Plant growth regulators (PGRs)ay isang cost-effective na paraan upang mapahusay ang mga panlaban ng halaman sa ilalim ng mga kondisyon ng stress. Sinisiyasat ng pag-aaral na ito ang kakayahan ng dalawaMga PGR, thiourea (TU) at arginine (Arg), upang maibsan ang stress ng asin sa trigo. Ang mga resulta ay nagpakita na ang TU at Arg, lalo na kapag ginamit nang magkasama, ay maaaring umayos sa paglago ng halaman sa ilalim ng stress ng asin. Ang kanilang mga paggamot ay makabuluhang nagpapataas ng mga aktibidad ng antioxidant enzymes habang binabawasan ang mga antas ng reactive oxygen species (ROS), malondialdehyde (MDA), at relative electrolyte leakage (REL) sa mga punla ng trigo. Bilang karagdagan, ang mga paggamot na ito ay makabuluhang nabawasan ang mga konsentrasyon ng Na+ at Ca2+ at ang ratio ng Na+/K+, habang makabuluhang pinapataas ang konsentrasyon ng K+, sa gayon ay pinapanatili ang balanse ng ion-osmotic. Higit sa lahat, makabuluhang pinataas ng TU at Arg ang nilalaman ng chlorophyll, net photosynthetic rate, at gas exchange rate ng mga seedling ng trigo sa ilalim ng stress ng asin. Ang TU at Arg na ginamit nang nag-iisa o pinagsama ay maaaring tumaas ang akumulasyon ng tuyong bagay ng 9.03–47.45%, at ang pagtaas ay pinakamalaki kapag ginamit ang mga ito nang magkasama. Sa konklusyon, itinatampok ng pag-aaral na ito na ang pagpapanatili ng redox homeostasis at balanse ng ion ay mahalaga para sa pagpapahusay ng pagpapaubaya ng halaman sa stress ng asin. Bilang karagdagan, ang TU at Arg ay inirerekomenda bilang potensyalmga regulator ng paglago ng halaman,lalo na kapag ginamit nang magkasama, upang mapahusay ang ani ng trigo.
Ang mabilis na pagbabago sa klima at mga gawi sa agrikultura ay nagpapataas ng pagkasira ng mga ekosistema ng agrikultura1. Isa sa mga pinakamalubhang kahihinatnan ay ang pag-asin ng lupa, na nagbabanta sa pandaigdigang seguridad sa pagkain2. Ang salinization ay kasalukuyang nakakaapekto sa humigit-kumulang 20% ng arable land sa buong mundo, at ang figure na ito ay maaaring tumaas sa 50% sa 20503. Salt-alkali stress ay maaaring magdulot ng osmotic stress sa crop roots, na nakakagambala sa ionic balance sa plant4. Ang ganitong masamang kondisyon ay maaari ding humantong sa pinabilis na pagkasira ng chlorophyll, pagbaba ng mga rate ng photosynthesis, at metabolic disturbances, na sa huli ay nagreresulta sa pagbawas ng mga ani ng halaman5,6. Bukod dito, ang isang karaniwang seryosong epekto ay ang pagtaas ng henerasyon ng reactive oxygen species (ROS), na maaaring magdulot ng oxidative na pinsala sa iba't ibang biomolecules, kabilang ang DNA, protina, at lipid7.
