Οι ρυθμιστές ανάπτυξης των φυτών έχουν χρησιμοποιηθεί ως στρατηγική για τη μείωση του θερμικού στρες σε διάφορες καλλιέργειες

Η παραγωγή ρυζιού μειώνεται λόγω της κλιματικής αλλαγής και της μεταβλητότητας στην Κολομβία.Ρυθμιστές ανάπτυξης φυτώνέχουν χρησιμοποιηθεί ως στρατηγική για τη μείωση του θερμικού στρες σε διάφορες καλλιέργειες. Ως εκ τούτου, ο στόχος αυτής της μελέτης ήταν να αξιολογήσει τις φυσιολογικές επιδράσεις (στοματική αγωγιμότητα, στοματική αγωγιμότητα, συνολική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, αναλογία Fv/Fm δύο εμπορικών γονότυπων ρυζιού που υποβλήθηκαν σε συνδυασμένη θερμική καταπόνηση (υψηλές θερμοκρασίες ημέρας και νύχτας), θερμοκρασία θόλου και σχετική περιεκτικότητα σε νερό) και βιοχημικές μεταβλητές (περιεκτικότητα μηλονοδιαλδεΰδης και προλινικό οξύ (M). Το πρώτο και το δεύτερο πείραμα διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας φυτά δύο γονότυπους ρυζιού Federrose 67 (“F67”) και Federrose 2000 (“F2000”), αντίστοιχα. Και τα δύο πειράματα αναλύθηκαν μαζί ως μια σειρά πειραμάτων. Οι καθιερωμένες θεραπείες ήταν οι εξής: απόλυτος έλεγχος (AC) (φυτά ρυζιού που αναπτύχθηκαν σε βέλτιστες θερμοκρασίες (θερμοκρασία ημέρας/νύχτας 30/25°C)), έλεγχος θερμικής καταπόνησης (SC) [φυτά ρυζιού που υποβλήθηκαν μόνο σε συνδυασμένη θερμική καταπόνηση (40/25°C). 30°C)], και τα φυτά ρυζιού καταπονήθηκαν και ψεκάστηκαν με ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών (στρές+AUX, stress+BR, stress+CK ή stress+GA) δύο φορές (5 ημέρες πριν και 5 ημέρες μετά τη θερμική καταπόνηση). Ο ψεκασμός με SA αύξησε τη συνολική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη και των δύο ποικιλιών (το φρέσκο ​​βάρος των φυτών ρυζιού "F67″ και "F2000" ήταν 3,25 και 3,65 mg/g, αντίστοιχα) σε σύγκριση με τα φυτά SC (το φρέσκο ​​βάρος των φυτών "F67" ήταν 2,36 και g2-15 mg). «F2000», η εφαρμογή CK στο φύλλωμα βελτίωσε επίσης γενικά τη στοματική αγωγιμότητα των φυτών ρυζιού «F2000» (499,25 έναντι 150,60 mmol m-2 s) σε σύγκριση με τον έλεγχο της θερμικής καταπόνησης. θερμική καταπόνηση, η θερμοκρασία του στέμματος του φυτού μειώνεται κατά 2–3 °C και η περιεκτικότητα σε MDA στα φυτά μειώνεται. Ο δείκτης σχετικής ανοχής δείχνει ότι η διαφυλλική εφαρμογή CK (97,69%) και BR (60,73%) μπορεί να βοηθήσει στην ανακούφιση του προβλήματος της συνδυασμένης θερμότητας. στρες κυρίως σε φυτά ρυζιού F2000. Συμπερασματικά, ο ψεκασμός φυλλώματος BR ή CK μπορεί να θεωρηθεί ως μια γεωπονική στρατηγική που βοηθά στη μείωση των αρνητικών επιπτώσεων των συνδυασμένων συνθηκών θερμικής καταπόνησης στη φυσιολογική συμπεριφορά των φυτών ρυζιού.
Το ρύζι (Oryza sativa) ανήκει στην οικογένεια των Poaceae και είναι ένα από τα πιο καλλιεργούμενα δημητριακά στον κόσμο μαζί με τον αραβόσιτο και το σιτάρι (Bajaj and Mohanty, 2005). Η καλλιεργούμενη έκταση ρυζιού είναι 617.934 εκτάρια και η εθνική παραγωγή το 2020 ήταν 2.937.840 τόνοι με μέση απόδοση 5,02 τόνους/εκτάριο (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Η υπερθέρμανση του πλανήτη επηρεάζει τις καλλιέργειες ρυζιού, οδηγώντας σε διάφορους τύπους αβιοτικών στρες, όπως υψηλές θερμοκρασίες και περιόδους ξηρασίας. Η κλιματική αλλαγή προκαλεί άνοδο της παγκόσμιας θερμοκρασίας. Οι θερμοκρασίες προβλέπεται να αυξηθούν κατά 1,0–3,7°C τον 21ο αιώνα, γεγονός που θα μπορούσε να αυξήσει τη συχνότητα και την ένταση της θερμικής καταπόνησης. Οι αυξημένες περιβαλλοντικές θερμοκρασίες έχουν επηρεάσει το ρύζι, προκαλώντας μείωση των αποδόσεων των καλλιεργειών κατά 6-7%. Από την άλλη πλευρά, η κλιματική αλλαγή οδηγεί επίσης σε δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες για τις καλλιέργειες, όπως περιόδους έντονης ξηρασίας ή υψηλών θερμοκρασιών σε τροπικές και υποτροπικές περιοχές. Επιπλέον, γεγονότα μεταβλητότητας όπως το Ελ Νίνιο μπορεί να οδηγήσουν σε θερμικό στρες και να επιδεινώσουν τη ζημιά στις καλλιέργειες σε ορισμένες τροπικές περιοχές. Στην Κολομβία, οι θερμοκρασίες στις περιοχές παραγωγής ρυζιού προβλέπεται να αυξηθούν κατά 2–2,5°C έως το 2050, μειώνοντας την παραγωγή ρυζιού και επηρεάζοντας τις ροές προϊόντων προς τις αγορές και τις αλυσίδες εφοδιασμού.
Οι περισσότερες καλλιέργειες ρυζιού καλλιεργούνται σε περιοχές όπου οι θερμοκρασίες είναι κοντά στο βέλτιστο εύρος για την ανάπτυξη των καλλιεργειών (Shah et al., 2011). Έχει αναφερθεί ότι οι βέλτιστες μέσες θερμοκρασίες ημέρας και νύχτας γιαανάπτυξη και ανάπτυξη ρυζιούείναι γενικά 28°C και 22°C, αντίστοιχα (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Θερμοκρασίες πάνω από αυτά τα όρια μπορεί να προκαλέσουν περιόδους μέτριας έως σοβαρής θερμικής καταπόνησης κατά τη διάρκεια ευαίσθητων σταδίων ανάπτυξης του ρυζιού (άργωμα, άνθηση, ανθοφορία και πλήρωση κόκκων), επηρεάζοντας έτσι αρνητικά την απόδοση των κόκκων. Αυτή η μείωση της απόδοσης οφείλεται κυρίως σε μεγάλες περιόδους θερμικής καταπόνησης, που επηρεάζουν τη φυσιολογία των φυτών. Λόγω της αλληλεπίδρασης διαφόρων παραγόντων, όπως η διάρκεια του στρες και η μέγιστη θερμοκρασία που επιτυγχάνεται, η θερμική καταπόνηση μπορεί να προκαλέσει μια σειρά από μη αναστρέψιμες βλάβες στον μεταβολισμό και την ανάπτυξη των φυτών.
Το θερμικό στρες επηρεάζει διάφορες φυσιολογικές και βιοχημικές διεργασίες στα φυτά. Η φωτοσύνθεση των φύλλων είναι μια από τις διαδικασίες που είναι πιο ευαίσθητες στο θερμικό στρες στα φυτά του ρυζιού, καθώς ο ρυθμός φωτοσύνθεσης μειώνεται κατά 50% όταν οι ημερήσιες θερμοκρασίες υπερβαίνουν τους 35°C. Οι φυσιολογικές αποκρίσεις των φυτών του ρυζιού ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο της θερμικής καταπόνησης. Για παράδειγμα, οι φωτοσυνθετικοί ρυθμοί και η στοματική αγωγιμότητα αναστέλλονται όταν τα φυτά εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της ημέρας (33–40°C) ή σε υψηλές θερμοκρασίες ημέρας και νύχτας (35–40°C κατά τη διάρκεια της ημέρας, 28–30°C). C σημαίνει νύχτα) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Οι υψηλές νυχτερινές θερμοκρασίες (30°C) προκαλούν μέτρια αναστολή της φωτοσύνθεσης αλλά αυξάνουν τη νυχτερινή αναπνοή (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Ανεξάρτητα από την περίοδο καταπόνησης, η θερμική καταπόνηση επηρεάζει επίσης την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη των φύλλων, την αναλογία μεταβλητού φθορισμού χλωροφύλλης προς μέγιστο φθορισμό χλωροφύλλης (Fv/Fm) και την ενεργοποίηση του Rubisco στα φυτά ρυζιού (Cao et al. 2009; Yin et al. 2009; Yin et al.). ) Sanchez Reynoso et al., 2014).
