Ang pagbabago ng klima at mabilis na paglaki ng populasyon ay naging pangunahing hamon sa pandaigdigang seguridad sa pagkain. Ang isang promising na solusyon ay ang paggamit ngmga regulator ng paglago ng halaman(mga PGR) upang mapataas ang ani ng pananim at malampasan ang mga hindi kanais-nais na kondisyon ng pagtatanim tulad ng mga klima sa disyerto. Kamakailan lamang, ang carotenoid zaxinone at dalawa sa mga analogue nito (MiZax3 at MiZax5) ay nagpakita ng promising na aktibidad na nagpapalago ng paglago sa mga pananim na cereal at gulay sa ilalim ng mga kondisyon ng greenhouse at bukid. Dito, mas sinuri pa namin ang mga epekto ng iba't ibang konsentrasyon ng MiZax3 at MiZax5 (5 μM at 10 μM noong 2021; 2.5 μM at 5 μM noong 2022) sa paglago at ani ng dalawang mataas na halagang pananim na gulay sa Cambodia: patatas at Saudi Arabian strawberry. Arabia. Sa limang independiyenteng pagsubok sa bukid mula 2021 hanggang 2022, ang aplikasyon ng parehong MiZax ay makabuluhang nagpabuti sa mga katangian ng agronomiya ng halaman, mga bahagi ng ani at pangkalahatang ani. Mahalagang tandaan na ang MiZax ay ginagamit sa mas mababang dosis kaysa sa humic acid (isang malawakang ginagamit na komersyal na compound na ginagamit dito para sa paghahambing). Kaya naman, ipinapakita ng aming mga resulta na ang MiZax ay isang napaka-promising na plant growth regulator na maaaring gamitin upang pasiglahin ang paglaki at ani ng mga pananim na gulay kahit na sa mga kondisyon ng disyerto at sa medyo mababang konsentrasyon.
Ayon sa Food and Agriculture Organization ng United Nations (FAO), ang ating mga sistema ng produksyon ng pagkain ay dapat na halos triple pagdating ng 2050 upang mapakain ang lumalaking pandaigdigang populasyon (FAO: Kakailanganin ng mundo ng 70% pang pagkain pagdating ng 20501). Sa katunayan, ang mabilis na paglaki ng populasyon, polusyon, paggalaw ng mga peste at lalo na ang mataas na temperatura at tagtuyot na dulot ng pagbabago ng klima ay pawang mga hamong kinakaharap ng pandaigdigang seguridad sa pagkain2. Kaugnay nito, ang pagtaas ng kabuuang ani ng mga pananim na pang-agrikultura sa mga kondisyong hindi pinakamainam ay isa sa mga hindi maikakailang solusyon sa apurahang problemang ito. Gayunpaman, ang paglaki at pag-unlad ng halaman ay pangunahing nakasalalay sa pagkakaroon ng mga sustansya sa lupa at lubhang napipigilan ng mga masamang salik sa kapaligiran, kabilang ang tagtuyot, kaasinan o biotic stress3,4,5. Ang mga stress na ito ay maaaring negatibong makaapekto sa kalusugan at pag-unlad ng mga pananim at sa huli ay humantong sa pagbaba ng ani ng pananim6. Bukod pa rito, ang limitadong mapagkukunan ng tubig-tabang ay lubhang nakakaapekto sa irigasyon ng pananim, habang ang pandaigdigang pagbabago ng klima ay hindi maiiwasang binabawasan ang lawak ng lupang maaaring sakahin at ang mga kaganapan tulad ng mga heat wave ay binabawasan ang produktibidad ng pananim7,8. Karaniwan ang mataas na temperatura sa maraming bahagi ng mundo, kabilang ang Saudi Arabia. Ang paggamit ng mga biostimulant o plant growth regulator (PGR) ay kapaki-pakinabang para sa pagpapaikli ng siklo ng paglago at pag-maximize ng ani. Maaari nitong mapabuti ang katatagan ng pananim at paganahin ang mga halaman na makayanan ang mga hindi kanais-nais na kondisyon ng paglaki9. Kaugnay nito, ang mga biostimulant at plant growth regulator ay maaaring gamitin sa pinakamainam na konsentrasyon upang mapabuti ang paglaki at produktibidad ng halaman10,11.
