Vidhibiti vya ukuaji wa mimea vimetumika kama mkakati wa kupunguza msongo wa joto katika mazao mbalimbali

Uzalishaji wa mpunga unapungua kutokana na mabadiliko ya hali ya hewa na tofauti nchini Kolombia.Vidhibiti vya ukuaji wa mimeazimetumika kama mkakati wa kupunguza msongo wa joto katika mazao mbalimbali. Kwa hivyo, lengo la utafiti huu lilikuwa kutathmini athari za kisaikolojia (upitishaji wa stomatal, upitishaji wa stomatal, jumla ya klorofili, uwiano wa Fv/Fm wa aina mbili za jenoti za mchele wa kibiashara zilizoathiriwa na msongo wa joto wa pamoja (joto kali la mchana na usiku), halijoto ya dari na kiwango cha maji kinachohusiana) na vigezo vya kibiokemikali (malondialdehyde (MDA) na kiwango cha asidi ya proliniki). Majaribio ya kwanza na ya pili yalifanywa kwa kutumia mimea ya aina mbili za jenoti za mchele Federrose 67 ("F67") na Federrose 2000 ("F2000"), mtawalia. Majaribio yote mawili yalichambuliwa pamoja kama mfululizo wa majaribio. Matibabu yaliyoanzishwa yalikuwa kama ifuatavyo: udhibiti kamili (AC) (mimea ya mpunga iliyopandwa kwa halijoto bora (joto la mchana/usiku 30/25°C)), udhibiti wa msongo wa joto (SC) [mimea ya mpunga iliyoathiriwa na msongo wa joto wa pamoja pekee (40/25°C). 30°C)], na mimea ya mpunga ilisisitizwa na kunyunyiziwa vidhibiti vya ukuaji wa mimea (stress+AUX, stress+BR, stress+CK au stress+GA) mara mbili (siku 5 kabla na siku 5 baada ya stress ya joto). Kunyunyizia SA kuliongeza jumla ya klorofili ya aina zote mbili (uzito mpya wa mimea ya mpunga "F67″ na "F2000″ ulikuwa 3.25 na 3.65 mg/g, mtawalia) ikilinganishwa na mimea ya SC (uzito mpya wa mimea "F67″ ulikuwa 2.36 na 2.56 mg). g-1)" na mchele "F2000", matumizi ya majani ya CK pia kwa ujumla yaliboresha upitishaji wa matumbo wa mimea ya mchele "F2000″ (499.25 dhidi ya 150.60 mmol m-2 s) ikilinganishwa na udhibiti wa stress ya joto. stress ya joto, halijoto ya taji ya mmea hupungua kwa 2–3 °C, na kiwango cha MDA katika mimea hupungua. Kielezo cha uvumilivu wa jamaa kinaonyesha kwamba matumizi ya CK (97.69%) na BR (60.73%) kwenye majani yanaweza kusaidia kupunguza tatizo la msongo wa joto pamoja. hasa katika mimea ya mpunga ya F2000. Kwa kumalizia, kunyunyizia BR au CK kwenye majani kunaweza kuchukuliwa kama mkakati wa kilimo ili kusaidia kupunguza athari mbaya za hali ya msongo wa joto pamoja kwenye tabia ya kisaikolojia ya mimea ya mpunga.
Mchele (Oryza sativa) ni wa familia ya Poaceae na ni mojawapo ya nafaka zinazolimwa zaidi duniani pamoja na mahindi na ngano (Bajaj na Mohanty, 2005). Eneo linalolimwa mpunga ni hekta 617,934, na uzalishaji wa kitaifa mwaka wa 2020 ulikuwa tani 2,937,840 na mavuno ya wastani ya tani 5.02/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Ongezeko la joto duniani linaathiri mazao ya mpunga, na kusababisha aina mbalimbali za mikazo isiyo ya kibiolojia kama vile halijoto ya juu na vipindi vya ukame. Mabadiliko ya hali ya hewa yanasababisha halijoto ya dunia kuongezeka; Halijoto inakadiriwa kuongezeka kwa 1.0–3.7°C katika karne ya 21, ambayo inaweza kuongeza mzunguko na nguvu ya mkazo wa joto. Ongezeko la halijoto ya mazingira limeathiri mchele, na kusababisha mavuno ya mazao kupungua kwa 6–7%. Kwa upande mwingine, mabadiliko ya hali ya hewa pia husababisha hali mbaya ya mazingira kwa mazao, kama vile vipindi vya ukame mkali au halijoto ya juu katika maeneo ya kitropiki na ya kitropiki. Zaidi ya hayo, matukio ya kutofautiana kama vile El Niño yanaweza kusababisha mkazo wa joto na kuzidisha uharibifu wa mazao katika baadhi ya maeneo ya kitropiki. Nchini Kolombia, halijoto katika maeneo yanayozalisha mpunga inakadiriwa kuongezeka kwa 2–2.5°C ifikapo 2050, kupunguza uzalishaji wa mchele na kuathiri mtiririko wa bidhaa kwenye masoko na minyororo ya usambazaji.