Οι βιοχημικές αλλαγές είναι μια άλλη πτυχή της προσαρμογής των φυτών στο θερμικό στρες (Wahid et al., 2007). Η περιεκτικότητα σε προλίνη έχει χρησιμοποιηθεί ως βιοχημικός δείκτης του στρες των φυτών (Ahmed and Hassan 2011). Η προλίνη παίζει σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό των φυτών καθώς δρα ως πηγή άνθρακα ή αζώτου και ως σταθεροποιητής μεμβράνης σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Οι υψηλές θερμοκρασίες επηρεάζουν επίσης τη σταθερότητα της μεμβράνης μέσω της υπεροξείδωσης των λιπιδίων, οδηγώντας στον σχηματισμό μηλονοδιαλδεΰδης (MDA) (Wahid et al., 2007). Ως εκ τούτου, το περιεχόμενο MDA έχει επίσης χρησιμοποιηθεί για την κατανόηση της δομικής ακεραιότητας των κυτταρικών μεμβρανών υπό θερμική καταπόνηση (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Τέλος, η συνδυασμένη θερμική καταπόνηση [37/30°C (ημέρα/νύχτα)] αύξησε το ποσοστό διαρροής ηλεκτρολυτών και περιεκτικότητας σε μηλονοδιαλδεΰδη στο ρύζι (Liu et al., 2013).
Η χρήση ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών (GRs) έχει αξιολογηθεί για τον μετριασμό των αρνητικών επιπτώσεων του θερμικού στρες, καθώς αυτές οι ουσίες εμπλέκονται ενεργά στις αποκρίσεις των φυτών ή στους φυσιολογικούς αμυντικούς μηχανισμούς έναντι αυτού του στρες (Peleg and Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Η εξωγενής εφαρμογή γενετικών πόρων είχε θετική επίδραση στην αντοχή στο θερμικό στρες σε διάφορες καλλιέργειες. Μελέτες έχουν δείξει ότι οι φυτοορμόνες όπως οι γιβερελλίνες (GA), οι κυτοκινίνες (CK), οι αυξίνες (AUX) ή τα βρασινοστεροειδή (BR) οδηγούν σε αύξηση σε διάφορες φυσιολογικές και βιοχημικές μεταβλητές (Peleg and Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; 2014). Στην Κολομβία, η εξωγενής εφαρμογή των γενετικών πόρων και ο αντίκτυπός της στις καλλιέργειες ρυζιού δεν έχουν πλήρως κατανοηθεί και μελετηθεί. Ωστόσο, μια προηγούμενη μελέτη έδειξε ότι ο ψεκασμός φυλλώματος BR θα μπορούσε να βελτιώσει την ανοχή του ρυζιού βελτιώνοντας τα χαρακτηριστικά ανταλλαγής αερίων, την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη ή προλίνη των φύλλων δενδρυλλίων ρυζιού (Qintero-Calderón et al., 2021).
Οι κυτοκινίνες μεσολαβούν στις αποκρίσεις των φυτών σε αβιοτικές καταπονήσεις, συμπεριλαμβανομένου του θερμικού στρες (Ha et al., 2012). Επιπλέον, έχει αναφερθεί ότι η εξωγενής εφαρμογή του CK μπορεί να μειώσει τη θερμική βλάβη. Για παράδειγμα, η εξωγενής εφαρμογή της ζεατίνης αύξησε τον φωτοσυνθετικό ρυθμό, την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη a και b και την αποτελεσματικότητα μεταφοράς ηλεκτρονίων σε έρποντα χόρτα (Agrotis estolonifera) κατά τη διάρκεια θερμικής καταπόνησης (Xu and Huang, 2009; Jespersen and Huang, 2015). Η εξωγενής εφαρμογή της ζεατίνης μπορεί επίσης να βελτιώσει την αντιοξειδωτική δράση, να ενισχύσει τη σύνθεση διαφόρων πρωτεϊνών, να μειώσει τη βλάβη των αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) και την παραγωγή μηλονδιαλδεΰδης (MDA) σε φυτικούς ιστούς (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Η χρήση γιβερελικού οξέος έχει επίσης δείξει θετική ανταπόκριση στο θερμικό στρες. Μελέτες έχουν δείξει ότι η βιοσύνθεση GA μεσολαβεί σε διάφορες μεταβολικές οδούς και αυξάνει την ανοχή υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Οι Abdel-Nabi et al. (2020) διαπίστωσε ότι ο διαφυλλικός ψεκασμός εξωγενούς GA (25 ή 50 mg*L) θα μπορούσε να αυξήσει τον φωτοσυνθετικό ρυθμό και την αντιοξειδωτική δράση σε πορτοκαλί φυτά υπό θερμική καταπόνηση σε σύγκριση με τα φυτά ελέγχου. Έχει επίσης παρατηρηθεί ότι η εξωγενής εφαρμογή του ΗΑ αυξάνει τη σχετική περιεκτικότητα σε υγρασία, την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη και καροτενοειδή και μειώνει την υπεροξείδωση των λιπιδίων στη χουρμαδιά (Phoenix dactylifera) υπό θερμική καταπόνηση (Khan et al., 2020). Η αυξίνη παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση των προσαρμοστικών αποκρίσεων ανάπτυξης σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Αυτός ο ρυθμιστής ανάπτυξης δρα ως βιοχημικός δείκτης σε διάφορες διεργασίες όπως η σύνθεση ή η αποικοδόμηση προλίνης υπό αβιοτικό στρες (Ali et al. 2007). Επιπλέον, το AUX ενισχύει επίσης την αντιοξειδωτική δράση, η οποία οδηγεί σε μείωση του MDA στα φυτά λόγω της μειωμένης υπεροξείδωσης των λιπιδίων (Bielach et al., 2017). Sergeev et al. (2018) παρατήρησε ότι στα φυτά μπιζελιού (Pisum sativum) υπό θερμική καταπόνηση, η περιεκτικότητα σε προλίνη – διμεθυλαμινοαιθοξυκαρβονυλμεθυλ)ναφθυλχλωρομεθυλαιθέρα (TA-14) αυξάνεται. Στο ίδιο πείραμα, παρατήρησαν επίσης χαμηλότερα επίπεδα MDA σε φυτά που υποβλήθηκαν σε θεραπεία σε σύγκριση με φυτά που δεν υποβλήθηκαν σε αγωγή με AUX.
Τα βρασινοστεροειδή είναι μια άλλη κατηγορία ρυθμιστών ανάπτυξης που χρησιμοποιούνται για τον μετριασμό των επιπτώσεων του θερμικού στρες. Ogweno et al. (2008) ανέφερε ότι ο εξωγενής ψεκασμός BR αύξησε τον καθαρό φωτοσυνθετικό ρυθμό, τη στοματική αγωγιμότητα και τον μέγιστο ρυθμό καρβοξυλίωσης Rubisco φυτών τομάτας (Solanum lycopersicum) υπό θερμική καταπόνηση για 8 ημέρες. Ο διαφυλλικός ψεκασμός επιβρασινοστεροειδών μπορεί να αυξήσει τον καθαρό φωτοσυνθετικό ρυθμό των φυτών αγγουριού (Cucumis sativus) υπό θερμική καταπόνηση (Yu et al., 2004). Επιπλέον, η εξωγενής εφαρμογή του BR καθυστερεί την αποικοδόμηση της χλωροφύλλης και αυξάνει την αποδοτικότητα χρήσης νερού και τη μέγιστη κβαντική απόδοση της φωτοχημείας PSII σε φυτά υπό θερμική καταπόνηση (Holá et al., 2010· Toussagunpanit et al., 2015).
Λόγω της κλιματικής αλλαγής και της μεταβλητότητας, οι καλλιέργειες ρυζιού αντιμετωπίζουν περιόδους υψηλών ημερήσιων θερμοκρασιών (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Στον φαινοτύπο των φυτών, η χρήση φυτοθρεπτικών ή βιοδιεγερτικών έχει μελετηθεί ως στρατηγική για τον μετριασμό του θερμικού στρες σε περιοχές καλλιέργειας ρυζιού (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al.). Επιπλέον, η χρήση βιοχημικών και φυσιολογικών μεταβλητών (θερμοκρασία των φύλλων, στοματική αγωγιμότητα, παράμετροι φθορισμού χλωροφύλλης, χλωροφύλλη και σχετική περιεκτικότητα σε νερό, σύνθεση μηλονοδιαλδεΰδης και προλίνης) είναι ένα αξιόπιστο εργαλείο για τον έλεγχο των φυτών ρυζιού υπό θερμική καταπόνηση σε τοπικό και διεθνές επίπεδο (Sánchez -Sánchez-40,Al.Briano; et al., 2017, ωστόσο, η έρευνα σχετικά με τη χρήση φυτοορμονικών ψεκασμών στο ρύζι σε τοπικό επίπεδο παραμένει σπάνια (στοματική αγωγιμότητα, παράμετροι φθορισμού χλωροφύλλης και σχετική περιεκτικότητα σε νερό) και βιοχημικές επιδράσεις της διαφυλλικής εφαρμογής τεσσάρων ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών (AUX, CK, GA και BR). (Φωτοσυνθετικές χρωστικές, περιεκτικότητα σε μηλονοδιαλδεΰδη και προλίνη) Μεταβλητές σε δύο εμπορικούς γονότυπους ρυζιού που υποβάλλονται σε συνδυασμένη θερμική καταπόνηση (υψηλές θερμοκρασίες ημέρας/νύχτας).