Ang mga carotenoid ay mga tetraterpenoid na nagsisilbi ring precursor para sa mga phytohormone na abscisic acid (ABA) at strigolactone (SL)12,13,14, pati na rin ang mga kamakailang natuklasang growth regulator na zaxinone, anorene at cyclocitral15,16,17,18,19. Gayunpaman, karamihan sa mga aktwal na metabolite, kabilang ang mga carotenoid derivatives, ay may limitadong natural na pinagkukunan at/o hindi matatag, na nagpapahirap sa kanilang direktang aplikasyon sa larangang ito. Kaya, sa nakalipas na ilang taon, ilang ABA at SL analogues/mimetics ang nabuo at nasubok para sa mga aplikasyon sa agrikultura20,21,22,23,24,25. Katulad nito, kamakailan lamang ay nakabuo kami ng mga mimetics ng zaxinone (MiZax), isang metabolite na nagpapasigla ng paglago na maaaring magdulot ng mga epekto nito sa pamamagitan ng pagpapahusay ng metabolismo ng asukal at pag-regulate ng SL homeostasis sa mga ugat ng palay19,26. Ang mga mimetika ng zaxinone 3 (MiZax3) at MiZax5 (mga istrukturang kemikal na ipinapakita sa Figure 1A) ay nagpakita ng biyolohikal na aktibidad na maihahambing sa zaxinone sa mga halamang palay na itinanim nang hydroponically at sa lupa26. Bukod dito, ang paggamot sa kamatis, datiles, berdeng sili at kalabasa gamit ang zaxinone, MiZax3 at MiZx5 ay nagpabuti sa paglaki at produktibidad ng halaman, ibig sabihin, ani at kalidad ng sili, sa ilalim ng mga kondisyon ng greenhouse at bukas na bukid, na nagpapahiwatig ng kanilang papel bilang mga biostimulant at paggamit ng PGR27. . Kapansin-pansin, pinahusay din ng MiZax3 at MiZax5 ang pagtitiis sa asin ng berdeng sili na itinanim sa ilalim ng mataas na mga kondisyon ng kaasinan, at pinataas ng MiZax3 ang nilalaman ng zinc ng mga prutas kapag nilagyan ng mga metal-organic framework na naglalaman ng zinc7,28.
(A) Mga istrukturang kemikal ng MiZax3 at MiZax5. (B) Epekto ng foliar spraying ng MZ3 at MZ5 sa mga konsentrasyon na 5 µM at 10 µM sa mga halamang patatas sa ilalim ng mga kondisyon sa bukas na bukid. Ang eksperimento ay gaganapin sa 2021. Ang datos ay ipinakita bilang mean ± SD. n≥15. Ang pagsusuring istatistikal ay isinagawa gamit ang one-way analysis of variance (ANOVA) at Tukey's post hoc test. Ang mga asterisk ay nagpapahiwatig ng mga makabuluhang pagkakaiba sa istatistika kumpara sa simulation (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, hindi makabuluhan). HA – humic acid; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – humic acid; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Sa gawaing ito, sinuri namin ang MiZax (MiZax3 at MiZax5) sa tatlong konsentrasyon ng dahon (5 µM at 10 µM noong 2021 at 2.5 µM at 5 µM noong 2022) at inihambing ang mga ito sa patatas (Solanum tuberosum L). Ang commercial growth regulator humic acid (HA) ay inihambing sa mga strawberry (Fragaria ananassa) sa mga pagsubok sa strawberry greenhouse noong 2021 at 2022 at sa apat na pagsubok sa field sa Kaharian ng Saudi Arabia, isang tipikal na rehiyon na may klima sa disyerto. Bagama't ang HA ay isang malawakang ginagamit na biostimulant na may maraming kapaki-pakinabang na epekto, kabilang ang pagtaas ng pagkakaroon ng sustansya sa lupa at pagtataguyod ng paglaki ng pananim sa pamamagitan ng pag-regulate ng hormonal homeostasis, ipinapahiwatig ng aming mga resulta na ang MiZax ay mas nakahihigit sa HA.