Mazao mengi ya mpunga hupandwa katika maeneo ambayo halijoto iko karibu na kiwango bora cha ukuaji wa mazao (Shah et al., 2011). Imeripotiwa kuwa halijoto ya wastani bora ya mchana na usiku kwaukuaji na maendeleo ya mpungaKwa ujumla ni 28°C na 22°C, mtawalia (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Halijoto iliyo juu ya vizingiti hivi inaweza kusababisha vipindi vya mkazo wa wastani hadi mkali wa joto wakati wa hatua nyeti za ukuaji wa mpunga (kulima, kung'oa maua, na kujaza nafaka), na hivyo kuathiri vibaya mavuno ya nafaka. Kupungua huku kwa mavuno kunatokana hasa na vipindi virefu vya mkazo wa joto, ambavyo huathiri fiziolojia ya mimea. Kutokana na mwingiliano wa mambo mbalimbali, kama vile muda wa mkazo na halijoto ya juu inayofikiwa, mkazo wa joto unaweza kusababisha uharibifu usioweza kurekebishwa kwa kimetaboliki na ukuaji wa mimea.
Mkazo wa joto huathiri michakato mbalimbali ya kisaikolojia na kibiokemikali katika mimea. Usanisinuru wa majani ni mojawapo ya michakato inayoweza kuathiriwa zaidi na mkazo wa joto katika mimea ya mpunga, kwani kiwango cha usanisinuru hupungua kwa 50% wakati halijoto ya kila siku inapozidi 35°C. Majibu ya kifiziolojia ya mimea ya mpunga hutofautiana kulingana na aina ya mkazo wa joto. Kwa mfano, viwango vya usanisinuru na upitishaji wa matumbo huzuiwa wakati mimea inapoathiriwa na halijoto ya juu ya mchana (33–40°C) au halijoto ya juu ya mchana na usiku (35–40°C wakati wa mchana, 28–30°C). C inamaanisha usiku) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Halijoto ya juu ya usiku (30°C) husababisha kizuizi cha wastani cha usanisinuru lakini huongeza upumuaji wa usiku (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Bila kujali kipindi cha mkazo, mkazo wa joto pia huathiri kiwango cha klorofili kwenye majani, uwiano wa fluorescence inayobadilika ya klorofili hadi fluorescence ya juu ya klorofili (Fv/Fm), na uanzishaji wa Rubisco katika mimea ya mpunga (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). ) Sanchez Reynoso et al., 2014).
Mabadiliko ya kibiokemikali ni kipengele kingine cha kuzoea mimea kwa mkazo wa joto (Wahid et al., 2007). Kiwango cha prolini kimetumika kama kiashiria cha kibiokemikali cha mkazo wa mimea (Ahmed na Hassan 2011). Prolini ina jukumu muhimu katika umetaboli wa mimea kwani hufanya kazi kama chanzo cha kaboni au nitrojeni na kama kiimarisha utando chini ya hali ya joto kali (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Halijoto ya juu pia huathiri uthabiti wa utando kupitia peroksidasi ya lipidi, na kusababisha uundaji wa malondialdehyde (MDA) (Wahid et al., 2007). Kwa hivyo, kiwango cha MDA pia kimetumika kuelewa uadilifu wa kimuundo wa utando wa seli chini ya mkazo wa joto (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Hatimaye, mkazo wa joto uliochanganywa [37/30°C (mchana/usiku)] uliongeza asilimia ya uvujaji wa elektroliti na kiwango cha malondialdehyde katika mchele (Liu et al., 2013).
