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. Επομένως, ο στόχος της παρούσας μελέτης ήταν η αξιολόγηση των φυσιολογικών επιδράσεων (στοματική αγωγιμότητα, στοματική αγωγιμότητα, συνολική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, λόγος Fv/Fm δύο εμπορικών γονότυπων ρυζιού που υποβάλλονται σε συνδυασμένο θερμικό στρες (υψηλές θερμοκρασίες ημέρας και νύχτας), θερμοκρασία φυλλώματος και σχετική περιεκτικότητα σε νερό) και βιοχημικών μεταβλητών (περιεκτικότητα σε μηλονοδιαλδεΰδη (MDA) και προλινικό οξύ). Το πρώτο και το δεύτερο πείραμα πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας φυτά δύο γονότυπων ρυζιού, Federrose 67 ("F67") και Federrose 2000 ("F2000"), αντίστοιχα. Και τα δύο πειράματα αναλύθηκαν μαζί ως σειρά πειραμάτων. Οι καθιερωμένες θεραπείες ήταν οι εξής: απόλυτος έλεγχος (AC) (φυτά ρυζιού που καλλιεργούνται σε βέλτιστες θερμοκρασίες (θερμοκρασία ημέρας/νύχτας 30/25°C)), έλεγχος θερμικού στρες (SC) [φυτά ρυζιού που υποβάλλονται μόνο σε συνδυασμένο θερμικό στρες (40/25°C). 30°C)], και τα φυτά ρυζιού στρεσαρίστηκαν και ψεκάστηκαν με ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών (στρες+AUX, στρες+BR, στρες+CK ή στρες+GA) δύο φορές (5 ημέρες πριν και 5 ημέρες μετά το θερμικό στρες). 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 2,56 mg). g-1)" και το ρύζι "F2000", η διαφυλλική εφαρμογή CK βελτίωσε επίσης γενικά την αγωγιμότητα των στομάτων των φυτών ρυζιού "F2000" (499,25 έναντι 150,60 mmol m-2 s) σε σύγκριση με τον έλεγχο θερμικού στρες. Λόγω του θερμικού στρες, η θερμοκρασία της κορυφής 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 άμβλυνση του προβλήματος της συνδυασμένης θερμικής καταπόνησης, κυρίως σε φυτά ρυζιού F2000. Συμπερασματικά, ο διαφυλλικός ψεκασμός BR ή CK μπορεί να θεωρηθεί ως μια αγρονομική στρατηγική που βοηθά στη μείωση των αρνητικών επιπτώσεων των συνθηκών συνδυασμένης θερμικής καταπόνησης στη φυσιολογική συμπεριφορά των φυτών ρυζιού.
Το ρύζι (Oryza sativa) ανήκει στην οικογένεια Poaceae και είναι ένα από τα πιο καλλιεργούμενα δημητριακά στον κόσμο μαζί με το καλαμπόκι και το σιτάρι (Bajaj και Mohanty, 2005). Η έκταση καλλιέργειας ρυζιού είναι 617.934 εκτάρια και η εθνική παραγωγή το 2020 ήταν 2.937.840 τόνοι με μέση απόδοση 5,02 τόνων/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 αύξηση 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 σοβαρής ξηρασίας ή υψηλών θερμοκρασιών σε τροπικές και υποτροπικές περιοχές. Επιπλέον, φαινόμενα μεταβλητότητας όπως το Ελ Νίνιο μπορούν να οδηγήσουν σε θερμική καταπόνηση και να επιδεινώσουν τις ζημιές 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 μπορούν να προκαλέσουν περιόδους μέτριας έως σοβαρής θερμικής καταπόνησης κατά τη διάρκεια ευαίσθητων σταδίων ανάπτυξης του ρυζιού (αδρώσιμο, άνθηση, ανθοφορία και γέμισμα των κόκκων), επηρεάζοντας έτσι αρνητικά την απόδοση των κόκκων. Αυτή η μείωση της απόδοσης οφείλεται κυρίως σε μεγάλες περιόδους θερμικής καταπόνησης, οι οποίες επηρεάζουν τη φυσιολογία των φυτών. Λόγω της αλληλεπίδρασης διαφόρων παραγόντων, όπως η διάρκεια της καταπόνησης 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.
Η θερμική καταπόνηση επηρεάζει διάφορες φυσιολογικές και βιοχημικές διεργασίες στα φυτά. Η φωτοσύνθεση στα φύλλα είναι μια από τις διεργασίες που είναι πιο ευαίσθητες στη θερμική καταπόνηση στα φυτά ρυζιού, καθώς ο ρυθμός φωτοσύνθεσης μειώνεται κατά 50% όταν οι ημερήσιες θερμοκρασίες υπερβαίνουν τους 35°C. Οι φυσιολογικές αποκρίσεις των φυτών ρυζιού ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο της θερμικής καταπόνησης. Για παράδειγμα, οι ρυθμοί φωτοσύνθεσης και η στοματική αγωγιμότητα αναστέλλονται όταν τα φυτά εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες ημέρας (33–40°C) ή 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 στρες, 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 Rubisco σε φυτά ρυζιού (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). ) Sanchez Reynoso et al., 2014).
Οι βιοχημικές αλλαγές αποτελούν μια άλλη πτυχή της προσαρμογής των φυτών στο θερμικό στρες (Wahid et al., 2007). Η περιεκτικότητα σε προλίνη έχει χρησιμοποιηθεί ως βιοχημικός δείκτης του φυτικού στρες (Ahmed and Hassan 2011). Η προλίνη παίζει σημαντικό ρόλο στον μεταβολισμό των φυτών, καθώς λειτουργεί ως πηγή άνθρακα ή αζώτου και ως σταθεροποιητής μεμβράνης υπό 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 μαλονδιαλδεΰδης (MDA) (Wahid et al., 2007). Επομένως, η περιεκτικότητα σε MDA έχει επίσης χρησιμοποιηθεί για την κατανόηση της δομικής ακεραιότητας των κυτταρικών μεμβρανών υπό θερμικό στρες (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Τέλος, το συνδυασμένο θερμικό στρες [37/30°C (ημέρα/νύχτα)] αύξησε το ποσοστό διαρροής ηλεκτρολυτών και την περιεκτικότητα σε μαλονδιαλδεΰδη 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 συμμετέχουν ενεργά στις αντιδράσεις των φυτών ή στους φυσιολογικούς αμυντικούς μηχανισμούς έναντι τέτοιου στρες (Peleg and Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Η εξωγενής εφαρμογή γενετικών πόρων είχε θετική επίδραση στην ανοχή στο θερμικό στρες σε διάφορες καλλιέργειες. Μελέτες έχουν δείξει ότι φυτοορμόνες όπως οι γιβερελίνες (GA), οι κυτοκινίνες (CK), οι αυξίνες (AUX) ή τα βρασινοστεροειδή (BR) οδηγούν σε αύξηση διαφόρων φυσιολογικών και βιοχημικών μεταβλητών (Peleg and Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al., 2012; Zhou et al., 2014). Στην Κολομβία, η εξωγενής εφαρμογή γενετικών πόρων και ο αντίκτυπός της στις καλλιέργειες ρυζιού δεν έχουν κατανοηθεί και μελετηθεί πλήρως. Ωστόσο, μια προηγούμενη μελέτη έδειξε ότι ο ψεκασμός φυλλώματος με BR θα μπορούσε να βελτιώσει την ανοχή του ρυζιού βελτιώνοντας τα χαρακτηριστικά ανταλλαγής αερίων, την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη ή προλίνη των φύλλων των δενδρυλλίων ρυζιού (Quintero-Calderón et al., 2021).