Ang mga tubo ng patatas na uri ng Diamond ay binili mula sa Jabbar Nasser Al Bishi Trading Company, Jeddah, Saudi Arabia. Ang mga punla ng dalawang uri ng strawberry na "Sweet Charlie" at "Festival" at humic acid ay binili mula sa Modern Agritech Company, Riyadh, Saudi Arabia. Ang lahat ng materyal ng halaman na ginamit sa gawaing ito ay sumusunod sa Pahayag ng Patakaran ng IUCN sa Pananaliksik na Kinasasangkutan ng mga Nanganganib na Uri ng Hayop at sa Kumbensyon sa Kalakalan ng mga Nanganganib na Uri ng Hayop at Flora.
Ang lugar ng eksperimento ay matatagpuan sa Hada Al-Sham, Saudi Arabia (21°48′3″N, 39°43′25″E). Ang lupa ay mabuhanging loam, pH 7.8, EC 1.79 dcm-130. Ang mga katangian ng lupa ay ipinapakita sa Karagdagang Talahanayan S1.
Tatlong punla ng strawberry (Fragaria x ananassa D. var. Festival) na nasa tunay na yugto ng dahon ay hinati sa tatlong grupo upang suriin ang epekto ng foliar spraying na may 10 μM MiZax3 at MiZax5 sa mga katangian ng paglaki at oras ng pamumulaklak sa ilalim ng mga kondisyon ng greenhouse. Ang pag-spray ng mga dahon gamit ang tubig (na naglalaman ng 0.1% acetone) ay ginamit bilang isang modeling treatment. Ang MiZax foliar sprays ay inilapat nang 7 beses sa pagitan ng isang linggo. Dalawang independiyenteng eksperimento ang isinagawa noong Setyembre 15 at 28, 2021, ayon sa pagkakabanggit. Ang panimulang dosis ng bawat compound ay 50 ml at pagkatapos ay unti-unting dinagdagan sa huling dosis na 250 ml. Sa loob ng dalawang magkakasunod na linggo, ang bilang ng mga halamang namumulaklak ay itinala araw-araw at ang rate ng pamumulaklak ay kinalkula sa simula ng ikaapat na linggo. Upang matukoy ang mga katangian ng paglaki, ang bilang ng dahon, sariwa at tuyong timbang ng halaman, kabuuang lawak ng dahon, at bilang ng mga stolon bawat halaman ay sinukat sa pagtatapos ng yugto ng paglaki at sa simula ng yugto ng reproduksyon. Ang lawak ng dahon ay sinukat gamit ang leaf area meter at ang mga sariwang sample ay pinatuyo sa oven sa 100°C sa loob ng 48 oras.
Dalawang pagsubok sa bukid ang isinagawa: maaga at huling pag-aararo. Ang mga tubers ng patatas ng barayting "Diamant" ay itinatanim noong Nobyembre at Pebrero, na may maaga at huling panahon ng pagkahinog, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga biostimulant (MiZax-3 at -5) ay ginagamit sa konsentrasyon na 5.0 at 10.0 µM (2021) at 2.5 at 5.0 µM (2022). Mag-spray ng humic acid (HA) 1 g/l 8 beses sa isang linggo. Ginamit ang tubig o acetone bilang negatibong kontrol. Ang disenyo ng pagsubok sa bukid ay ipinapakita sa (Karagdagang Larawan S1). Isang randomized complete block design (RCBD) na may lawak ng plot na 2.5 m × 3.0 m ang ginamit upang isagawa ang mga eksperimento sa bukid. Ang bawat paggamot ay inulit nang tatlong beses bilang mga independent replicate. Ang distansya sa pagitan ng bawat plot ay 1.0 m, at ang distansya sa pagitan ng bawat bloke ay 2.0 m. Ang distansya sa pagitan ng mga halaman ay 0.6 m, ang distansya sa pagitan ng mga hanay ay 1 m. Ang mga halamang patatas ay dinidiligan araw-araw sa pamamagitan ng patak-patak sa bilis na 3.4 litro bawat dropper. Ang sistema ay pinapatakbo nang dalawang beses sa isang araw sa loob ng 10 minuto bawat pag-inom upang mabigyan ng tubig ang mga halaman. Lahat ng inirerekomendang agrotechnical na pamamaraan para sa pagtatanim ng patatas sa ilalim ng mga kondisyon ng tagtuyot ay inilapat31. Apat na buwan pagkatapos itanim, ang taas ng halaman (cm), bilang ng mga sanga bawat halaman, komposisyon at ani ng patatas, at kalidad ng tubers ay sinukat gamit ang mga karaniwang pamamaraan.