Matumizi ya vidhibiti ukuaji wa mimea (GRs) yametathminiwa ili kupunguza athari mbaya za mkazo wa joto, kwani vitu hivi vinahusika kikamilifu katika mwitikio wa mimea au mifumo ya ulinzi wa kisaikolojia dhidi ya mkazo huo (Peleg na Blumald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Matumizi ya nje ya rasilimali za kijenetiki yamekuwa na athari chanya katika uvumilivu wa mkazo wa joto katika mazao mbalimbali. Uchunguzi umeonyesha kuwa phytohomoni kama vile gibberellins (GA), saitokinini (CK), auxins (AUX) au brassinosteroids (BR) husababisha ongezeko la vigezo mbalimbali vya kisaikolojia na kibiokemikali (Peleg na Blumald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al., 2012; Zhou et al., 2014). Nchini Kolombia, matumizi ya nje ya rasilimali za kijenetiki na athari zake kwenye mazao ya mpunga hayajaeleweka na kusomwa kikamilifu. Hata hivyo, utafiti uliopita ulionyesha kuwa kunyunyizia majani ya BR kunaweza kuboresha uvumilivu wa mchele kwa kuboresha sifa za kubadilishana gesi, klorofili au kiwango cha prolini cha majani ya miche ya mchele (Quintero-Calderón et al., 2021).
Saitokinini hurekebisha majibu ya mimea kwa mikazo isiyo ya kibiolojia, ikiwa ni pamoja na mkazo wa joto (Ha et al., 2012). Zaidi ya hayo, imeripotiwa kwamba matumizi ya nje ya CK yanaweza kupunguza uharibifu wa joto. Kwa mfano, matumizi ya nje ya zeatin yaliongeza kiwango cha usanisinuru, kiwango cha klorofili a na b, na ufanisi wa usafirishaji wa elektroni katika nyasi inayotambaa (Agrotis estolonifera) wakati wa mkazo wa joto (Xu na Huang, 2009; Jespersen na Huang, 2015). Matumizi ya nje ya zeatini yanaweza pia kuboresha shughuli za antioxidant, kuongeza usanisi wa protini mbalimbali, kupunguza uharibifu wa spishi tendaji za oksijeni (ROS) na uzalishaji wa malondialdehyde (MDA) katika tishu za mimea (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009). , 2016; Kumar et al., 2020).
Matumizi ya asidi ya gibberellic pia yameonyesha mwitikio chanya kwa msongo wa joto. Uchunguzi umeonyesha kuwa usanisinuru wa GA huingilia njia mbalimbali za kimetaboliki na huongeza uvumilivu chini ya hali ya joto kali (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) waligundua kuwa kunyunyizia majani ya GA ya nje (25 au 50 mg*L) kunaweza kuongeza kiwango cha usanisinuru na shughuli za antioxidant katika mimea ya machungwa yenye msongo wa joto ikilinganishwa na mimea ya kudhibiti. Pia imeonekana kuwa matumizi ya nje ya HA huongeza kiwango cha unyevu, klorofili na yaliyomo kwenye karotenoidi na hupunguza oksidi ya lipidi katika mitende ya tende (Phoenix dactylifera) chini ya msongo wa joto (Khan et al., 2020). Auxin pia ina jukumu muhimu katika kudhibiti mwitikio wa ukuaji unaobadilika kwa hali ya joto kali (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Kidhibiti hiki cha ukuaji hufanya kazi kama alama ya kibiokemikali katika michakato mbalimbali kama vile usanisi wa prolini au uharibifu chini ya mkazo wa abiotic (Ali et al. 2007). Zaidi ya hayo, AUX pia huongeza shughuli za antioxidant, ambayo husababisha kupungua kwa MDA katika mimea kutokana na kupungua kwa peroksidation ya lipidi (Bielach et al., 2017). Sergeev et al. (2018) waligundua kuwa katika mimea ya njegere (Pisum sativum) chini ya mkazo wa joto, kiwango cha prolini - dimethylaminoethoxycarbonylmethyl)naphthylchloromethyl etha (TA-14) huongezeka. Katika jaribio hilo hilo, pia waliona viwango vya chini vya MDA katika mimea iliyotibiwa ikilinganishwa na mimea ambayo haijatibiwa na AUX.
Brassinosteroids ni kundi lingine la vidhibiti ukuaji vinavyotumika kupunguza athari za msongo wa joto. Ogweno et al. (2008) waliripoti kwamba dawa ya kunyunyizia BR ya nje iliongeza kiwango halisi cha usanisinuru, upitishaji wa matumbo na kiwango cha juu cha kaboksili ya Rubisco ya mimea ya nyanya (Solanum lycopersicum) chini ya msongo wa joto kwa siku 8. Kunyunyizia epibrassinosteroids kwa majani kunaweza kuongeza kiwango halisi cha usanisinuru wa tango (Cucumis sativus) chini ya msongo wa joto (Yu et al., 2004). Kwa kuongezea, matumizi ya BR ya nje huchelewesha uharibifu wa klorofili na huongeza ufanisi wa matumizi ya maji na mavuno ya kiwango cha juu cha photokemia ya PSII katika mimea iliyo chini ya msongo wa joto (Holá et al., 2010; Toussagunpanit et al., 2015).