Σε αυτή τη μελέτη, πραγματοποιήθηκαν δύο ανεξάρτητα πειράματα. Οι γονότυποι Federrose 67 (F67: γονότυπος που αναπτύχθηκε σε υψηλές θερμοκρασίες την τελευταία δεκαετία) και Federrose 2000 (F2000: γονότυπος που αναπτύχθηκε την τελευταία δεκαετία του 20ου αιώνα που εμφανίζει αντοχή στον ιό των λευκών φύλλων) χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά. σπόρους. και το δεύτερο πείραμα, αντίστοιχα. Και οι δύο γονότυποι καλλιεργούνται ευρέως από Κολομβιανούς αγρότες. Οι σπόροι σπάρθηκαν σε δίσκους 10 L (μήκος 39,6 cm, πλάτος 28,8 cm, ύψος 16,8 cm) που περιείχαν αμμώδες αργιλώδες έδαφος με 2% οργανική ουσία. Σε κάθε δίσκο φυτεύτηκαν πέντε προβλαστήσαντοι σπόροι. Οι παλέτες τοποθετήθηκαν στο θερμοκήπιο της Σχολής Γεωργικών Επιστημών του Εθνικού Πανεπιστημίου της Κολομβίας, στην πανεπιστημιούπολη της Μπογκοτά (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), σε υψόμετρο 2556 m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας (asl). μ.) και πραγματοποιήθηκαν από τον Οκτώβριο έως τον Δεκέμβριο του 2019. Ένα πείραμα (Federroz 67) και ένα δεύτερο πείραμα (Federroz 2000) την ίδια σεζόν του 2020.
Οι περιβαλλοντικές συνθήκες στο θερμοκήπιο σε κάθε περίοδο φύτευσης είναι οι εξής: θερμοκρασία ημέρας και νύχτας 30/25°C, σχετική υγρασία 60~80%, φυσική φωτοπερίοδος 12 ώρες (φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία 1500 μmol (φωτόνια) m-2 s-). 1 το μεσημέρι). Τα φυτά γονιμοποιήθηκαν σύμφωνα με το περιεχόμενο κάθε στοιχείου 20 ημέρες μετά την εμφάνιση του σπόρου (DAE), σύμφωνα με τους Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg άζωτο ανά φυτό, 110 mg φώσφορο ανά φυτό, 350 mg κάλιο ανά φυτό, 68 mg ασβέστιο ανά φυτό, 20 mg μαγνήσιο ανά φυτό, 20 mg θείο ανά φυτό, 17 mg πυρίτιο ανά φυτό. Τα φυτά περιέχουν 10 mg βορίου ανά φυτό, 17 mg χαλκού ανά φυτό και 44 mg ψευδάργυρου ανά φυτό. Τα φυτά ρυζιού διατηρήθηκαν σε έως και 47 DAE σε κάθε πείραμα όταν έφτασαν στο φαινολογικό στάδιο V5 κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι αυτό το φαινολογικό στάδιο είναι η κατάλληλη στιγμή για τη διεξαγωγή μελετών θερμικής καταπόνησης στο ρύζι (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
Σε κάθε πείραμα πραγματοποιήθηκαν δύο ξεχωριστές εφαρμογές του ρυθμιστή ανάπτυξης των φύλλων. Το πρώτο σετ ψεκασμών φυτοορμόνης φυλλώματος εφαρμόστηκε 5 ημέρες πριν από την επεξεργασία θερμικής καταπόνησης (42 DAE) για να προετοιμαστούν τα φυτά για περιβαλλοντική καταπόνηση. Στη συνέχεια δόθηκε δεύτερος ψεκασμός φυλλώματος 5 ημέρες μετά την έκθεση των φυτών σε συνθήκες στρες (52 DAE). Χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις φυτοορμόνες και οι ιδιότητες κάθε δραστικού συστατικού που ψεκάστηκε σε αυτή τη μελέτη παρατίθενται στον Συμπληρωματικό Πίνακα 1. Οι συγκεντρώσεις των ρυθμιστών ανάπτυξης των φύλλων που χρησιμοποιήθηκαν ήταν οι εξής: (i) Αυξίνη (1-ναφθυλοξικό οξύ: ΝΑΑ) σε συγκέντρωση 5 × 10−5 M (ii) × 5 Βελτλικό οξύ (ii) – 5 M NAA); GA3); (iii) Κυτοκινίνη (τρανς-ζεατίνη) 1 × 10-5 Μ (iv) Βρασινοστεροειδή [Σπιροσταν-6-όνη, 3,5-διυδροξυ-, (3b,5a,25R)] 5 χ 10-5; Μ. Αυτές οι συγκεντρώσεις επιλέχθηκαν επειδή επάγουν θετικές αποκρίσεις και αυξάνουν την αντοχή των φυτών στη θερμική καταπόνηση (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Φυτά ρυζιού χωρίς ψεκασμούς ρυθμιστή ανάπτυξης φυτών υποβλήθηκαν σε επεξεργασία μόνο με απεσταγμένο νερό. Όλα τα φυτά ρυζιού ψεκάστηκαν με ψεκαστήρα χειρός. Εφαρμόστε 20 ml H2O στο φυτό για να υγράνετε την άνω και κάτω επιφάνεια των φύλλων. Όλοι οι ψεκασμοί φυλλώματος χρησιμοποιούσαν γεωργικό ανοσοενισχυτικό (Agrotin, Bayer CropScience, Κολομβία) σε 0,1% (ν/ν). Η απόσταση μεταξύ της γλάστρας και του ψεκαστήρα είναι 30 cm.
Οι επεξεργασίες θερμικής καταπόνησης χορηγήθηκαν 5 ημέρες μετά τον πρώτο ψεκασμό φυλλώματος (47 DAE) σε κάθε πείραμα. Τα φυτά ρυζιού μεταφέρθηκαν από το θερμοκήπιο σε έναν θάλαμο ανάπτυξης 294 L (MLR-351H, Sanyo, IL, USA) για να δημιουργηθεί θερμική καταπόνηση ή να διατηρηθούν οι ίδιες περιβαλλοντικές συνθήκες (47 DAE). Η συνδυασμένη επεξεργασία θερμικής καταπόνησης πραγματοποιήθηκε με ρύθμιση του θαλάμου στις ακόλουθες θερμοκρασίες ημέρας/νύχτας: υψηλή θερμοκρασία ημέρας [40°C για 5 ώρες (από τις 11:00 έως τις 16:00)] και τη νυχτερινή περίοδο [30°C για 5 ώρες]. 8 συνεχόμενες ημέρες (από τις 19:00 έως τις 24:00). Η θερμοκρασία του στρες και ο χρόνος έκθεσης επιλέχθηκαν με βάση προηγούμενες μελέτες (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). Από την άλλη πλευρά, μια ομάδα φυτών που μεταφέρθηκαν στον θάλαμο ανάπτυξης διατηρήθηκαν στο θερμοκήπιο στην ίδια θερμοκρασία (30°C την ημέρα/25°C τη νύχτα) για 8 συνεχόμενες ημέρες.
Στο τέλος του πειράματος, ελήφθησαν οι ακόλουθες ομάδες θεραπείας: (i) συνθήκη θερμοκρασίας ανάπτυξης + εφαρμογή απεσταγμένου νερού [απόλυτος έλεγχος (AC)], (ii) κατάσταση θερμικής καταπόνησης + εφαρμογή απεσταγμένου νερού [Έλεγχος θερμικής καταπόνησης (SC)], (iii) συνθήκες θερμικής καταπόνησης + εφαρμογή αυξίνης (AUX), (iv) κατάσταση θερμικής καταπόνησης + συνθήκη θερμικής καταπόνησης Κατάσταση θερμικής καταπόνησης + brassinosteroid (BR) Παράρτημα. Αυτές οι ομάδες θεραπείας χρησιμοποιήθηκαν για δύο γονότυπους (F67 και F2000). Όλες οι επεξεργασίες πραγματοποιήθηκαν σε ένα πλήρως τυχαιοποιημένο σχέδιο με πέντε επαναλήψεις, η καθεμία αποτελούμενη από ένα φυτό. Κάθε φυτό χρησιμοποιήθηκε για την ανάγνωση των μεταβλητών που καθορίστηκαν στο τέλος του πειράματος. Το πείραμα διήρκεσε 55 DAE.
Η στοματική αγωγιμότητα (gs) μετρήθηκε χρησιμοποιώντας ένα φορητό ποροσόμετρο (SC-1, METER Group Inc., USA) που κυμαίνεται από 0 έως 1000 mmol m-2 s-1, με άνοιγμα θαλάμου δείγματος 6,35 mm. Οι μετρήσεις λαμβάνονται με την προσάρτηση ενός στοματομετρικού καθετήρα σε ένα ώριμο φύλλο με τον κύριο βλαστό του φυτού πλήρως διογκωμένο. Για κάθε επεξεργασία, μετρήθηκαν gs σε τρία φύλλα κάθε φυτού μεταξύ 11:00 και 16:00 και υπολογίστηκαν κατά μέσο όρο.
Το RWC προσδιορίστηκε σύμφωνα με τη μέθοδο που περιγράφεται από τους Ghoulam et al. (2002). Το πλήρως διογκωμένο φύλλο που χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό του g χρησιμοποιήθηκε επίσης για τη μέτρηση του RWC. Το φρέσκο ​​βάρος (FW) προσδιορίστηκε αμέσως μετά τη συγκομιδή χρησιμοποιώντας ψηφιακή ζυγαριά. Τα φύλλα στη συνέχεια τοποθετήθηκαν σε ένα πλαστικό δοχείο γεμάτο με νερό και αφέθηκαν στο σκοτάδι σε θερμοκρασία δωματίου (22°C) για 48 ώρες. Στη συνέχεια ζυγίστε σε ψηφιακή ζυγαριά και καταγράψτε το διογκωμένο βάρος (TW). Τα διογκωμένα φύλλα ξηράνθηκαν σε φούρνο στους 75°C για 48 ώρες και καταγράφηκε το ξηρό τους βάρος (DW).
