Колумбиядағы климаттың өзгеруі мен өзгергіштікке байланысты күріш өндірісі төмендеп келеді.Өсімдіктердің өсуін реттегіштерәртүрлі дақылдардағы жылу стрессін азайту стратегиясы ретінде қолданылды. Сондықтан, бұл зерттеудің мақсаты физиологиялық әсерлерді (стоматальды өткізгіштік, стоматальды өткізгіштік, жалпы хлорофилл мөлшері, аралас жылу стрессіне ұшыраған екі коммерциялық күріш генотипінің Fv/Fm қатынасы (күндізгі және түнгі жоғары температура), шатыр температурасы және салыстырмалы су мөлшері) және биохимиялық айнымалыларды (малониальдегид (MDA) және пролин қышқылының мөлшері) бағалау болды. Бірінші және екінші тәжірибелер сәйкесінше екі күріш генотипінің өсімдіктерін пайдалану арқылы жүргізілді: Federrose 67 («F67») және Federrose 2000 («F2000»). Екі тәжірибе де бірге бірқатар тәжірибелер ретінде талданды. Белгіленген өңдеулер келесідей болды: абсолютті бақылау (AC) (оңтайлы температурада өсірілген күріш өсімдіктері (күндізгі/түнгі температура 30/25°C)), жылу стрессін бақылау (SC) [тек аралас жылу стрессіне ұшыраған күріш өсімдіктері (40/25°C). 30°C)], ал күріш өсімдіктері стресске ұшырап, өсімдіктің өсу реттегіштерімен (стресс+AUX, стресс+BR, стресс+CK немесе стресс+GA) екі рет (жылу стрессінен 5 күн бұрын және 5 күннен кейін) бүркілді. SA бүрку екі сорттың да жалпы хлорофилл мөлшерін арттырды («F67» және «F2000» күріш өсімдіктерінің жаңа салмағы сәйкесінше 3,25 және 3,65 мг/г болды), SC өсімдіктерімен («F67» өсімдіктерінің жаңа салмағы 2,36 және 2,56 мг болды). г-1)» және «F2000» күріштерімен салыстырғанда, CK-ны жапыраққа жағу да жылу стрессін бақылаумен салыстырғанда күріш «F2000» өсімдіктерінің устьицалық өткізгіштігін жалпы жақсартты (499,25 vs 150,60 ммоль м-2 с). Жылу стрессі кезінде өсімдік тәжінің температурасы 2-3 °C төмендейді, ал өсімдіктердегі MDA мөлшері төмендейді. Салыстырмалы төзімділік индексі CK (97,69%) және BR (60,73%) препараттарын жапырақтарға жағу негізінен F2000 күріш өсімдіктерінде аралас жылу стрессі мәселесін жеңілдетуге көмектесетінін көрсетеді. Қорытындылай келе, BR немесе CK препараттарын жапырақтарға бүрку күріш өсімдіктерінің физиологиялық мінез-құлқына аралас жылу стрессі жағдайларының теріс әсерін азайтуға көмектесетін агрономиялық стратегия ретінде қарастырылуы мүмкін.
Күріш (Oryza sativa) Poaceae тұқымдасына жатады және жүгері мен бидаймен бірге әлемдегі ең көп өсірілетін дәнді дақылдардың бірі болып табылады (Bajaj және Mohanty, 2005). Күріш егістігінің ауданы 617 934 гектарды құрайды, ал 2020 жылы ұлттық өндіріс 2 937 840 тоннаны құрады, орташа өнімділігі 5,02 тонна/га (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Жаһандық жылыну күріш дақылдарына әсер етіп, жоғары температура және құрғақшылық кезеңдер сияқты әртүрлі абиотикалық стресстерге әкеледі. Климаттың өзгеруі жаһандық температураның көтерілуіне себеп болуда; 21 ғасырда температура 1,0–3,7°C-қа көтеріледі деп болжануда, бұл жылу стрессінің жиілігі мен қарқындылығын арттыруы мүмкін. Қоршаған орта температурасының жоғарылауы күрішке әсер етіп, дақылдардың өнімділігінің 6–7%-ға төмендеуіне әкелді. Екінші жағынан, климаттың өзгеруі дақылдар үшін қолайсыз экологиялық жағдайларға, мысалы, қатты құрғақшылық кезеңдеріне немесе тропикалық және субтропикалық аймақтардағы жоғары температураға әкеледі. Сонымен қатар, Эль-Ниньо сияқты құбылмалылық оқиғалары кейбір тропикалық аймақтарда жылу стрессіне әкеліп соғуы және дақылдардың зақымдануын күшейтуі мүмкін. Колумбияда күріш өндіретін аймақтардағы температура 2050 жылға қарай 2–2,5°C-қа көтеріліп, күріш өндірісін азайтып, нарықтар мен жеткізу тізбектеріне өнім ағынына әсер етеді деп болжануда.
Күріш дақылдарының көпшілігі температура дақылдардың өсуі үшін оңтайлы диапазонға жақын жерлерде өсіріледі (Шах және т.б., 2011). Күндізгі және түнгі температураның оңтайлы орташа екендігі туралы хабарланған.күріштің өсуі және дамуыәдетте сәйкесінше 28°C және 22°C құрайды (Kilasi және т.б., 2018; Calderón-Páez және т.б., 2021). Бұл шектен жоғары температура күріштің дамуының сезімтал кезеңдерінде (тұқымдану, піскен жердің пайда болуы, гүлдену және дәннің толуы) орташа және ауыр жылу стрессі кезеңдеріне әкелуі мүмкін, осылайша дән өнімділігіне кері әсер етеді. Өнімнің бұл төмендеуі негізінен өсімдік физиологиясына әсер ететін ұзақ уақытқа созылатын жылу стрессіне байланысты. Стресс ұзақтығы және жеткен максималды температура сияқты әртүрлі факторлардың өзара әрекеттесуіне байланысты жылу стрессі өсімдік метаболизмі мен дамуына бірқатар қайтымсыз зиян келтіруі мүмкін.
Жылулық стресс өсімдіктердегі әртүрлі физиологиялық және биохимиялық процестерге әсер етеді. Жапырақты фотосинтез күріш өсімдіктерінде жылулық стресске ең сезімтал процестердің бірі болып табылады, себебі тәуліктік температура 35°C-тан асқанда фотосинтез жылдамдығы 50%-ға төмендейді. Күріш өсімдіктерінің физиологиялық реакциялары жылулық стресс түріне байланысты өзгереді. Мысалы, өсімдіктер күндізгі жоғары температураға (33–40°C) немесе күндізгі және түнгі жоғары температураға (күндіз 35–40°C, 28–30°C) ұшыраған кезде фотосинтез жылдамдығы мен устьица өткізгіштігі тежеледі. C түнді білдіреді) (Lü және т.б., 2013; Fahad және т.б., 2016; Chaturvedi және т.б., 2017). Түнгі жоғары температура (30°C) фотосинтездің орташа тежелуіне әкеледі, бірақ түнгі тыныс алуды күшейтеді (Fahad және т.б., 2016; Alvarado-Sanabria және т.б., 2017). Стресс кезеңіне қарамастан, жылу стрессі жапырақ хлорофиллінің мөлшеріне, хлорофиллдің айнымалы флуоресценциясының максималды хлорофилл флуоресценциясына қатынасына (Fv/Fm) және күріш өсімдіктеріндегі Рубисконың белсенділігіне де әсер етеді (Cao және т.б., 2009; Yin және т.б., 2010). ) Санчес Рейносо және т.б., 2014).