Kutokana na mabadiliko ya hali ya hewa na utofauti, mazao ya mpunga yanakabiliwa na vipindi vya halijoto ya juu kila siku (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Katika uchapaji wa mimea, matumizi ya virutubishi vya mimea au vichangamshi vimechunguzwa kama mkakati wa kupunguza msongo wa joto katika maeneo yanayolima mpunga (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al., 2021). Kwa kuongezea, matumizi ya vigeu vya kibiokemikali na kisaikolojia (joto la majani, upitishaji wa stomatal, vigezo vya fluorescence ya klorofili, klorofili na kiwango cha maji, malondialdehyde na usanisi wa proline) ni zana ya kuaminika ya kuchunguza mimea ya mpunga chini ya mkazo wa joto ndani na nje ya nchi (Sánchez -Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Hata hivyo, utafiti kuhusu matumizi ya dawa za kunyunyizia mimea kwenye mchele katika ngazi ya ndani bado ni nadra. Kwa hivyo, utafiti wa athari za kifiziolojia na kibiokemikali za matumizi ya vidhibiti vya ukuaji wa mimea ni muhimu sana kwa pendekezo la mikakati ya vitendo ya kilimo kwa hili. kushughulikia athari hasi za kipindi cha mkazo tata wa joto kwenye mchele. Kwa hivyo, madhumuni ya utafiti huu yalikuwa kutathmini kifiziolojia (upitishaji wa stomatal, vigezo vya fluorescence ya klorofili na kiwango cha maji) na athari za kibiokemikali za matumizi ya majani ya vidhibiti vinne vya ukuaji wa mimea (AUX, CK, GA na BR). (Rangi za usanisinuru, malondialdehyde na kiwango cha proline) Vigezo katika aina mbili za jenoti za mchele wa kibiashara vinakabiliwa na mkazo wa joto la pamoja (joto la juu la mchana/usiku).
Katika utafiti huu, majaribio mawili huru yalifanywa. Jenotypes Federrose 67 (F67: jenotype iliyokuzwa katika halijoto ya juu wakati wa muongo mmoja uliopita) na Federrose 2000 (F2000: jenotype iliyokuzwa katika muongo mmoja uliopita wa karne ya 20 ikionyesha upinzani dhidi ya virusi vya majani meupe) zilitumika kwa mara ya kwanza. mbegu. na jaribio la pili, mtawalia. Jenotypes zote mbili hupandwa sana na wakulima wa Kolombia. Mbegu zilipandwa katika trei za lita 10 (urefu 39.6 cm, upana 28.8 cm, urefu 16.8 cm) zenye udongo wa mchanga mwepesi wenye 2% ya vitu hai. Mbegu tano zilizoota kabla zilipandwa katika kila trei. Pallets ziliwekwa kwenye chafu ya Kitivo cha Sayansi ya Kilimo cha Chuo Kikuu cha Kitaifa cha Kolombia, kampasi ya Bogotá (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), katika mwinuko wa mita 2556 juu ya usawa wa bahari (asl). m.) na zilifanywa kuanzia Oktoba hadi Desemba 2019. Jaribio moja (Federroz 67) na jaribio la pili (Federroz 2000) katika msimu huo huo wa 2020.