Οι κυτοκινίνες μεσολαβούν στις αντιδράσεις των φυτών σε αβιοτικές καταπονήσεις, συμπεριλαμβανομένου του θερμικού στρες (Ha et al., 2012). Επιπλέον, έχει αναφερθεί ότι η εξωγενής εφαρμογή CK μπορεί να μειώσει τη θερμική βλάβη. Για παράδειγμα, η εξωγενής εφαρμογή ζεατίνης αύξησε τον ρυθμό φωτοσύνθεσης, την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη α και β και την αποτελεσματικότητα μεταφοράς ηλεκτρονίων στο έρπον χόρτο (Agrotis estolonifera) κατά τη διάρκεια του θερμικού στρες (Xu and Huang, 2009; Jespersen and Huang, 2015). Η εξωγενής εφαρμογή ζεατίνης μπορεί επίσης να βελτιώσει την αντιοξειδωτική δράση, να ενισχύσει τη σύνθεση διαφόρων πρωτεϊνών, να μειώσει τη βλάβη από αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS) και την παραγωγή μαλονδιαλδεΰδης (MDA) στους φυτικούς ιστούς (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Η χρήση γιββερελλικού οξέος έχει επίσης δείξει θετική απόκριση στο θερμικό στρες. Μελέτες έχουν δείξει ότι η βιοσύνθεση του γιββερελλικού οξέος μεσολαβεί σε διάφορες μεταβολικές οδούς και αυξάνει την ανοχή σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Οι Abdel-Nabi et al. (2020) διαπίστωσαν ότι ο ψεκασμός φυλλώματος εξωγενούς γιββερελλικού οξέος (25 ή 50 mg*L) θα μπορούσε να αυξήσει τον ρυθμό φωτοσύνθεσης και την αντιοξειδωτική δράση σε φυτά πορτοκαλιάς που έχουν υποστεί θερμικό στρες σε σύγκριση με τα φυτά ελέγχου. Έχει επίσης παρατηρηθεί ότι η εξωγενής εφαρμογή γιββερελλικού οξέος αυξάνει τη σχετική περιεκτικότητα σε υγρασία, την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη και καροτενοειδή και μειώνει την υπεροξείδωση λιπιδίων στον χουρμαδιά (Phoenix dactylifera) υπό θερμικό στρες (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, η AUX ενισχύει επίσης την αντιοξειδωτική δράση, η οποία οδηγεί σε μείωση της MDA στα φυτά λόγω μειωμένης υπεροξείδωσης λιπιδίων (Bielach et al., 2017). Οι Sergeev et al. (2018) παρατήρησαν ότι στα φυτά μπιζελιού (Pisum sativum) υπό θερμικό στρες, η περιεκτικότητα σε προλίνη - διμεθυλαμινοαιθοξυκαρβονυλμεθυλ)ναφθυλχλωρομεθυλαιθέρα (TA-14) αυξάνεται. Στο ίδιο πείραμα, παρατήρησαν επίσης χαμηλότερα επίπεδα MDA στα φυτά που υποβλήθηκαν σε αγωγή σε σύγκριση με τα 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. Οι Ogweno et al. (2008) ανέφεραν ότι ο εξωγενής ψεκασμός BR αύξησε τον καθαρό ρυθμό φωτοσύνθεσης, την αγωγιμότητα των στομάτων και τον μέγιστο ρυθμό καρβοξυλίωσης Rubisco των φυτών ντομάτας (Solanum lycopersicum) υπό θερμικό στρες για 8 ημέρες. Ο ψεκασμός φυλλώματος με επιβρασινοστεροειδή μπορεί να αυξήσει τον καθαρό ρυθμό φωτοσύνθεσης των φυτών αγγουριού (Cucumis sativus) υπό θερμικό στρες (Yu et al., 2004). Επιπλέον, η εξωγενής εφαρμογή BR καθυστερεί την αποικοδόμηση της χλωροφύλλης και αυξάνει την αποδοτικότητα της χρήσης νερού και τη μέγιστη κβαντική απόδοση της φωτοχημείας PSII σε φυτά υπό θερμικό στρες (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 φύλλων, αγωγιμότητα στομάτων, παράμετροι φθορισμού χλωροφύλλης, περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη και σχετική υγρασία, σύνθεση μαλονδιαλδεΰδης και προλίνης) αποτελεί ένα αξιόπιστο εργαλείο για τον έλεγχο φυτών ρυζιού υπό θερμικό στρες σε τοπικό και διεθνές επίπεδο (Sánchez-Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Ωστόσο, η έρευνα σχετικά με τη χρήση φυτοορμονικών ψεκασμών φυλλώματος στο ρύζι σε τοπικό επίπεδο παραμένει σπάνια. Συνεπώς, η μελέτη των φυσιολογικών και βιοχημικών αντιδράσεων της εφαρμογής ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών έχει μεγάλη σημασία για την πρόταση πρακτικών αγρονομικών στρατηγικών για την αντιμετώπιση των αρνητικών επιπτώσεων μιας περιόδου σύνθετης θερμικής καταπόνησης στο ρύζι. Επομένως, ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η αξιολόγηση των φυσιολογικών (αγωγιμότητα στομάτων, παράμετροι φθορισμού χλωροφύλλης και σχετική περιεκτικότητα σε νερό) και βιοχημικών επιπτώσεων της διαφυλλικής εφαρμογής τεσσάρων ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών (AUX, CK, GA και BR). (Φωτοσυνθετικές χρωστικές, περιεκτικότητα σε μαλονδιαλδεΰδη και προλίνη) Μεταβλητές σε δύο εμπορικούς γονότυπους ρυζιού που υποβάλλονται σε συνδυασμένο θερμικό στρες (υψηλές θερμοκρασίες ημέρας/νύχτας).
Σε αυτή τη μελέτη, πραγματοποιήθηκαν δύο ανεξάρτητα πειράματα. Οι γονότυποι Federrose 67 (F67: ένας γονότυπος που αναπτύχθηκε σε υψηλές θερμοκρασίες κατά την τελευταία δεκαετία) και Federrose 2000 (F2000: ένας γονότυπος που αναπτύχθηκε την τελευταία δεκαετία του 20ού αιώνα και παρουσιάζει αντοχή στον ιό των λευκών φύλλων) χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά. Οι σπόροι και το δεύτερο πείραμα, αντίστοιχα. Και οι δύο γονότυποι καλλιεργούνται ευρέως από Κολομβιανούς αγρότες. Οι σπόροι σπάρθηκαν σε δίσκους των 10 λίτρων (μήκος 39,6 cm, πλάτος 28,8 cm, ύψος 16,8 cm) που περιείχαν αμμοπηλώδες έδαφος με 2% οργανική ύλη. Πέντε προβλαστημένοι σπόροι φυτεύτηκαν σε κάθε δίσκο. Οι παλέτες τοποθετήθηκαν στο θερμοκήπιο της Σχολής Γεωπονικών Επιστημών του Εθνικού Πανεπιστημίου της Κολομβίας, στην πανεπιστημιούπολη της Μπογκοτά (43°50′56″ Β, 74°04′051″ Δ), σε υψόμετρο 2556 m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας (από την επιφάνεια της θάλασσας). μ.) και πραγματοποιήθηκαν από τον Οκτώβριο έως τον Δεκέμβριο του 2019. Ένα πείραμα (Federroz 67) και ένα δεύτερο πείραμα (Federroz 2000) την ίδια εποχή του 2020.
