Өсімдіктердің өсуін реттегіштер (PGR)стресстік жағдайларда өсімдіктердің қорғанысын күшейтудің тиімді тәсілі болып табылады. Бұл зерттеу екеуінің қабілетін зерттедіPGR-лер, тиомочевина (TU) және аргинин (Arg), бидайдағы тұз стрессін жеңілдету үшін. Нәтижелер TU және Arg, әсіресе бірге қолданылғанда, тұз стрессі кезінде өсімдіктердің өсуін реттей алатынын көрсетті. Оларды өңдеу бидай көшетіндегі реактивті оттегі түрлерінің (ROS), малон диальдегидінің (MDA) және салыстырмалы электролит ағып кетуінің (REL) деңгейін төмендете отырып, антиоксидантты ферменттердің белсенділігін айтарлықтай арттырды. Сонымен қатар, бұл өңдеулер Na+ және Ca2+ концентрацияларын және Na+/K+ қатынасын айтарлықтай төмендетті, сонымен қатар K+ концентрациясын айтарлықтай арттырды, осылайша ион-осмостық тепе-теңдікті сақтады. Ең бастысы, TU және Arg тұз стрессі кезінде бидай көшеттерінің хлорофилл мөлшерін, таза фотосинтетикалық жылдамдығын және газ алмасу жылдамдығын айтарлықтай арттырды. TU және Arg жеке немесе бірге қолданылғанда құрғақ заттардың жиналуын 9,03–47,45%-ға арттыруы мүмкін, ал өсім оларды бірге қолданған кезде ең жоғары болды. Қорытындылай келе, бұл зерттеу өсімдіктердің тұз стрессіне төзімділігін арттыру үшін тотығу-тотықсыздану гомеостазы мен ион балансын сақтау маңызды екенін көрсетеді. Сонымен қатар, TU және Arg әлеуетті ретінде ұсынылды.өсімдіктердің өсу реттегіштері,әсіресе бидай өнімділігін арттыру үшін бірге қолданған кезде.
Климаттың және ауыл шаруашылығы тәжірибелерінің тез өзгеруі ауыл шаруашылығы экожүйелерінің деградациясын күшейтуде1. Ең ауыр салдардың бірі - жердің тұздануы, бұл жаһандық азық-түлік қауіпсіздігіне қауіп төндіреді2. Тұздану қазіргі уақытта бүкіл әлем бойынша егістік жерлердің шамамен 20%-ына әсер етеді және бұл көрсеткіш 2050 жылға қарай 50%-ға дейін артуы мүмкін3. Тұз-сілтілік стресс дақылдардың тамырларында осмостық стресс тудыруы мүмкін, бұл өсімдіктегі иондық тепе-теңдікті бұзады4. Мұндай қолайсыз жағдайлар хлорофиллдің ыдырауының жеделдеуіне, фотосинтез жылдамдығының төмендеуіне және метаболизмнің бұзылуына әкелуі мүмкін, сайып келгенде өсімдік өнімділігінің төмендеуіне әкеледі5,6. Сонымен қатар, жиі кездесетін ауыр әсер - реактивті оттегі түрлерінің (ROS) көбеюі, бұл ДНҚ, ақуыздар және липидтер7 сияқты әртүрлі биомолекулаларға тотығу зақымын келтіруі мүмкін.
Бидай (Triticum aestivum) әлемдегі ең маңызды дәнді дақылдардың бірі. Бұл тек ең көп өсірілетін дәнді дақыл ғана емес, сонымен қатар маңызды коммерциялық дақыл8. Дегенмен, бидай тұзға сезімтал, бұл оның өсуін тежейді, физиологиялық және биохимиялық процестерді бұзады және өнімділігін айтарлықтай төмендетеді. Тұз стрессінің әсерін азайтудың негізгі стратегияларына генетикалық модификация және өсімдіктердің өсуін реттегіштерді пайдалану жатады. Генетикалық түрлендірілген организмдер (ГМ) - тұзға төзімді бидай сорттарын жасау үшін генді редакциялауды және басқа әдістерді пайдалану9,10. Екінші жағынан, өсімдіктердің өсуін реттегіштер физиологиялық белсенділікті және тұзбен байланысты заттардың деңгейін реттеу арқылы бидайдағы тұзға төзімділікті арттырады, осылайша стресстік зақымдануды азайтады11. Бұл реттегіштер трансгендік тәсілдерге қарағанда әдетте кеңінен қолданылады және қолданылады. Олар өсімдіктердің тұздылық, құрғақшылық және ауыр металдар сияқты әртүрлі абиотикалық стресстерге төзімділігін арттыра алады және тұқымның өнуін, қоректік заттардың сіңуін және көбеюін ынталандырады, осылайша дақылдың өнімділігі мен сапасын арттырады.12 Өсімдіктердің өсуін реттегіштер қоршаған ортаға зиянсыздығы, пайдаланудың қарапайымдылығы, үнемділігі және практикалық болуына байланысты дақылдың өсуін қамтамасыз ету және өнімділік пен сапаны сақтау үшін өте маңызды. 13 Дегенмен, бұл модуляторлардың әсер ету механизмдері ұқсас болғандықтан, олардың біреуін ғана пайдалану тиімді болмауы мүмкін. Бидайдың тұзға төзімділігін жақсарта алатын өсу реттегіштерінің тіркесімін табу қолайсыз жағдайларда бидай өсіру, өнімділікті арттыру және азық-түлік қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін өте маңызды.