Η σχετική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας ένα μετρητή χλωροφύλλης (atLeafmeter, FT Green LLC, USA) και εκφράστηκε σε μονάδες atLeaf (Dey et al., 2016). Οι μετρήσεις μέγιστης κβαντικής απόδοσης PSII (λόγος Fv/Fm) καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας ένα φθορόμετρο χλωροφύλλης συνεχούς διέγερσης (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Τα φύλλα προσαρμόστηκαν στο σκοτάδι χρησιμοποιώντας σφιγκτήρες φύλλων για 20 λεπτά πριν από τις μετρήσεις Fv/Fm (Restrepo-Diaz and Garces-Varon, 2013). Αφού τα φύλλα εγκλιματίστηκαν στο σκοτάδι, μετρήθηκαν η γραμμή βάσης (F0) και ο μέγιστος φθορισμός (Fm). Από αυτά τα δεδομένα, υπολογίστηκαν ο μεταβλητός φθορισμός (Fv = Fm – F0), η αναλογία μεταβλητού φθορισμού προς μέγιστο φθορισμό (Fv/Fm), η μέγιστη κβαντική απόδοση της φωτοχημείας PSII (Fv/F0) και η αναλογία Fm/F0 (Lee, 2008, 2008). Οι σχετικές μετρήσεις φθορισμού χλωροφύλλης και χλωροφύλλης ελήφθησαν στα ίδια φύλλα που χρησιμοποιήθηκαν για μετρήσεις gs.
Περίπου 800 mg νωπού βάρους φύλλου συλλέχθηκαν ως βιοχημικές μεταβλητές. Τα δείγματα φύλλων στη συνέχεια ομογενοποιήθηκαν σε υγρό άζωτο και αποθηκεύτηκαν για περαιτέρω ανάλυση. Η φασματομετρική μέθοδος που χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της περιεκτικότητας σε χλωροφύλλη a, b και καροτενοειδών των ιστών βασίζεται στη μέθοδο και τις εξισώσεις που περιγράφονται από τον Wellburn (1994). Δείγματα ιστού φύλλων (30 mg) συλλέχθηκαν και ομογενοποιήθηκαν σε 3 ml ακετόνης 80%. Τα δείγματα στη συνέχεια φυγοκεντρήθηκαν (μοντέλο 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, USA) στις 5000 rpm για 10 λεπτά για να απομακρυνθούν τα σωματίδια. Το υπερκείμενο αραιώθηκε σε τελικό όγκο 6 ml με προσθήκη 80% ακετόνης (Sims and Gamon, 2002). Η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη προσδιορίστηκε στα 663 (χλωροφύλλη α) και 646 (χλωροφύλλη b) nm, και στα καροτενοειδή στα 470 nm χρησιμοποιώντας ένα φασματοφωτόμετρο (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, USA).
Η μέθοδος θειοβαρβιτουρικού οξέος (TBA) που περιγράφεται από τους Hodges et al. (1999) χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση της υπεροξείδωσης των λιπιδίων της μεμβράνης (MDA). Περίπου 0,3 g ιστού φύλλων ομογενοποιήθηκαν επίσης σε υγρό άζωτο. Τα δείγματα φυγοκεντρήθηκαν στις 5000 rpm και η απορρόφηση μετρήθηκε σε φασματοφωτόμετρο στα 440, 532 και 600 nm. Τέλος, η συγκέντρωση MDA υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τον συντελεστή εξάλειψης (157 M mL−1).
Η περιεκτικότητα σε προλίνη όλων των θεραπειών προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο που περιγράφεται από τους Bates et al. (1973). Προσθέστε 10 ml υδατικού διαλύματος σουλφοσαλικυλικού οξέος 3% στο αποθηκευμένο δείγμα και διηθήστε μέσω διηθητικού χαρτιού Whatman (αρ. 2). Στη συνέχεια, 2 ml αυτού του διηθήματος αντέδρασαν με 2 ml νινυδρικού οξέος και 2 ml παγόμορφου οξικού οξέος. Το μίγμα τοποθετήθηκε σε λουτρό νερού στους 90°C για 1 ώρα. Σταματήστε την αντίδραση επωάζοντας σε πάγο. Ανακινήστε δυνατά το σωληνάριο χρησιμοποιώντας αναδευτήρα vortex και διαλύστε το προκύπτον διάλυμα σε 4 ml τολουολίου. Οι μετρήσεις απορρόφησης προσδιορίστηκαν στα 520 nm χρησιμοποιώντας το ίδιο φασματοφωτόμετρο που χρησιμοποιήθηκε για τον ποσοτικό προσδιορισμό των φωτοσυνθετικών χρωστικών (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, USA).
Η μέθοδος που περιγράφεται από τους Gerhards et al. (2016) για τον υπολογισμό της θερμοκρασίας θόλου και του CSI. Οι θερμικές φωτογραφίες λήφθηκαν με κάμερα FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, USA) με ακρίβεια ±2°C στο τέλος της περιόδου καταπόνησης. Τοποθετήστε μια λευκή επιφάνεια πίσω από το φυτό για φωτογράφηση. Και πάλι, δύο εργοστάσια θεωρήθηκαν ως μοντέλα αναφοράς. Τα φυτά τοποθετήθηκαν σε λευκή επιφάνεια. Το ένα επικαλύφθηκε με ένα γεωργικό ανοσοενισχυτικό (Agrotin, Bayer CropScience, Μπογκοτά, Κολομβία) για να προσομοιώσει το άνοιγμα όλων των στομάτων [wet mode (Twet)] και το άλλο ήταν ένα φύλλο χωρίς καμία εφαρμογή [Dry mode (Tdry)] (Castro -Duque et al., 2020). Η απόσταση μεταξύ της κάμερας και της κατσαρόλας κατά τη διάρκεια των γυρισμάτων ήταν 1 m.
Ο δείκτης σχετικής ανοχής υπολογίστηκε έμμεσα χρησιμοποιώντας στοματική αγωγιμότητα (gs) των φυτών που υποβλήθηκαν σε θεραπεία σε σύγκριση με τα φυτά ελέγχου (φυτά χωρίς επεξεργασίες καταπόνησης και με εφαρμοσμένους ρυθμιστές ανάπτυξης) για να προσδιοριστεί η ανοχή των επεξεργασμένων γονότυπων που αξιολογήθηκαν σε αυτή τη μελέτη. Το RTI λήφθηκε χρησιμοποιώντας μια εξίσωση προσαρμοσμένη από τους Chávez-Arias et al. (2020).
Σε κάθε πείραμα, όλες οι φυσιολογικές μεταβλητές που αναφέρονται παραπάνω προσδιορίστηκαν και καταγράφηκαν σε 55 DAE χρησιμοποιώντας πλήρως διογκωμένα φύλλα που συλλέχθηκαν από τον άνω θόλο. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις σε θάλαμο ανάπτυξης για να αποφευχθεί η αλλαγή των περιβαλλοντικών συνθηκών στις οποίες αναπτύσσονται τα φυτά.
Τα δεδομένα από το πρώτο και το δεύτερο πείραμα αναλύθηκαν μαζί ως μια σειρά πειραμάτων. Κάθε πειραματική ομάδα αποτελούνταν από 5 φυτά και κάθε φυτό αποτελούσε μια πειραματική μονάδα. Πραγματοποιήθηκε ανάλυση διακύμανσης (ANOVA) (P ≤ 0,05). Όταν εντοπίστηκαν σημαντικές διαφορές, χρησιμοποιήθηκε το post hoc συγκριτικό τεστ του Tukey στο P ≤ 0,05. Χρησιμοποιήστε τη συνάρτηση τόξου για να μετατρέψετε τις ποσοστιαίες τιμές. Τα δεδομένα αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας λογισμικό Statistix v 9.0 (Analytic Software, Tallahassee, FL, USA) και σχεδιάστηκαν χρησιμοποιώντας SigmaPlot (έκδοση 10.0; Systat Software, San Jose, CA, USA). Η ανάλυση του κύριου συστατικού πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το λογισμικό InfoStat 2016 (Analysis Software, National University of Cordoba, Argentina) για τον εντοπισμό των καλύτερων ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών υπό μελέτη.
Ο Πίνακας 1 συνοψίζει την ANOVA που δείχνει τα πειράματα, τις διαφορετικές επεξεργασίες και τις αλληλεπιδράσεις τους με τις φωτοσυνθετικές χρωστικές των φύλλων (χλωροφύλλη a, b, ολική και καροτενοειδή), την περιεκτικότητα σε μηλονοδιαλδεΰδη (MDA) και προλίνη και στοματική αγωγιμότητα. Επίδραση gs, σχετική περιεκτικότητα σε νερό. (RWC), περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, παράμετροι φθορισμού χλωροφύλλης άλφα, θερμοκρασία στέμματος (PCT) (°C), δείκτης στρες καλλιέργειας (CSI) και δείκτης σχετικής ανοχής φυτών ρυζιού σε 55 DAE.
Πίνακας 1. Σύνοψη δεδομένων ANOVA για φυσιολογικές και βιοχημικές μεταβλητές ρυζιού μεταξύ πειραμάτων (γονότυποι) και επεξεργασίες θερμικής καταπόνησης.