Sinubukan ang mga punla ng dalawang uri ng strawberry (Sweet Charlie at Festival) sa ilalim ng mga kondisyon sa bukid. Ang mga biostimulant (MiZax-3 at -5) ay ginamit bilang leaf spray sa konsentrasyon na 5.0 at 10.0 µM (2021) at 2.5 at 5.0 µM (2022) walong beses sa isang linggo. Gumamit ng 1 g ng HA bawat litro bilang foliar spray kasabay ng MiZax-3 at -5, na may H2O control mixture o acetone bilang negatibong kontrol. Ang mga punla ng strawberry ay itinanim sa isang 2.5 x 3 m na plot noong unang bahagi ng Nobyembre na may pagitan ng halaman na 0.6 m at pagitan ng hilera na 1 m. Ang eksperimento ay isinagawa sa RCBD at inulit nang tatlong beses. Ang mga halaman ay dinidiligan sa loob ng 10 minuto bawat araw sa ganap na 7:00 at 5:00 ng hapon gamit ang isang drip irrigation system na naglalaman ng mga dripper na may pagitan na 0.6 m at may kapasidad na 3.4 L. Ang mga agrotechnical na bahagi at mga parameter ng ani ay sinukat sa panahon ng pagtatanim. Ang kalidad ng prutas kabilang ang TSS (%), bitamina C32, kaasiman at kabuuang phenolic compounds33 ay tinasa sa Laboratory of Postharvest Physiology and Technology ng King Abdulaziz University.
Ang datos ay ipinapahayag bilang mean at ang mga baryasyon ay ipinapahayag bilang standard deviations. Ang statistical significance ay natukoy gamit ang one-way ANOVA (one-way ANOVA) o two-way ANOVA gamit ang Tukey's multiple comparison test gamit ang probability level na p < 0.05 o isang two-tailed Student's t test upang matukoy ang mga makabuluhang pagkakaiba (*p < 0.05, * *p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001). Ang lahat ng statistical interpretations ay isinagawa gamit ang GraphPad Prism bersyon 8.3.0. Ang mga asosasyon ay sinubukan gamit ang principal component analysis (PCA), isang multivariate statistical method, gamit ang R package 34.
Sa isang nakaraang ulat, ipinakita namin ang aktibidad na nagpapalago ng paglago ng MiZax sa 5 at 10 μM na konsentrasyon sa mga halamang hortikultural at pinahusay ang chlorophyll indicator sa Soil Plant Assay (SPAD)27. Batay sa mga resultang ito, ginamit namin ang parehong mga konsentrasyon upang suriin ang mga epekto ng MiZax sa patatas, isang mahalagang pandaigdigang pananim na pagkain, sa mga pagsubok sa bukid sa mga klima ng disyerto noong 2021. Sa partikular, interesado kaming subukan kung mapapalaki ng MiZax ang akumulasyon ng starch, ang huling produkto ng photosynthesis. Sa pangkalahatan, ang aplikasyon ng MiZax ay nagpabuti sa paglaki ng mga halamang patatas kumpara sa humic acid (HA), na nagresulta sa pagtaas ng taas ng halaman, biomass at bilang ng mga sanga (Fig. 1B). Bilang karagdagan, naobserbahan namin na ang 5 μM MiZax3 at MiZax5 ay may mas malakas na epekto sa pagtaas ng taas ng halaman, bilang ng mga sanga, at biomass ng halaman kumpara sa 10 μM (Figure 1B). Kasama ng pinahusay na paglaki, pinataas din ng MiZax ang ani, na sinusukat ng bilang at bigat ng mga tubers na inani. Ang pangkalahatang kapaki-pakinabang na epekto ay hindi gaanong kapansin-pansin nang ang MiZax ay ibinigay sa konsentrasyon na 10 μM, na nagmumungkahi na ang mga compound na ito ay dapat ibigay sa mga konsentrasyon na mas mababa dito (Larawan 1B). Bukod pa rito, wala kaming naobserbahang pagkakaiba sa lahat ng naitalang mga parameter sa pagitan ng mga paggamot ng acetone (mock) at tubig (kontrol), na nagmumungkahi na ang naobserbahang mga epekto ng growth modulation ay hindi sanhi ng solvent, na naaayon sa aming nakaraang ulat27.
