Η κλιματική αλλαγή και η ταχεία αύξηση του πληθυσμού έχουν γίνει βασικές προκλήσεις για την παγκόσμια επισιτιστική ασφάλεια.Μια πολλά υποσχόμενη λύση είναι η χρήση τουρυθμιστές ανάπτυξης φυτών(PGRs) για την αύξηση των αποδόσεων των καλλιεργειών και την αντιμετώπιση δυσμενών συνθηκών ανάπτυξης, όπως τα κλίματα της ερήμου.Πρόσφατα, το καροτενοειδές zaxinone και δύο από τα ανάλογά του (MiZax3 και MiZax5) έχουν επιδείξει πολλά υποσχόμενη αναπτυξιακή δραστηριότητα σε καλλιέργειες δημητριακών και λαχανικών σε συνθήκες θερμοκηπίου και αγρού.Εδώ, διερευνήσαμε περαιτέρω τις επιδράσεις των διαφορετικών συγκεντρώσεων MiZax3 και MiZax5 (5 μM και 10 μM το 2021, 2,5 μM και 5 μΜ το 2022) στην ανάπτυξη και την απόδοση δύο καλλιέργειες λαχανικών υψηλής αξίας στην Καμπότζη: της πατάτας και της Σαουδικής Αραβίας φράουλα.Αραβία.Σε πέντε ανεξάρτητες δοκιμές πεδίου από το 2021 έως το 2022, η εφαρμογή και των δύο MiZax βελτίωσε σημαντικά τα αγρονομικά χαρακτηριστικά των φυτών, τα συστατικά απόδοσης και τη συνολική απόδοση.Αξίζει να σημειωθεί ότι το MiZax χρησιμοποιείται σε πολύ χαμηλότερες δόσεις από το χουμικό οξύ (μια ευρέως χρησιμοποιούμενη εμπορική ένωση που χρησιμοποιείται εδώ για σύγκριση).Έτσι, τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι το MiZax είναι ένας πολλά υποσχόμενος ρυθμιστής ανάπτυξης φυτών που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τόνωση της ανάπτυξης και της απόδοσης των κηπευτικών ακόμη και σε συνθήκες ερήμου και σε σχετικά χαμηλές συγκεντρώσεις.
Σύμφωνα με τον Οργανισμό Τροφίμων και Γεωργίας των Ηνωμένων Εθνών (FAO), τα συστήματα παραγωγής τροφίμων μας πρέπει σχεδόν να τριπλασιαστούν έως το 2050 για να τροφοδοτήσουν έναν αυξανόμενο παγκόσμιο πληθυσμό (FAO: Ο κόσμος θα χρειαστεί 70% περισσότερα τρόφιμα μέχρι το 20501).Στην πραγματικότητα, η ταχεία αύξηση του πληθυσμού, η ρύπανση, οι μετακινήσεις παρασίτων και ιδιαίτερα οι υψηλές θερμοκρασίες και οι ξηρασίες που προκαλούνται από την κλιματική αλλαγή είναι όλες οι προκλήσεις που αντιμετωπίζει η παγκόσμια επισιτιστική ασφάλεια2.Από αυτή την άποψη, η αύξηση της ακαθάριστης απόδοσης των γεωργικών καλλιεργειών σε μη βέλτιστες συνθήκες είναι μια από τις αναμφισβήτητες λύσεις σε αυτό το πιεστικό πρόβλημα.Ωστόσο, η ανάπτυξη και η ανάπτυξη των φυτών εξαρτώνται κυρίως από τη διαθεσιμότητα θρεπτικών ουσιών στο έδαφος και περιορίζονται σοβαρά από δυσμενείς περιβαλλοντικούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της ξηρασίας, της αλατότητας ή του βιοτικού στρες3,4,5.Αυτές οι καταπονήσεις μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά την υγεία και την ανάπτυξη των καλλιεργειών και τελικά να οδηγήσουν σε μειωμένες αποδόσεις των καλλιεργειών6.Επιπλέον, οι περιορισμένοι πόροι γλυκού νερού επηρεάζουν σοβαρά την άρδευση των καλλιεργειών, ενώ η παγκόσμια κλιματική αλλαγή αναπόφευκτα μειώνει την έκταση της καλλιεργήσιμης γης και γεγονότα όπως τα κύματα καύσωνα μειώνουν την παραγωγικότητα των καλλιεργειών7,8.Οι υψηλές θερμοκρασίες είναι συνηθισμένες σε πολλά μέρη του κόσμου, συμπεριλαμβανομένης της Σαουδικής Αραβίας.Η χρήση βιοδιεγερτικών ή ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών (PGRs) είναι ευεργετική για τη συντόμευση του κύκλου ανάπτυξης και τη μεγιστοποίηση της απόδοσης.Μπορεί να βελτιώσει την ανθεκτικότητα των καλλιεργειών και να επιτρέψει στα φυτά να αντιμετωπίσουν δυσμενείς συνθήκες καλλιέργειας9.Από αυτή την άποψη, βιοδιεγερτικά και ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε βέλτιστες συγκεντρώσεις για τη βελτίωση της ανάπτυξης και της παραγωγικότητας των φυτών10,11.