Hali ya mazingira katika chafu wakati wa kila msimu wa kupanda ni kama ifuatavyo: joto la mchana na usiku 30/25°C, unyevunyevu wa jamaa 60~80%, kipindi cha upigaji picha cha asili saa 12 (mwangaza unaofanya kazi kwa upigaji picha 1500 µmol (fotoni) m-2 s-). 1 saa sita mchana). Mimea ilirutubishwa kulingana na kiwango cha kila kipengele siku 20 baada ya mbegu kuota (DAE), kulingana na Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg ya nitrojeni kwa kila mmea, 110 mg ya fosforasi kwa kila mmea, 350 mg ya potasiamu kwa kila mmea, 68 mg ya kalsiamu kwa kila mmea, 20 mg ya magnesiamu kwa kila mmea, 20 mg ya salfa kwa kila mmea, 17 mg ya silikoni kwa kila mmea. Mimea ina 10 mg ya boroni kwa kila mmea, 17 mg ya shaba kwa kila mmea, na 44 mg ya zinki kwa kila mmea. Mimea ya mpunga ilidumishwa hadi 47 DAE katika kila jaribio ilipofikia hatua ya phenolojia V5 wakati huu. Uchunguzi uliopita umeonyesha kuwa hatua hii ya kifenolojia ni wakati mwafaka wa kufanya tafiti za mkazo wa joto katika mchele (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
Katika kila jaribio, matumizi mawili tofauti ya kidhibiti ukuaji wa majani yalifanywa. Seti ya kwanza ya dawa za kunyunyizia mimea ya mimea ilitumika siku 5 kabla ya matibabu ya mkazo wa joto (42 DAE) ili kuandaa mimea kwa mkazo wa mazingira. Kisha dawa ya pili ya mimea ilitolewa siku 5 baada ya mimea kuwekwa katika hali ya mkazo (52 DAE). Homoni nne za mimea zilitumika na sifa za kila kiambato kinachotumika kilichonyunyiziwa katika utafiti huu zimeorodheshwa katika Jedwali la Nyongeza 1. Viwango vya vidhibiti ukuaji wa majani vilivyotumika vilikuwa kama ifuatavyo: (i) Auxin (asidi 1-naphthylacetic: NAA) katika mkusanyiko wa 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10–5 M gibberellin (asidi ya gibberelllic: NAA); GA3); (iii) Saitokinin (trans-zeatin) 1 × 10-5 M (iv) Brassinosteroids [Spirostan-6-one, 3,5-dihydroxy-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Viwango hivi vilichaguliwa kwa sababu husababisha majibu chanya na kuongeza upinzani wa mimea kwa mkazo wa joto (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Mimea ya mpunga bila dawa yoyote ya kudhibiti ukuaji wa mimea ilitibiwa na maji yaliyosafishwa pekee. Mimea yote ya mpunga ilinyunyiziwa dawa ya kunyunyizia kwa mkono. Paka 20 ml H2O kwenye mmea ili kulainisha sehemu za juu na chini za majani. Dawa zote za kunyunyizia majani zilitumia dawa ya kilimo (Agrotin, Bayer CropScience, Colombia) kwa 0.1% (v/v). Umbali kati ya sufuria na dawa ya kunyunyizia ni 30 cm.
Matibabu ya mkazo wa joto yalitolewa siku 5 baada ya dawa ya kwanza ya kunyunyizia majani (47 DAE) katika kila jaribio. Mimea ya mpunga ilihamishwa kutoka kwenye chafu hadi kwenye chumba cha ukuaji cha lita 294 (MLR-351H, Sanyo, IL, Marekani) ili kubaini mkazo wa joto au kudumisha hali sawa ya mazingira (47 DAE). Matibabu ya mkazo wa joto yalifanywa kwa kuweka chumba kwenye halijoto zifuatazo za mchana/usiku: halijoto ya juu ya mchana [40°C kwa saa 5 (kuanzia 11:00 hadi 16:00)] na kipindi cha usiku [30°C kwa saa 5]. Siku 8 mfululizo (kuanzia 19:00 hadi 24:00). Halijoto ya mkazo na muda wa kuathiriwa vilichaguliwa kulingana na tafiti zilizopita (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabía et al. 2017). Kwa upande mwingine, kundi la mimea iliyohamishiwa kwenye chumba cha ukuaji ilihifadhiwa kwenye chafu kwenye halijoto ile ile (30°C wakati wa mchana/25°C usiku) kwa siku 8 mfululizo.
Mwishoni mwa jaribio, makundi yafuatayo ya matibabu yalipatikana: (i) hali ya joto la ukuaji + matumizi ya maji yaliyosafishwa [Udhibiti kamili (AC)], (ii) hali ya mkazo wa joto + matumizi ya maji yaliyosafishwa [Udhibiti wa mkazo wa joto (SC)], (iii) hali ya mkazo wa joto + matumizi ya auxin (AUX), (iv) hali ya mkazo wa joto + matumizi ya gibberellin (GA), (v) hali ya mkazo wa joto + matumizi ya saitokinin (CK), na (vi) hali ya mkazo wa joto + brassinosteroid (BR) Kiambatisho. Makundi haya ya matibabu yalitumika kwa aina mbili za jeni (F67 na F2000). Matibabu yote yalifanywa kwa muundo uliopangwa nasibu kabisa na nakala tano, kila moja ikiwa na mmea mmoja. Kila mmea ulitumika kusoma vigezo vilivyoamuliwa mwishoni mwa jaribio. Jaribio lilidumu kwa DAE 55.