Dahil ang panahon ng pagtatanim ng patatas sa Saudi Arabia ay binubuo ng maaga at huling pagkahinog, nagsagawa kami ng pangalawang pag-aaral sa bukid noong 2022 gamit ang mababang konsentrasyon (2.5 at 5 µM) sa loob ng dalawang panahon upang suriin ang pana-panahong epekto ng mga bukas na bukid (Karagdagang Larawan S2A). Gaya ng inaasahan, ang parehong aplikasyon ng 5 μM MiZax ay nagdulot ng mga epektong nagpapasigla sa paglago na katulad ng unang pagsubok: pagtaas ng taas ng halaman, pagtaas ng sanga, mas mataas na biomass, at pagtaas ng bilang ng tuber (Larawan 2; Supplementary Fig. S3). Mahalaga, naobserbahan namin ang mga makabuluhang epekto ng mga PGR na ito sa konsentrasyon na 2.5 μM, samantalang ang paggamot ng GA ay hindi nagpakita ng hinulaang mga epekto. Ang resultang ito ay nagmumungkahi na ang MiZax ay maaaring gamitin kahit na sa mas mababang konsentrasyon kaysa sa inaasahan. Bilang karagdagan, ang aplikasyon ng MiZax ay nagpalaki rin sa haba at lapad ng mga tuber (Karagdagang Larawan S2B). Nakakita rin kami ng isang makabuluhang pagtaas sa bigat ng tuber, ngunit ang 2.5 µM na konsentrasyon ay inilapat lamang sa parehong panahon ng pagtatanim;
Pagtatasa ng phenotypic ng halaman sa epekto ng MiZax sa mga maagang hinog na halamang patatas sa larangan ng KAU, na isinagawa noong 2022. Ang datos ay kumakatawan sa mean ± standard deviation. n≥15. Ang pagsusuring istatistikal ay isinagawa gamit ang one-way analysis of variance (ANOVA) at Tukey's post hoc test. Ang mga asterisk ay nagpapahiwatig ng mga makabuluhang pagkakaiba sa istatistika kumpara sa simulation (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, hindi makabuluhan). HA – humic acid; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – humic acid; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Upang mas maunawaan ang mga epekto ng paggamot (T) at taon (Y), ginamit ang two-way ANOVA upang suriin ang kanilang interaksyon (T x Y). Bagama't lahat ng biostimulant (T) ay makabuluhang nagpataas ng taas at biomass ng halaman ng patatas, tanging ang MiZax3 at MiZax5 lamang ang makabuluhang nagpataas ng bilang at bigat ng tuber, na nagpapahiwatig na ang bidirectional na tugon ng mga tuber ng patatas sa dalawang MiZax ay halos magkapareho (Fig. 3)). Bilang karagdagan, sa simula ng panahon, ang panahon (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) ay nagiging mas mainit (average na 28 °C at humidity 52% (2022), na makabuluhang nagbabawas sa pangkalahatang biomass ng tuber (Fig. 2; Supplementary Fig. S3).
Pag-aralan ang mga epekto ng 5 µm na paggamot (T), taon (Y) at ang kanilang interaksyon (T x Y) sa patatas. Ang datos ay kumakatawan sa mean ± standard deviation. n ≥ 30. Isinagawa ang statistical analysis gamit ang two-way analysis of variance (ANOVA). Ang mga asterisk ay nagpapahiwatig ng mga makabuluhang pagkakaiba sa istatistika kumpara sa simulation (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, hindi makabuluhan). HA – humic acid; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Gayunpaman, ang paggamot gamit ang Myzax ay may posibilidad pa ring pasiglahin ang paglaki ng mga halamang nahuling namumunga. Sa pangkalahatan, ang aming tatlong independiyenteng eksperimento ay nagpakita nang walang pag-aalinlangan na ang aplikasyon ng MiZax ay may malaking epekto sa istruktura ng halaman sa pamamagitan ng pagpaparami ng bilang ng mga sanga. Sa katunayan, mayroong isang makabuluhang two-way interaction effect sa pagitan ng (T) at (Y) sa bilang ng mga sanga pagkatapos ng paggamot gamit ang MiZax (Fig. 3). Ang resultang ito ay naaayon sa kanilang aktibidad bilang mga negatibong regulator ng strigolactone (SL) biosynthesis26. Bukod pa rito, naipakita na namin dati na ang paggamot gamit ang Zaxinone ay nagdudulot ng akumulasyon ng starch sa mga ugat ng palay35, na maaaring magpaliwanag sa pagtaas ng laki at bigat ng mga tubers ng patatas pagkatapos ng paggamot gamit ang MiZax, dahil ang mga tubers ay pangunahing binubuo ng starch.