Οι διαφορές (P≤0,01) στις αλληλεπιδράσεις φωτοσυνθετικής χρωστικής των φύλλων, τη σχετική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη (Αναγνώσεις Atleaf) και τις παραμέτρους φθορισμού άλφα-χλωροφύλλης μεταξύ πειραμάτων και θεραπειών φαίνονται στον Πίνακα 2. Οι υψηλές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας αύξησαν τη συνολική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη και καροτένιο. Σπορόφυτα ρυζιού χωρίς διαφυλλικό ψεκασμό φυτοορμονών (2,36 mg g-1 για το "F67″ και 2,56 mg g-1 για το "F2000") σε σύγκριση με φυτά που αναπτύχθηκαν υπό βέλτιστες συνθήκες θερμοκρασίας (2,67 mg g-1)) εμφάνισαν χαμηλότερη περιεκτικότητα σε ολική χλωροφύλλη. Και στα δύο πειράματα, το «F67» ήταν 2,80 mg g-1 και το «F2000» ήταν 2,80 mg g-1. Επιπλέον, τα σπορόφυτα ρυζιού που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με συνδυασμό ψεκασμών AUX και GA υπό θερμική καταπόνηση παρουσίασαν επίσης μείωση στην περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη και στους δύο γονότυπους (AUX = 1,96 mg g-1 και GA = 1,45 mg g-1 για το «F67» , AUX = 1,96 mg ″ g-1 και «4 GA AUX = 2,24 mg) g-1 και GA = 1,43 mg g-1 (για το “F2000″ ) υπό συνθήκες θερμικής καταπόνησης. Υπό συνθήκες θερμικής καταπόνησης, η διαφυλλική επεξεργασία με BR είχε ως αποτέλεσμα μια ελαφρά αύξηση αυτής της μεταβλητής και στους δύο γονότυπους. Τέλος, ο ψεκασμός φυλλώματος CK έδειξε τις υψηλότερες τιμές φωτοσυνθετικής χρωστικής μεταξύ όλων των θεραπειών (θεραπείες AUX, GA, BR, SC και AC) στους γονότυπους F67 (3,24 mg g-1) και F2000 (3,65 mg g-1). Η σχετική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη (μονάδα Atleaf) μειώθηκε επίσης από τη συνδυασμένη θερμική καταπόνηση. Οι υψηλότερες τιμές καταγράφηκαν επίσης σε φυτά που ψεκάστηκαν με CC και στους δύο γονότυπους (41,66 για το “F67” και 49,30 για το “F2000”). Οι αναλογίες Fv και Fv/Fm έδειξαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των θεραπειών και των ποικιλιών (Πίνακας 2). Συνολικά, μεταξύ αυτών των μεταβλητών, η ποικιλία F67 ήταν λιγότερο ευαίσθητη στη θερμική καταπόνηση από την ποικιλία F2000. Οι αναλογίες Fv και Fv/Fm υπέφεραν περισσότερο στο δεύτερο πείραμα. Τα στρεσαρισμένα σπορόφυτα «F2000» που δεν ψεκάστηκαν με καμία φυτοορμόνη είχαν τις χαμηλότερες τιμές Fv (2120,15) και αναλογίες Fv/Fm (0,59), αλλά ο ψεκασμός στα φύλλα με CK βοήθησε στην αποκατάσταση αυτών των τιμών (Fv: 2591, 89 m 3io:/F). , λαμβάνοντας μετρήσεις παρόμοιες με αυτές που καταγράφηκαν σε φυτά «F2000» που καλλιεργήθηκαν υπό βέλτιστες συνθήκες θερμοκρασίας (Fv: 2955,35, αναλογία Fv/Fm: 0,73:0,72). Δεν υπήρχαν σημαντικές διαφορές στον αρχικό φθορισμό (F0), στο μέγιστο φθορισμό (Fm), στη μέγιστη φωτοχημική κβαντική απόδοση του PSII (Fv/F0) και στην αναλογία Fm/F0. Τέλος, το BR έδειξε παρόμοια τάση όπως παρατηρήθηκε με το CK (Fv 2545,06, λόγος Fv/Fm 0,73).
Πίνακας 2. Επίδραση συνδυασμένης θερμικής καταπόνησης (40°/30°C ημέρα/νύχτα) στις φωτοσυνθετικές χρωστικές των φύλλων [ολική χλωροφύλλη (Chl Total), χλωροφύλλη a (Chl a), χλωροφύλλη b (Chl b) και καροτενοειδή επίδραση Cx+c], σχετική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη (μονάδα χλωροφύλλης) παράμετροι (αρχικός φθορισμός (F0), μέγιστος φθορισμός (Fm), μεταβλητός φθορισμός (Fv), μέγιστη απόδοση PSII (Fv/Fm), φωτοχημική μέγιστη κβαντική απόδοση PSII (Fv/F0 ) και Fm/F0 σε φυτά δύο γονότυπων ρυζιού) και 60Fed (60Fed) (F2000)] 55 ημέρες μετά την εμφάνιση (DAE)).
Η σχετική περιεκτικότητα σε νερό (RWC) διαφορετικών επεξεργασμένων φυτών ρυζιού έδειξε διαφορές (P ≤ 0,05) στην αλληλεπίδραση μεταξύ πειραματικών και διαφυλλικών επεξεργασιών (Εικ. 1Α). Κατά την αγωγή με SA, οι χαμηλότερες τιμές καταγράφηκαν και για τους δύο γονότυπους (74,01% για το F67 και 76,6% για το F2000). Υπό συνθήκες θερμικής καταπόνησης, το RWC των φυτών ρυζιού και των δύο γονότυπων που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με διαφορετικές φυτοορμόνες αυξήθηκε σημαντικά. Συνολικά, οι εφαρμογές φυλλώματος CK, GA, AUX ή BR αύξησαν το RWC σε τιμές παρόμοιες με εκείνες των φυτών που καλλιεργήθηκαν υπό βέλτιστες συνθήκες κατά τη διάρκεια του πειράματος. Ο απόλυτος έλεγχος και τα φυτά που ψεκάστηκαν με φύλλα κατέγραψαν τιμές περίπου 83% και για τους δύο γονότυπους. Από την άλλη πλευρά, το gs έδειξε επίσης σημαντικές διαφορές (P ≤ 0,01) στην αλληλεπίδραση πειράματος-θεραπείας (Εικ. 1Β). Το εργοστάσιο απόλυτου ελέγχου (AC) κατέγραψε επίσης τις υψηλότερες τιμές για κάθε γονότυπο (440,65 mmol m-2s-1 για το F67 και 511,02 mmol m-2s-1 για το F2000). Τα φυτά ρυζιού που υποβλήθηκαν μόνο σε συνδυασμένη θερμική καταπόνηση έδειξαν τις χαμηλότερες τιμές gs και για τους δύο γονότυπους (150,60 mmol m-2s-1 για το F67 και 171,32 mmol m-2s-1 για το F2000). Η διαφυλλική επεξεργασία με όλους τους ρυθμιστές ανάπτυξης των φυτών αύξησε επίσης g. Σε φυτά ρυζιού F2000 που ψεκάστηκαν με CC, η επίδραση του διαφυλλικού ψεκασμού με φυτοορμόνες ήταν πιο εμφανής. Αυτή η ομάδα φυτών δεν έδειξε διαφορές σε σύγκριση με τα φυτά απόλυτου μάρτυρα (AC 511.02 και CC 499.25 mmol m-2s-1).
Σχήμα 1. Επίδραση της συνδυασμένης θερμικής καταπόνησης (40°/30°C ημέρα/νύχτα) στη σχετική περιεκτικότητα σε νερό (RWC) (Α), στοματική αγωγιμότητα (gs) (Β), παραγωγή μηλονοδιαλδεΰδης (MDA) (C) και περιεκτικότητα σε προλίνη. (Δ) σε φυτά δύο γονότυπων ρυζιού (F67 και F2000) στις 55 ημέρες μετά την εμφάνιση (DAE). Οι θεραπείες που αξιολογήθηκαν για κάθε γονότυπο περιλάμβαναν: απόλυτο έλεγχο (AC), έλεγχο θερμικής καταπόνησης (SC), θερμικό στρες + αυξίνη (AUX), θερμικό στρες + γιββερελίνη (GA), θερμικό στρες + μιτογόνο κυττάρων (CK) και θερμικό στρες + βρασινοστεροειδή. (BR). Κάθε στήλη αντιπροσωπεύει το μέσο ± τυπικό σφάλμα πέντε σημείων δεδομένων (n = 5). Οι στήλες ακολουθούμενες από διαφορετικά γράμματα υποδεικνύουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σύμφωνα με το τεστ Tukey (P ≤ 0,05). Τα γράμματα με πρόσημο ίσου υποδεικνύουν ότι ο μέσος όρος δεν είναι στατιστικά σημαντικός (≤ 0,05).