Τα καροτενοειδή είναι τετρατερπενοειδή που χρησιμεύουν επίσης ως πρόδρομοι για τις φυτοορμόνες abscisic acid (ABA) και strigolactone (SL) 12,13,14, καθώς και τους πρόσφατα ανακαλυφθέντες ρυθμιστές ανάπτυξης zaxinone, anorene και cyclocitral15,16,17,18,19.Ωστόσο, οι περισσότεροι πραγματικοί μεταβολίτες, συμπεριλαμβανομένων των παραγώγων καροτενοειδών, έχουν περιορισμένες φυσικές πηγές ή/και είναι ασταθείς, καθιστώντας δύσκολη την άμεση εφαρμογή τους σε αυτό το πεδίο.Έτσι, τα τελευταία χρόνια, έχουν αναπτυχθεί και δοκιμαστεί αρκετά ανάλογα/μιμητικά ABA και SL για γεωργικές εφαρμογές20,21,22,23,24,25.Ομοίως, πρόσφατα αναπτύξαμε μιμητικά της ζαξινόνης (MiZax), ενός μεταβολίτη που προάγει την ανάπτυξη που μπορεί να ασκήσει τα αποτελέσματά του ενισχύοντας τον μεταβολισμό του σακχάρου και ρυθμίζοντας την ομοιόσταση SL στις ρίζες ρυζιού19,26.Τα μιμητικά της ζαξινόνης 3 (MiZax3) και του MiZax5 (χημικές δομές που φαίνονται στο Σχήμα 1Α) έδειξαν βιολογική δραστηριότητα συγκρίσιμη με τη ζαξινόνη σε φυτά ρυζιού άγριου τύπου που καλλιεργούνται υδροπονικά και στο έδαφος26.Επιπλέον, η επεξεργασία ντομάτας, φοίνικας, πράσινης πιπεριάς και κολοκύθας με zaxinone, MiZax3 και MiZx5 βελτίωσε την ανάπτυξη και την παραγωγικότητα των φυτών, δηλαδή την απόδοση και την ποιότητα της πιπεριάς, σε συνθήκες θερμοκηπίου και ανοιχτού αγρού, υποδεικνύοντας το ρόλο τους ως βιοδιεγερτικά και τη χρήση του PGR27..Είναι ενδιαφέρον ότι τα MiZax3 και MiZax5 βελτίωσαν επίσης την ανοχή στο αλάτι της πράσινης πιπεριάς που καλλιεργείται υπό συνθήκες αυξημένης αλατότητας και το MiZax3 αύξησε την περιεκτικότητα σε ψευδάργυρο των φρούτων όταν ενθυλακώθηκε με μεταλλικά-οργανικά πλαίσια που περιέχουν ψευδάργυρο7,28.
(Α) Χημικές δομές των MiZax3 και MiZax5.(Β) Επίδραση του διαφυλλικού ψεκασμού των ΜΖ3 και ΜΖ5 σε συγκεντρώσεις 5 μΜ και 10 μΜ σε φυτά πατάτας υπό συνθήκες ανοιχτού αγρού.Το πείραμα θα πραγματοποιηθεί το 2021. Τα δεδομένα παρουσιάζονται ως μέσος όρος ± SD.n≥15.Η στατιστική ανάλυση διεξήχθη χρησιμοποιώντας μονόδρομη ανάλυση διακύμανσης (ANOVA) και το post hoc τεστ Tukey.Οι αστερίσκοι υποδεικνύουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σε σύγκριση με την προσομοίωση (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001, ns, μη σημαντική).HA - χουμικό οξύ;MZ3, MiZax3, MiZax5;HA - χουμικό οξύ;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Σε αυτή την εργασία, αξιολογήσαμε το MiZax (MiZax3 και MiZax5) σε τρεις συγκεντρώσεις φυλλώματος (5 μΜ και 10 μΜ το 2021 και 2,5 μΜ και 5 μΜ το 2022) και τα συγκρίνουμε με την πατάτα (Solanum tuberosum L).Ο εμπορικός ρυθμιστής ανάπτυξης χουμικό οξύ (HA) συγκρίθηκε με τις φράουλες (Fragaria ananassa) σε δοκιμές θερμοκηπίου φράουλας το 2021 και το 2022 και σε τέσσερις δοκιμές πεδίου στο Βασίλειο της Σαουδικής Αραβίας, μια τυπική περιοχή με κλίμα ερήμου.Αν και το ΗΑ είναι ένας ευρέως χρησιμοποιούμενος βιοδιεγέρτης με πολλά ευεργετικά αποτελέσματα, συμπεριλαμβανομένης της αύξησης της διαθεσιμότητας θρεπτικών ουσιών στο έδαφος και της προώθησης της ανάπτυξης των καλλιεργειών μέσω της ρύθμισης της ορμονικής ομοιόστασης, τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι το MiZax είναι ανώτερο από το HA.