Οι περιβαλλοντικές συνθήκες στο θερμοκήπιο κατά τη διάρκεια κάθε περιόδου 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 την περιεκτικότητα κάθε στοιχείου 20 ημέρες μετά την εμφάνιση των σπόρων (DAE), σύμφωνα με τους Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg αζώτου ανά φυτό, 110 mg φωσφόρου ανά φυτό, 350 mg καλίου ανά φυτό, 68 mg ασβεστίου ανά φυτό, 20 mg μαγνησίου ανά φυτό, 20 mg θείου ανά φυτό, 17 mg πυριτίου ανά φυτό. Τα φυτά περιέχουν 10 mg βορίου ανά φυτό, 17 mg χαλκού ανά φυτό και 44 mg ψευδαργύρου 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 θερμικού στρες στο ρύζι (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
Σε κάθε πείραμα, πραγματοποιήθηκαν δύο ξεχωριστές εφαρμογές του ρυθμιστή ανάπτυξης φύλλων. Το πρώτο σετ ψεκασμών φυτοορμόνης στο φύλλωμα εφαρμόστηκε 5 ημέρες πριν από την επεξεργασία θερμικού στρες (42 DAE) για την προετοιμασία των φυτών για το περιβαλλοντικό στρες. Ένας δεύτερος ψεκασμός στο φύλλωμα δόθηκε στη συνέχεια 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 φύλλων που χρησιμοποιήθηκαν ήταν οι εξής: (i) Αυξίνη (1-ναφθυλοξικό οξύ: NAA) σε συγκέντρωση 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10−5 M γιβερελλίνη (γιβερελλικό οξύ: NAA)· GA3)· (iii) Κυτοκινίνη (trans-ζεατίνη) 1 × 10-5 M (iv) Βρασινοστεροειδή [Σπειροσταν-6-όνη, 3,5-διυδροξυ-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Αυτές οι συγκεντρώσεις επιλέχθηκαν επειδή προκαλούν θετικές αποκρίσεις και αυξάνουν την αντοχή των φυτών στο θερμικό στρες (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Τα φυτά ρυζιού χωρίς ψεκασμούς ρυθμιστή ανάπτυξης υποβλήθηκαν σε επεξεργασία μόνο με απεσταγμένο νερό. Όλα τα φυτά ρυζιού ψεκάστηκαν με χειροκίνητο ψεκαστήρα. Εφαρμόστε 20 ml H2O στο φυτό για να υγρανθούν οι άνω και κάτω επιφάνειες των φύλλων. Όλοι οι ψεκασμοί φυλλώματος χρησιμοποίησαν γεωργικό ανοσοενισχυτικό (Agrotin, Bayer CropScience, Colombia) σε αναλογία 0,1% (v/v). Η απόσταση μεταξύ της γλάστρας και του ψεκαστήρα είναι 30 cm.
Οι θεραπείες θερμικού στρες χορηγήθηκαν 5 ημέρες μετά τον πρώτο ψεκασμό φυλλώματος (47 DAE) σε κάθε πείραμα. Τα φυτά ρυζιού μεταφέρθηκαν από το θερμοκήπιο σε θάλαμο ανάπτυξης 294 L (MLR-351H, Sanyo, IL, ΗΠΑ) για να δημιουργηθεί θερμικό στρες ή να διατηρηθούν οι ίδιες περιβαλλοντικές συνθήκες (47 DAE). Η συνδυασμένη θεραπεία θερμικού στρες πραγματοποιήθηκε ρυθμίζοντας τον θάλαμο στις ακόλουθες θερμοκρασίες ημέρας/νύχτας: μέγιστη θερμοκρασία ημέρας [40°C για 5 ώρες (από 11:00 έως 16:00)] και νυχτερινή περίοδος [30°C για 5 ώρες]. 8 συνεχόμενες ημέρες (από 19:00 έως 24:00). Η θερμοκρασία 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 κατά τη διάρκεια της ημέρας/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) συνθήκη θερμικής καταπόνησης + εφαρμογή απεσταγμένου νερού [Έλεγχος θερμικής καταπόνησης (SC)], (iii) συνθήκες θερμικής καταπόνησης + εφαρμογή αυξίνης (AUX), (iv) συνθήκη θερμικής καταπόνησης + εφαρμογή γιββερελλίνης (GA), (v) συνθήκη θερμικής καταπόνησης + εφαρμογή κυτοκινίνης (CK) και (vi) συνθήκη θερμικής καταπόνησης + βρασινοστεροειδές (BR) Appendix. Αυτές οι ομάδες θεραπείας χρησιμοποιήθηκαν για δύο γονότυπους (F67 και F2000). Όλες οι θεραπείες πραγματοποιήθηκαν με πλήρως τυχαιοποιημένο σχεδιασμό με πέντε επαναλήψεις, καθεμία από τις οποίες αποτελούνταν από ένα φυτό. Κάθε φυτό χρησιμοποιήθηκε για την ανάγνωση των μεταβλητών που προσδιορίστηκαν στο τέλος του πειράματος. Το πείραμα διήρκεσε 55 ημέρες την εβδομάδα.
Η στοματική αγωγιμότητα (gs) μετρήθηκε χρησιμοποιώντας ένα φορητό πορωσιόμετρο (SC-1, METER Group Inc., ΗΠΑ) που κυμαινόταν από 0 έως 1000 mmol m-2 s-1, με άνοιγμα θαλάμου δειγματοληψίας 6,35 mm. Οι μετρήσεις λαμβάνονται με την προσάρτηση ενός στοματομέτρου σε ένα ώριμο φύλλο με τον κύριο βλαστό του φυτού πλήρως ανεπτυγμένο. Για κάθε επεξεργασία, ελήφθησαν μετρήσεις gs σε τρία φύλλα κάθε φυτού μεταξύ 11:00 και 16:00 και υπολογίστηκε ο μέσος όρος.
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 τοποθετήθηκαν στη συνέχεια σε πλαστικό δοχείο γεμάτο με νερό και αφέθηκαν στο σκοτάδι σε θερμοκρασία δωματίου (22°C) για 48 ώρες. Στη συνέχεια, ζυγίστηκαν σε ψηφιακή ζυγαριά και καταγράφηκε 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, ΗΠΑ) και εκφράστηκε σε μονάδες atLeaf (Dey et al., 2016). Οι μετρήσεις μέγιστης κβαντικής απόδοσης PSII (λόγος Fv/Fm) καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας ένα φθοριόμετρο χλωροφύλλης συνεχούς διέγερσης (Handy PEA, Hansatech Instruments, Ηνωμένο Βασίλειο). Τα φύλλα προσαρμόστηκαν στο σκοτάδι χρησιμοποιώντας σφιγκτήρες φύλλων για 20 λεπτά πριν από τις μετρήσεις Fv/Fm (Restrepo-Diaz και Garces-Varon, 2013). Αφού τα φύλλα εγκλιματίστηκαν στο σκοτάδι, μετρήθηκαν η αρχική τιμή (F0) και ο μέγιστος φθορισμός (Fm). Από αυτά τα δεδομένα, υπολογίστηκαν ο μεταβλητός φθορισμός (Fv = Fm – F0), ο λόγος μεταβλητού φθορισμού προς μέγιστο φθορισμό (Fv/Fm), η μέγιστη κβαντική απόδοση της φωτοχημείας PSII (Fv/F0) και ο λόγος Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al. ., 2017). Οι σχετικές μετρήσεις χλωροφύλλης και φθορισμού χλωροφύλλης ελήφθησαν στα ίδια φύλλα που χρησιμοποιήθηκαν για τις μετρήσεις gs.