Биохимиялық өзгерістер өсімдіктердің жылу стрессіне бейімделуінің тағы бір аспектісі болып табылады (Wahid et al., 2007). Пролин мөлшері өсімдік стрессінің биохимиялық индикаторы ретінде пайдаланылды (Ahmed and Hassan 2011). Пролин өсімдіктер метаболизмінде маңызды рөл атқарады, себебі ол көміртек немесе азот көзі және жоғары температура жағдайында мембраналық тұрақтандырғыш ретінде әрекет етеді (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Жоғары температура липидтердің асқын тотығуы арқылы мембрана тұрақтылығына да әсер етеді, бұл малондиальдегидтің (MDA) түзілуіне әкеледі (Wahid et al., 2007). Сондықтан, MDA мөлшері жылу стрессі кезінде жасуша мембраналарының құрылымдық тұтастығын түсіну үшін де қолданылды (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Соңында, біріктірілген жылу стрессі [37/30°C (күндіз/түн)] күріштегі электролиттердің ағып кету пайызын және малондиальдегид мөлшерін арттырды (Liu et al., 2013).
Өсімдіктердің өсуін реттегіштерді (ӨР) пайдалану жылу стрессінің теріс әсерін азайту үшін бағаланды, себебі бұл заттар өсімдіктердің реакцияларына немесе мұндай стресстен қорғану механизмдеріне белсенді қатысады (Пелег және Блумвальд, 2011; Йин және т.б., 2011; Ахмед және т.б., 2015). Генетикалық ресурстарды экзогендік қолдану әртүрлі дақылдардағы жылу стрессіне төзімділікке оң әсер етті. Зерттеулер гиббереллиндер (ГА), цитокининдер (КК), ауксиндер (AUX) немесе брассиностероидтар (БР) сияқты фитогормондардың әртүрлі физиологиялық және биохимиялық айнымалылардың артуына әкелетінін көрсетті (Пелег және Блумвальд, 2011; Йин және т.б. Рен, 2011; Митлер және т.б., 2012; Чжоу және т.б., 2014). Колумбияда генетикалық ресурстарды экзогендік қолдану және оның күріш дақылдарына әсері толық түсінілмеген және зерттелмеген. Дегенмен, алдыңғы зерттеу BR-ны жапырақтарға бүрку күріш көшеттерінің жапырақтарының газ алмасу сипаттамаларын, хлорофилл немесе пролин мөлшерін жақсарту арқылы күріштің төзімділігін жақсарта алатынын көрсетті (Quintero-Calderón et al., 2021).
Цитокининдер өсімдіктердің жылу стрессін қоса алғанда, абиотикалық стресстерге реакциясын реттейді (Ha және т.б., 2012). Сонымен қатар, CK экзогендік қолдану жылулық зақымды азайтуы мүмкін екендігі туралы хабарланған. Мысалы, зеатинді экзогендік қолдану жылу стрессі кезінде сойылатын бентшөпте (Agrotis estolonifera) фотосинтез жылдамдығын, хлорофилл а және в мөлшерін және электронды тасымалдау тиімділігін арттырды (Xu және Huang, 2009; Jespersen және Huang, 2015). Зеатинді экзогендік қолдану антиоксиданттық белсенділікті жақсарта алады, әртүрлі ақуыздардың синтезін күшейтеді, өсімдік тіндерінде реактивті оттегі түрлерінің (ROS) зақымдануын және малониальдегид (MDA) өндірісін азайта алады (Chernyadyev, 2009; Yang және т.б., 2009). , 2016; Kumar және т.б., 2020).
Гиббереллик қышқылын қолдану жылу стрессіне оң әсер ететінін көрсетті. Зерттеулер GA биосинтезінің әртүрлі метаболикалық жолдарды реттейтінін және жоғары температура жағдайында төзімділікті арттыратынын көрсетті (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) экзогенді GA (25 немесе 50 мг*л) жапырақтарға бүрку бақылау өсімдіктерімен салыстырғанда жылу стрессіне ұшыраған апельсин өсімдіктерінде фотосинтез жылдамдығын және антиоксиданттық белсенділікті арттыра алатынын анықтады. Сондай-ақ, экзогенді HA қолдану жылу стрессі жағдайында құрма пальмасында (Phoenix dactylifera) салыстырмалы ылғалдылық мөлшерін, хлорофилл мен каротиноидтардың мөлшерін арттыратыны және липидтердің асқын тотығуын төмендететіні байқалды (Khan et al., 2020). Ауксин сонымен қатар жоғары температура жағдайларына бейімделгіш өсу реакцияларын реттеуде маңызды рөл атқарады (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Бұл өсу реттегіші абиотикалық стресс жағдайындағы пролин синтезі немесе ыдырауы сияқты әртүрлі процестерде биохимиялық маркер ретінде әрекет етеді (Ali және т.б., 2007). Сонымен қатар, AUX антиоксиданттық белсенділікті арттырады, бұл липидтік асқын тотығудың төмендеуіне байланысты өсімдіктерде MDA төмендеуіне әкеледі (Bielach және т.б., 2017). Сергеев және т.б. (2018) бұршақ өсімдіктерінде (Pisum sativum) жылу стрессі жағдайында пролин – диметиламиноэтоксикарбонилметил)нафтилхлорметил эфирінің (TA-14) мөлшерінің артатынын байқады. Сол экспериментте олар AUX-пен өңделмеген өсімдіктермен салыстырғанда өңделген өсімдіктерде MDA деңгейінің төмен екенін де байқады.
Брассиностероидтар - жылу стрессінің әсерін азайту үшін қолданылатын өсу реттегіштерінің тағы бір класы. Ogweno және т.б. (2008) экзогенді BR спрейі қызанақ (Solanum lycopersicum) өсімдіктерінің жылу стрессі кезіндегі таза фотосинтез жылдамдығын, устьица өткізгіштігін және Rubisco карбоксилденуінің максималды жылдамдығын 8 күн бойы арттырғанын хабарлады. Эпибрассиностероидтарды жапырақтарға бүрку жылу стрессі кезіндегі қияр (Cucumis sativus) өсімдіктерінің таза фотосинтез жылдамдығын арттыруы мүмкін (Yu және т.б., 2004). Сонымен қатар, BR экзогенді қолдану хлорофиллдің ыдырауын баяулатады және жылу стрессі кезіндегі өсімдіктерде суды пайдалану тиімділігін және PSII фотохимиясының максималды кванттық өнімділігін арттырады (Holá және т.б., 2010; Toussagunpanit және т.б., 2015).
Климаттың өзгеруі мен өзгермелілігіне байланысты күріш дақылдары жоғары тәуліктік температура кезеңдерін кездестіреді (Lesk және т.б., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Өсімдіктерді фенотиптеуде фитонутриенттерді немесе биостимуляторларды қолдану күріш өсіретін аймақтарда жылу стрессін азайту стратегиясы ретінде зерттелді (Альварадо-Санабриа және т.б., 2017; Calderon-Páez және т.б., 2021; Quintero-Calderón және т.б.). Сонымен қатар, биохимиялық және физиологиялық айнымалыларды (жапырақ температурасы, устьица өткізгіштігі, хлорофилл флуоресценция параметрлері, хлорофилл және салыстырмалы су мөлшері, малондиальдегид және пролин синтезі) пайдалану күріш өсімдіктерін жергілікті және халықаралық деңгейде жылу стрессі жағдайында скринингтеу үшін сенімді құрал болып табылады (Sánchez -Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Дегенмен, күріштегі жапырақты фитогормоналды спрейлерді жергілікті деңгейде қолдану бойынша зерттеулер сирек кездеседі. Сондықтан, өсімдік өсу реттегіштерін қолданудың физиологиялық және биохимиялық реакцияларын зерттеу бұл үшін практикалық агрономиялық стратегияларды ұсыну үшін өте маңызды. Күріштегі күрделі жылу стрессі кезеңінің теріс әсерлерін шешу. Сондықтан, бұл зерттеудің мақсаты төрт өсімдік өсу реттегішін (AUX, CK, GA және BR) жапырақты қолданудың физиологиялық (устьица өткізгіштігі, хлорофилл флуоресценция параметрлері және салыстырмалы су мөлшері) және биохимиялық әсерлерін бағалау болды. (Фотосинтетикалық пигменттер, малондиальдегид және пролин мөлшері) Екі айнымалыдағы айнымалылар аралас жылу стрессіне (жоғары күндізгі/түнгі температура) ұшыраған коммерциялық күріш генотиптері.