Οι κόνδυλοι πατάτας της ποικιλίας Diamond αγοράστηκαν από την Jabbar Nasser Al Bishi Trading Company, Τζέντα, Σαουδική Αραβία.Σπορόφυτα δύο ποικιλιών φράουλας «Sweet Charlie» και «Festival» και χουμικό οξύ αγοράστηκαν από τη Modern Agritech Company, Ριάντ, Σαουδική Αραβία.Όλο το φυτικό υλικό που χρησιμοποιείται σε αυτή την εργασία συμμορφώνεται με τη Δήλωση Πολιτικής της IUCN για την Έρευνα που αφορά Απειλούμενα Είδη και τη Σύμβαση για το Εμπόριο Απειλούμενων Ειδών Άγριας Πανίδας και Χλωρίδας.
Ο πειραματικός χώρος βρίσκεται στη Hada Al-Sham, Σαουδική Αραβία (21°48′3″Β, 39°43′25″E).Το έδαφος είναι αμμοπηλώδες, pH 7,8, EC 1,79 dcm-130.Οι ιδιότητες του εδάφους φαίνονται στον Συμπληρωματικό Πίνακα S1.
Τρία δενδρύλλια φράουλας (Fragaria x ananassa D. var. Festival) στο στάδιο του πραγματικού φύλλου χωρίστηκαν σε τρεις ομάδες για να αξιολογηθεί η επίδραση του διαφυλλικού ψεκασμού με 10 μM MiZax3 και MiZax5 στα χαρακτηριστικά ανάπτυξης και στο χρόνο άνθησης σε συνθήκες θερμοκηπίου.Ο ψεκασμός των φύλλων με νερό (που περιέχει 0,1% ακετόνη) χρησιμοποιήθηκε ως θεραπεία μοντελοποίησης.Οι ψεκασμοί φυλλώματος MiZax εφαρμόστηκαν 7 φορές σε διαστήματα μιας εβδομάδας.Δύο ανεξάρτητα πειράματα διεξήχθησαν στις 15 και 28 Σεπτεμβρίου 2021, αντίστοιχα.Η αρχική δόση κάθε ένωσης είναι 50 ml και στη συνέχεια αυξάνεται σταδιακά σε τελική δόση 250 ml.Για δύο συνεχόμενες εβδομάδες, ο αριθμός των ανθοφόρων φυτών καταγραφόταν καθημερινά και ο ρυθμός ανθοφορίας υπολογίστηκε στην αρχή της τέταρτης εβδομάδας.Για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών ανάπτυξης, ο αριθμός των φύλλων, το φρέσκο και ξηρό βάρος του φυτού, η συνολική επιφάνεια φύλλων και ο αριθμός των στόλων ανά φυτό μετρήθηκαν στο τέλος της φάσης ανάπτυξης και στην αρχή της αναπαραγωγικής φάσης.Η επιφάνεια των φύλλων μετρήθηκε χρησιμοποιώντας μετρητή επιφάνειας φύλλων και τα φρέσκα δείγματα ξηράνθηκαν σε φούρνο στους 100°C για 48 ώρες.
Πραγματοποιήθηκαν δύο δοκιμές στον αγρό: πρώιμο και όψιμο όργωμα.Οι κόνδυλοι πατάτας της ποικιλίας «Diamant» φυτεύονται τον Νοέμβριο και τον Φεβρουάριο, με πρώιμη και όψιμη περίοδο ωρίμανσης, αντίστοιχα.Βιοδιεγέρτες (MiZax-3 και -5) χρησιμοποιούνται σε συγκεντρώσεις 5,0 και 10,0 μΜ (2021) και 2,5 και 5,0 μΜ (2022).Ψεκάστε χουμικό οξύ (ΗΑ) 1 g/l 8 φορές την εβδομάδα.Ως αρνητικός έλεγχος χρησιμοποιήθηκε νερό ή ακετόνη.Ο σχεδιασμός της δοκιμής πεδίου φαίνεται στο (Συμπληρωματικό Σχήμα S1).Για τη διεξαγωγή των πειραμάτων πεδίου χρησιμοποιήθηκε ένας τυχαιοποιημένος σχεδιασμός πλήρους μπλοκ (RCBD) με εμβαδόν οικοπέδου 2,5 m x 3,0 m.Κάθε θεραπεία επαναλήφθηκε τρεις φορές ως ανεξάρτητα αντίγραφα.Η απόσταση μεταξύ κάθε οικοπέδου είναι 1,0 m και η απόσταση μεταξύ κάθε οικοπέδου είναι 2,0 m.Η απόσταση μεταξύ των φυτών είναι 0,6 m, η απόσταση μεταξύ των σειρών είναι 1 m.Τα φυτά πατάτας ποτίζονταν καθημερινά με σταγόνες με αναλογία 3,4 λίτρων ανά σταγονόμετρο.Το σύστημα λειτουργεί δύο φορές την ημέρα για 10 λεπτά κάθε φορά για να παρέχει νερό στα φυτά.Εφαρμόστηκαν όλες οι συνιστώμενες αγροτεχνικές μέθοδοι για την καλλιέργεια πατάτας σε συνθήκες ξηρασίας31.Τέσσερις μήνες μετά τη φύτευση, το ύψος του φυτού (cm), ο αριθμός των κλαδιών ανά φυτό, η σύνθεση και η απόδοση της πατάτας και η ποιότητα του κονδύλου μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας τυπικές τεχνικές.