Συλλέχθηκαν περίπου 800 mg νωπού βάρους φύλλων ως βιοχημικές μεταβλητές. Τα δείγματα φύλλων στη συνέχεια ομογενοποιήθηκαν σε υγρό άζωτο και αποθηκεύτηκαν για περαιτέρω ανάλυση. Η φασματομετρική μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση της περιεκτικότητας σε χλωροφύλλη a, b και καροτενοειδή στους ιστούς 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, ΗΠΑ) στις 5000 rpm για 10 λεπτά για την απομάκρυνση των σωματιδίων. Το υπερκείμενο αραιώθηκε σε τελικό όγκο 6 ml με την προσθήκη ακετόνης 80% (Sims and Gamon, 2002). Η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη προσδιορίστηκε στα 663 (χλωροφύλλη a) και 646 (χλωροφύλλη b) nm, και σε καροτενοειδή στα 470 nm χρησιμοποιώντας φασματοφωτόμετρο (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, ΗΠΑ).
Η μέθοδος θειοβαρβιτουρικού οξέος (TBA) που περιγράφεται από τους Hodges et al. (1999) χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση της υπεροξείδωσης λιπιδίων μεμβράνης (MDA). Περίπου 0,3 g ιστού φύλλου 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 απόσβεσης (157 M mL−1).
Η περιεκτικότητα σε προλίνη όλων των επεξεργασιών 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 (Νο. 2). Στη συνέχεια, 2 ml αυτού του διηθήματος αντέδρασαν με 2 ml νινυδρικού οξέος και 2 ml παγόμορφου οξικού οξέος. Το μείγμα τοποθετήθηκε σε υδατόλουτρο στους 90°C για 1 ώρα. Διακόψτε την αντίδραση επωάζοντας σε πάγο. Ανακινήστε έντονα τον σωλήνα χρησιμοποιώντας έναν αναδευτήρα στροβιλισμού και διαλύστε το προκύπτον διάλυμα σε 4 ml τολουολίου. Οι μετρήσεις απορρόφησης προσδιορίστηκαν στα 520 nm χρησιμοποιώντας το ίδιο φασματοφωτόμετρο που χρησιμοποιήθηκε για την ποσοτικοποίηση των φωτοσυνθετικών χρωστικών (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, ΗΠΑ).
Η μέθοδος που περιγράφεται από τους Gerhards et al. (2016) για τον υπολογισμό της θερμοκρασίας του θόλου και του CSI. Οι θερμικές φωτογραφίες λήφθηκαν με κάμερα FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Βοστώνη, MA, ΗΠΑ) με ακρίβεια ±2°C στο τέλος της περιόδου στρες. Τοποθετήστε μια λευκή επιφάνεια πίσω από το φυτό για φωτογράφιση. 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 προσομοιωθεί το άνοιγμα όλων των στομάτων [υγρή λειτουργία (Twet)], και το άλλο ήταν ένα φύλλο χωρίς καμία εφαρμογή [ξηρή λειτουργία (Tdry)] (Castro-Duque et al., 2020). Η απόσταση μεταξύ της κάμερας και της γλάστρας κατά τη διάρκεια της βιντεοσκόπησης ήταν 1 m.
Ο δείκτης σχετικής ανοχής υπολογίστηκε έμμεσα χρησιμοποιώντας την στοματική αγωγιμότητα (gs) των φυτών που υποβλήθηκαν σε αγωγή σε σύγκριση με τα φυτά ελέγχου (φυτά χωρίς αγωγές στρες και με εφαρμοσμένους ρυθμιστές ανάπτυξης) για να προσδιοριστεί η ανοχή των γονότυπων που υποβλήθηκαν σε αγωγή και αξιολογήθηκαν σε αυτή τη μελέτη. Ο δείκτης σχετικής ανοχής (RTI) υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας μια εξίσωση προσαρμοσμένη από τους Chávez-Arias et al. (2020).
Σε κάθε πείραμα, όλες οι φυσιολογικές μεταβλητές που αναφέρθηκαν παραπάνω προσδιορίστηκαν και καταγράφηκαν στα 55 DAE χρησιμοποιώντας πλήρως αναπτυγμένα φύλλα που συλλέχθηκαν από το άνω φυλλώμα. Επιπλέον, οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν 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 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 η συγκριτική δοκιμή post hoc του Tukey σε P ≤ 0,05. Χρησιμοποιήστε τη συνάρτηση arcsine για τη μετατροπή των ποσοστιαίων τιμών. Τα δεδομένα αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας το λογισμικό Statistix v 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, ΗΠΑ) και απεικονίστηκαν γραφικά χρησιμοποιώντας το SigmaPlot (έκδοση 10.0· Systat Software, San Jose, CA, ΗΠΑ). Η ανάλυση των κύριων συστατικών πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το λογισμικό InfoStat 2016 (Analysis Software, National University of Cordoba, Argentina) για τον εντοπισμό των καλύτερων ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών που μελετήθηκαν.
Ο Πίνακας 1 συνοψίζει την ανάλυση ANOVA που δείχνει τα πειράματα, τις διαφορετικές επεξεργασίες και τις αλληλεπιδράσεις τους με τις φωτοσυνθετικές χρωστικές των φύλλων (χλωροφύλλη α, β, ολική και καροτενοειδή), την περιεκτικότητα σε μαλονδιαλδεΰδη (MDA) και προλίνη, και την αγωγιμότητα των στομάτων. Επίδραση της gs, σχετική περιεκτικότητα σε νερό (RWC), περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, παράμετροι φθορισμού χλωροφύλλης άλφα, θερμοκρασία κόμης (PCT) (°C), δείκτη στρες καλλιέργειας (CSI) και δείκτη σχετικής ανοχής φυτών ρυζιού στα 55 DAE.
Πίνακας 1. Σύνοψη δεδομένων ANOVA σχετικά με τις φυσιολογικές και βιοχημικές μεταβλητές του ρυζιού μεταξύ πειραμάτων (γονότυποι) και επεξεργασιών θερμικού στρες.
Οι διαφορές (P≤0,01) στις αλληλεπιδράσεις των χρωστικών ουσιών της φωτοσύνθεσης των φύλλων, στη σχετική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη (μετρήσεις Atleaf) και στις παραμέτρους φθορισμού άλφα-χλωροφύλλης μεταξύ πειραμάτων και θεραπειών παρουσιάζονται στον Πίνακα 2. Οι υψηλές θερμοκρασίες ημέρας και νύχτας αύξησαν τη συνολική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη και καροτενοειδή. Τα σπορόφυτα ρυζιού χωρίς ψεκασμό φυτοορμονών στο φύλλωμα (2,36 mg g-1 για το "F67" και 2,56 mg g-1 για το "F2000") σε σύγκριση με τα φυτά που καλλιεργήθηκαν υπό βέλτιστες συνθήκες θερμοκρασίας (2,67 mg g-1)) έδειξαν χαμηλότερη συνολική περιεκτικότητα σε 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 αγωγή με συνδυασμό ψεκασμών AUX και GA υπό θερμική καταπόνηση έδειξαν 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 GA = 1,45 mg g-1 για το "F67"· 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 μικρή αύξηση αυτής της μεταβλητής και στους δύο γονότυπους. Τέλος, ο διαφυλλικός ψεκασμός CK έδειξε τις υψηλότερες τιμές φωτοσυνθετικής χρωστικής μεταξύ όλων των επεξεργασιών (επεξεργασίες 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 το συνδυασμένο θερμικό στρες. 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 στο θερμικό στρες από την ποικιλία F2000. Οι αναλογίες Fv και Fv/Fm υπέφεραν περισσότερο στο δεύτερο πείραμα. Τα στρεσαρισμένα σπορόφυτα 'F2000' που δεν ψεκάστηκαν με φυτοορμόνες είχαν τις χαμηλότερες τιμές Fv (2120,15) και αναλογίες Fv/Fm (0,59), αλλά ο ψεκασμός φυλλώματος με CK βοήθησε στην αποκατάσταση αυτών των τιμών (Fv: 2591, 89, αναλογία Fv/Fm: 0,73). , λαμβάνοντας μετρήσεις παρόμοιες με εκείνες που καταγράφηκαν σε φυτά "F2000" που αναπτύχθηκαν υπό βέλτιστες συνθήκες θερμοκρασίας (Fv: 2955,35, λόγος Fv/Fm: 0,73:0,72). Δεν υπήρχαν σημαντικές διαφορές στον αρχικό φθορισμό (F0), τον μέγιστο φθορισμό (Fm), τη μέγιστη φωτοχημική κβαντική απόδοση του PSII (Fv/F0) και τον λόγο Fm/F0. Τέλος, το BR παρουσίασε παρόμοια τάση όπως παρατηρήθηκε με την CK (Fv 2545,06, λόγος Fv/Fm 0,73).