Τα περιεχόμενα MDA (P ≤ 0,01) και προλίνη (P ≤ 0,01) έδειξαν επίσης σημαντικές διαφορές στην αλληλεπίδραση μεταξύ πειράματος και θεραπείας φυτοορμόνης (Εικ. 1C, D). Αυξημένη υπεροξείδωση λιπιδίων παρατηρήθηκε με την επεξεργασία SC και στους δύο γονότυπους (Εικόνα 1C), ωστόσο τα φυτά που υποβλήθηκαν σε αγωγή με ψεκασμό ρυθμιστή ανάπτυξης των φύλλων παρουσίασαν μειωμένη υπεροξείδωση λιπιδίων και στους δύο γονότυπους. Γενικά, η χρήση φυτοορμονών (CA, AUC, BR ή GA) οδηγεί σε μείωση της υπεροξείδωσης των λιπιδίων (περιεκτικότητα MDA). Δεν βρέθηκαν διαφορές μεταξύ φυτών εναλλασσόμενου ρεύματος δύο γονότυπων και φυτών υπό θερμική καταπόνηση και ψεκασμένα με φυτοορμόνες (οι παρατηρούμενες τιμές FW στα φυτά «F67» κυμαίνονταν από 4,38–6,77 μmol g-1 και στα φυτά «F2000» «οι παρατηρούμενες τιμές κυμαίνονταν από 84 έως 1.192 μmol). Από την άλλη πλευρά, η σύνθεση προλίνης στα φυτά «F67» ήταν χαμηλότερη από ό,τι στα φυτά «F2000» υπό συνδυασμένη καταπόνηση, γεγονός που οδήγησε σε αύξηση της παραγωγής προλίνης σε φυτά ρυζιού που είχαν υποστεί θερμική καταπόνηση, και στα δύο πειράματα, παρατηρήθηκε ότι η χορήγηση αυτών των ορμονών αύξησε σημαντικά την περιεκτικότητα σε αμινοξέα των φυτών F2000 και 4.8 BRm (4.8 AUX). g-1) αντίστοιχα (Εικ. 1G).
Οι επιδράσεις του ψεκασμού ρυθμιστή ανάπτυξης των φυλλωμάτων και της συνδυασμένης θερμικής καταπόνησης στη θερμοκρασία του θόλου των φυτών και τον δείκτη σχετικής ανοχής (RTI) φαίνονται στα Σχήματα 2Α και Β. Και για τους δύο γονότυπους, η θερμοκρασία του θόλου των φυτών AC ήταν κοντά στους 27°C και των φυτών SC ήταν περίπου 28°C. ΜΕ. Παρατηρήθηκε επίσης ότι οι επεξεργασίες φυλλώματος με CK και BR οδήγησαν σε μείωση 2-3°C στη θερμοκρασία του θόλου σε σύγκριση με τα φυτά SC (Εικόνα 2Α). Το RTI εμφάνισε παρόμοια συμπεριφορά με άλλες φυσιολογικές μεταβλητές, δείχνοντας σημαντικές διαφορές (P ≤ 0,01) στην αλληλεπίδραση μεταξύ πειράματος και θεραπείας (Εικόνα 2Β). Τα φυτά SC εμφάνισαν χαμηλότερη ανοχή των φυτών και στους δύο γονότυπους (34,18% και 33,52% για τα φυτά ρυζιού «F67» και «F2000», αντίστοιχα). Η διαφυλλική τροφοδοσία φυτοορμονών βελτιώνει την RTI σε φυτά που εκτίθενται σε υψηλή θερμοκρασία. Αυτό το φαινόμενο ήταν πιο έντονο σε φυτά «F2000» που ψεκάστηκαν με CC, στα οποία το RTI ήταν 97,69. Από την άλλη πλευρά, σημαντικές διαφορές παρατηρήθηκαν μόνο στον δείκτη στρες απόδοσης (CSI) των φυτών ρυζιού υπό συνθήκες καταπόνησης ψεκασμού με παράγοντα φυλλώματος (P ≤ 0,01) (Εικ. 2Β). Μόνο τα φυτά ρυζιού που υποβλήθηκαν σε πολύπλοκη θερμική καταπόνηση παρουσίασαν την υψηλότερη τιμή δείκτη στρες (0,816). Όταν τα φυτά του ρυζιού ψεκάστηκαν με διάφορες φυτοορμόνες, ο δείκτης στρες ήταν χαμηλότερος (τιμές από 0,6 έως 0,67). Τέλος, το φυτό ρυζιού που καλλιεργήθηκε υπό βέλτιστες συνθήκες είχε τιμή 0,138.
Σχήμα 2. Επιδράσεις της συνδυασμένης θερμικής καταπόνησης (40°/30°C ημέρα/νύχτα) στη θερμοκρασία του θόλου (Α), στο δείκτη σχετικής ανοχής (RTI) (B) και στον δείκτη στρες καλλιέργειας (CSI) (C) δύο φυτικών ειδών. Οι γονότυποι ρυζιού του εμπορίου (F67 και F2000) υποβλήθηκαν σε διαφορετικές θερμικές επεξεργασίες. Οι θεραπείες που αξιολογήθηκαν για κάθε γονότυπο περιλάμβαναν: απόλυτο έλεγχο (AC), έλεγχο θερμικής καταπόνησης (SC), θερμικό στρες + αυξίνη (AUX), θερμικό στρες + γιββερελίνη (GA), θερμικό στρες + μιτογόνο κυττάρων (CK) και θερμικό στρες + βρασινοστεροειδή. (BR). Η συνδυασμένη θερμική καταπόνηση περιλαμβάνει την έκθεση των φυτών ρυζιού σε υψηλές θερμοκρασίες ημέρας/νύχτας (40°/30°C ημέρα/νύχτα). Κάθε στήλη αντιπροσωπεύει το μέσο ± τυπικό σφάλμα πέντε σημείων δεδομένων (n = 5). Οι στήλες ακολουθούμενες από διαφορετικά γράμματα υποδεικνύουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σύμφωνα με το τεστ Tukey (P ≤ 0,05). Τα γράμματα με πρόσημο ίσου υποδεικνύουν ότι ο μέσος όρος δεν είναι στατιστικά σημαντικός (≤ 0,05).
Η ανάλυση κύριου συστατικού (PCA) αποκάλυψε ότι οι μεταβλητές που αξιολογήθηκαν σε 55 DAE εξήγησαν το 66,1% των φυσιολογικών και βιοχημικών αποκρίσεων των φυτών ρυζιού υπό θερμική καταπόνηση που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με ψεκασμό ρυθμιστή ανάπτυξης (Εικ. 3). Τα διανύσματα αντιπροσωπεύουν μεταβλητές και οι τελείες αντιπροσωπεύουν ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών (GRs). Οι φορείς του gs, η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, η μέγιστη κβαντική απόδοση του PSII (Fv/Fm) και οι βιοχημικές παράμετροι (TChl, MDA και προλίνη) βρίσκονται σε κοντινή γωνία με την προέλευση, υποδηλώνοντας υψηλή συσχέτιση μεταξύ της φυσιολογικής συμπεριφοράς των φυτών και αυτών. μεταβλητός. Μία ομάδα (V) περιελάμβανε σπορόφυτα ρυζιού που αναπτύχθηκαν στη βέλτιστη θερμοκρασία (AT) και φυτά F2000 που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με CK και BA. Ταυτόχρονα, η πλειονότητα των φυτών που υποβλήθηκαν σε αγωγή με GR σχημάτισαν μια ξεχωριστή ομάδα (IV) και η θεραπεία με GA στο F2000 σχημάτισε μια ξεχωριστή ομάδα (II). Αντίθετα, σπορόφυτα ρυζιού που υπέστησαν θερμική καταπόνηση (ομάδες I και III) χωρίς ψεκασμό φυτοορμονών στα φύλλα (και οι δύο γονότυποι ήταν SC) εντοπίστηκαν σε μια ζώνη αντίθετη από την ομάδα V, καταδεικνύοντας την επίδραση της θερμικής καταπόνησης στη φυσιολογία των φυτών. .
Σχήμα 3. Βιγραφική ανάλυση των επιπτώσεων της συνδυασμένης θερμικής καταπόνησης (40°/30°C ημέρα/νύχτα) σε φυτά δύο γονότυπων ρυζιού (F67 και F2000) στις 55 ημέρες μετά την εμφάνιση (DAE). Συντομογραφίες: AC F67, απόλυτος έλεγχος F67; SC F67, έλεγχος θερμικής καταπόνησης F67; AUX F67, θερμική καταπόνηση + αυξίνη F67; GA F67, θερμική καταπόνηση + γιββερελίνη F67; CK F67, θερμική καταπόνηση + κυτταρική διαίρεση BR F67, θερμική καταπόνηση + βρασινοστεροειδές. F67; AC F2000, απόλυτος έλεγχος F2000; SC F2000, Έλεγχος θερμικής καταπόνησης F2000; AUX F2000, θερμική καταπόνηση + αυξίνη F2000; GA F2000, θερμική καταπόνηση + γιβερελίνη F2000; CK F2000, θερμική καταπόνηση + κυτοκινίνη, BR F2000, θερμική καταπόνηση + στεροειδές ορείχαλκου. F2000.
