Өсімдіктердің өсу реттегіштері (PGRs)стресс жағдайында өсімдіктердің қорғанысын арттырудың үнемді әдісі болып табылады. Бұл зерттеу екі адамның қабілетін зерттедіPGRs, тиомочевина (TU) және аргинин (Arg), бидайдағы тұзды стрессті жеңілдету үшін. Нәтижелер TU және Arg, әсіресе бірге қолданғанда, тұзды стресс жағдайында өсімдіктердің өсуін реттей алатынын көрсетті. Оларды өңдеу бидай өскіндеріндегі реактивті оттегі түрлерінің (ROS), малондиальдегидтің (MDA) және салыстырмалы электролит ағуының (REL) деңгейін төмендете отырып, антиоксиданттық ферменттердің белсенділігін айтарлықтай арттырды. Сонымен қатар, бұл өңдеулер Na+ және Ca2+ концентрациясын және Na+/K+ қатынасын айтарлықтай төмендетті, сонымен бірге K+ концентрациясын айтарлықтай арттырады, осылайша ион-осмостық тепе-теңдікті сақтайды. Ең бастысы, TU және Arg бидай көшеттерінің хлорофилл құрамын, таза фотосинтетикалық жылдамдығын және тұзды стресс жағдайында газ алмасу жылдамдығын айтарлықтай арттырды. Жеке немесе біріктірілген TU және Arg құрғақ заттардың жинақталуын 9,03–47,45%-ға арттыруы мүмкін, және оларды бірге қолданғанда ең жоғары өсу болды. Қорытындылай келе, бұл зерттеу тотығу-тотықсыздану гомеостазын және ион балансын сақтау өсімдіктің тұз стрессіне төзімділігін арттыру үшін маңызды екенін көрсетеді. Сонымен қатар, потенциал ретінде TU және Arg ұсынылдыөсімдіктердің өсу реттегіштері,әсіресе бидайдың өнімділігін арттыру үшін бірге қолданғанда.
Климат пен ауылшаруашылық тәжірибесінің жылдам өзгеруі ауыл шаруашылығы экожүйелерінің деградациясын күшейтеді1. Ең ауыр зардаптардың бірі – жердің тұздануы, ол жаһандық азық-түлік қауіпсіздігіне қауіп төндіреді2. Тұздану қазіргі уақытта дүние жүзіндегі егістік алқаптарының шамамен 20% зардап шегеді және бұл көрсеткіш 20503 жылға қарай 50%-ға дейін артуы мүмкін. Тұзды-сілтілі стресс өсімдік тамырларында осмостық стрессті тудыруы мүмкін, бұл өсімдіктегі иондық тепе-теңдікті бұзады4. Сондай-ақ мұндай қолайсыз жағдайлар хлорофиллдің жылдам ыдырауына, фотосинтез жылдамдығының төмендеуіне және метаболизмнің бұзылуына әкелуі мүмкін, нәтижесінде өсімдік өнімділігі төмендейді5,6. Сонымен қатар, жалпы ауыр әсер әртүрлі биомолекулаларға, соның ішінде ДНҚ, белоктар және липидтерге тотығу зақымын тудыруы мүмкін реактивті оттегі түрлерінің (ROS) көбеюі болып табылады7.
Бидай (Triticum aestivum) әлемдегі ең маңызды дәнді дақылдардың бірі болып табылады. Ол ең көп өсірілетін дәнді дақыл ғана емес, сонымен қатар маңызды кәсіптік дақыл болып табылады8. Бірақ бидай тұзға сезімтал, бұл оның өсуін тежеп, физиологиялық және биохимиялық процестерін бұзып, өнімін айтарлықтай төмендетеді. Тұздық стресстің әсерін азайтудың негізгі стратегиялары генетикалық модификацияны және өсімдіктердің өсу реттегіштерін пайдалануды қамтиды. Генетикалық түрлендірілген организмдер (ГМ) бидайдың тұзға төзімді сорттарын жасау үшін гендік редакциялау және басқа әдістерді қолдану болып табылады9,10. Екінші жағынан, өсімдік өсу реттегіштері физиологиялық белсенділікті және тұзбен байланысты заттардың деңгейін реттеу арқылы бидайдың тұзға төзімділігін арттырады, осылайша стресстің зақымдалуын азайтады11. Бұл реттегіштер трансгендік тәсілдерге қарағанда жалпы қабылданған және кеңінен қолданылады. Олар өсімдіктердің тұздылық, құрғақшылық және ауыр металдар сияқты әртүрлі абиотикалық күйзелістерге төзімділігін арттырып, тұқымның өнуіне, қоректік заттардың сіңірілуіне және репродуктивті өсуіне ықпал ете алады, осылайша дақылдардың өнімділігі мен сапасын арттырады. 12 Өсімдіктердің өсуін реттегіштер олардың қоршаған ортаға зиянсыздығы, пайдаланудың қарапайымдылығы, үнемділігі және практикалық болуы себепті дақылдардың өсуін қамтамасыз ету және өнімділік пен сапаны сақтау үшін өте маңызды. 13 Алайда, бұл модуляторлардың әсер ету механизмдері ұқсас болғандықтан, олардың біреуін пайдалану тиімді болмауы мүмкін. Бидайдың тұзға төзімділігін жақсартатын өсу реттегіштерінің комбинациясын табу қолайсыз жағдайларда бидай өсіру, өнімділікті арттыру және азық-түлік қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін өте маңызды.