Бұл зерттеуде екі тәуелсіз тәжірибе жүргізілді. Federrose 67 (F67: соңғы онжылдықта жоғары температурада дамыған генотип) және Federrose 2000 (F2000: ақ жапырақ вирусына төзімділікті көрсететін 20 ғасырдың соңғы онжылдығында дамыған генотип) генотиптері алғаш рет тұқымдар үшін, ал екінші тәжірибеде тиісінше қолданылды. Екі генотип те колумбиялық фермерлермен кеңінен өсіріледі. Тұқымдар құрамында 2% органикалық заттар бар құмды сазды топырақ бар 10 литрлік науаларға (ұзындығы 39,6 см, ені 28,8 см, биіктігі 16,8 см) себілді. Әр науаға алдын ала өнген бес тұқым отырғызылды. Палеттер Колумбия Ұлттық университетінің ауылшаруашылық ғылымдары факультетінің жылыжайына, Богота кампусына (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), теңіз деңгейінен (asl) 2556 м биіктікте орналастырылды. м.) және 2019 жылдың қазан айынан желтоқсан айына дейін жүргізілді. Бір тәжірибе (Federroz 67) және екінші тәжірибе (Federroz 2000) 2020 жылдың сол маусымында жүргізілді.
Әрбір отырғызу маусымындағы жылыжайдағы қоршаған орта жағдайлары келесідей: күндізгі және түнгі температура 30/25°C, салыстырмалы ылғалдылық 60~80%, табиғи фотопериод 12 сағат (фотосинтетикалық белсенді сәулелену 1500 мкмоль (фотондар) м-2 с-). Түсте 1 рет). Өсімдіктер тұқым шыққаннан кейін 20 күннен кейін (DAE) әрбір элементтің құрамына сәйкес тыңайтылған, Санчес-Рейносо және т.б. (2019) мәліметтері бойынша: бір өсімдікке 670 мг азот, бір өсімдікке 110 мг фосфор, бір өсімдікке 350 мг калий, бір өсімдікке 68 мг кальций, бір өсімдікке 20 мг магний, бір өсімдікке 20 мг күкірт, бір өсімдікке 17 мг кремний. Өсімдіктердің құрамында бір өсімдікке 10 мг бор, бір өсімдікке 17 мг мыс және бір өсімдікке 44 мг мырыш бар. Күріш өсімдіктері осы кезеңде V5 фенологиялық сатысына жеткенде әр тәжірибеде 47 DAE дейін ұсталды. Алдыңғы зерттеулер бұл фенологиялық кезең күріште жылу стрессін зерттеу үшін қолайлы уақыт екенін көрсетті (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
Әрбір тәжірибеде жапырақ өсуін реттегіштің екі бөлек қолданылуы жүргізілді. Өсімдіктерді қоршаған ортаның күйзелісіне дайындау үшін жапырақ фитогормонының бірінші жиынтығы жылу стрессімен өңдеуден 5 күн бұрын (42 DAE) қолданылды. Содан кейін өсімдіктер стресс жағдайларына ұшырағаннан кейін 5 күннен кейін (52 DAE) екінші жапырақ спрейі берілді. Төрт фитогормон қолданылды және осы зерттеуде шашыратылған әрбір белсенді ингредиенттің қасиеттері 1-қосымша кестеде келтірілген. Қолданылған жапырақ өсуін реттегіштердің концентрациясы келесідей болды: (i) 5 × 10−5 М концентрациясындағы ауксин (1-нафтилацетат қышқылы: NAA) (ii) 5 × 10–5 М гиббереллин (гиббереллин қышқылы: NAA); GA3); (iii) Цитокинин (транс-зеатин) 1 × 10-5 M (iv) Брассиностероидтар [Спиростан-6-он, 3,5-дигидрокси-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Бұл концентрациялар оң реакцияларды тудыратындықтан және өсімдіктердің жылу стрессіне төзімділігін арттыратындықтан таңдалды (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Өсімдіктің өсуін реттегіш шашыратқышсыз күріш өсімдіктері тек тазартылған сумен өңделді. Барлық күріш өсімдіктері қол шашыратқышпен шашыратылды. Жапырақтардың жоғарғы және төменгі беттерін ылғалдандыру үшін өсімдікке 20 мл H2O жағыңыз. Барлық жапырақ шашыратқыштарында ауылшаруашылық адъювант (Agrotin, Bayer CropScience, Колумбия) 0,1% (көлем/көлем) концентрациясында қолданылды. Құмыра мен шашыратқыш арасындағы қашықтық 30 см.
Әрбір тәжірибеде алғашқы жапырақты бүркуден кейін 5 күннен кейін (47 DAE) жылулық стресспен өңдеу жүргізілді. Күріш өсімдіктері жылулық стрессті орнату немесе сол қоршаған орта жағдайларын сақтау үшін (47 DAE) жылыжайдан 294 л өсу камерасына (MLR-351H, Sanyo, IL, АҚШ) ауыстырылды. Біріктірілген жылулық стресспен өңдеу камераны келесі күндізгі/түнгі температураға орнату арқылы жүзеге асырылды: күндізгі жоғары температура [5 сағат бойы 40°C (11:00-ден 16:00-ге дейін)] және түнгі кезең [5 сағат бойы 30°C]. 8 күн қатарынан (19:00-ден 24:00-ге дейін). Стресс температурасы мен әсер ету уақыты алдыңғы зерттеулерге негізделіп таңдалды (Sánchez-Reynoso және т.б. 2014; Alvarado-Sanabría және т.б. 2017). Екінші жағынан, өсу камерасына ауыстырылған өсімдіктер тобы жылыжайда бірдей температурада (күндіз 30°C/түнде 25°C) 8 күн қатарынан ұсталды.
Тәжірибе соңында келесі емдеу топтары алынды: (i) өсу температурасы + тазартылған суды қолдану [Абсолютті бақылау (АБ)], (ii) жылулық стресс жағдайы + тазартылған суды қолдану [Жылулық стрессті бақылау (ЖС)], (iii) жылулық стресс жағдайы + ауксин қолдану (AUX), (iv) жылулық стресс жағдайы + гиббереллин қолдану (ГА), (v) жылулық стресс жағдайы + цитокинин қолдану (CK) және (vi) жылулық стресс жағдайы + брассиностероид (BR). Бұл емдеу топтары екі генотип үшін қолданылды (F67 және F2000). Барлық емдеу бес қайталаумен толығымен рандомизацияланған дизайнда жүргізілді, олардың әрқайсысы бір өсімдіктен тұрды. Әрбір өсімдік тәжірибе соңында анықталған айнымалыларды оқу үшін пайдаланылды. Тәжірибе 55 DAE созылды.
Устьица өткізгіштігі (gs) 0-ден 1000 ммоль м-2 с-1-ге дейінгі, үлгі камерасының тесігі 6,35 мм болатын портативті порозометр (SC-1, METER Group Inc., АҚШ) көмегімен өлшенді. Өлшеулер өсімдіктің негізгі өскіні толығымен жайылған жетілген жапыраққа устьица зондын бекіту арқылы жүргізіледі. Әрбір өңдеу үшін gs көрсеткіштері сағат 11:00 мен 16:00 аралығында әр өсімдіктің үш жапырағынан алынды және орташа мән алынды.
RWC Гулам және т.б. (2002) сипаттаған әдіске сәйкес анықталды. g анықтау үшін пайдаланылған толық кеңейтілген парақ RWC өлшеу үшін де пайдаланылды. Жаңа піскен салмақ (FW) жиналғаннан кейін бірден сандық таразы арқылы анықталды. Содан кейін жапырақтар сумен толтырылған пластикалық ыдысқа салынып, бөлме температурасында (22°C) 48 сағат бойы қараңғы жерде қалдырылды. Содан кейін сандық таразыда өлшеніп, кеңейтілген салмақ (TW) жазылды. Ісінген жапырақтар 75°C температурада 48 сағат бойы пеште кептіріліп, құрғақ салмағы (DW) жазылды.