Πίνακας 2. Επίδραση του συνδυασμένου θερμικού στρες (40°/30°C ημέρα/νύχτα) στις φωτοσυνθετικές χρωστικές των φύλλων [επίδραση συνολικής χλωροφύλλης (Chl Total), χλωροφύλλης a (Chl a), χλωροφύλλης b (Chl b) και καροτενοειδών Cx+c]], σχετική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη (μονάδα Atliff), παράμετροι φθορισμού χλωροφύλλης (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 [Federrose 67 (F67) και Federrose 2000 (F2000)] 55 ημέρες μετά τη βλάστηση (DAE)].
Η σχετική περιεκτικότητα σε νερό (RWC) των φυτών ρυζιού που υποβλήθηκαν σε διαφορετική επεξεργασία έδειξε διαφορές (P ≤ 0,05) στην αλληλεπίδραση μεταξύ πειραματικών και φυλλικών επεξεργασιών (Εικ. 1Α). Όταν υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με SA, οι χαμηλότερες τιμές καταγράφηκαν και για τους δύο γονότυπους (74,01% για το F67 και 76,6% για το F2000). Υπό συνθήκες θερμικού στρες, η RWC των φυτών ρυζιού και των δύο γονότυπων που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με διαφορετικές φυτοορμόνες αυξήθηκε σημαντικά. Συνολικά, οι διαφυλλικές εφαρμογές CK, GA, AUX ή BR αύξησαν την RWC σε τιμές παρόμοιες με εκείνες των φυτών που αναπτύχθηκαν υπό βέλτιστες συνθήκες κατά τη διάρκεια του πειράματος. Τα φυτά απόλυτου ελέγχου και τα φυτά που ψεκάστηκαν με φυλλώματα κατέγραψαν τιμές περίπου 83% και για τους δύο γονότυπους. Από την άλλη πλευρά, τα φυτά ρυζιού έδειξαν επίσης σημαντικές διαφορές (P ≤ 0,01) στην αλληλεπίδραση πειράματος-επεξεργασίας (Εικ. 1Β). Το φυτό 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 εμφάνισαν 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 το g. Στα φυτά ρυζιού F2000 που ψεκάστηκαν με CC, η επίδραση του διαφυλλικού ψεκασμού με φυτοορμόνες ήταν πιο εμφανής. Αυτή η ομάδα φυτών δεν παρουσίασε διαφορές σε σύγκριση με τα φυτά απόλυτου ελέγχου (AC 511,02 και CC 499,25 mmol m-2s-1).
Σχήμα 1. Επίδραση του συνδυασμένου θερμικού στρες (40°/30°C ημέρα/νύχτα) στη σχετική περιεκτικότητα σε νερό (RWC) (A), την αγωγιμότητα των στομάτων (gs) (B), την παραγωγή μαλονδιαλδεΰδης (MDA) (C) και την περιεκτικότητα σε προλίνη (D) σε φυτά δύο γονότυπων ρυζιού (F67 και F2000) 55 ημέρες μετά τη βλάστηση (DAE). Οι θεραπείες που αξιολογήθηκαν για κάθε γονότυπο περιελάμβαναν: απόλυτο έλεγχο (AC), έλεγχο θερμικού στρες (SC), θερμικό στρες + αυξίνη (AUX), θερμικό στρες + γιβερελλίνη (GA), θερμικό στρες + μιτογόνο κυττάρων (CK) και θερμικό στρες + βρασινοστεροειδές (BR). Κάθε στήλη αντιπροσωπεύει τον μέσο όρο ± τυπικό σφάλμα πέντε σημείων δεδομένων (n = 5). Οι στήλες που ακολουθούνται από διαφορετικά γράμματα υποδεικνύουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σύμφωνα με το τεστ Tukey (P ≤ 0,05). Τα γράμματα με ίσον υποδεικνύουν ότι ο μέσος όρος δεν είναι στατιστικά σημαντικός (≤ 0,05).
Οι περιεκτικότητες σε MDA (P ≤ 0,01) και προλίνη (P ≤ 0,01) έδειξαν επίσης σημαντικές διαφορές στην αλληλεπίδραση μεταξύ του πειράματος και των θεραπειών με φυτοορμόνες (Εικ. 1C, D). Αυξημένη υπεροξείδωση λιπιδίων παρατηρήθηκε με την αγωγή με SC και στους δύο γονότυπους (Εικόνα 1C), ωστόσο τα φυτά που υποβλήθηκαν σε αγωγή με σπρέι ρυθμιστή ανάπτυξης φύλλων έδειξαν μειωμένη υπεροξείδωση λιπιδίων και στους δύο γονότυπους. Γενικά, η χρήση φυτοορμονών (CA, AUC, BR ή GA) οδηγεί σε μείωση της υπεροξείδωσης λιπιδίων (περιεκτικότητα σε MDA). Δεν βρέθηκαν διαφορές μεταξύ των φυτών ρυζιού AC δύο γονότυπων και των φυτών που υπέστησαν θερμικό στρες και ψεκάστηκαν με φυτοορμόνες (οι παρατηρούμενες τιμές FW στα φυτά "F67" κυμαίνονταν από 4,38–6,77 µmol g-1, και στα φυτά FW "F2000" οι παρατηρούμενες τιμές κυμαίνονταν από 2,84 έως 9,18 µmol g-1 (φυτά). Από την άλλη πλευρά, η σύνθεση προλίνης στα φυτά "F67" ήταν χαμηλότερη από ό,τι στα φυτά "F2000" υπό συνδυασμένο στρες, γεγονός που οδήγησε σε αύξηση της παραγωγής προλίνης. Σε φυτά ρυζιού που υπέστησαν θερμικό στρες, και στα δύο πειράματα, παρατηρήθηκε ότι η χορήγηση αυτών των ορμονών αύξησε σημαντικά την περιεκτικότητα σε αμινοξέα των φυτών F2000 (οι AUX και BR ήταν 30,44 και 18,34 µmol g-1) αντίστοιχα (Εικ. 1G).