Ang trigo (Triticum aestivum) ay isa sa pinakamahalagang pananim ng cereal sa mundo. Ito ay hindi lamang ang pinakamalawak na tinatanim na pananim na cereal ngunit isa ring mahalagang komersyal na pananim8. Gayunpaman, ang trigo ay sensitibo sa asin, na maaaring makapigil sa paglaki nito, makagambala sa mga proseso ng physiological at biochemical nito, at makabuluhang bawasan ang ani nito. Ang mga pangunahing estratehiya para mabawasan ang mga epekto ng stress sa asin ay kinabibilangan ng genetic modification at ang paggamit ng mga plant growth regulators. Ang mga genetically modified organism (GM) ay ang paggamit ng pag-edit ng gene at iba pang mga pamamaraan upang bumuo ng mga uri ng trigo na mapagparaya sa asin9,10. Sa kabilang banda, pinapahusay ng mga regulator ng paglago ng halaman ang salt tolerance sa trigo sa pamamagitan ng pag-regulate ng mga aktibidad sa pisyolohikal at mga antas ng mga sangkap na nauugnay sa asin, at sa gayon ay pinapagaan ang pinsala sa stress11. Ang mga regulator na ito ay karaniwang mas tinatanggap at malawakang ginagamit kaysa sa mga transgenic approach. Maaari nilang pahusayin ang pagpapaubaya ng halaman sa iba't ibang abiotic stresses tulad ng kaasinan, tagtuyot at mabibigat na metal, at itaguyod ang pagtubo ng binhi, pag-iipon ng sustansya at paglaki ng reproduktibo, sa gayon ay tumataas ang ani at kalidad ng pananim. 12 Ang mga regulator ng paglago ng halaman ay kritikal sa pagtiyak ng paglago ng pananim at pagpapanatili ng ani at kalidad dahil sa kanilang pagiging magiliw sa kapaligiran, kadalian ng paggamit, pagiging epektibo sa gastos at pagiging praktikal. 13 Gayunpaman, dahil ang mga modulator na ito ay may katulad na mga mekanismo ng pagkilos, ang paggamit lamang ng isa sa mga ito ay maaaring hindi epektibo. Ang paghahanap ng kumbinasyon ng mga regulator ng paglago na maaaring mapabuti ang pagpapahintulot sa asin sa trigo ay kritikal para sa pag-aanak ng trigo sa ilalim ng masamang kondisyon, pagtaas ng mga ani at pagtiyak ng seguridad sa pagkain.
Walang mga pag-aaral na nagsisiyasat sa pinagsamang paggamit ng TU at Arg. Ito ay hindi malinaw kung ang makabagong kumbinasyon na ito ay maaaring synergistically magsulong ng trigo paglago sa ilalim ng asin stress. Samakatuwid, ang layunin ng pag-aaral na ito ay upang matukoy kung ang dalawang regulator ng paglago na ito ay maaaring magkasabay na mapawi ang masamang epekto ng stress ng asin sa trigo. Sa layuning ito, nagsagawa kami ng isang panandaliang eksperimento sa hydroponic wheat seedling upang siyasatin ang mga benepisyo ng pinagsamang aplikasyon ng TU at Arg sa trigo sa ilalim ng stress ng asin, na tumutuon sa redox at ionic na balanse ng mga halaman. Ipinagpalagay namin na ang kumbinasyon ng TU at Arg ay maaaring gumana nang magkakasabay upang mabawasan ang pagkasira ng oxidative na dulot ng stress sa asin at pamahalaan ang ionic imbalance, at sa gayon ay mapahusay ang pagpapahintulot ng asin sa trigo.
Ang nilalaman ng MDA ng mga sample ay tinutukoy ng paraan ng thiobarbituric acid. Tumpak na timbangin ang 0.1 g ng sariwang sample powder, katas na may 1 ml ng 10% trichloroacetic acid sa loob ng 10 min, centrifuge sa 10,000 g para sa 20 min, at kolektahin ang supernatant. Ang katas ay halo-halong may pantay na dami ng 0.75% thiobarbituric acid at natupok sa 100 °C sa loob ng 15 min. Pagkatapos ng pagpapapisa ng itlog, ang supernatant ay nakolekta sa pamamagitan ng centrifugation, at ang mga halaga ng OD sa 450 nm, 532 nm, at 600 nm ay sinusukat. Ang konsentrasyon ng MDA ay kinakalkula tulad ng sumusunod:
Katulad ng 3-araw na paggamot, ang paglalapat ng Arg at Tu ay makabuluhang napataas din ang antioxidant enzyme na aktibidad ng mga punla ng trigo sa ilalim ng 6 na araw na paggamot. Ang kumbinasyon ng TU at Arg ay ang pinaka-epektibo pa rin. Gayunpaman, sa 6 na araw pagkatapos ng paggamot, ang mga aktibidad ng apat na antioxidant enzymes sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng paggamot ay nagpakita ng isang bumababa na kalakaran kumpara sa 3 araw pagkatapos ng paggamot (Larawan 6).