Μεταβλητές όπως η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, η στοματική αγωγιμότητα, η αναλογία Fv/Fm, η περιεκτικότητα CSI, MDA, RTI και προλίνης μπορούν να βοηθήσουν στην κατανόηση της προσαρμογής των γονότυπων ρυζιού και στην αξιολόγηση του αντίκτυπου των αγρονομικών στρατηγικών υπό θερμική καταπόνηση (Sarsu et al., 2018, Quintero-Calderon et al.). Ο σκοπός αυτού του πειράματος ήταν να αξιολογήσει την επίδραση της εφαρμογής τεσσάρων ρυθμιστών ανάπτυξης στις φυσιολογικές και βιοχημικές παραμέτρους των δενδρυλλίων ρυζιού κάτω από πολύπλοκες συνθήκες θερμικής καταπόνησης. Η δοκιμή δενδρυλλίων είναι μια απλή και γρήγορη μέθοδος για την ταυτόχρονη αξιολόγηση των φυτών ρυζιού ανάλογα με το μέγεθος ή την κατάσταση της διαθέσιμης υποδομής (Sarsu et al. 2018). Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδειξαν ότι το συνδυασμένο θερμικό στρες προκαλεί διαφορετικές φυσιολογικές και βιοχημικές αποκρίσεις στους δύο γονότυπους ρυζιού, υποδεικνύοντας μια διαδικασία προσαρμογής. Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν επίσης ότι οι ψεκασμοί ρυθμιστών ανάπτυξης φυλλώματος (κυρίως κυτοκινίνες και βρασινοστεροειδή) βοηθούν το ρύζι να προσαρμοστεί σε πολύπλοκες θερμικές καταπονήσεις καθώς ευνοούν κυρίως τα gs, το RWC, την αναλογία Fv/Fm, τις φωτοσυνθετικές χρωστικές και την περιεκτικότητα σε προλίνη.
Η εφαρμογή ρυθμιστών ανάπτυξης βοηθά στη βελτίωση της κατάστασης του νερού των φυτών ρυζιού υπό θερμική καταπόνηση, η οποία μπορεί να σχετίζεται με υψηλότερη καταπόνηση και χαμηλότερες θερμοκρασίες θόλου των φυτών. Αυτή η μελέτη έδειξε ότι μεταξύ των φυτών «F2000» (ευαίσθητος γονότυπος), τα φυτά ρυζιού που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία κυρίως με CK ή BR είχαν υψηλότερες τιμές gs και χαμηλότερες τιμές PCT από τα φυτά που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με SC. Προηγούμενες μελέτες έδειξαν επίσης ότι το gs και το PCT είναι ακριβείς φυσιολογικοί δείκτες που μπορούν να καθορίσουν την προσαρμοστική απόκριση των φυτών ρυζιού και τις επιδράσεις των αγρονομικών στρατηγικών στο θερμικό στρες (Restrepo-Diaz and Garces-Varon, 2013· Sarsu et al., 2018· Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). Το CK ή το BR των φύλλων ενισχύουν το g υπό στρες, επειδή αυτές οι φυτικές ορμόνες μπορούν να προάγουν το άνοιγμα του στομάχου μέσω συνθετικών αλληλεπιδράσεων με άλλα μόρια σηματοδότησης όπως το ABA (προαγωγέας της σύγκλεισης του στομάχου υπό αβιοτικό στρες) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013). ). , 2014). Το άνοιγμα του στομίου προάγει την ψύξη των φύλλων και βοηθά στη μείωση της θερμοκρασίας του θόλου (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Για αυτούς τους λόγους, η θερμοκρασία του θόλου των φυτών ρυζιού που ψεκάζονται με CK ή BR μπορεί να είναι χαμηλότερη υπό συνδυασμένη θερμική καταπόνηση.
Το στρες υψηλής θερμοκρασίας μπορεί να μειώσει την περιεκτικότητα των φύλλων σε φωτοσυνθετική χρωστική (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). Σε αυτή τη μελέτη, όταν τα φυτά του ρυζιού ήταν υπό θερμική καταπόνηση και δεν ψεκάστηκαν με κανέναν ρυθμιστή ανάπτυξης φυτών, οι φωτοσυνθετικές χρωστικές έτειναν να μειώνονται και στους δύο γονότυπους (Πίνακας 2). Feng et al. (2013) ανέφερε επίσης σημαντική μείωση στην περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη σε φύλλα δύο γονότυπων σιταριού που εκτίθενται σε θερμική καταπόνηση. Η έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες οδηγεί συχνά σε μειωμένη περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, η οποία μπορεί να οφείλεται στη μειωμένη βιοσύνθεση χλωροφύλλης, στην αποικοδόμηση των χρωστικών ή σε συνδυασμένες επιδράσεις τους υπό θερμική καταπόνηση (Fahad et al., 2017). Ωστόσο, τα φυτά ρυζιού που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία κυρίως με CK και BA αύξησαν τη συγκέντρωση των φωτοσυνθετικών χρωστικών των φύλλων υπό θερμική καταπόνηση. Παρόμοια αποτελέσματα αναφέρθηκαν επίσης από τους Jespersen and Huang (2015) και Suchsagunpanit et al. (2015), οι οποίοι παρατήρησαν αύξηση της περιεκτικότητας σε χλωροφύλλη των φύλλων μετά από εφαρμογή ζεατίνης και επιβρασινοστεροειδών ορμονών σε βεντόχορτο και ρύζι υπό θερμική καταπόνηση, αντίστοιχα. Μια λογική εξήγηση για το γιατί τα CK και BR προάγουν αυξημένη περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη των φύλλων υπό συνδυασμένη θερμική καταπόνηση είναι ότι η CK μπορεί να ενισχύσει την έναρξη της παρατεταμένης επαγωγής προαγωγέων έκφρασης (όπως ο προαγωγέας που ενεργοποιεί τη γήρανση (SAG12) ή ο προαγωγέας HSP18) και να μειώσει την απώλεια χλωροφύλλης στα φύλλα. , καθυστερούν τη γήρανση των φύλλων και αυξάνουν την αντοχή του φυτού στη θερμότητα (Liu et al., 2020). Το BR μπορεί να προστατεύσει τη χλωροφύλλη των φύλλων και να αυξήσει την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη των φύλλων ενεργοποιώντας ή προκαλώντας τη σύνθεση ενζύμων που εμπλέκονται στη βιοσύνθεση της χλωροφύλλης υπό συνθήκες στρες (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Τέλος, δύο φυτορμόνες (CK και BR) προάγουν επίσης την έκφραση των πρωτεϊνών θερμικού σοκ και βελτιώνουν διάφορες διαδικασίες μεταβολικής προσαρμογής, όπως η αυξημένη βιοσύνθεση χλωροφύλλης (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Οι παράμετροι φθορισμού χλωροφύλλης παρέχουν μια ταχεία και μη καταστροφική μέθοδο που μπορεί να αξιολογήσει την ανοχή των φυτών ή την προσαρμογή σε συνθήκες αβιοτικής καταπόνησης (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Παράμετροι όπως ο λόγος Fv/Fm έχουν χρησιμοποιηθεί ως δείκτες προσαρμογής των φυτών στις συνθήκες καταπόνησης (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Σε αυτή τη μελέτη, τα φυτά SC έδειξαν τις χαμηλότερες τιμές αυτής της μεταβλητής, κυρίως των φυτών ρυζιού «F2000». Yin et al. (2010) διαπίστωσε επίσης ότι η αναλογία Fv/Fm των φύλλων ρυζιού με την υψηλότερη καλλιέργεια μειώθηκε σημαντικά σε θερμοκρασίες άνω των 35°C. Σύμφωνα με τους Feng et al. (2013), ο χαμηλότερος λόγος Fv/Fm υπό θερμική καταπόνηση δείχνει ότι ο ρυθμός δέσμευσης και μετατροπής ενέργειας διέγερσης από το κέντρο αντίδρασης PSII μειώνεται, υποδεικνύοντας ότι το κέντρο αντίδρασης PSII αποσυντίθεται υπό θερμική καταπόνηση. Αυτή η παρατήρηση μας επιτρέπει να συμπεράνουμε ότι οι διαταραχές στη φωτοσυνθετική συσκευή είναι πιο έντονες στις ευαίσθητες ποικιλίες (Fedearroz 2000) παρά στις ανθεκτικές ποικιλίες (Fedearroz 67).
Η χρήση CK ή BR γενικά ενίσχυσε την απόδοση του PSII κάτω από πολύπλοκες συνθήκες θερμικής καταπόνησης. Παρόμοια αποτελέσματα ελήφθησαν από τους Suchsagunpanit et al. (2015), ο οποίος παρατήρησε ότι η εφαρμογή BR αύξησε την απόδοση του PSII υπό θερμική καταπόνηση στο ρύζι. Kumar et al. (2020) διαπίστωσε επίσης ότι τα φυτά ρεβιθιού που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με CK (6-βενζυλαδενίνη) και υποβλήθηκαν σε θερμική καταπόνηση αύξησαν την αναλογία Fv/Fm, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι η διαφυλλική εφαρμογή της CK ενεργοποιώντας τον κύκλο χρωστικής ζεαξανθίνης προάγει τη δραστηριότητα του PSII. Επιπλέον, ο ψεκασμός φύλλων BR ευνόησε τη φωτοσύνθεση PSII υπό συνθήκες συνδυασμένου στρες, υποδεικνύοντας ότι η εφαρμογή αυτής της φυτορμόνης είχε ως αποτέλεσμα μειωμένη διάχυση της ενέργειας διέγερσης των κεραιών PSII και προώθησε τη συσσώρευση μικρών πρωτεϊνών θερμικού σοκ στους χλωροπλάστες (Ogweno et al. 2008; Lachow Kothari and). , 2021).