Upitishaji wa stomatal (gs) ulipimwa kwa kutumia porosomita inayobebeka (SC-1, METER Group Inc., Marekani) kuanzia 0 hadi 1000 mmol m-2 s-1, yenye uwazi wa chumba cha sampuli wa 6.35 mm. Vipimo huchukuliwa kwa kuunganisha kifaa cha kupima stoma kwenye jani lililokomaa huku shina kuu la mmea likiwa limepanuliwa kikamilifu. Kwa kila matibabu, usomaji wa gs ulichukuliwa kwenye majani matatu ya kila mmea kati ya 11:00 na 16:00 na wastani.
RWC ilibainishwa kulingana na mbinu iliyoelezwa na Ghoulam et al. (2002). Karatasi iliyopanuliwa kikamilifu iliyotumika kubaini g pia ilitumika kupima RWC. Uzito mpya (FW) ulibainishwa mara baada ya kuvuna kwa kutumia kipimo cha kidijitali. Kisha majani yaliwekwa kwenye chombo cha plastiki kilichojazwa maji na kuachwa gizani kwenye joto la kawaida (22°C) kwa saa 48. Kisha yapimwe kwa kipimo cha kidijitali na urekodi uzito uliopanuliwa (TW). Majani yaliyovimba yalikaushwa kwenye oveni kwa nyuzi joto 75°C kwa saa 48 na uzito wao mkavu (DW) ulirekodiwa.
Kiwango cha klorofili kinachohusiana kilibainishwa kwa kutumia mita ya klorofili (atLeafmeter, FT Green LLC, Marekani) na kuonyeshwa katika vitengo vya atLeaf (Dey et al., 2016). Usomaji wa kiwango cha juu cha PSII cha ufanisi wa kiasi (uwiano wa Fv/Fm) ulirekodiwa kwa kutumia fluorimita ya klorofili inayoendelea ya uchochezi (Handy PEA, Hansatech Instruments, UK). Majani yalibadilishwa kuwa meusi kwa kutumia vibanio vya majani kwa dakika 20 kabla ya vipimo vya Fv/Fm (Restrepo-Diaz na Garces-Varon, 2013). Baada ya majani kuzoea rangi nyeusi, msingi (F0) na kiwango cha juu cha mwangaza (Fm) vilipimwa. Kutoka kwa data hizi, fluorescence inayobadilika (Fv = Fm - F0), uwiano wa fluorescence inayobadilika hadi fluorescence ya juu zaidi (Fv/Fm), mavuno ya kiwango cha juu cha quantum ya photokemia ya PSII (Fv/F0) na uwiano wa Fm/F0 vilihesabiwa (Baker, 2008; Lee et al. ., 2017). Usomaji wa fluorescence ya klorofili na klorofili ulichukuliwa kwenye majani yale yale yaliyotumika kwa vipimo vya gs.
Takriban miligramu 800 za uzito wa majani mabichi zilikusanywa kama vigeu vya kibiokemikali. Sampuli za majani zilibadilishwa kuwa sawa katika nitrojeni kioevu na kuhifadhiwa kwa ajili ya uchambuzi zaidi. Mbinu ya spektrometri inayotumika kukadiria kiwango cha klorofili a, b na karotenoidi ya tishu inategemea mbinu na milinganyo iliyoelezwa na Wellburn (1994). Sampuli za tishu za majani (miligramu 30) zilikusanywa na kuwekwa sawa katika mililita 3 za asetoni 80%. Sampuli kisha ziliwekwa kwa sentrifuge (modeli 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, Marekani) kwa kasi ya 5000 rpm kwa dakika 10 ili kuondoa chembe. Supernatant ilipunguzwa hadi ujazo wa mwisho wa mililita 6 kwa kuongeza asetoni 80% (Sims na Gamon, 2002). Kiwango cha klorofili kilibainishwa katika 663 (klorofili a) na 646 (klorofili b) nm, na karotenoidi katika 470 nm kwa kutumia spectrophotometer (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, Marekani).
Mbinu ya asidi ya thiobarbituriki (TBA) iliyoelezwa na Hodges et al. (1999) ilitumika kutathmini peroksidation ya lipidi ya utando (MDA). Takriban 0.3 g ya tishu za jani pia ilibadilishwa kuwa homogeneous katika nitrojeni kioevu. Sampuli ziliwekwa kwa sentrifuge kwa 5000 rpm na unyonyaji ulipimwa kwenye spectrophotometer kwa 440, 532 na 600 nm. Hatimaye, mkusanyiko wa MDA ulihesabiwa kwa kutumia mgawo wa kutoweka (157 M mL−1).