Ang mga pananim na prutas ay mahahalagang halamang pang-ekonomiya. Ang mga strawberry ay sensitibo sa mga abiotic stress condition tulad ng tagtuyot at mataas na temperatura. Samakatuwid, sinuri namin ang epekto ng MiZax sa mga strawberry sa pamamagitan ng pag-spray sa mga dahon. Una naming ibinigay ang MiZax sa konsentrasyon na 10 µM upang suriin ang epekto nito sa paglaki ng strawberry (cultivar Festival). Kapansin-pansin, naobserbahan namin na ang MiZax3 ay makabuluhang nagpataas ng bilang ng mga stolon, na tumutugma sa pagtaas ng pagsasanga, habang ang MiZax5 ay nagpabuti ng rate ng pamumulaklak, biomass ng halaman, at lawak ng dahon sa ilalim ng mga kondisyon ng greenhouse (Karagdagang Larawan S4), na nagmumungkahi na ang dalawang compound na ito ay maaaring magkaiba sa biyolohikal. Mga Pangyayari 26,27. Upang higit na maunawaan ang kanilang mga epekto sa mga strawberry sa ilalim ng mga totoong kondisyon sa agrikultura, nagsagawa kami ng mga field trial na naglalapat ng 5 at 10 μM MiZax sa mga halamang strawberry (cv. Sweet Charlie) na lumaki sa semi-sandy soil noong 2021 (fig. S5A). Kung ikukumpara sa GC, hindi kami nakakita ng pagtaas sa biomass ng halaman, ngunit nakakita ng trend patungo sa pagtaas ng bilang ng mga prutas (Fig. C6A-B). Gayunpaman, ang aplikasyon ng MiZax ay nagresulta sa isang makabuluhang pagtaas sa bigat ng isang prutas at nagpapahiwatig ng pagdepende sa konsentrasyon (Karagdagang Larawan S5B; Karagdagang Larawan S6B), na nagpapahiwatig ng impluwensya ng mga plant growth regulator na ito sa kalidad ng prutas ng strawberry kapag inilapat sa ilalim ng mga kondisyon ng disyerto.
Upang maunawaan kung ang epekto ng pagsulong ng paglago ay nakadepende sa uri ng kultibar, pumili kami ng dalawang komersyal na kultibar ng strawberry sa Saudi Arabia (Sweet Charlie at Festival) at nagsagawa ng dalawang pag-aaral sa field noong 2022 gamit ang mababang konsentrasyon ng MiZax (2.5 at 5 µM). Para sa Sweet Charlie, bagama't hindi tumaas nang malaki ang kabuuang bilang ng prutas, ang biomass ng prutas ay karaniwang mas mataas para sa mga halamang ginamitan ng MiZax, at ang bilang ng mga prutas bawat plot ay tumaas pagkatapos ng paggamot gamit ang MiZax3 (Fig. 4). Ang mga datos na ito ay nagmumungkahi pa na ang mga biyolohikal na aktibidad ng MiZax3 at MiZax5 ay maaaring magkaiba. Bilang karagdagan, pagkatapos ng paggamot gamit ang Myzax, naobserbahan namin ang pagtaas sa sariwa at tuyong bigat ng mga halaman, pati na rin ang haba ng mga usbong ng halaman. Tungkol sa bilang ng mga stolon at mga bagong halaman, nakakita kami ng pagtaas lamang sa 5 μM MiZax (Fig. 4), na nagpapahiwatig na ang pinakamainam na koordinasyon ng MiZax ay nakadepende sa uri ng halaman.