Хлорофиллдің салыстырмалы мөлшері хлорофилл өлшегішін (atLeafmeter, FT Green LLC, АҚШ) пайдаланып анықталды және atLeaf бірліктерінде көрсетілді (Dey және т.б., 2016). PSII максималды кванттық тиімділік көрсеткіштері (Fv/Fm қатынасы) үздіксіз қоздыру хлорофилл флуориметрін (Handy PEA, Hansatech Instruments, Ұлыбритания) пайдаланып жазылды. Жапырақтары Fv/Fm өлшеулеріне дейін 20 минут бойы жапырақ қысқыштарын пайдаланып қараңғы түске бейімделді (Restrepo-Diaz және Garces-Varon, 2013). Жапырақтары қараңғыланғаннан кейін, бастапқы сызық (F0) және максималды флуоресценция (Fm) өлшенді. Осы деректерден айнымалы флуоресценция (Fv = Fm – F0), айнымалы флуоресценцияның максималды флуоресценцияға қатынасы (Fv/Fm), PSII фотохимиясының максималды кванттық өнімділігі (Fv/F0) және Fm/F0 қатынасы есептелді (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Салыстырмалы хлорофилл мен хлорофилл флуоресценциясының көрсеткіштері gs өлшеулері үшін пайдаланылған жапырақтарда алынды.
Биохимиялық айнымалылар ретінде шамамен 800 мг жапырақтың жаңа салмағы жиналды. Содан кейін жапырақ үлгілері сұйық азотта гомогенделіп, әрі қарай талдау үшін сақталды. Тін хлорофилінің a, b және каротиноид мөлшерін бағалау үшін қолданылатын спектрометриялық әдіс Wellburn (1994) сипаттаған әдіс пен теңдеулерге негізделген. Жапырақ тінінің үлгілері (30 мг) 3 мл 80% ацетонда жиналып, гомогенделді. Содан кейін үлгілер бөлшектерді кетіру үшін 10 минут бойы 5000 айн/мин жылдамдықпен центрифугаланды (420101 моделі, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, АҚШ). Супернатант 80% ацетон қосу арқылы 6 мл соңғы көлемге дейін сұйылтылды (Sims and Gamon, 2002). Хлорофиллдің мөлшері 663 (хлорофилл a) және 646 (хлорофилл b) нм-де, ал каротиноидтар 470 нм-де спектрофотометр (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, АҚШ) көмегімен анықталды.
Ходжес және т.б. (1999) сипаттаған тиобарбитур қышқылы (ТБҚ) әдісі мембраналық липидтердің асқын тотығуын (МДА) бағалау үшін қолданылды. Шамамен 0,3 г жапырақ тіндері де сұйық азотта гомогенделді. Үлгілер 5000 айн/мин жылдамдықпен центрифугаланды және сіңіру спектрофотометрде 440, 532 және 600 нм толқын толқындарында өлшенді. Соңында, МДА концентрациясы сөну коэффициентін (157 М мл−1) пайдаланып есептелді.
Барлық өңдеулердің пролин мөлшері Бейтс және т.б. (1973) сипаттаған әдісті қолдана отырып анықталды. Сақталған үлгіге 10 мл 3% сульфосалицил қышқылының сулы ерітіндісін қосып, Ватман сүзгі қағазы (№2) арқылы сүзіңіз. Содан кейін осы сүзіндінің 2 мл-і 2 мл гидроксид қышқылымен және 2 мл мұздық сірке қышқылымен әрекеттесті. Қоспа 90°C температурадағы су моншасына 1 сағатқа қойылды. Мұзда инкубациялау арқылы реакцияны тоқтатыңыз. Құбырды құйынды шайқағышты пайдаланып қатты шайқаңыз және алынған ерітіндіні 4 мл толуолда ерітіңіз. Абсорбция көрсеткіштері 520 нм толқын ұзындығында фотосинтетикалық пигменттерді сандық анықтау үшін қолданылатын спектрофотометрді (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, АҚШ) пайдаланып анықталды.
Герхардс және т.б. (2016) сипаттаған әдіс, шатыр температурасын және CSI есептеу үшін. Термиялық фотосуреттер стресстік кезеңнің соңында ±2°C дәлдікпен FLIR 2 камерасымен (FLIR Systems Inc., Бостон, MA, АҚШ) түсірілді. Фотосуретке түсіру үшін өсімдіктің артына ақ бет қойыңыз. Тағы да екі зауыт эталондық модель ретінде қарастырылды. Өсімдіктер ақ бетке орналастырылды; біреуі барлық устьицалардың ашылуын модельдеу үшін ауылшаруашылық адъювантымен (Agrotin, Bayer CropScience, Богота, Колумбия) жабылған [ылғалды режим (Twet)], ал екіншісі ешқандай қолданбайтын жапырақ болды [Құрғақ режим (Tdry)] (Castro-Duque және т.б., 2020). Түсіру кезінде камера мен құмыра арасындағы қашықтық 1 м болды.
Осы зерттеуде бағаланған өңделген генотиптердің төзімділігін анықтау үшін салыстырмалы төзімділік индексі жанама түрде өңделген өсімдіктердің устьица өткізгіштігін (gs) бақылау өсімдіктерімен (стресстік өңдеусіз және өсу реттегіштері қолданылған өсімдіктер) салыстыра отырып есептелді. RTI Чавес-Ариас және т.б. (2020) негізінде бейімделген теңдеуді қолдану арқылы алынды.
Әрбір тәжірибеде жоғарыда аталған барлық физиологиялық айнымалылар жоғарғы шатырдан жиналған толық кеңейтілген жапырақтарды пайдаланып 55 DAE кезінде анықталып, жазылды. Сонымен қатар, өсімдіктер өсетін қоршаған орта жағдайларын өзгертпеу үшін өлшеулер өсу камерасында жүргізілді.
Бірінші және екінші тәжірибелерден алынған деректер бірқатар тәжірибелер ретінде бірге талданды. Әрбір тәжірибелік топ 5 өсімдіктен тұрды және әрбір өсімдік тәжірибелік бірлікті құрады. Дисперсиялық талдау (ANOVA) жүргізілді (P ≤ 0,05). Айтарлықтай айырмашылықтар анықталған кезде, Tukey-дің post hoc салыстырмалы сынағы P ≤ 0,05 кезінде қолданылды. Пайыздық мәндерді түрлендіру үшін арксинус функциясын пайдаланыңыз. Деректер Statistix v 9.0 бағдарламалық жасақтамасын (Analytical Software, Таллахасси, Флорида, АҚШ) пайдаланып талданды және SigmaPlot (10.0 нұсқасы; Systat Software, Сан-Хосе, Калифорния, АҚШ) көмегімен сызылды. Зерттеліп жатқан ең жақсы өсімдіктердің өсуін реттегіштерді анықтау үшін негізгі компоненттік талдау InfoStat 2016 бағдарламалық жасақтамасын (Analysis Software, Кордова ұлттық университеті, Аргентина) пайдаланып жүргізілді.
1-кестеде ANOVA-ның эксперименттерін, әртүрлі өңдеулерді және олардың жапырақ фотосинтетикалық пигменттерімен (хлорофилл a, b, жалпы және каротиноидтармен), малониальдегидпен (MDA) және пролин мөлшерімен, сондай-ақ устьица өткізгіштігімен өзара әрекеттесуін көрсететін қорытындысы келтірілген. gs әсері, салыстырмалы су мөлшері (RWC), хлорофилл мөлшері, хлорофилл альфа флуоресценция параметрлері, тәж температурасы (PCT) (°C), дақылдың стресс индексі (CSI) және күріш өсімдіктерінің 55 DAE кезіндегі салыстырмалы төзімділік индексі.
1-кесте. Тәжірибелер (генотиптер) мен жылу стрессін өңдеу арасындағы күріштің физиологиялық және биохимиялық айнымалылары бойынша ANOVA деректерінің қысқаша мазмұны.