Οι επιδράσεις του ψεκασμού ρυθμιστή ανάπτυξης φυλλωμάτων και του συνδυασμένου θερμικού στρες στη θερμοκρασία του φυλλώματος και στον δείκτη σχετικής ανοχής (RTI) των φυτών παρουσιάζονται στα Σχήματα 2Α και Β. Και για τους δύο γονότυπους, η θερμοκρασία του φυλλώματος των φυτών AC ήταν κοντά στους 27°C και αυτή των φυτών SC ήταν περίπου 28°C. Παρατηρήθηκε επίσης ότι οι διαφυλλικές θεραπείες με CK και BR οδήγησαν σε μείωση της θερμοκρασίας του φυλλώματος κατά 2-3°C σε σύγκριση με τα φυτά SC (Σχήμα 2Α). Η RTI παρουσίασε παρόμοια συμπεριφορά με άλλες φυσιολογικές μεταβλητές, παρουσιάζοντας σημαντικές διαφορές (P ≤ 0,01) στην αλληλεπίδραση μεταξύ πειράματος και θεραπείας (Σχήμα 2Β). Τα φυτά SC εμφάνισαν χαμηλότερη ανοχή 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 καταπόνηση υψηλής θερμοκρασίας. Αυτή η επίδραση ήταν πιο έντονη στα φυτά "F2000" που ψεκάστηκαν με CC, στα οποία η RTI ήταν 97,69. Από την άλλη πλευρά, σημαντικές διαφορές παρατηρήθηκαν μόνο στον δείκτη τάσης απόδοσης (CSI) των φυτών ρυζιού υπό συνθήκες καταπόνησης ψεκασμού με φυλλικό παράγοντα (P ≤ 0,01) (Εικ. 2Β). Μόνο τα φυτά ρυζιού που υποβλήθηκαν σε σύνθετη θερμική καταπόνηση εμφάνισαν την υψηλότερη τιμή δείκτη τάσης (0,816). Όταν τα φυτά ρυζιού ψεκάστηκαν με διάφορες φυτοορμόνες, ο δείκτης τάσης ήταν χαμηλότερος (τιμές από 0,6 έως 0,67). Τέλος, το φυτό ρυζιού που αναπτύχθηκε υπό βέλτιστες συνθήκες είχε τιμή 0,138.
Σχήμα 2. Επιδράσεις του συνδυασμένου θερμικού στρες (40°/30°C ημέρα/νύχτα) στη θερμοκρασία του φυλλώματος (A), τον δείκτη σχετικής ανοχής (RTI) (B) και τον δείκτη στρες καλλιέργειας (CSI) (C) δύο φυτικών ειδών. Οι εμπορικοί γονότυποι ρυζιού (F67 και F2000) υποβλήθηκαν σε διαφορετικές θερμικές επεξεργασίες. Οι επεξεργασίες που αξιολογήθηκαν για κάθε γονότυπο περιελάμβαναν: απόλυτο έλεγχο (AC), έλεγχο θερμικού στρες (SC), θερμικό στρες + αυξίνη (AUX), θερμικό στρες + γιββερελλίνη (GA), θερμικό στρες + μιτογόνο κυττάρων (CK) και θερμικό στρες + βρασινοστεροειδές (BR). Το συνδυασμένο θερμικό στρες περιλαμβάνει την έκθεση των φυτών ρυζιού σε υψηλές θερμοκρασίες ημέρας/νύχτας (40°/30°C ημέρα/νύχτα). Κάθε στήλη αντιπροσωπεύει τον μέσο όρο ± τυπικό σφάλμα πέντε σημείων δεδομένων (n = 5). Οι στήλες που ακολουθούνται από διαφορετικά γράμματα υποδεικνύουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σύμφωνα με το τεστ Tukey (P ≤ 0,05). Τα γράμματα με ίσον υποδεικνύουν ότι ο μέσος όρος δεν είναι στατιστικά σημαντικός (≤ 0,05).
Η ανάλυση κύριων συστατικών (PCA) αποκάλυψε ότι οι μεταβλητές που αξιολογήθηκαν στα 55 DAE εξήγησαν το 66,1% των φυσιολογικών και βιοχημικών αποκρίσεων φυτών ρυζιού που είχαν υποστεί θερμική καταπόνηση και υποβλήθηκαν σε αγωγή με ψεκασμό ρυθμιστή ανάπτυξης (Εικ. 3). Τα διανύσματα αντιπροσωπεύουν μεταβλητές και οι κουκκίδες αντιπροσωπεύουν ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών (GRs). Τα διανύσματα των gs, της περιεκτικότητας σε χλωροφύλλη, της μέγιστης κβαντικής απόδοσης του PSII (Fv/Fm) και των βιοχημικών παραμέτρων (TChl, MDA και προλίνη) βρίσκονται σε κοντινή γωνία με την αρχή των αξόνων, υποδεικνύοντας υψηλή συσχέτιση μεταξύ της φυσιολογικής συμπεριφοράς των φυτών και της μεταβλητής προέλευσης. Μία ομάδα (V) περιελάμβανε σπορόφυτα ρυζιού που καλλιεργήθηκαν σε βέλτιστη θερμοκρασία (AT) και φυτά F2000 που υποβλήθηκαν σε αγωγή με CK και BA. Ταυτόχρονα, η πλειονότητα των φυτών που υποβλήθηκαν σε αγωγή με GR σχημάτισαν ξεχωριστή ομάδα (IV), και η αγωγή με GA στο F2000 σχημάτισε ξεχωριστή ομάδα (II). Αντίθετα, σπορόφυτα ρυζιού που είχαν υποστεί θερμική καταπόνηση (ομάδες I και III) χωρίς ψεκασμό φυλλώματος φυτοορμονών (και οι δύο γονότυποι ήταν SC) εντοπίστηκαν σε ζώνη απέναντι από την ομάδα V, καταδεικνύοντας την επίδραση του θερμικού στρες στη φυσιολογία των φυτών.
Σχήμα 3. Βιγραφική ανάλυση των επιδράσεων του συνδυασμένου θερμικού στρες (40°/30°C ημέρα/νύχτα) σε φυτά δύο γονότυπων ρυζιού (F67 και F2000) 55 ημέρες μετά τη βλάστηση (DAE). Συντομογραφίες: AC F67, απόλυτος έλεγχος F67; SC F67, έλεγχος θερμικού στρες F67; AUX F67, θερμικό στρες + αυξίνη F67; GA F67, θερμικό στρες + γιββερελλίνη F67; CK F67, θερμικό στρες + κυτταρική διαίρεση BR F67, θερμικό στρες + βρασσινοστεροειδές. F67; AC F2000, απόλυτος έλεγχος F2000; SC F2000, Έλεγχος Θερμικού Στρες F2000; AUX F2000, θερμικό στρες + αυξίνη F2000; GA F2000, θερμικό στρες + γιββερελλίνη F2000; CK F2000, θερμικό στρες + κυτοκινίνη, BR F2000, θερμικό στρες + ορειχάλκινο στεροειδές· F2000.
Μεταβλητές όπως η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, η στοματική αγωγιμότητα, ο λόγος Fv/Fm, η CSI, η MDA, η RTI και η περιεκτικότητα σε προλίνη μπορούν να βοηθήσουν στην κατανόηση της προσαρμογής των γονότυπων ρυζιού και στην αξιολόγηση της επίδρασης των αγρονομικών στρατηγικών υπό θερμικό στρες (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Σκοπός αυτού του πειράματος ήταν να αξιολογηθεί η επίδραση της εφαρμογής τεσσάρων ρυθμιστών ανάπτυξης στις φυσιολογικές και βιοχημικές παραμέτρους των σπορόφυτων ρυζιού υπό σύνθετες συνθήκες θερμικού στρες. Η δοκιμή σπορόφυτων 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 ο συνδυασμός θερμικού στρες προκαλεί διαφορετικές φυσιολογικές και βιοχημικές αποκρίσεις στους δύο γονότυπους ρυζιού, υποδεικνύοντας μια διαδικασία προσαρμογής. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν επίσης ότι οι ψεκασμοί ρυθμιστών ανάπτυξης φυλλώματος (κυρίως κυτοκινίνες και βρασινοστεροειδή) βοηθούν το ρύζι να προσαρμοστεί στο σύνθετο θερμικό στρες, καθώς η εύνοια επηρεάζει κυρίως τα gs, το RWC, τον λόγο Fv/Fm, τις φωτοσυνθετικές χρωστικές και την περιεκτικότητα σε προλίνη.