Σπορόφυτα δύο ποικιλιών φράουλας (Sweet Charlie και Festival) δοκιμάστηκαν σε συνθήκες αγρού.Βιοδιεγερτικά (MiZax-3 και -5) χρησιμοποιήθηκαν ως ψεκασμοί φύλλων σε συγκεντρώσεις 5,0 και 10,0 μΜ (2021) και 2,5 και 5,0 μΜ (2022) οκτώ φορές την εβδομάδα.Χρησιμοποιήστε 1 g ΗΑ ανά λίτρο ως ψεκασμό φυλλώματος παράλληλα με το MiZax-3 και -5, με ένα μείγμα ελέγχου H2O ή ακετόνη ως αρνητικό μάρτυρα.Δενδρύλλια φράουλας φυτεύτηκαν σε οικόπεδο 2,5 x 3 m στις αρχές Νοεμβρίου με απόσταση φυτών 0,6 m και απόσταση σειρών 1 m.Το πείραμα διεξήχθη σε RCBD και επαναλήφθηκε τρεις φορές.Τα φυτά ποτίστηκαν για 10 λεπτά κάθε μέρα στις 7:00 και στις 17:00 χρησιμοποιώντας ένα σύστημα άρδευσης σταγόνων που περιείχε σταλάκτες σε απόσταση 0,6 m και χωρητικότητας 3,4 L. Τα αγροτεχνικά στοιχεία και οι παράμετροι απόδοσης μετρήθηκαν κατά τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου.Η ποιότητα των καρπών συμπεριλαμβανομένου του TSS (%), της βιταμίνης C32, της οξύτητας και των συνολικών φαινολικών ενώσεων33 αξιολογήθηκε στο Εργαστήριο Μετασυλλεκτικής Φυσιολογίας και Τεχνολογίας του Πανεπιστημίου King Abdulaziz.
Τα δεδομένα εκφράζονται ως μέσοι όροι και οι παραλλαγές εκφράζονται ως τυπικές αποκλίσεις.Η στατιστική σημασία προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας μονόδρομη ANOVA (μονόδρομη ANOVA) ή αμφίδρομη ANOVA χρησιμοποιώντας τη δοκιμή πολλαπλής σύγκρισης του Tukey χρησιμοποιώντας επίπεδο πιθανότητας p < 0,05 ή δοκιμασία t δύο ουρών Student για τον εντοπισμό σημαντικών διαφορών (*p < 0,05 , * *p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001).Όλες οι στατιστικές ερμηνείες πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας GraphPad Prism έκδοση 8.3.0.Οι συσχετίσεις δοκιμάστηκαν χρησιμοποιώντας ανάλυση κύριου συστατικού (PCA), μια πολυμεταβλητή στατιστική μέθοδο, χρησιμοποιώντας το πακέτο R 34 .
Σε μια προηγούμενη αναφορά, επιδείξαμε τη δραστηριότητα που προάγει την ανάπτυξη του MiZax σε συγκεντρώσεις 5 και 10 μM σε φυτά κηπευτικών και βελτιώσαμε τον δείκτη χλωροφύλλης στη δοκιμασία φυτών εδάφους (SPAD)27.Με βάση αυτά τα αποτελέσματα, χρησιμοποιήσαμε τις ίδιες συγκεντρώσεις για να αξιολογήσουμε τις επιπτώσεις του MiZax στην πατάτα, μια σημαντική παγκόσμια καλλιέργεια τροφίμων, σε δοκιμές αγρού σε κλίματα της ερήμου το 2021. Συγκεκριμένα, μας ενδιέφερε να ελέγξουμε εάν το MiZax θα μπορούσε να αυξήσει τη συσσώρευση αμύλου , το τελικό προϊόν της φωτοσύνθεσης.Συνολικά, η εφαρμογή του MiZax βελτίωσε την ανάπτυξη των φυτών της πατάτας σε σύγκριση με το χουμικό οξύ (ΗΑ), με αποτέλεσμα την αύξηση του ύψους του φυτού, της βιομάζας και του αριθμού των κλαδιών (Εικ. 1Β).Επιπλέον, παρατηρήσαμε ότι τα 5 μM MiZax3 και MiZax5 είχαν ισχυρότερη επίδραση στην αύξηση του ύψους των φυτών, του αριθμού των κλαδιών και της φυτικής βιομάζας σε σύγκριση με τα 10 μΜ (Εικόνα 1Β).Μαζί με τη βελτιωμένη ανάπτυξη, το MiZax αύξησε επίσης την απόδοση, μετρούμενη από τον αριθμό και το βάρος των κονδύλων που συγκομίστηκαν.Η συνολική ευεργετική επίδραση ήταν λιγότερο έντονη όταν το MiZax χορηγήθηκε σε συγκέντρωση 10 μΜ, υποδηλώνοντας ότι αυτές οι ενώσεις θα πρέπει να χορηγούνται σε συγκεντρώσεις κάτω από αυτό (Εικόνα 1Β).Επιπλέον, δεν παρατηρήσαμε διαφορές σε όλες τις καταγεγραμμένες παραμέτρους μεταξύ των επεξεργασιών ακετόνης (ψευδής) και νερού (μάρτυρας), γεγονός που υποδηλώνει ότι τα παρατηρούμενα αποτελέσματα διαμόρφωσης ανάπτυξης δεν προκλήθηκαν από τον διαλύτη, κάτι που είναι σύμφωνο με την προηγούμενη έκθεσή μας27.