TU мен Arg-ті бірге қолдануды зерттейтін зерттеулер жоқ. Бұл инновациялық комбинация тұз стрессі жағдайында бидайдың өсуін синергетикалық түрде ынталандыра ала ма, жоқ па, белгісіз. Сондықтан, бұл зерттеудің мақсаты осы екі өсу реттегішінің бидайға тұз стрессінің жағымсыз әсерін синергетикалық түрде жеңілдете ала ма, жоқ па, анықтау болды. Осы мақсатта біз өсімдіктердің тотығу-тотықсыздану және иондық балансына назар аудара отырып, тұз стрессі жағдайында бидайға TU мен Arg-ті бірге қолданудың артықшылықтарын зерттеу үшін қысқа мерзімді гидропоникалық бидай көшеттері бойынша эксперимент жүргіздік. Біз TU мен Arg комбинациясы тұз стрессінен туындаған тотығу зақымын азайту және иондық теңгерімсіздікті басқару үшін синергетикалық түрде жұмыс істей алады, осылайша бидайдағы тұзға төзімділікті арттырады деген болжам жасадық.
Үлгілердің MDA мөлшері тиобарбитур қышқылы әдісімен анықталды. 0,1 г жаңа үлгі ұнтағын дәл өлшеп, 1 мл 10% трихлорсірке қышқылымен 10 минут бойы экстракт жасаңыз, 10 000 г-да 20 минут бойы центрифугалаңыз және үстіңгі қабатты жинаңыз. Экстракт 0,75% тиобарбитур қышқылының тең көлемімен араластырылып, 100 °C температурада 15 минут бойы инкубацияланды. Инкубациядан кейін үстіңгі қабат центрифугалау арқылы жиналды және 450 нм, 532 нм және 600 нм толқындарындағы OD мәндері өлшенді. MDA концентрациясы келесідей есептелді:
3 күндік емдеуге ұқсас, Arg және Tu қолдану 6 күндік емдеу кезінде бидай көшеттерінің антиоксиданттық ферменттік белсенділігін айтарлықтай арттырды. TU және Arg комбинациясы әлі де ең тиімді болды. Дегенмен, емдеуден кейін 6 күннен кейін төрт антиоксиданттық ферменттің белсенділігі емдеуден кейінгі 3 күнмен салыстырғанда төмендеу үрдісін көрсетті (6-сурет).
Фотосинтез өсімдіктердегі құрғақ заттардың жиналуының негізі болып табылады және тұзға өте сезімтал хлоропласттарда жүреді. Тұз стрессі плазмалық мембрананың тотығуына, жасушалық осмостық тепе-теңдіктің бұзылуына, хлоропласттың ультрақұрылымының зақымдалуына36, хлорофиллдің деградациясына, Кальвин циклі ферменттерінің белсенділігінің төмендеуіне (Rubisco-ны қоса алғанда) және PS II-ден PS I37-ге электрондардың тасымалдануын азайтуға әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, тұз стрессі устьицаның жабылуын тудыруы мүмкін, осылайша жапырақтың CO2 концентрациясын төмендетіп, фотосинтезді тежейді38. Біздің нәтижелеріміз тұз стрессі бидайдағы устьица өткізгіштігін төмендететіні, нәтижесінде жапырақ транспирациясы жылдамдығы мен жасушаішілік CO2 концентрациясының төмендеуіне әкелетіні, бұл сайып келгенде фотосинтетикалық қабілеттің төмендеуіне және бидай биомассасының төмендеуіне әкелетіні туралы бұрынғы зерттеулерді растады (1 және 3-суреттер). Атап айтқанда, TU және Arg қолдану тұз стрессі кезінде бидай өсімдіктерінің фотосинтетикалық тиімділігін арттыруы мүмкін. TU және Arg бір мезгілде қолданылған кезде фотосинтетикалық тиімділіктің жақсаруы әсіресе маңызды болды (3-сурет). Бұл TU және Arg устьицаның ашылуы мен жабылуын реттейтініне, осылайша фотосинтетикалық тиімділікті арттыратынына байланысты болуы мүмкін, бұл алдыңғы зерттеулермен расталады. Мысалы, Бенкарти және т.б. тұз стрессі кезінде TU устьица өткізгіштігін, CO2 ассимиляция жылдамдығын және Atriplex portulacoides L.39-да PSII фотохимиясының максималды кванттық тиімділігін айтарлықтай арттыратынын анықтады. Arg тұз стрессіне ұшыраған өсімдіктерде устьицаның ашылуы мен жабылуын реттей алатынын дәлелдейтін тікелей есептер болмаса да, Сильвейра және т.б. Arg құрғақшылық жағдайында жапырақтардағы газ алмасуды жақсарта алатынын көрсетті22.
Қорытындылай келе, бұл зерттеу әртүрлі әсер ету механизмдері мен физика-химиялық қасиеттеріне қарамастан, TU және Arg бидай көшеттерінде NaCl стресіне салыстырмалы төзімділік бере алатынын, әсіресе бірге қолданған кезде көрсетіп отыр. TU және Arg қолдану бидай көшеттерінің антиоксидантты ферменттік қорғаныс жүйесін белсендіре алады, ROS мөлшерін азайтады және мембраналық липидтердің тұрақтылығын сақтай алады, осылайша көшеттерде фотосинтез бен Na+/K+ тепе-теңдігін сақтайды. Дегенмен, бұл зерттеудің де шектеулері бар; TU мен Arg синергетикалық әсері расталғанымен және оның физиологиялық механизмі белгілі бір дәрежеде түсіндірілгенімен, күрделірек молекулалық механизм әлі күнге дейін түсініксіз. Сондықтан, транскриптомдық, метаболомиялық және басқа әдістерді қолдана отырып, TU мен Arg синергетикалық механизмін одан әрі зерттеу қажет.
Ағымдағы зерттеу барысында пайдаланылған және/немесе талданған деректер жиынтығы тиісті автордан ақылға қонымды сұраныс бойынша қолжетімді.
Жарияланған уақыты: 19 мамыр 2025 ж.