Η εφαρμογή ρυθμιστών ανάπτυξης βοηθά στη βελτίωση της υδατικής κατάστασης των φυτών ρυζιού υπό θερμικό στρες, το οποίο μπορεί να σχετίζεται με υψηλότερο στρες και χαμηλότερες θερμοκρασίες στο φυλλώμα των φυτών. Αυτή η μελέτη έδειξε ότι μεταξύ των φυτών "F2000" (ευαίσθητου γονότυπου), τα φυτά ρυζιού που υποβλήθηκαν σε αγωγή κυρίως με CK ή BR είχαν υψηλότερες τιμές gs και χαμηλότερες τιμές PCT από τα φυτά που υποβλήθηκαν σε αγωγή με SC. Προηγούμενες μελέτες έχουν επίσης δείξει ότι τα gs και PCT είναι ακριβείς φυσιολογικοί δείκτες που μπορούν να προσδιορίσουν την προσαρμοστική απόκριση των φυτών ρυζιού και τις επιπτώσεις των αγρονομικών στρατηγικών στο θερμικό στρες (Restrepo-Diaz και Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). Η CK ή η BR των φύλλων ενισχύουν το g υπό στρες επειδή αυτές οι φυτικές ορμόνες μπορούν να προάγουν το άνοιγμα των στομάτων μέσω συνθετικών αλληλεπιδράσεων με άλλα σηματοδοτικά μόρια όπως το ABA (υποκινητής του κλεισίματος των στομάτων υπό αβιοτικό στρες) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). ). , 2014). Το άνοιγμα των στομάτων προάγει την ψύξη των φύλλων και βοηθά στη μείωση των θερμοκρασιών της κόμης (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Για αυτούς τους λόγους, η θερμοκρασία της κόμης των φυτών ρυζιού που ψεκάζονται με CK ή BR μπορεί να είναι χαμηλότερη υπό συνδυασμένη θερμική καταπόνηση.
Η υψηλή θερμοκρασία μπορεί να μειώσει την περιεκτικότητα των φύλλων σε φωτοσυνθετικές χρωστικές (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). Σε αυτή τη μελέτη, όταν τα φυτά ρυζιού βρίσκονταν υπό θερμικό στρες και δεν ψεκάζονταν με ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών, οι φωτοσυνθετικές χρωστικές έτειναν να μειώνονται και στους δύο γονότυπους (Πίνακας 2). Οι Feng et al. (2013) ανέφεραν επίσης μια σημαντική μείωση στην περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη στα φύλλα δύο γονότυπων σιταριού που εκτέθηκαν σε θερμικό στρες. Η έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες συχνά οδηγεί σε μειωμένη περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, η οποία μπορεί να οφείλεται στη μειωμένη βιοσύνθεση χλωροφύλλης, στην αποικοδόμηση των χρωστικών ή στις συνδυασμένες επιδράσεις τους υπό θερμικό στρες (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 θερμικό στρες. Παρόμοια αποτελέσματα αναφέρθηκαν επίσης από τους Jespersen και Huang (2015) και τους Suchsagunpanit et al. (2015), οι οποίοι παρατήρησαν αύξηση στην περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη των φύλλων μετά την εφαρμογή ζεατίνης και επιβρασσινοστεροειδών ορμονών σε θερμικά στρεσαρισμένο γκαζόν και ρύζι, αντίστοιχα. Μια λογική εξήγηση για το γιατί η CK και η BR προάγουν την αυξημένη περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη στα φύλλα υπό συνδυασμένη θερμική καταπόνηση είναι ότι η CK μπορεί να ενισχύσει την έναρξη της παρατεταμένης επαγωγής υποκινητών έκφρασης (όπως ο υποκινητής ενεργοποίησης γήρανσης (SAG12) ή ο υποκινητής HSP18) και να μειώσει την απώλεια χλωροφύλλης στα φύλλα, να καθυστερήσει τη γήρανση των φύλλων και να αυξήσει την αντοχή των φυτών στη θερμότητα (Liu et al., 2020). Η 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 χλωροφύλλης υπό συνθήκες καταπόνησης (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Τέλος, δύο φυτοορμόνες (CK και BR) προάγουν επίσης την έκφραση πρωτεϊνών θερμικού σοκ και βελτιώνουν διάφορες μεταβολικές διαδικασίες προσαρμογής, όπως η αυξημένη βιοσύνθεση χλωροφύλλης (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Οι παράμετροι φθορισμού της χλωροφύλλης α παρέχουν μια ταχεία και μη καταστροφική μέθοδο που μπορεί να αξιολογήσει την ανοχή ή την προσαρμογή των φυτών σε συνθήκες αβιοτικού στρες (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Παράμετροι όπως ο λόγος Fv/Fm έχουν χρησιμοποιηθεί ως δείκτες προσαρμογής των φυτών σε συνθήκες στρες (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Σε αυτή τη μελέτη, τα φυτά SC εμφάνισαν τις χαμηλότερες τιμές αυτής της μεταβλητής, κυρίως φυτά ρυζιού "F2000". Οι Yin et al. (2010) διαπίστωσαν επίσης ότι ο λόγος Fv/Fm των φύλλων ρυζιού με την υψηλότερη ανάπτυξη μειώθηκε σημαντικά σε θερμοκρασίες άνω των 35°C. Σύμφωνα με τους Feng et al. (2013), ο χαμηλότερος λόγος Fv/Fm υπό θερμικό στρες υποδεικνύει ότι ο ρυθμός δέσμευσης και μετατροπής ενέργειας διέγερσης από το κέντρο αντίδρασης PSII μειώνεται, υποδεικνύοντας ότι το κέντρο αντίδρασης PSII αποσυντίθεται υπό θερμικό στρες. Αυτή η παρατήρηση μας επιτρέπει να συμπεράνουμε ότι οι διαταραχές στη φωτοσυνθετική συσκευή είναι πιο έντονες σε ευαίσθητες ποικιλίες (Fedearroz 2000) παρά σε ανθεκτικές ποικιλίες (Fedearroz 67).
Η χρήση CK ή BR γενικά βελτίωσε την απόδοση του PSII υπό σύνθετες συνθήκες θερμικής καταπόνησης. Παρόμοια αποτελέσματα ελήφθησαν από τους Suchsagunpanit et al. (2015), οι οποίοι παρατήρησαν ότι η εφαρμογή BR αύξησε την αποτελεσματικότητα του PSII υπό θερμική καταπόνηση στο ρύζι. Οι Kumar et al. (2020) διαπίστωσαν 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 CK ενεργοποιώντας τον κύκλο της χρωστικής ζεαξανθίνης προώθησε τη δραστικότητα του PSII. Επιπλέον, ο ψεκασμός φύλλων BR ευνόησε τη φωτοσύνθεση του PSII υπό συνθήκες συνδυασμένης καταπόνησης, υποδεικνύοντας ότι η εφαρμογή αυτής της φυτοορμόνης είχε ως αποτέλεσμα τη μειωμένη διάχυση της ενέργειας διέγερσης των κεραιών PSII και προώθησε τη συσσώρευση μικρών πρωτεϊνών θερμικού σοκ στους χλωροπλάστες (Ogweno et al. 2008; Kothari and Lachowitz). , 2021).