Δεδομένου ότι η καλλιεργητική περίοδος της πατάτας στη Σαουδική Αραβία αποτελείται από πρώιμη και όψιμη ωρίμανση, πραγματοποιήσαμε μια δεύτερη μελέτη πεδίου το 2022 χρησιμοποιώντας χαμηλές συγκεντρώσεις (2,5 και 5 μΜ) σε δύο εποχές για να αξιολογήσουμε τον εποχιακό αντίκτυπο των ανοιχτών αγρών (Συμπληρωματικό Σχήμα S2A).Όπως αναμενόταν, και οι δύο εφαρμογές του 5 μM MiZax παρήγαγαν αποτελέσματα που προάγουν την ανάπτυξη παρόμοια με την πρώτη δοκιμή: αυξημένο ύψος φυτού, αυξημένη διακλάδωση, υψηλότερη βιομάζα και αυξημένος αριθμός κονδύλων (Εικ. 2, Συμπληρωματικό Σχήμα S3).Είναι σημαντικό ότι παρατηρήσαμε σημαντικές επιδράσεις αυτών των PGRs σε συγκέντρωση 2,5 μM, ενώ η θεραπεία με GA δεν έδειξε τα προβλεπόμενα αποτελέσματα.Αυτό το αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι το MiZax μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις από τις αναμενόμενες.Επιπλέον, η εφαρμογή MiZax αύξησε επίσης το μήκος και το πλάτος των κονδύλων (Συμπληρωματικό Σχήμα S2B).Βρήκαμε επίσης σημαντική αύξηση στο βάρος του κονδύλου, αλλά η συγκέντρωση 2,5 μΜ εφαρμόστηκε μόνο και στις δύο εποχές φύτευσης.
Φαινοτυπική εκτίμηση των φυτών της επίδρασης του MiZax σε φυτά πατάτας πρώιμης ωρίμανσης στο χωράφι της ΜΟΔ, που πραγματοποιήθηκε το 2022. Τα δεδομένα αντιπροσωπεύουν μέση ± τυπική απόκλιση.n≥15.Η στατιστική ανάλυση διεξήχθη χρησιμοποιώντας μονόδρομη ανάλυση διακύμανσης (ANOVA) και το post hoc τεστ Tukey.Οι αστερίσκοι υποδεικνύουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σε σύγκριση με την προσομοίωση (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001, ns, μη σημαντική).HA - χουμικό οξύ;MZ3, MiZax3, MiZax5;HA - χουμικό οξύ;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Για την καλύτερη κατανόηση των επιπτώσεων της θεραπείας (Τ) και του έτους (Υ), χρησιμοποιήθηκε αμφίδρομη ANOVA για την εξέταση της αλληλεπίδρασής τους (Τ x Υ).Αν και όλα τα βιοδιεγερτικά (Τ) αύξησαν σημαντικά το ύψος και τη βιομάζα των φυτών πατάτας, μόνο τα MiZax3 και MiZax5 αύξησαν σημαντικά τον αριθμό και το βάρος των κονδύλων, υποδεικνύοντας ότι οι αμφίδρομες αποκρίσεις των κονδύλων πατάτας στα δύο MiZax ήταν ουσιαστικά παρόμοιες (Εικ. 3)).Επιπλέον, στην αρχή της σεζόν ο καιρός (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) γίνεται θερμότερος (μέσος όρος 28 °C και υγρασία 52% (2022), γεγονός που μειώνει σημαντικά τη συνολική βιομάζα κονδύλων (Εικ. 2, Συμπληρωματικό Σχ. S3).