Ang photosynthesis ay ang batayan ng akumulasyon ng tuyong bagay sa mga halaman at nangyayari sa mga chloroplast, na lubhang sensitibo sa asin. Ang stress sa asin ay maaaring humantong sa oksihenasyon ng plasma membrane, pagkagambala sa balanse ng cellular osmotic, pinsala sa chloroplast ultrastructure36, maging sanhi ng pagkasira ng chlorophyll, bawasan ang aktibidad ng Calvin cycle enzymes (kabilang ang Rubisco), at bawasan ang paglipat ng electron mula sa PS II patungo sa PS I37. Bilang karagdagan, ang stress ng asin ay maaaring magdulot ng pagsasara ng stomatal, sa gayon ay binabawasan ang konsentrasyon ng CO2 ng dahon at pinipigilan ang photosynthesis38. Kinumpirma ng aming mga resulta ang mga nakaraang natuklasan na ang stress ng asin ay binabawasan ang stomatal conductance sa trigo, na nagreresulta sa pagbaba ng leaf transpiration rate at intracellular CO2 concentration, na sa huli ay humahantong sa pagbaba ng kapasidad ng photosynthetic at pagbaba ng biomass ng trigo (Fig. 1 at 3). Kapansin-pansin, ang TU at Arg application ay maaaring mapahusay ang potosintetikong kahusayan ng mga halaman ng trigo sa ilalim ng stress ng asin. Ang pagpapabuti sa kahusayan ng photosynthetic ay partikular na makabuluhan kapag ang TU at Arg ay inilapat nang sabay-sabay (Larawan 3). Ito ay maaaring dahil sa katotohanan na kinokontrol ng TU at Arg ang pagbubukas at pagsasara ng stomatal, sa gayon pinahuhusay ang kahusayan ng photosynthetic, na sinusuportahan ng mga nakaraang pag-aaral. Halimbawa, si Bencarti et al. natagpuan na sa ilalim ng stress ng asin, ang TU ay makabuluhang tumaas ang stomatal conductance, CO2 assimilation rate, at maximum quantum efficiency ng PSII photochemistry sa Atriplex portulacoides L.39. Bagaman walang direktang ulat na nagpapatunay na maaaring i-regulate ng Arg ang pagbubukas at pagsasara ng stomata sa mga halaman na nakalantad sa stress ng asin, Silveira et al. ipinahiwatig na ang Arg ay maaaring magsulong ng palitan ng gas sa mga dahon sa ilalim ng mga kondisyon ng tagtuyot22.
Sa buod, itinatampok ng pag-aaral na ito na sa kabila ng kanilang magkakaibang mekanismo ng pagkilos at mga katangian ng physicochemical, ang TU at Arg ay maaaring magbigay ng maihahambing na paglaban sa stress ng NaCl sa mga punla ng trigo, lalo na kapag inilapat nang magkasama. Maaaring i-activate ng application ng TU at Arg ang antioxidant enzyme defense system ng wheat seedlings, bawasan ang ROS content, at mapanatili ang stability ng membrane lipids, at sa gayon ay mapanatili ang photosynthesis at balanse ng Na+/K+ sa mga seedlings. Gayunpaman, ang pag-aaral na ito ay mayroon ding mga limitasyon; kahit na ang synergistic na epekto ng TU at Arg ay nakumpirma at ang pisyolohikal na mekanismo nito ay ipinaliwanag sa ilang lawak, ang mas kumplikadong mekanismo ng molekular ay nananatiling hindi maliwanag. Samakatuwid, ang karagdagang pag-aaral ng synergistic na mekanismo ng TU at Arg gamit ang transcriptomic, metabolomic at iba pang mga pamamaraan ay kinakailangan.
Ang mga dataset na ginamit at/o sinuri sa panahon ng kasalukuyang pag-aaral ay makukuha mula sa kaukulang may-akda sa makatwirang kahilingan.
Oras ng post: Mayo-19-2025