Η περιεκτικότητα σε MDA και προλίνη συχνά αυξάνεται όταν τα φυτά βρίσκονται υπό αβιοτικό στρες σε σύγκριση με τα φυτά που καλλιεργούνται υπό βέλτιστες συνθήκες (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Προηγούμενες μελέτες έχουν επίσης δείξει ότι τα επίπεδα MDA και προλίνης είναι βιοχημικοί δείκτες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατανόηση της διαδικασίας προσαρμογής ή της επίδρασης των αγρονομικών πρακτικών στο ρύζι υπό 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 η περιεκτικότητα σε MDA και προλίνη έτεινε να είναι υψηλότερη σε φυτά ρυζιού που εκτέθηκαν σε υψηλές θερμοκρασίες τη νύχτα ή κατά τη διάρκεια της ημέρας, αντίστοιχα. Ωστόσο, ο ψεκασμός φυλλώματος με CK και BR συνέβαλε σε μείωση της MDA και αύξηση των επιπέδων προλίνης, κυρίως στον ανεκτικό γονότυπο (Federroz 67). Ο ψεκασμός CK μπορεί να προωθήσει την υπερέκφραση της οξειδάσης/δεϋδρογονάσης της κυτοκινίνης, αυξάνοντας έτσι την περιεκτικότητα σε προστατευτικές ενώσεις όπως η βεταΐνη και η προλίνη (Liu et al., 2020). Το BR προάγει την επαγωγή ωσμωτικών προστατευτικών όπως η βεταΐνη, τα σάκχαρα και τα αμινοξέα (συμπεριλαμβανομένης της ελεύθερης προλίνης), διατηρώντας την κυτταρική ωσμωτική ισορροπία υπό πολλές δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες (Kothari και Lachowiec, 2021).
Ο δείκτης στρες των καλλιεργειών (CSI) και ο δείκτης σχετικής ανοχής (RTI) χρησιμοποιούνται για να προσδιοριστεί εάν οι θεραπείες που αξιολογούνται βοηθούν στον μετριασμό διαφόρων στρες (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 μη στρες και συνθήκες στρες, αντίστοιχα (Lee et al., 2010). Οι τιμές CSI των φυτών που υπέστησαν θερμική καταπόνηση (SC) κυμαίνονταν από 0,8 έως 0,9 (Σχήμα 2Β), υποδεικνύοντας ότι τα φυτά ρυζιού επηρεάστηκαν αρνητικά από το συνδυασμένο στρες. Ωστόσο, ο ψεκασμός φυλλώματος με BC (0,6) ή CK (0,6) οδήγησε κυρίως σε μείωση αυτού του δείκτη υπό συνθήκες αβιοτικού στρες σε σύγκριση με τα φυτά ρυζιού SC. Σε φυτά F2000, η ​​RTI παρουσίασε μεγαλύτερη αύξηση κατά τη χρήση CA (97,69%) και BC (60,73%) σε σύγκριση με την SA (33,52%), υποδεικνύοντας ότι αυτοί οι ρυθμιστές ανάπτυξης των φυτών συμβάλλουν επίσης στη βελτίωση της απόκρισης του ρυζιού στην ανοχή της σύνθεσης. Αυτοί οι δείκτες έχουν προταθεί για τη διαχείριση των συνθηκών στρες σε διαφορετικά είδη. Μια μελέτη που διεξήχθη από τους Lee et al. (2010) έδειξε ότι ο CSI δύο ποικιλιών βαμβακιού υπό μέτρια υδατική καταπόνηση ήταν περίπου 0,85, ενώ οι τιμές CSI των ποικιλιών με καλή άρδευση κυμαίνονταν από 0,4 έως 0,6, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι αυτός ο δείκτης είναι ένας δείκτης της προσαρμογής των ποικιλιών στο νερό. Επιπλέον, οι Chavez-Arias et al. (2020) αξιολόγησαν την αποτελεσματικότητα των συνθετικών διεγερτών ως μια ολοκληρωμένη στρατηγική διαχείρισης του στρες σε φυτά C. elegans και διαπίστωσαν ότι τα φυτά που ψεκάστηκαν με αυτές τις ενώσεις εμφάνισαν υψηλότερο RTI (65%). Με βάση τα παραπάνω, η CK και η BR μπορούν να θεωρηθούν ως αγρονομικές στρατηγικές που στοχεύουν στην αύξηση της ανοχής του ρυζιού σε σύνθετο θερμικό στρες, καθώς αυτοί οι ρυθμιστές ανάπτυξης των φυτών προκαλούν θετικές βιοχημικές και φυσιολογικές αποκρίσεις.
Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα για το ρύζι στην Κολομβία έχει επικεντρωθεί 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 αποκτήσει ολοένα και μεγαλύτερη σημασία για την πρόταση ολοκληρωμένης διαχείρισης καλλιεργειών για τη βελτίωση των επιπτώσεων σύνθετων περιόδων θερμικού στρες στη χώρα (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Έτσι, οι φυσιολογικές και βιοχημικές αντιδράσεις των φυτών ρυζιού στο σύνθετο θερμικό στρες (40°C ημέρα/30°C νύχτα) που παρατηρήθηκαν σε αυτή τη μελέτη υποδηλώνουν ότι ο ψεκασμός φυλλώματος με CK ή BR μπορεί να είναι μια κατάλληλη μέθοδος διαχείρισης καλλιεργειών για τον μετριασμό των δυσμενών επιπτώσεων. Επίδραση περιόδων μέτριου θερμικού στρες. Αυτές οι θεραπείες βελτίωσαν την ανοχή και των δύο γονότυπων ρυζιού (χαμηλός CSI και υψηλός RTI), καταδεικνύοντας μια γενική τάση στις φυσιολογικές και βιοχημικές αντιδράσεις των φυτών υπό συνδυασμένο θερμικό στρες. 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).
Σχήμα 4. Εννοιολογικό μοντέλο των επιδράσεων του συνδυασμένου θερμικού στρες και του ψεκασμού ρυθμιστή ανάπτυξης φυλλώματος σε φυτά ρυζιού. Τα κόκκινα και μπλε βέλη υποδεικνύουν τις αρνητικές ή θετικές επιδράσεις της αλληλεπίδρασης μεταξύ θερμικού στρες και διαφυλλικής εφαρμογής BR (μπρασινοστεροειδές) και CK (κυτοκινίνη) στις φυσιολογικές και βιοχημικές αποκρίσεις, αντίστοιχα. gs: στοματική αγωγιμότητα. Ολική Chl: συνολική περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη. Chl α: περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη β. Cx+c: περιεκτικότητα σε καροτενοειδή.
Συνοπτικά, οι φυσιολογικές και βιοχημικές αντιδράσεις σε αυτή τη μελέτη δείχνουν ότι τα φυτά ρυζιού Fedearroz 2000 είναι πιο ευάλωτα σε μια περίοδο σύνθετης θερμικής καταπόνησης από τα φυτά ρυζιού Fedearroz 67. Όλοι οι ρυθμιστές ανάπτυξης που αξιολογήθηκαν σε αυτή τη μελέτη (αυξίνες, γιβερελίνες, κυτοκινίνες ή βρασσινοστεροειδή) επέδειξαν κάποιο βαθμό συνδυασμένης μείωσης της θερμικής καταπόνησης. Ωστόσο, η κυτοκινίνη και τα βρασσινοστεροειδή προκάλεσαν καλύτερη προσαρμογή των φυτών, καθώς και οι δύο ρυθμιστές ανάπτυξης των φυτών αύξησαν την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, τις παραμέτρους φθορισμού άλφα-χλωροφύλλης, τα gs και το RWC σε σύγκριση με τα φυτά ρυζιού χωρίς καμία εφαρμογή, και επίσης μείωσαν την περιεκτικότητα σε MDA και τη θερμοκρασία του φυλλώματος. Συνοπτικά, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η χρήση ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών (κυτοκινίνες και βρασσινοστεροειδή) είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για τη διαχείριση των συνθηκών καταπόνησης σε καλλιέργειες ρυζιού που προκαλούνται από σοβαρή θερμική καταπόνηση κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλών θερμοκρασιών.
Το πρωτότυπο υλικό που παρουσιάζεται στη μελέτη περιλαμβάνεται στο άρθρο και για περαιτέρω ερωτήσεις μπορείτε να απευθυνθείτε στον αντίστοιχο συγγραφέα.