Μελετήστε τα αποτελέσματα της επεξεργασίας 5 μm (Τ), του έτους (Υ) και της αλληλεπίδρασής τους (Τ x Υ) στις πατάτες.Τα δεδομένα αντιπροσωπεύουν μέση ± τυπική απόκλιση.n ≥ 30. Η στατιστική ανάλυση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας αμφίδρομη ανάλυση διακύμανσης (ANOVA).Οι αστερίσκοι υποδεικνύουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σε σύγκριση με την προσομοίωση (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001, ns, μη σημαντική).HA - χουμικό οξύ;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Ωστόσο, η θεραπεία με Myzax εξακολουθούσε να έχει την τάση να διεγείρει την ανάπτυξη όψιμης ωρίμανσης φυτών.Συνολικά, τα τρία ανεξάρτητα πειράματά μας έδειξαν χωρίς αμφιβολία ότι η εφαρμογή του MiZax έχει σημαντική επίδραση στη δομή των φυτών αυξάνοντας τον αριθμό των κλαδιών.Στην πραγματικότητα, υπήρξε μια σημαντική επίδραση αμφίδρομης αλληλεπίδρασης μεταξύ (Τ) και (Υ) στον αριθμό των κλαδιών μετά τη θεραπεία με MiZax (Εικ. 3).Αυτό το αποτέλεσμα είναι συνεπές με τη δραστηριότητά τους ως αρνητικών ρυθμιστών της βιοσύνθεσης της στριγκολακτόνης (SL)26.Επιπλέον, έχουμε δείξει προηγουμένως ότι η επεξεργασία με Ζαξινόνη προκαλεί συσσώρευση αμύλου στις ρίζες ρυζιού35, γεγονός που μπορεί να εξηγήσει την αύξηση του μεγέθους και του βάρους των κονδύλων πατάτας μετά την επεξεργασία με MiZax, καθώς οι κόνδυλοι αποτελούνται κυρίως από άμυλο.
Οι καλλιέργειες φρούτων είναι σημαντικά οικονομικά φυτά.Οι φράουλες είναι ευαίσθητες σε συνθήκες αβιοτικού στρες όπως η ξηρασία και η υψηλή θερμοκρασία.Επομένως, ερευνήσαμε την επίδραση του MiZax στις φράουλες ψεκάζοντας τα φύλλα.Παρέχαμε αρχικά το MiZax σε συγκέντρωση 10 μΜ για να αξιολογήσουμε την επίδρασή του στην ανάπτυξη της φράουλας (Φεστιβάλ καλλιέργειας).Είναι ενδιαφέρον ότι παρατηρήσαμε ότι το MiZax3 αύξησε σημαντικά τον αριθμό των στόλων, που αντιστοιχούσε σε αυξημένη διακλάδωση, ενώ το MiZax5 βελτίωσε τον ρυθμό ανθοφορίας, τη φυτική βιομάζα και την επιφάνεια των φύλλων υπό συνθήκες θερμοκηπίου (Συμπληρωματικό Σχήμα S4), υποδηλώνοντας ότι αυτές οι δύο ενώσεις μπορεί να διαφέρουν βιολογικά.Εκδηλώσεις 26,27.Για να κατανοήσουμε περαιτέρω τις επιπτώσεις τους στις φράουλες υπό πραγματικές γεωργικές συνθήκες, πραγματοποιήσαμε δοκιμές πεδίου εφαρμόζοντας 5 και 10 μM MiZax σε φυτά φράουλας (π.χ. Sweet Charlie) που καλλιεργήθηκαν σε ημι-αμμώδες έδαφος το 2021 (εικ. S5A).Σε σύγκριση με το GC, δεν παρατηρήσαμε αύξηση της φυτικής βιομάζας, αλλά βρήκαμε τάση αύξησης του αριθμού των καρπών (Εικ. C6A-B).Ωστόσο, η εφαρμογή MiZax οδήγησε σε σημαντική αύξηση του βάρους ενός καρπού και υπαινίσσεται μια εξάρτηση από τη συγκέντρωση (Συμπληρωματικό Σχήμα S5B; Συμπληρωματικό Σχήμα S6B), υποδεικνύοντας την επίδραση αυτών των ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών στην ποιότητα των καρπών της φράουλας όταν εφαρμόζονται σε συνθήκες ερήμου.επιρροή.
Για να κατανοήσουμε εάν η επίδραση της προαγωγής της ανάπτυξης εξαρτάται από τον τύπο της ποικιλίας, επιλέξαμε δύο εμπορικές ποικιλίες φράουλας στη Σαουδική Αραβία (Sweet Charlie και Festival) και πραγματοποιήσαμε δύο μελέτες πεδίου το 2022 χρησιμοποιώντας χαμηλές συγκεντρώσεις MiZax (2,5 και 5 μΜ).Για το Sweet Charlie, αν και ο συνολικός αριθμός καρπών δεν αυξήθηκε σημαντικά, η βιομάζα των φρούτων ήταν γενικά υψηλότερη για τα φυτά που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με MiZax και ο αριθμός των καρπών ανά αγροτεμάχιο αυξήθηκε μετά την επεξεργασία με MiZax3 (Εικ. 4).Αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν περαιτέρω ότι οι βιολογικές δραστηριότητες των MiZax3 και MiZax5 ενδέχεται να διαφέρουν.Επιπλέον, μετά από θεραπεία με Myzax, παρατηρήσαμε αύξηση του νωπού και ξηρού βάρους των φυτών, καθώς και του μήκους των βλαστών των φυτών.Όσον αφορά τον αριθμό των στόλων και των νέων φυτών, βρήκαμε αύξηση μόνο στα 5 μM MiZax (Εικ. 4), υποδεικνύοντας ότι ο βέλτιστος συντονισμός MiZax εξαρτάται από το είδος του φυτού.