Жапырақ фотосинтетикалық пигменттердің өзара әрекеттесуіндегі, салыстырмалы хлорофилл мөлшерінің (Atleaf көрсеткіштері) және альфа-хлорофилл флуоресценция параметрлеріндегі тәжірибелер мен өңдеулер арасындағы айырмашылықтар (P≤0,01) 2-кестеде көрсетілген. Күндізгі және түнгі жоғары температура хлорофилл мен каротиноидтардың жалпы мөлшерін арттырды. Оңтайлы температура жағдайында өсірілген өсімдіктермен салыстырғанда (2,67 мг г-1)) фитогормондардың жапырақты спрейі жоқ күріш көшеттері (“F67” үшін 2,36 мг г-1 және “F2000” үшін 2,56 мг г-1) жалпы хлорофилл мөлшерінің төмен екенін көрсетті. Екі тәжірибеде де “F67” 2,80 мг г-1, ал “F2000” 2,80 мг г-1 болды. Сонымен қатар, жылу стрессі жағдайында AUX және GA бүркулерінің комбинациясымен өңделген күріш көшеттері де екі генотипте де хлорофилл мөлшерінің төмендеуін көрсетті (AUX = 1,96 мг г-1 және GA = 1,45 мг г-1 «F67» үшін; AUX = 1,96 мг г-1 және GA = 1,45 мг г-1 «F67» үшін; AUX = 2,24 мг) g-1 және GA = 1,43 мг г-1 («F2000» үшін). Жылу стрессі жағдайында BR-мен жапырақты өңдеу екі генотипте де бұл айнымалының аздап жоғарылауына әкелді. Соңында, CK жапырақты спрейі F67 (3,24 мг г-1) және F2000 (3,65 мг г-1) генотиптерінде барлық өңдеулер (AUX, GA, BR, SC және AC өңдеулері) арасында ең жоғары фотосинтетикалық пигмент мәндерін көрсетті. Хлорофиллдің салыстырмалы мөлшері (Atleaf бірлігі) біріктірілген жылу стрессімен де төмендеді. Ең жоғары мәндер екі генотипте де CC бүркілген өсімдіктерде тіркелді («F67» үшін 41,66 және «F2000» үшін 49,30). Fv және Fv/Fm қатынастары өңдеулер мен сорттар арасында айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетті (2-кесте). Жалпы, осы айнымалылардың ішінде F67 сорты F2000 сортына қарағанда жылу стрессіне аз сезімтал болды. Fv және Fv/Fm қатынастары екінші экспериментте көбірек зардап шекті. Фитогормондармен бүркілмеген стресске ұшыраған 'F2000' көшеттері ең төменгі Fv мәндеріне (2120,15) және Fv/Fm қатынастарына (0,59) ие болды, бірақ CK-мен жапырақтарға бүрку бұл мәндерді қалпына келтіруге көмектесті (Fv: 2591, 89, Fv/Fm қатынасы: 0,73). , оңтайлы температура жағдайында өсірілген «F2000» өсімдіктерінде жазылған көрсеткіштерге ұқсас көрсеткіштерді алды (Fv: 2955.35, Fv/Fm қатынасы: 0.73:0.72). Бастапқы флуоресценцияда (F0), максималды флуоресценцияда (Fm), PSII максималды фотохимиялық кванттық шығымдылығында (Fv/F0) және Fm/F0 қатынасында айтарлықтай айырмашылықтар болған жоқ. Соңында, BR CK-мен байқалғандай ұқсас үрдісті көрсетті (Fv 2545.06, Fv/Fm қатынасы 0.73).
2-кесте. Біріктірілген жылу стрессінің (күндіз/түнде 40°/30°C) жапырақ фотосинтетикалық пигменттеріне әсері [жалпы хлорофилл (Chl Total), хлорофилл a (Chl a), хлорофилл b (Chl b) және каротиноидтар Cx+c] әсері], салыстырмалы хлорофилл мөлшері (Atliff бірлігі), хлорофилл флуоресценция параметрлері (бастапқы флуоресценция (F0), максималды флуоресценция (Fm), айнымалы флуоресценция (Fv), максималды PSII тиімділігі (Fv/Fm), екі күріш генотипі [Federrose 67 (F67) және Federrose 2000 (F2000)] өсімдіктерінде PSII (Fv/F0) және Fm/F0 фотохимиялық максималды кванттық өнімділігі пайда болғаннан кейін 55 күн (DAE)).
Әртүрлі өңделген күріш өсімдіктерінің салыстырмалы су мөлшері (SWC) тәжірибелік және жапырақпен өңдеу арасындағы өзара әрекеттесуде айырмашылықтарды көрсетті (P ≤ 0,05) (1A сурет). SA-мен өңделген кезде екі генотип үшін де ең төменгі мәндер тіркелді (F67 үшін 74,01% және F2000 үшін 76,6%). Жылу стрессі жағдайында әртүрлі фитогормондармен өңделген екі генотиптің күріш өсімдіктерінің SWC айтарлықтай өсті. Жалпы алғанда, CK, GA, AUX немесе BR тамырға қолдану SWC-ны тәжірибе кезінде оңтайлы жағдайларда өсірілген өсімдіктерге ұқсас мәндерге дейін арттырды. Абсолютті бақылау және жапырақпен бүркілген өсімдіктер екі генотип үшін де шамамен 83% мәндерді тіркеді. Екінші жағынан, gs тәжірибе-өңдеу өзара әрекеттесуінде де айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетті (P ≤ 0,01) (1B сурет). Абсолютті бақылау (AC) өсімдігі әрбір генотип үшін ең жоғары мәндерді тіркеді (F67 үшін 440,65 ммоль м-2s-1 және F2000 үшін 511,02 ммоль м-2s-1). Біріктірілген жылу стрессіне ұшыраған күріш өсімдіктері екі генотип үшін де ең төменгі gs мәндерін көрсетті (F67 үшін 150,60 ммоль м-2s-1 және F2000 үшін 171,32 ммоль м-2s-1). Барлық өсімдік өсу реттегіштерімен жапырақтарды өңдеу де g-ны арттырды. CC бүркілген F2000 күріш өсімдіктерінде фитогормондармен жапырақтарды бүркудің әсері айқынырақ болды. Бұл өсімдіктер тобы абсолютті бақылау өсімдіктерімен салыстырғанда ешқандай айырмашылықтар көрсетпеді (AC 511,02 және CC 499,25 ммоль м-2s-1).
1-сурет. Біріктірілген жылулық стресстің (күндіз/түнде 40°/30°C) салыстырмалы су мөлшеріне (RWC) (A), устьица өткізгіштігіне (gs) (B), малон диальдегидінің (MDA) өндірілуіне (C) және пролин мөлшеріне әсері. (D) екі күріш генотипінің (F67 және F2000) өсімдіктерінде өскін шыққаннан кейін 55 күнде (DAE). Әрбір генотип үшін бағаланған емдеу әдістеріне мыналар кірді: абсолютті бақылау (AC), жылулық стрессті бақылау (SC), жылулық стресс + ауксин (AUX), жылулық стресс + гиббереллин (GA), жылулық стресс + жасуша митогені (CK) және жылулық стресс + брассиностероид. (BR). Әрбір баған бес деректер нүктесінің орташа ± стандартты қателігін білдіреді (n = 5). Әр түрлі әріптерден кейінгі бағандар Туки сынағына сәйкес статистикалық тұрғыдан маңызды айырмашылықтарды көрсетеді (P ≤ 0,05). Тең белгісі бар әріптер орташа мәннің статистикалық тұрғыдан маңызды емес екенін көрсетеді (≤ 0,05).