TU және Arg бірге қолданылуын зерттейтін зерттеулер жоқ. Бұл инновациялық комбинация тұзды стресс жағдайында бидайдың өсуіне синергетикалық ықпал ете алатыны белгісіз. Сондықтан, бұл зерттеудің мақсаты осы екі өсу реттегішінің бидайға тұз стрессінің жағымсыз әсерін синергетикалық түрде жеңілдете алатынын анықтау болды. Осы мақсатта өсімдіктердің тотығу-тотықсыздану және иондық тепе-теңдігіне назар аудара отырып, бидайға тұзды стресс жағдайында TU және Arg біріктіріп қолданудың пайдасын зерттеу үшін қысқа мерзімді гидропоникалық бидай көшеттері тәжірибесін жүргіздік. Біз TU және Arg комбинациясы тұз стрессінен туындаған тотығу зақымдануын азайту және иондық теңгерімсіздікті басқару үшін синергетикалық түрде жұмыс істей алады, осылайша бидайдағы тұзға төзімділікті арттырады деп болжадық.
Үлгілердің MDA мазмұны тиобарбитур қышқылы әдісімен анықталды. 0,1 г жаңа үлгі ұнтағын дәл өлшеп, 1 мл 10% үшхлорсірке қышқылымен 10 мин экстракт, 10 000 г центрифугада 20 мин және үстіңгі затты жинаңыз. Экстракт тең көлемдегі 0,75% тиобарбитур қышқылымен араластырылып, 100 °C температурада 15 минут бойы инкубацияланды. Инкубациядан кейін үстіңгі зат центрифугалау арқылы жиналды және OD мәндері 450 нм, 532 нм және 600 нм өлшенді. MDA концентрациясы келесідей есептелді:
3 күндік емдеуге ұқсас, Arg және Tu қолдану да 6 күндік өңдеу кезінде бидай көшеттерінің антиоксиданттық фермент белсенділігін айтарлықтай арттырды. TU және Arg комбинациясы бұрынғысынша ең тиімді болды. Дегенмен, емдеуден кейін 6 күнде әртүрлі емдеу жағдайларындағы төрт антиоксиданттық ферменттің белсенділігі емдеуден кейінгі 3 күнмен салыстырғанда төмендеу тенденциясын көрсетті (6-сурет).
Фотосинтез өсімдіктерде құрғақ заттардың жиналуының негізі болып табылады және тұзға өте сезімтал хлоропласттарда болады. Тұз стрессі плазмалық мембрананың тотығуына, жасушалық осмостық тепе-теңдіктің бұзылуына, хлоропласттың ультрақұрылымының бұзылуына36, хлорофилл деградациясына, Кальвин циклінің ферменттерінің (соның ішінде Рубиско) белсенділігінің төмендеуіне және PS II-ден PS I37-ге электронның тасымалдануын төмендетуге әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, тұзды стресс стоматальды жабуды тудыруы мүмкін, осылайша жапырақтың CO2 концентрациясын төмендетеді және фотосинтезді тежейді38. Біздің нәтижелеріміз тұзды стресс бидайдағы устьица өткізгіштігін төмендетеді, нәтижесінде жапырақтың транспирация жылдамдығы және жасушаішілік CO2 концентрациясы төмендейді, бұл сайып келгенде, фотосинтетикалық қабілетінің төмендеуіне және бидайдың биомассасының төмендеуіне әкеледі (1 және 3-суреттер). Атап айтқанда, TU және Arg қолдану бидай өсімдіктерінің тұзды стресс жағдайында фотосинтетикалық тиімділігін арттыруы мүмкін. Фотосинтетикалық тиімділіктің жақсаруы TU және Arg бір уақытта қолданылғанда ерекше болды (3-сурет). Бұл TU және Arg стоматтардың ашылуы мен жабылуын реттейтініне байланысты болуы мүмкін, осылайша фотосинтетикалық тиімділікті арттырады, бұл алдыңғы зерттеулермен расталады. Мысалы, Бенкарти және т.б. тұзды стресс жағдайында TU стоматальды өткізгіштігін, CO2 ассимиляция жылдамдығын және Atriplex portulacoides L.39-да PSII фотохимиясының максималды кванттық тиімділігін айтарлықтай арттырғанын анықтады. Арг тұзды стресске ұшыраған өсімдіктерде устьицалардың ашылуы мен жабылуын реттей алатынын дәлелдейтін тікелей есептер болмаса да, Сильвейра және т.б. Арг құрғақшылық жағдайында жапырақтардағы газ алмасуға ықпал ете алатынын көрсетті22.
Қорытындылай келе, бұл зерттеу әртүрлі әсер ету механизмдері мен физика-химиялық қасиеттеріне қарамастан, TU және Arg бидай өскіндерінде, әсіресе бірге қолданғанда, NaCl кернеуіне салыстырмалы төзімділікті қамтамасыз ете алатынын көрсетеді. TU және Arg қолдану бидай көшеттерінің антиоксиданттық фермент қорғаныс жүйесін белсендіреді, ROS мазмұнын азайтады және мембраналық липидтердің тұрақтылығын сақтайды, осылайша көшеттерде фотосинтезді және Na+/K+ тепе-теңдігін сақтайды. Дегенмен, бұл зерттеудің де шектеулері бар; TU және Arg синергетикалық әсері расталғанымен және оның физиологиялық механизмі белгілі бір дәрежеде түсіндірілсе де, неғұрлым күрделі молекулалық механизм түсініксіз болып қала береді. Сондықтан транскриптомиялық, метаболомиялық және басқа әдістерді қолдана отырып, ТУ және Арг синергетикалық механизмін одан әрі зерттеу қажет.
Ағымдағы зерттеу барысында пайдаланылған және/немесе талданған деректер жинақтары негізделген сұрау бойынша тиісті автордан қол жетімді.
Хабарлама уақыты: 19 мамыр 2025 ж