Ang epekto ng MiZax sa istruktura ng halaman at ani ng strawberry (Sweet Charlie variety) mula sa mga bukid ng KAU, na isinagawa noong 2022. Ang datos ay kumakatawan sa mean ± standard deviation. n ≥ 15, ngunit ang bilang ng mga prutas bawat plot ay kinalkula sa average mula sa 15 halaman mula sa tatlong plot (n = 3). Ang pagsusuring istatistikal ay isinagawa gamit ang one-way analysis of variance (ANOVA) at Tukey's post hoc test o two-tailed Student's t test. Ang mga asterisk ay nagpapahiwatig ng mga makabuluhang pagkakaiba sa istatistika kumpara sa simulation (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, hindi makabuluhan). HA – humic acid; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Naobserbahan din namin ang katulad na aktibidad na nagpapasigla sa paglago kaugnay ng bigat ng prutas at biomass ng halaman sa mga strawberry ng barayti ng Festival (Larawan 5), gayunpaman, wala kaming nakitang makabuluhang pagkakaiba sa kabuuang bilang ng mga prutas bawat halaman o bawat plot (Larawan 5); . Kapansin-pansin, ang paggamit ng MiZax ay nagpapataas ng haba ng halaman at bilang ng mga stolon, na nagpapahiwatig na ang mga plant growth regulator na ito ay maaaring gamitin upang mapabuti ang paglaki ng mga pananim na prutas (Larawan 5). Bukod pa rito, sinukat namin ang ilang biochemical parameter upang maunawaan ang kalidad ng prutas ng dalawang cultivar na nakolekta mula sa bukid, ngunit wala kaming nakuhang anumang pagkakaiba sa pagitan ng lahat ng paggamot (Karagdagang Larawan S7; Karagdagang Larawan S8).
Epekto ng MiZax sa istruktura ng halaman at ani ng strawberry sa larangan ng KAU (Festival variety), 2022. Ang datos ay mean ± standard deviation. n ≥ 15, ngunit ang bilang ng mga prutas bawat plot ay kinalkula sa average mula sa 15 halaman mula sa tatlong plot (n = 3). Isinagawa ang statistical analysis gamit ang one-way analysis of variance (ANOVA) at Tukey's post hoc test o two-tailed Student's t test. Ang mga asterisk ay nagpapahiwatig ng mga makabuluhang pagkakaiba sa istatistika kumpara sa simulation (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, hindi makabuluhan). HA – humic acid; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Sa aming mga pag-aaral sa mga strawberry, ang mga biyolohikal na aktibidad ng MiZax3 at MiZax5 ay lumabas na magkaiba. Una naming sinuri ang mga epekto ng paggamot (T) at taon (Y) sa parehong cultivar (Sweet Charlie) gamit ang two-way ANOVA upang matukoy ang kanilang interaksyon (T x Y). Kaya, ang GA ay walang epekto sa strawberry cultivar (Sweet Charlie), samantalang ang 5 μM MiZax3 at MiZax5 ay makabuluhang nagpataas ng biomass ng halaman at prutas (Fig. 6), na nagpapahiwatig na ang two-way interaction ng dalawang MiZax ay halos magkapareho sa pagpapalaganap ng strawberry. produksyon ng pananim.