MDA (P ≤ 0,01) және пролин (P ≤ 0,01) құрамы да эксперимент пен фитогормонмен емдеу арасындағы өзара әрекеттесуде айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетті (1C, D сурет). Екі генотипте де SC емдеу кезінде липидтердің асқын тотығуының жоғарылауы байқалды (1C сурет), дегенмен жапырақ өсуін реттегіш спреймен өңделген өсімдіктер екі генотипте де липидтердің асқын тотығуының төмендегенін көрсетті; Жалпы, фитогормондарды (CA, AUC, BR немесе GA) қолдану липидтердің асқын тотығуының төмендеуіне әкеледі (MDA мөлшері). Екі генотипті AC өсімдіктері мен жылу стрессі кезіндегі және фитогормондармен бүркілген өсімдіктер арасында ешқандай айырмашылықтар табылған жоқ («F67» өсімдіктерінде байқалған FW мәндері 4,38–6,77 мкмоль г-1 аралығында, ал FW «F2000» өсімдіктерінде «байқалған мәндер 2,84-тен 9,18 мкмоль г-1-ге дейін (өсімдіктер) болды. Екінші жағынан, «F67» өсімдіктерінде пролин синтезі аралас стресс кезіндегі «F2000» өсімдіктеріне қарағанда төмен болды, бұл пролин өндірісінің артуына әкелді. Жылу стрессі кезіндегі күріш өсімдіктерінде екі тәжірибеде де бұл гормондарды енгізу F2000 өсімдіктеріндегі аминқышқылдарының мөлшерін айтарлықтай арттырғаны байқалды (AUX және BR сәйкесінше 30,44 және 18,34 мкмоль г-1 болды) (1G сурет).
Өсімдіктің жапырақшалы өсу реттегішін бүрку және біріктірілген жылу стрессінің өсімдік жамылғысының температурасына және салыстырмалы төзімділік индексіне (STO) әсері 2A және B суреттерінде көрсетілген. Екі генотип үшін де AC өсімдіктерінің жамылғысының температурасы 27°C-қа жақын, ал STO өсімдіктері шамамен 28°C болды. С. Сондай-ақ, CK және BR-мен жапырақшалы өңдеу STO өсімдіктерімен салыстырғанда жамылғы температурасының 2-3°C төмендеуіне әкелгені байқалды (2A сурет). STO басқа физиологиялық айнымалыларға ұқсас мінез-құлық көрсетті, эксперимент пен өңдеу арасындағы өзара әрекеттесуде айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетті (P ≤ 0,01) (2B сурет). STO өсімдіктері екі генотипте де өсімдік төзімділігінің төмендігін көрсетті (сәйкесінше «F67» және «F2000» күріш өсімдіктері үшін 34,18% және 33,52%). Фитогормондарды жапырақшалы қоректендіру жоғары температуралық стресске ұшыраған өсімдіктердегі STO-ны жақсартады. Бұл әсер STO бүркілген «F2000» өсімдіктерінде айқынырақ байқалды, онда STO 97,69 болды. Екінші жағынан, күріш өсімдіктерінің жапырақ факторының бүрку стресс жағдайындағы өнімділік стресс индексінде (КСИ) ғана айтарлықтай айырмашылықтар байқалды (P ≤ 0,01) (2B сурет). Тек күрделі жылу стрессіне ұшыраған күріш өсімдіктері ғана ең жоғары стресс индексінің мәнін көрсетті (0,816). Күріш өсімдіктеріне әртүрлі фитогормондар шашылған кезде стресс индексі төмен болды (мәндер 0,6-дан 0,67-ге дейін). Соңында, оңтайлы жағдайда өсірілген күріш өсімдігінің мәні 0,138 болды.
2-сурет. Біріктірілген жылу стрессінің (40°/30°C күндіз/түн) екі өсімдік түрінің шатыр температурасына (A), салыстырмалы төзімділік индексіне (RTI) (B) және дақыл стресс индексіне (CSI) (C) әсері. Коммерциялық күріш генотиптері (F67 және F2000) әртүрлі жылу өңдеулеріне ұшырады. Әрбір генотип үшін бағаланған өңдеулерге мыналар кірді: абсолютті бақылау (AC), жылу стрессін бақылау (SC), жылу стрессі + ауксин (AUX), жылу стрессі + гиббереллин (GA), жылу стрессі + жасуша митогені (CK) және жылу стрессі + брассиностероид. (BR). Біріктірілген жылу стрессі күріш өсімдіктерін жоғары күндіз/түнгі температураға (40°/30°C күндіз/түн) ұшыратуды қамтиды. Әрбір баған бес деректер нүктесінің орташа ± стандартты қателігін білдіреді (n = 5). Әр түрлі әріптерден кейінгі бағандар Туки сынағына сәйкес статистикалық тұрғыдан маңызды айырмашылықтарды көрсетеді (P ≤ 0,05). Тең белгісі бар әріптер орташа мәннің статистикалық тұрғыдан маңызды емес екенін көрсетеді (≤ 0,05).
Негізгі компоненттік талдау (PCA) 55 DAE-де бағаланған айнымалылардың өсу реттегішінің спрейімен өңделген жылу стрессіне ұшыраған күріш өсімдіктерінің физиологиялық және биохимиялық реакцияларының 66,1%-ын түсіндіргенін көрсетті (3-сурет). Векторлар айнымалыларды, ал нүктелер өсімдік өсу реттегіштерін (GR) білдіреді. gs, хлорофилл мөлшері, PSII максималды кванттық тиімділігі (Fv/Fm) және биохимиялық параметрлер (TChl, MDA және пролин) векторлары шығу тегіне жақын бұрыштарда орналасқан, бұл өсімдіктердің физиологиялық мінез-құлқы мен олардың арасындағы жоғары корреляцияны көрсетеді. айнымалы. Бір топқа (V) оңтайлы температурада (AT) өсірілген күріш көшеттері және CK және BA-мен өңделген F2000 өсімдіктері кірді. Сонымен қатар, GR-мен өңделген өсімдіктердің көпшілігі бөлек топты (IV) құрады, ал F2000-де GA-мен өңдеу бөлек топты (II) құрады. Керісінше, фитогормондардың жапырақтарға шашыратылмаған (екі генотип те SC болды) ыстыққа төзімді күріш көшеттері (I және III топтар) V тобына қарама-қарсы аймақта орналасқан, бұл жылу стрессінің өсімдіктер физиологиясына әсерін көрсетеді.
3-сурет. Өскін шыққаннан кейін 55 күн өткен соң (DAE) екі күріш генотипінің (F67 және F2000) өсімдіктеріне біріктірілген жылу стрессінің (40°/30°C күндіз/түнде) әсерін биграфиялық талдау. Қысқартулар: AC F67, абсолютті бақылау F67; SC F67, жылу стрессін бақылау F67; AUX F67, жылу стрессі + ауксин F67; GA F67, жылу стрессі + гиббереллин F67; CK F67, жылу стрессі + жасуша бөлінуі BR F67, жылу стрессі + брассиностероид. F67; AC F2000, абсолютті бақылау F2000; SC F2000, жылу стрессін бақылау F2000; AUX F2000, жылу стрессі + ауксин F2000; GA F2000, жылу стрессі + гиббереллин F2000; CK F2000, жылу стрессі + цитокинин, BR F2000, жылу стрессі + жез стероиды; F2000.
Хлорофилл мөлшері, устьица өткізгіштігі, Fv/Fm қатынасы, CSI, MDA, RTI және пролин мөлшері сияқты айнымалылар күріш генотиптерінің бейімделуін түсінуге және жылу стрессі жағдайындағы агрономиялық стратегиялардың әсерін бағалауға көмектеседі (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Бұл эксперименттің мақсаты күрделі жылу стрессі жағдайында күріш көшеттерінің физиологиялық және биохимиялық параметрлеріне төрт өсу реттегішін қолданудың әсерін бағалау болды. Көшеттерді сынау - күріш өсімдіктерін қолжетімді инфрақұрылымның мөлшеріне немесе жағдайына байланысты бір мезгілде бағалаудың қарапайым және жылдам әдісі (Sarsu et al., 2018). Бұл зерттеудің нәтижелері біріктірілген жылу стрессі екі күріш генотипінде әртүрлі физиологиялық және биохимиялық реакцияларды тудыратынын көрсетті, бұл бейімделу процесін көрсетеді. Бұл нәтижелер сонымен қатар жапырақ өсу реттегіштерінің (негізінен цитокининдер мен брассиностероидтар) күріштің күрделі жылу стрессіне бейімделуіне көмектесетінін көрсетеді, себебі бұл негізінен gs, RWC, Fv/Fm қатынасына, фотосинтетикалық пигменттерге және пролин мөлшеріне әсер етеді.