Kiwango cha proline katika matibabu yote kiliamuliwa kwa kutumia mbinu iliyoelezwa na Bates et al. (1973). Ongeza mililita 10 za myeyusho wa maji wa 3% wa asidi ya sulfosalicylic kwenye sampuli iliyohifadhiwa na chujio kupitia karatasi ya chujio ya Whatman (Nambari 2). Kisha mililita 2 za chujio hiki zilichanganywa na mililita 2 za asidi ya ninhydric na mililita 2 za asidi ya asetiki ya barafu. Mchanganyiko huo uliwekwa kwenye umwagaji wa maji kwa joto la 90°C kwa saa 1. Zima mmenyuko kwa kuangukia kwenye barafu. Tikisa mrija kwa nguvu kwa kutumia kitetemeshi cha vortex na futa myeyusho unaotokana katika mililita 4 za toluini. Usomaji wa ufyonzaji uliamuliwa kwa 520 nm kwa kutumia spectrophotometer ile ile iliyotumika kwa upimaji wa rangi za usanisinuru (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, Marekani).
Mbinu iliyoelezwa na Gerhards et al. (2016) ili kuhesabu halijoto ya dari na CSI. Picha za joto zilipigwa kwa kutumia kamera ya FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, Marekani) zenye usahihi wa ±2°C mwishoni mwa kipindi cha mkazo. Weka uso mweupe nyuma ya mmea kwa ajili ya upigaji picha. Tena, viwanda viwili vilizingatiwa kama mifano ya marejeleo. Mimea iliwekwa kwenye uso mweupe; moja ilifunikwa na kifaa cha ziada cha kilimo (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Colombia) ili kuiga ufunguzi wa stomata zote [hali ya mvua (Twet)], na nyingine ilikuwa jani bila matumizi yoyote [hali ya kavu (Tdry)] (Castro -Duque et al., 2020). Umbali kati ya kamera na sufuria wakati wa utengenezaji wa filamu ulikuwa mita 1.
Kielezo cha uvumilivu wa jamaa kilihesabiwa kwa njia isiyo ya moja kwa moja kwa kutumia upitishaji wa stomatal (gs) wa mimea iliyotibiwa ikilinganishwa na mimea ya kudhibiti (mimea isiyo na matibabu ya mkazo na vidhibiti vya ukuaji vilivyotumika) ili kubaini uvumilivu wa aina za jeni zilizotibiwa zilizotathminiwa katika utafiti huu. RTI ilipatikana kwa kutumia mlinganyo uliorekebishwa kutoka Chávez-Arias et al. (2020).
Katika kila jaribio, vigezo vyote vya kisaikolojia vilivyotajwa hapo juu vilibainishwa na kurekodiwa katika 55 DAE kwa kutumia majani yaliyopanuliwa kikamilifu yaliyokusanywa kutoka kwenye dari ya juu. Zaidi ya hayo, vipimo vilifanywa katika chumba cha ukuaji ili kuepuka kubadilisha hali ya mazingira ambayo mimea hukua.
Data kutoka kwa majaribio ya kwanza na ya pili zilichambuliwa pamoja kama mfululizo wa majaribio. Kila kundi la majaribio lilikuwa na mimea 5, na kila mmea uliunda kitengo cha majaribio. Uchambuzi wa tofauti (ANOVA) ulifanywa (P ≤ 0.05). Tofauti kubwa zilipogunduliwa, jaribio la kulinganisha la baada ya hoc la Tukey lilitumika katika P ≤ 0.05. Tumia kitendakazi cha arcsine kubadilisha thamani za asilimia. Data zilichambuliwa kwa kutumia programu ya Statistix v 9.0 (Programu ya Uchambuzi, Tallahassee, FL, Marekani) na kuchorwa kwa kutumia SigmaPlot (toleo la 10.0; Programu ya Systat, San Jose, CA, Marekani). Uchambuzi mkuu wa vipengele ulifanyika kwa kutumia programu ya InfoStat 2016 (Programu ya Uchambuzi, Chuo Kikuu cha Kitaifa cha Cordoba, Ajentina) ili kubaini vidhibiti bora vya ukuaji wa mimea vilivyokuwa vikisomwa.