Η επίδραση του MiZax στη δομή του φυτού και την απόδοση φράουλας (ποικιλία Sweet Charlie) από χωράφια KAU, που πραγματοποιήθηκε το 2022. Τα δεδομένα αντιπροσωπεύουν μέση ± τυπική απόκλιση.n ≥ 15, αλλά ο αριθμός των καρπών ανά αγροτεμάχιο υπολογίστηκε κατά μέσο όρο από 15 φυτά από τρία αγροτεμάχια (n = 3).Η στατιστική ανάλυση διεξήχθη χρησιμοποιώντας ανάλυση διακύμανσης μονής κατεύθυνσης (ANOVA) και τη δοκιμασία post hoc του Tukey ή τη δοκιμή t Student με δύο ουρές.Οι αστερίσκοι υποδεικνύουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σε σύγκριση με την προσομοίωση (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001, ns, μη σημαντική).HA - χουμικό οξύ;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Παρατηρήσαμε επίσης παρόμοια διεγερτική δραστηριότητα σε σχέση με το βάρος των καρπών και τη φυτική βιομάζα σε φράουλες της ποικιλίας Festival (Εικ. 5), ωστόσο, δεν βρήκαμε σημαντικές διαφορές στον συνολικό αριθμό των καρπών ανά φυτό ή ανά αγροτεμάχιο (Εικ. 5);.Είναι ενδιαφέρον ότι η εφαρμογή του MiZax αύξησε το μήκος των φυτών και τον αριθμό των στόλων, υποδεικνύοντας ότι αυτοί οι ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της ανάπτυξης των καλλιεργειών φρούτων (Εικ. 5).Επιπλέον, μετρήσαμε διάφορες βιοχημικές παραμέτρους για να κατανοήσουμε την ποιότητα των καρπών των δύο ποικιλιών που συλλέχθηκαν από το χωράφι, αλλά δεν λάβαμε διαφορές μεταξύ όλων των επεξεργασιών (Συμπληρωματικό Σχήμα S7, Συμπληρωματικό Σχήμα S8).
Επίδραση του MiZax στη δομή του φυτού και την απόδοση φράουλας στο χωράφι KAU (Ποικιλία Φεστιβάλ), 2022. Τα δεδομένα είναι μέση ± τυπική απόκλιση.n ≥ 15, αλλά ο αριθμός των καρπών ανά αγροτεμάχιο υπολογίστηκε κατά μέσο όρο από 15 φυτά από τρία αγροτεμάχια (n = 3).Η στατιστική ανάλυση διεξήχθη χρησιμοποιώντας ανάλυση διακύμανσης μονής κατεύθυνσης (ANOVA) και τη δοκιμασία post hoc του Tukey ή τη δοκιμή t Student με δύο ουρές.Οι αστερίσκοι υποδεικνύουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σε σύγκριση με την προσομοίωση (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001, ns, μη σημαντική).HA - χουμικό οξύ;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Στις μελέτες μας για τις φράουλες, οι βιολογικές δραστηριότητες των MiZax3 και MiZax5 αποδείχθηκαν διαφορετικές.Αρχικά εξετάσαμε τα αποτελέσματα της θεραπείας (T) και του έτους (Y) στην ίδια ποικιλία (Sweet Charlie) χρησιμοποιώντας αμφίδρομη ANOVA για να προσδιορίσουμε την αλληλεπίδρασή τους (T x Y).Έτσι, το GA δεν είχε καμία επίδραση στην ποικιλία φράουλας (Sweet Charlie), ενώ τα 5 μM MiZax3 και MiZax5 αύξησαν σημαντικά τη βιομάζα φυτών και φρούτων (Εικ. 6), υποδεικνύοντας ότι οι αμφίδρομες αλληλεπιδράσεις των δύο MiZax είναι πολύ παρόμοιες στην προώθηση της φράουλας .γεωργική παραγωγή
Αξιολογήστε τα αποτελέσματα της θεραπείας με 5 μΜ (Τ), του έτους (Υ) και της αλληλεπίδρασής τους (Τ x Υ) στις φράουλες (cv. Sweet Charlie).Τα δεδομένα αντιπροσωπεύουν μέση ± τυπική απόκλιση.n ≥ 30. Η στατιστική ανάλυση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας αμφίδρομη ανάλυση διακύμανσης (ANOVA).Οι αστερίσκοι υποδεικνύουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σε σύγκριση με την προσομοίωση (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001, ns, μη σημαντική).HA - χουμικό οξύ;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Επιπλέον, δεδομένου ότι η δραστηριότητα του MiZax στις δύο ποικιλίες ήταν ελαφρώς διαφορετική (Εικ. 4, Εικ. 5), πραγματοποιήσαμε μια αμφίδρομη ANOVA συγκρίνοντας την επεξεργασία (Τ) και τις δύο ποικιλίες (C).Πρώτον, καμία επεξεργασία δεν επηρέασε τον αριθμό των καρπών ανά αγροτεμάχιο (Εικ. 7), υποδεικνύοντας καμία σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ (T x C) και υποδηλώνοντας ότι ούτε το MiZax ούτε το HA συνεισφέρουν στον συνολικό αριθμό καρπών.Αντίθετα, το MiZax (αλλά όχι το HA) αύξησε σημαντικά το βάρος των φυτών, το βάρος των καρπών, τα στόλωνα και τα νέα φυτά (Εικ. 7), υποδεικνύοντας ότι τα MiZax3 και MiZax5 προάγουν σημαντικά την ανάπτυξη διαφορετικών ποικιλιών φυτών φράουλας.Με βάση την αμφίδρομη ANOVA (T x Y) και (T x C), μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι δραστηριότητες προώθησης της ανάπτυξης των MiZax3 και MiZax5 υπό συνθήκες πεδίου είναι πολύ παρόμοιες και συνεπείς.