Өсу реттегіштерін қолдану күріш өсімдіктерінің жылу стрессі кезіндегі су жағдайын жақсартуға көмектеседі, бұл жоғары стресспен және өсімдік жамылғысының температурасының төмендеуімен байланысты болуы мүмкін. Бұл зерттеу «F2000» (сезімтал генотип) өсімдіктерінің ішінде негізінен CK немесе BR-мен өңделген күріш өсімдіктерінде SC-мен өңделген өсімдіктерге қарағанда gs мәндері жоғары және PCT мәндері төмен екенін көрсетті. Алдыңғы зерттеулер сонымен қатар gs және PCT күріш өсімдіктерінің бейімделу реакциясын және агрономиялық стратегиялардың жылу стрессіне әсерін анықтай алатын дәл физиологиялық көрсеткіштер екенін көрсетті (Restrepo-Diaz және Garces-Varon, 2013; Sarsu және т.б., 2018; Quintero). -Carr DeLong және т.б., 2021). Жапырақ CK немесе BR стресс кезінде g-ны күшейтеді, себебі бұл өсімдік гормондары ABA (абиотикалық стресс кезінде устьицаның жабылуын промотор) сияқты басқа сигнал беру молекулаларымен синтетикалық өзара әрекеттесу арқылы устьицаның ашылуын ынталандыра алады (Macková және т.б., 2013; Zhou және т.б., 2013). 2013). ). , 2014). Устьицаның ашылуы жапырақтың салқындауына ықпал етеді және жапырақша температурасын төмендетуге көмектеседі (Sonjaroon және т.б., 2018; Quintero-Calderón және т.б., 2021). Осы себептерге байланысты CK немесе BR бүркілген күріш өсімдіктерінің жапырақша температурасы аралас жылу стрессі кезінде төмен болуы мүмкін.
Жоғары температуралық стресс жапырақтардың фотосинтетикалық пигмент мөлшерін азайтуы мүмкін (Chen және т.б., 2017; Ahammed және т.б., 2018). Бұл зерттеуде күріш өсімдіктері жылу стрессінде болған кезде және өсімдіктің өсуін реттегіштермен бүркілмеген кезде, фотосинтетикалық пигменттер екі генотипте де төмендеуге бейім болды (2-кесте). Feng және т.б. (2013) жылу стрессіне ұшыраған екі бидай генотипінің жапырақтарында хлорофилл мөлшерінің айтарлықтай төмендегенін хабарлады. Жоғары температураның әсері көбінесе хлорофилл мөлшерінің төмендеуіне әкеледі, бұл хлорофилл биосинтезінің төмендеуіне, пигменттердің ыдырауына немесе жылу стрессі кезіндегі олардың бірлескен әсеріне байланысты болуы мүмкін (Fahad және т.б., 2017). Дегенмен, негізінен CK және BA-мен өңделген күріш өсімдіктері жылу стрессі кезінде жапырақ фотосинтетикалық пигменттерінің концентрациясын арттырды. Джесперсен мен Хуанг (2015) және Сучсагунпанит және т.б. да осындай нәтижелер туралы хабарлады. (2015), олар ыстыққа төзімді бентграс пен күріште зеатин мен эпибрассиностероидты гормондарды қолданғаннан кейін жапырақ хлорофиллінің мөлшерінің артқанын байқады. CK және BR біріктірілген жылу стрессі кезінде жапырақ хлорофиллінің мөлшерін арттыруының ақылға қонымды түсіндірмесі CK экспрессия промоторларының (мысалы, қартаюды белсендіретін промотор (SAG12) немесе HSP18 промоторы) тұрақты индукциясын бастауды күшейтуі және жапырақтардағы хлорофиллдің жоғалуын азайтуы мүмкін. , жапырақтың қартаюын кешіктіріп, өсімдіктің ыстыққа төзімділігін арттыруы мүмкін (Liu және т.б., 2020). BR стресс жағдайында хлорофилл биосинтезіне қатысатын ферменттердің синтезін белсендіру немесе индукциялау арқылы жапырақ хлорофиллін қорғай алады және жапырақ хлорофиллінің мөлшерін арттыра алады (Sharma және т.б., 2017; Siddiqui және т.б., 2018). Соңында, екі фитогормон (CK және BR) жылу шок ақуыздарының экспрессиясын күшейтеді және хлорофилл биосинтезінің жоғарылауы сияқты әртүрлі метаболикалық бейімделу процестерін жақсартады (Sharma және т.б., 2017; Liu және т.б., 2020).
Хлорофилл флуоресценциясының параметрлері өсімдіктердің абиотикалық стресс жағдайларына төзімділігін немесе бейімделуін бағалай алатын жылдам және бұзбайтын әдісті ұсынады (Chaerle және т.б., 2007; Kalaji және т.б., 2017). Fv/Fm қатынасы сияқты параметрлер өсімдіктердің стресс жағдайларына бейімделуінің индикаторлары ретінде пайдаланылды (Alvarado-Sanabria және т.б., 2017; Chavez-Arias және т.б., 2020). Бұл зерттеуде SC өсімдіктері, негізінен «F2000» күріш өсімдіктері, осы айнымалының ең төменгі мәндерін көрсетті. Yin және т.б. (2010) сонымен қатар ең жоғары топырақты күріш жапырақтарының Fv/Fm қатынасы 35°C жоғары температурада айтарлықтай төмендегенін анықтады. Feng және т.б. (2013) мәліметтері бойынша, жылу стрессі кезіндегі Fv/Fm қатынасының төмендігі PSII реакция орталығының қоздыру энергиясын ұстап алу және түрлендіру жылдамдығының төмендегенін көрсетеді, бұл PSII реакция орталығының жылу стрессі кезінде ыдырайтынын көрсетеді. Бұл бақылау фотосинтетикалық аппараттағы бұзылулар сезімтал сорттарда (Fedearroz 2000) төзімді сорттарға қарағанда (Fedearroz 67) айқынырақ болады деген қорытынды жасауға мүмкіндік береді.
CK немесе BR қолдану PSII-дің күрделі жылу стрессі жағдайында өнімділігін жалпы жақсартты. Осыған ұқсас нәтижелерді Suchsagunpanit және т.б. (2015) алды, олар BR қолдану күріштегі жылу стрессі жағдайында PSII тиімділігін арттыратынын байқады. Kumar және т.б. (2020) сонымен қатар CK (6-бензиладенин)-мен өңделген және жылу стрессіне ұшыраған ноқат өсімдіктері Fv/Fm қатынасын арттыратынын анықтады, бұл зеаксантин пигмент циклін белсендіру арқылы CK-ны жапыраққа қолдану PSII белсенділігін арттырады деген қорытындыға келді. Сонымен қатар, BR жапырақ спрейі біріктірілген стресс жағдайында PSII фотосинтезін жақсартты, бұл фитогормонды қолдану PSII антенналарының қоздыру энергиясының таралуын төмендететінін және хлоропласттарда ұсақ жылу шок ақуыздарының жиналуын күшейтетінін көрсетеді (Ogweno және т.б. 2008; Kothari және Lachowitz). , 2021).