Suriin ang mga epekto ng 5 µM na paggamot (T), taon (Y) at ang kanilang interaksyon (T x Y) sa mga strawberry (cv. Sweet Charlie). Ang datos ay kumakatawan sa mean ± standard deviation. n ≥ 30. Isinagawa ang statistical analysis gamit ang two-way analysis of variance (ANOVA). Ang mga asterisk ay nagpapahiwatig ng mga makabuluhang pagkakaiba sa istatistika kumpara sa simulation (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, hindi makabuluhan). HA – humic acid; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Bukod pa rito, dahil bahagyang magkaiba ang aktibidad ng MiZax sa dalawang kultibar (Larawan 4; Larawan 5), nagsagawa kami ng two-way ANOVA na naghahambing sa paggamot (T) at sa dalawang kultibar (C). Una, walang paggamot ang nakaapekto sa bilang ng prutas bawat plot (Larawan 7), na nagpapahiwatig na walang makabuluhang interaksyon sa pagitan ng (T x C) at nagmumungkahi na hindi nakatutulong ang MiZax o HA sa kabuuang bilang ng prutas. Sa kabaligtaran, ang MiZax (ngunit hindi ang HA) ay makabuluhang nagpataas ng bigat ng halaman, bigat ng prutas, mga stolon at mga bagong halaman (Larawan 7), na nagpapahiwatig na ang MiZax3 at MiZax5 ay makabuluhang nagtataguyod ng paglaki ng iba't ibang kultibar ng halamang strawberry. Batay sa two-way ANOVA (T x Y) at (T x C), maaari nating mahinuha na ang mga aktibidad na nagtataguyod ng paglaki ng MiZax3 at MiZax5 sa ilalim ng mga kondisyon sa bukid ay halos magkatulad at pare-pareho.
Ebalwasyon ng paggamot sa strawberry gamit ang 5 µM (T), dalawang barayti (C) at ang kanilang interaksyon (T x C). Ang datos ay kumakatawan sa mean ± standard deviation. n ≥ 30, ngunit ang bilang ng mga prutas bawat plot ay kinalkula sa average mula sa 15 halaman mula sa tatlong plot (n = 6). Ang pagsusuring istatistikal ay isinagawa gamit ang two-way analysis of variance (ANOVA). Ang mga asterisk ay nagpapahiwatig ng mga makabuluhang pagkakaiba sa istatistika kumpara sa simulation (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, hindi makabuluhan). HA – humic acid; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Panghuli, ginamit namin ang principal component analysis (PCA) upang suriin ang mga epekto ng mga inilapat na compound sa patatas (T x Y) at strawberry (T x C). Ipinapakita ng mga datos na ito na ang HA treatment ay katulad ng acetone sa patatas o tubig sa strawberry (Figure 8), na nagpapahiwatig ng medyo maliit na positibong epekto sa paglaki ng halaman. Kapansin-pansin, ang pangkalahatang epekto ng MiZax3 at MiZax5 ay nagpakita ng parehong distribusyon sa patatas (Figure 8A), samantalang ang distribusyon ng dalawang compound na ito sa strawberry ay magkaiba (Figure 8B). Bagama't nagpakita ang MiZax3 at MiZax5 ng isang pangunahing positibong distribusyon sa paglaki at ani ng halaman, ipinahiwatig ng pagsusuri ng PCA na ang aktibidad sa regulasyon ng paglago ay maaari ring depende sa mga uri ng halaman.
Pagsusuri ng pangunahing bahagi (PCA) ng (A) patatas (T x Y) at (B) strawberry (T x C). Mga plot ng iskor para sa parehong grupo. Ang linyang nagdurugtong sa bawat bahagi ay patungo sa gitna ng kumpol.
Sa buod, batay sa aming limang independiyenteng pag-aaral sa larangan sa dalawang pananim na may mataas na halaga at naaayon sa aming mga nakaraang ulat mula 2020 hanggang 202226,27, ang MiZax3 at MiZax5 ay mga promising plant growth regulator na maaaring mapabuti ang paglaki at ani ng halaman, kabilang ang mga cereal, makahoy na halaman (mga palma ng datiles) at mga pananim na prutas na hortikultural26,27. Bagama't ang mga mekanismong molekular na lampas sa kanilang mga biyolohikal na aktibidad ay nananatiling mahirap maunawaan, mayroon silang malaking potensyal para sa mga aplikasyon sa larangan. Higit sa lahat, kumpara sa humic acid, ang MiZax ay inilalapat sa mas maliit na dami (antas ng micromolar o milligram) at ang mga positibong epekto ay mas kapansin-pansin. Kaya, tinatantya namin ang dosis ng MiZax3 bawat aplikasyon (mula mababa hanggang mataas na konsentrasyon): 3, 6 o 12 g/ha, at ang dosis ng MiZx5: 4, 7 o 13 g/ha, na ginagawang kapaki-pakinabang ang mga PGR na ito para sa pagpapabuti ng ani ng pananim. Medyo magagawa.
Oras ng pag-post: Hulyo 29, 2024