Οι περιεκτικότητες MDA και προλίνης συχνά αυξάνονται όταν τα φυτά βρίσκονται υπό αβιοτική καταπόνηση σε σύγκριση με τα φυτά που αναπτύσσονται υπό βέλτιστες συνθήκες (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Προηγούμενες μελέτες έδειξαν επίσης ότι τα επίπεδα MDA και προλίνης είναι βιοχημικοί δείκτες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατανόηση της διαδικασίας προσαρμογής ή του αντίκτυπου των αγρονομικών πρακτικών στο ρύζι σε υψηλές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της ημέρας ή της νύχτας (Alvarado-Sanabria et al., 2017· Quintero-Calderón et al. . ., 2021). Αυτές οι μελέτες έδειξαν επίσης ότι οι περιεκτικότητες MDA και προλίνης έτειναν να είναι υψηλότερες σε φυτά ρυζιού που εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες τη νύχτα ή κατά τη διάρκεια της ημέρας, αντίστοιχα. Ωστόσο, ο διαφυλλικός ψεκασμός CK και BR συνέβαλε στη μείωση του MDA και στην αύξηση των επιπέδων προλίνης, κυρίως στον ανεκτικό γονότυπο (Federroz 67). Το σπρέι CK μπορεί να προάγει την υπερέκφραση της οξειδάσης/αφυδρογονάσης της κυτοκινίνης, αυξάνοντας έτσι την περιεκτικότητα σε προστατευτικές ενώσεις όπως η βεταϊνη και η προλίνη (Liu et al., 2020). Το BR προάγει την επαγωγή ωσμοπροστατευτικών όπως η βεταΐνη, τα σάκχαρα και τα αμινοξέα (συμπεριλαμβανομένης της ελεύθερης προλίνης), διατηρώντας την κυτταρική οσμωτική ισορροπία κάτω από πολλές δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες (Kothari and Lachowiec, 2021).
Ο δείκτης άγχους καλλιεργειών (CSI) και ο δείκτης σχετικής ανοχής (RTI) χρησιμοποιούνται για να προσδιοριστεί εάν οι θεραπείες που αξιολογούνται συμβάλλουν στον μετριασμό διαφόρων καταπονήσεων (αβιοτικών και βιοτικών) και έχουν θετική επίδραση στη φυσιολογία των φυτών (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Οι τιμές CSI μπορούν να κυμαίνονται από 0 έως 1, αντιπροσωπεύοντας συνθήκες χωρίς άγχος και στρες, αντίστοιχα (Lee et al., 2010). Οι τιμές CSI των φυτών με θερμική καταπόνηση (SC) κυμαίνονταν από 0,8 έως 0,9 (Εικόνα 2Β), υποδεικνύοντας ότι τα φυτά ρυζιού επηρεάστηκαν αρνητικά από τη συνδυασμένη καταπόνηση. Ωστόσο, ο διαφυλλικός ψεκασμός BC (0,6) ή CK (0,6) οδήγησε κυρίως σε μείωση αυτού του δείκτη υπό συνθήκες αβιοτικής καταπόνησης σε σύγκριση με τα φυτά ρυζιού SC. Στα φυτά F2000, το RTI παρουσίασε υψηλότερη αύξηση όταν χρησιμοποίησε CA (97,69%) και BC (60,73%) σε σύγκριση με SA (33,52%), υποδεικνύοντας ότι αυτοί οι ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών συμβάλλουν επίσης στη βελτίωση της απόκρισης του ρυζιού στην ανοχή της σύνθεσης. Υπερθέρμανση. Αυτοί οι δείκτες έχουν προταθεί για τη διαχείριση των συνθηκών στρες σε διαφορετικά είδη. Μια μελέτη που διεξήχθη από τους Lee et al. (2010) έδειξαν ότι το CSI δύο ποικιλιών βαμβακιού υπό μέτρια υδατική καταπόνηση ήταν περίπου 0,85, ενώ οι τιμές CSI των καλά αρδευόμενων ποικιλιών κυμαίνονταν από 0,4 έως 0,6, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι αυτός ο δείκτης είναι δείκτης της προσαρμογής των ποικιλιών στο νερό. στρεσογόνες συνθήκες. Επιπλέον, οι Chavez-Arias et al. (2020) αξιολόγησε την αποτελεσματικότητα των συνθετικών διεγερτών ως μια ολοκληρωμένη στρατηγική διαχείρισης του στρες στα φυτά C. elegans και διαπίστωσε ότι τα φυτά που ψεκάστηκαν με αυτές τις ενώσεις εμφάνισαν υψηλότερη RTI (65%). Με βάση τα παραπάνω, τα CK και BR μπορούν να θεωρηθούν ως αγρονομικές στρατηγικές που στοχεύουν στην αύξηση της ανοχής του ρυζιού σε πολύπλοκο θερμικό στρες, καθώς αυτοί οι ρυθμιστές ανάπτυξης των φυτών προκαλούν θετικές βιοχημικές και φυσιολογικές αποκρίσεις.
Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα του ρυζιού στην Κολομβία επικεντρώθηκε στην αξιολόγηση γονότυπων ανεκτικών σε υψηλές θερμοκρασίες ημέρας ή νύχτας χρησιμοποιώντας φυσιολογικά ή βιοχημικά χαρακτηριστικά (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, η ανάλυση πρακτικών, οικονομικών και κερδοφόρων τεχνολογιών έχει γίνει ολοένα και πιο σημαντική για την πρόταση ολοκληρωμένης διαχείρισης καλλιεργειών για τη βελτίωση των επιπτώσεων σύνθετων περιόδων θερμικής καταπόνησης στη χώρα (Calderón-Páez et al., 2021· Quintero-Calderon et al., 2021). Έτσι, οι φυσιολογικές και βιοχημικές αποκρίσεις των φυτών ρυζιού σε πολύπλοκο θερμικό στρες (40°C ημέρα/30°C τη νύχτα) που παρατηρήθηκαν σε αυτή τη μελέτη υποδηλώνουν ότι ο ψεκασμός φυλλώματος με CK ή BR μπορεί να είναι μια κατάλληλη μέθοδος διαχείρισης της καλλιέργειας για τον μετριασμό των δυσμενών επιπτώσεων. Επίδραση περιόδων μέτριας θερμικής καταπόνησης. Αυτές οι επεξεργασίες βελτίωσαν την ανοχή και των δύο γονότυπων ρυζιού (χαμηλό CSI και υψηλό RTI), επιδεικνύοντας μια γενική τάση στις φυσιολογικές και βιοχημικές αποκρίσεις των φυτών υπό συνδυασμένη θερμική καταπόνηση. Η κύρια απόκριση των φυτών ρυζιού ήταν η μείωση της περιεκτικότητας σε GC, ολική χλωροφύλλη, χλωροφύλλες α και β και καροτενοειδή. Επιπλέον, τα φυτά υποφέρουν από βλάβη PSII (μειωμένες παραμέτρους φθορισμού χλωροφύλλης όπως ο λόγος Fv/Fm) και αυξημένη υπεροξείδωση λιπιδίων. Από την άλλη πλευρά, όταν το ρύζι υποβλήθηκε σε επεξεργασία με CK και BR, αυτές οι αρνητικές επιπτώσεις μετριάστηκαν και η περιεκτικότητα σε προλίνη αυξήθηκε (Εικ. 4).
Εικόνα 4. Εννοιολογικό μοντέλο των επιπτώσεων συνδυασμένης θερμικής καταπόνησης και ψεκασμού ρυθμιστή ανάπτυξης φυλλώματος φυτών σε φυτά ρυζιού. Τα κόκκινα και μπλε βέλη υποδεικνύουν τις αρνητικές ή θετικές επιδράσεις της αλληλεπίδρασης μεταξύ θερμικής καταπόνησης και διαφυλλικής εφαρμογής BR (brassinosteroid) και CK (κυτοκινίνη) στις φυσιολογικές και βιοχημικές αποκρίσεις, αντίστοιχα. gs: στοματική αγωγιμότητα. Ολικό Chl: συνολική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη. Chl α: περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη β. Cx+c: περιεκτικότητα σε καροτενοειδή.
Συνοπτικά, οι φυσιολογικές και βιοχημικές αποκρίσεις σε αυτή τη μελέτη υποδεικνύουν ότι τα φυτά ρυζιού Fedearroz 2000 είναι πιο ευαίσθητα σε μια περίοδο περίπλοκης θερμικής καταπόνησης από τα φυτά ρυζιού Fedearroz 67. Όλοι οι ρυθμιστές ανάπτυξης που αξιολογήθηκαν σε αυτή τη μελέτη (αυξίνες, γιβερελλίνες, κυτοκινίνες ή βρασινοστεροειδή) έδειξαν κάποιο βαθμό συνδυασμένης μείωσης του θερμικού στρες. Ωστόσο, η κυτοκινίνη και τα βρασινοστεροειδή προκάλεσαν καλύτερη προσαρμογή των φυτών καθώς και οι δύο ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών αύξησαν την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, τις παραμέτρους φθορισμού άλφα-χλωροφύλλης, gs και RWC σε σύγκριση με φυτά ρυζιού χωρίς καμία εφαρμογή, και επίσης μείωσαν την περιεκτικότητα σε MDA και τη θερμοκρασία του θόλου. Συνοψίζοντας, συμπεραίνουμε ότι η χρήση ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών (κυτοκινίνες και βρασινοστεροειδή) είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για τη διαχείριση των συνθηκών στρες στις καλλιέργειες ρυζιού που προκαλούνται από έντονο θερμικό στρες σε περιόδους υψηλών θερμοκρασιών.
Το πρωτότυπο υλικό που παρουσιάζεται στη μελέτη συμπεριλαμβάνεται στο άρθρο και περαιτέρω έρευνες μπορούν να απευθύνονται στον αντίστοιχο συγγραφέα.