MDA және пролин мөлшері өсімдіктер абиотикалық стрессте болған кезде оңтайлы жағдайларда өсірілген өсімдіктермен салыстырғанда жиі артады (Alvarado-Sanabria және т.б., 2017). Алдыңғы зерттеулер сонымен қатар MDA және пролин деңгейлері күндізгі немесе түнгі жоғары температурада күріштегі бейімделу процесін немесе агрономиялық тәжірибелердің әсерін түсіну үшін пайдаланылуы мүмкін биохимиялық көрсеткіштер екенін көрсетті (Alvarado-Sanabria және т.б., 2017; Quintero-Calderón және т.б., 2021). Бұл зерттеулер сонымен қатар MDA және пролин мөлшерінің түнде немесе күндіз жоғары температураға ұшыраған күріш өсімдіктерінде сәйкесінше жоғары болатынын көрсетті. Дегенмен, CK және BR жапырақтарға бүрку MDA төмендеуіне және пролин деңгейінің жоғарылауына, негізінен төзімді генотипте ықпал етті (Federroz 67). CK бүрку цитокинин оксидазасының/дегидрогеназасының шамадан тыс экспрессиясын күшейте алады, осылайша бетаин және пролин сияқты қорғаныш қосылыстарының мөлшерін арттырады (Liu және т.б., 2020). BR бетаин, қанттар және аминқышқылдары (соның ішінде бос пролин) сияқты осмопротекторлардың индукциясын күшейтеді, көптеген қолайсыз қоршаған орта жағдайларында жасушалық осмотикалық тепе-теңдікті сақтайды (Kothari және Lachowiec, 2021).
Бағаланатын емдеу әдістерінің әртүрлі стресстерді (абиотикалық және биотикалық) азайтуға көмектесетінін және өсімдіктер физиологиясына оң әсер ететінін анықтау үшін дақылдардың стресстік индексі (CSI) және салыстырмалы төзімділік индексі (RTI) қолданылады (Castro-Duque және т.б., 2020; Chavez-Arias және т.б., 2020). CSI мәндері 0-ден 1-ге дейін өзгеруі мүмкін, бұл сәйкесінше стресстік емес және стресстік жағдайларды білдіреді (Lee және т.б., 2010). Жылулық стресске ұшыраған (SC) өсімдіктердің CSI мәндері 0,8-ден 0,9-ға дейін болды (2B сурет), бұл күріш өсімдіктеріне біріктірілген стресстің теріс әсер еткенін көрсетеді. Дегенмен, BC (0,6) немесе CK (0,6) жапырақтарға бүрку негізінен SC күріш өсімдіктерімен салыстырғанда абиотикалық стресс жағдайында бұл көрсеткіштің төмендеуіне әкелді. F2000 өсімдіктерінде CA (97,69%) және BC (60,73%) қолданған кезде SA (33,52%)-мен салыстырғанда RTI жоғары өсімді көрсетті, бұл өсімдіктердің өсуін реттегіштердің күріштің құрамның төзімділігіне реакциясын жақсартуға да үлес қосатынын көрсетеді. Қызып кету. Бұл индекстер әртүрлі түрлердегі стресстік жағдайларды басқару үшін ұсынылды. Ли және т.б. (2010) жүргізген зерттеу орташа су стрессі жағдайындағы екі мақта сортының CSI шамамен 0,85 құрағанын, ал жақсы суарылатын сорттардың CSI мәндері 0,4-тен 0,6-ға дейін өзгергенін көрсетті, бұл индекс сорттардың стресстік жағдайларға суға бейімделуінің көрсеткіші болып табылады деген қорытындыға келді. Сонымен қатар, Чавес-Ариас және т.б. (2020) синтетикалық эликаторлардың тиімділігін C. elegans өсімдіктеріндегі кешенді стрессті басқару стратегиясы ретінде бағалады және осы қосылыстармен бүркілген өсімдіктер жоғары RTI (65%) көрсеткенін анықтады. Жоғарыда айтылғандарға сүйене отырып, CK және BR күріштің күрделі жылу стрессіне төзімділігін арттыруға бағытталған агрономиялық стратегиялар ретінде қарастырылуы мүмкін, себебі бұл өсімдіктердің өсуін реттегіштер оң биохимиялық және физиологиялық реакцияларды тудырады.
Соңғы бірнеше жылда Колумбиядағы күріш зерттеулері физиологиялық немесе биохимиялық белгілерді қолдана отырып, күндізгі немесе түнгі жоғары температураға төзімді генотиптерді бағалауға бағытталған (Sánchez-Reinoso және т.б., 2014; Alvarado-Sanabria және т.б., 2021). Дегенмен, соңғы бірнеше жылда елдегі күрделі жылу стресс кезеңдерінің әсерін жақсарту үшін кешенді дақылдарды басқаруды ұсыну үшін практикалық, экономикалық және тиімді технологияларды талдау маңызды бола бастады (Calderón-Páez және т.б., 2021; Quintero-Calderon және т.б., 2021). Осылайша, осы зерттеуде байқалған күріш өсімдіктерінің күрделі жылу стрессіне (40°C күндіз/30°C түнде) физиологиялық және биохимиялық реакциялары CK немесе BR-мен жапырақтарды бүрку жағымсыз әсерлерді азайту үшін қолайлы дақылдарды басқару әдісі болуы мүмкін екенін көрсетеді. Орташа жылу стресс кезеңдерінің әсері. Бұл өңдеулер күріш генотиптерінің (төмен CSI және жоғары RTI) төзімділігін жақсартты, бұл біріктірілген жылу стрессі кезінде өсімдіктердің физиологиялық және биохимиялық реакцияларындағы жалпы үрдісті көрсетеді. Күріш өсімдіктерінің негізгі реакциясы GC, жалпы хлорофилл, α және β хлорофиллдері және каротиноидтардың мөлшерінің төмендеуі болды. Сонымен қатар, өсімдіктер PSII зақымдануынан (Fv/Fm қатынасы сияқты хлорофилл флуоресценция параметрлерінің төмендеуі) және липидтердің асқын тотығуының жоғарылауынан зардап шегеді. Екінші жағынан, күріш CK және BR-мен өңделген кезде, бұл теріс әсерлер азайтылды және пролин мөлшері артты (4-сурет).
4-сурет. Күріш өсімдіктеріне біріктірілген жылу стрессі мен жапырақты өсімдіктердің өсуін реттегіш спрейдің әсерінің тұжырымдамалық моделі. Қызыл және көк көрсеткілер жылу стрессі мен BR (брассиностероид) және CK (цитокинин) жапырақты қолдану арасындағы өзара әрекеттесудің физиологиялық және биохимиялық реакцияларға сәйкесінше теріс немесе оң әсерін көрсетеді. gs: устьица өткізгіштігі; Жалпы Chl: жалпы хлорофилл мөлшері; Chl α: хлорофилл β мөлшері; Cx+c: каротиноид мөлшері;
Қорытындылай келе, осы зерттеудегі физиологиялық және биохимиялық реакциялар Fedearroz 2000 күріш өсімдіктерінің Fedearroz 67 күріш өсімдіктеріне қарағанда күрделі жылу стрессі кезеңіне көбірек бейім екенін көрсетеді. Осы зерттеуде бағаланған барлық өсу реттегіштері (ауксиндер, гиббереллиндер, цитокининдер немесе брассиностероидтар) жылу стрессінің белгілі бір дәрежеде төмендеуін көрсетті. Дегенмен, цитокинин мен брассиностероидтар өсімдіктердің жақсы бейімделуіне әкелді, себебі екі өсімдік өсу реттегіші де ешқандай қолданбай күріш өсімдіктерімен салыстырғанда хлорофилл мөлшерін, альфа-хлорофилл флуоресценция параметрлерін, gs және RWC арттырды, сондай-ақ MDA мөлшері мен шатыр температурасын төмендетті. Қорытындылай келе, өсімдік өсу реттегіштерін (цитокининдер және брассиностероидтар) қолдану жоғары температура кезеңдерінде күріш дақылдарындағы қатты жылу стрессінен туындаған стресс жағдайларын басқаруда пайдалы құрал болып табылады деген қорытындыға келдік.
Зерттеуде ұсынылған түпнұсқа материалдар мақаламен бірге беріледі, ал қосымша сұрақтар бойынша тиісті авторға хабарласуға болады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 8 тамыз