Αξιολόγηση επεξεργασίας φράουλας με 5 μΜ (Τ), δύο ποικιλίες (C) και η αλληλεπίδρασή τους (Τ x C).Τα δεδομένα αντιπροσωπεύουν μέση ± τυπική απόκλιση.n ≥ 30, αλλά ο αριθμός των καρπών ανά αγροτεμάχιο υπολογίστηκε κατά μέσο όρο από 15 φυτά από τρία αγροτεμάχια (n = 6).Η στατιστική ανάλυση πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας αμφίδρομη ανάλυση διακύμανσης (ANOVA).Οι αστερίσκοι υποδεικνύουν στατιστικά σημαντικές διαφορές σε σύγκριση με την προσομοίωση (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001, ns, μη σημαντική).HA - χουμικό οξύ;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Τέλος, χρησιμοποιήσαμε την ανάλυση κύριου συστατικού (PCA) για να αξιολογήσουμε τα αποτελέσματα των εφαρμοζόμενων ενώσεων στις πατάτες (T x Y) και τις φράουλες (T x C).Αυτά τα στοιχεία δείχνουν ότι η επεξεργασία με ΗΑ είναι παρόμοια με την ακετόνη στις πατάτες ή το νερό στις φράουλες (Εικόνα 8), υποδεικνύοντας μια σχετικά μικρή θετική επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών.Είναι ενδιαφέρον ότι τα συνολικά αποτελέσματα των MiZax3 και MiZax5 έδειξαν την ίδια κατανομή στην πατάτα (Εικόνα 8Α), ενώ η κατανομή αυτών των δύο ενώσεων στη φράουλα ήταν διαφορετική (Εικόνα 8Β).Αν και τα MiZax3 και MiZax5 έδειξαν μια κυρίως θετική κατανομή στην ανάπτυξη και την απόδοση των φυτών, η ανάλυση PCA έδειξε ότι η δραστηριότητα ρύθμισης της ανάπτυξης μπορεί επίσης να εξαρτάται από τα φυτικά είδη.
Ανάλυση κύριου συστατικού (PCA) για (Α) πατάτες (T x Y) και (B) φράουλες (T x C).Βαθμολογήστε τα οικόπεδα και για τις δύο ομάδες.Η γραμμή που συνδέει κάθε στοιχείο οδηγεί στο κέντρο του συμπλέγματος.
Συνοπτικά, με βάση τις πέντε ανεξάρτητες μελέτες πεδίου για δύο καλλιέργειες υψηλής αξίας και σύμφωνα με τις προηγούμενες εκθέσεις μας από το 2020 έως το 202226,27, τα MiZax3 και MiZax5 είναι πολλά υποσχόμενοι ρυθμιστές ανάπτυξης φυτών που μπορούν να βελτιώσουν την ανάπτυξη και την απόδοση των φυτών., συμπεριλαμβανομένων των δημητριακών, των ξυλωδών φυτών (φοίνικες) και των οπωροφόρων κηπευτικών26,27.Αν και οι μοριακοί μηχανισμοί πέρα από τις βιολογικές τους δραστηριότητες παραμένουν αόριστοι, έχουν μεγάλες δυνατότητες για εφαρμογές πεδίου.Το καλύτερο από όλα, σε σύγκριση με το χουμικό οξύ, το MiZax εφαρμόζεται σε πολύ μικρότερες ποσότητες (μικρομοριακό ή χιλιοστόγραμμο επίπεδο) και τα θετικά αποτελέσματα είναι πιο έντονα.Έτσι, υπολογίζουμε τη δόση του MiZax3 ανά εφαρμογή (από χαμηλή σε υψηλή συγκέντρωση): 3, 6 ή 12 g/ha και τη δόση του MiZx5: 4, 7 ή 13 g/ha, καθιστώντας αυτά τα PGR χρήσιμα για τη βελτίωση των αποδόσεων των καλλιεργειών .Αρκετά εφικτό.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-29-2024