga regulator ng paglago ng halaman ay nag-aambag din sa pagpapabuti ng tugon ng bigas sa tolerance ng komposisyon. Sobrang init. Ang mga indeks na ito ay iminungkahi upang pamahalaan ang mga kondisyon ng stress sa iba't ibang mga species. Isang pag-aaral na isinagawa ni Lee et al. (2010) ay nagpakita na ang CSI ng dalawang uri ng cotton sa ilalim ng katamtamang stress ng tubig ay humigit-kumulang 0.85, samantalang ang mga halaga ng CSI ng well-irrigated varieties ay mula 0.4 hanggang 0.6, na nagtatapos na ang index na ito ay isang tagapagpahiwatig ng adaptasyon ng tubig ng mga varieties. nakababahalang mga kondisyon. Bukod dito, si Chavez-Arias et al. (2020) ay tinasa ang pagiging epektibo ng mga synthetic na elicitor bilang isang komprehensibong diskarte sa pamamahala ng stress sa mga halaman ng C. elegans at nalaman na ang mga halaman na na-spray ng mga compound na ito ay nagpakita ng mas mataas na RTI (65%). Batay sa itaas, ang CK at BR ay maaaring ituring bilang mga diskarte sa agronomic na naglalayong pataasin ang pagpapaubaya ng bigas sa kumplikadong stress sa init, dahil ang mga regulator ng paglago ng halaman ay nag-uudyok ng mga positibong biochemical at pisyolohikal na tugon.
Sa nakalipas na ilang taon, ang pananaliksik sa bigas sa Colombia ay nakatuon sa pagsusuri ng mga genotype na nagpaparaya sa mataas na temperatura sa araw o gabi gamit ang mga katangiang pisyolohikal o biochemical (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Gayunpaman, sa nakalipas na ilang taon, ang pagsusuri ng praktikal, matipid at kumikitang mga teknolohiya ay naging lalong mahalaga upang magmungkahi ng pinagsamang pamamahala ng pananim upang mapabuti ang mga epekto ng mga kumplikadong panahon ng stress sa init sa bansa (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Kaya, ang mga pisyolohikal at biochemical na tugon ng mga halaman ng palay sa kumplikadong stress ng init (40°C araw/30°C gabi) na naobserbahan sa pag-aaral na ito ay nagmumungkahi na ang foliar spraying na may CK o BR ay maaaring isang angkop na paraan ng pamamahala ng pananim upang mabawasan ang masamang epekto. Epekto ng mga panahon ng katamtamang stress sa init. Ang mga paggamot na ito ay nagpabuti sa pagpapaubaya ng parehong mga genotype ng bigas (mababang CSI at mataas na RTI), na nagpapakita ng isang pangkalahatang trend sa mga pagtugon sa pisyolohikal at biochemical ng halaman sa ilalim ng pinagsamang stress sa init. Ang pangunahing tugon ng mga tanim na palay ay ang pagbaba sa nilalaman ng GC, kabuuang kloropila, chlorophylls α at β at carotenoids. Bilang karagdagan, ang mga halaman ay dumaranas ng pinsala sa PSII (nabawasan ang mga parameter ng chlorophyll fluorescence tulad ng Fv/Fm ratio) at tumaas na lipid peroxidation. Sa kabilang banda, kapag ang bigas ay ginagamot sa CK at BR, ang mga negatibong epekto na ito ay nabawasan at ang proline na nilalaman ay tumaas (Larawan 4).
Figure 4. Conceptual model ng mga epekto ng pinagsamang heat stress at foliar plant growth regulator spray sa mga tanim na palay. Ang pula at asul na mga arrow ay nagpapahiwatig ng negatibo o positibong epekto ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng heat stress at foliar application ng BR (brassinosteroid) at CK (cytokinin) sa mga tugon ng physiological at biochemical, ayon sa pagkakabanggit. gs: stotal conductance; Kabuuang Chl: kabuuang nilalaman ng chlorophyll; Chl α: nilalaman ng chlorophyll β; Cx+c: carotenoid content;
Sa buod, ang mga pisyolohikal at biochemical na tugon sa pag-aaral na ito ay nagpapahiwatig na ang Fedearroz 2000 na mga halamang palay ay mas madaling kapitan sa isang panahon ng kumplikadong stress sa init kaysa sa Fedearroz 67 na mga palay. Ang lahat ng growth regulator na nasuri sa pag-aaral na ito (auxins, gibberellins, cytokinins, o brassinosteroids) ay nagpakita ng ilang antas ng pinagsamang pagbabawas ng stress sa init. Gayunpaman, ang mga cytokinin at brassinosteroids ay nag-udyok ng mas mahusay na adaptasyon ng halaman dahil ang parehong mga regulator ng paglago ng halaman ay nagpapataas ng nilalaman ng chlorophyll, mga parameter ng alpha-chlorophyll fluorescence, gs at RWC kumpara sa mga halaman ng palay nang walang anumang aplikasyon, at nabawasan din ang nilalaman ng MDA at temperatura ng canopy. Sa buod, napagpasyahan namin na ang paggamit ng mga regulator ng paglago ng halaman (cytokinin at brassinosteroids) ay isang kapaki-pakinabang na tool sa pamamahala ng mga kondisyon ng stress sa mga pananim na palay na dulot ng matinding heat stress sa mga panahon ng mataas na temperatura.
Ang mga orihinal na materyales na ipinakita sa pag-aaral ay kasama sa artikulo, at ang mga karagdagang katanungan ay maaaring idirekta sa kaukulang may-akda.