Jedwali la 1 linatoa muhtasari wa ANOVA inayoonyesha majaribio, matibabu tofauti, na mwingiliano wake na rangi za usanisinuru wa majani (klorofili a, b, jumla, na karotenoidi), malondialdehyde (MDA) na kiwango cha prolini, na upitishaji wa stomatal. Athari ya gs, kiwango cha maji kinachohusiana. (RWC), kiwango cha klorofili, vigezo vya klorofili alfa ya fluorescence, halijoto ya taji (PCT) (°C), kiwango cha mkazo wa mazao (CSI) na kiwango cha uvumilivu kinachohusiana cha mimea ya mpunga katika 55 DAE.
Jedwali 1. Muhtasari wa data ya ANOVA kuhusu vigeu vya kisaikolojia na kibiokemikali vya mchele kati ya majaribio (jeni) na matibabu ya mkazo wa joto.
Tofauti (P≤0.01) katika mwingiliano wa rangi ya usanisinuru wa majani, kiwango cha klorofili (vipimo vya Atleaf), na vigezo vya fluorescence ya alpha-klorofili kati ya majaribio na matibabu vinaonyeshwa katika Jedwali la 2. Halijoto ya juu ya mchana na usiku iliongeza jumla ya klorofili na karotenoidi. Miche ya mpunga bila dawa yoyote ya kunyunyizia majani ya phytohomoni (2.36 mg g-1 kwa "F67″ na 2.56 mg g-1 kwa "F2000″)) ikilinganishwa na mimea iliyopandwa chini ya halijoto bora (2.67 mg g -1)) ilionyesha kiwango cha chini cha klorofili. Katika majaribio yote mawili, "F67" ilikuwa 2.80 mg g-1 na "F2000" ilikuwa 2.80 mg g-1. Zaidi ya hayo, miche ya mpunga iliyotibiwa kwa mchanganyiko wa dawa za kunyunyizia za AUX na GA chini ya shinikizo la joto pia ilionyesha kupungua kwa kiwango cha klorofili katika aina zote mbili za jeni (AUX = 1.96 mg g-1 na GA = 1.45 mg g-1 kwa “F67”; AUX = 1.96 mg g-1 na GA = 1.45 mg g-1 kwa “F67″; AUX = 2.24 mg) g-1 na GA = 1.43 mg g-1 (kwa “F2000″)) chini ya shinikizo la joto. Chini ya shinikizo la joto, matibabu ya majani kwa kutumia BR yalisababisha ongezeko kidogo la kigezo hiki katika aina zote mbili za jeni. Hatimaye, dawa ya kunyunyizia majani ya CK ilionyesha thamani kubwa zaidi za rangi ya usanisinuru miongoni mwa matibabu yote (AUX, GA, BR, SC na matibabu ya AC) katika aina za jeni F67 (3.24 mg g-1) na F2000 (3.65 mg g-1). Kiwango cha klorofili (kitengo cha Atleaf) pia kilipunguzwa kwa mkazo wa joto pamoja. Thamani za juu zaidi pia zilirekodiwa katika mimea iliyonyunyiziwa CC katika jenotipu zote mbili (41.66 kwa "F67" na 49.30 kwa "F2000"). Uwiano wa Fv na Fv/Fm ulionyesha tofauti kubwa kati ya matibabu na aina za mimea (Jedwali 2). Kwa ujumla, miongoni mwa vigezo hivi, aina ya F67 ya mimea haikuwa rahisi kuathiriwa na mkazo wa joto kuliko aina ya F2000. Uwiano wa Fv na Fv/Fm uliteseka zaidi katika jaribio la pili. Miche iliyosisitizwa ya 'F2000' ambayo haikunyunyiziwa na phytohormones yoyote ilikuwa na thamani za chini kabisa za Fv ​​(2120.15) na uwiano wa Fv/Fm (0.59), lakini kunyunyizia majani kwa CK kulisaidia kurejesha thamani hizi (Fv: 2591, 89, uwiano wa Fv/Fm: 0.73). , ikipokea usomaji sawa na ule uliorekodiwa kwenye mimea ya "F2000" iliyopandwa chini ya hali bora ya joto (Fv: 2955.35, uwiano wa Fv/Fm: 0.73:0.72). Hakukuwa na tofauti kubwa katika mwangaza wa awali (F0), mwangaza wa juu zaidi (Fm), mavuno ya kiwango cha juu cha quantum ya photochemical ya PSII (Fv/F0) na uwiano wa Fm/F0. Hatimaye, BR ilionyesha mwelekeo sawa kama ilivyoonekana na CK (Fv 2545.06, uwiano wa Fv/Fm 0.73).
Jedwali 2. Athari ya mkazo wa joto pamoja (40°/30°C mchana/usiku) kwenye rangi za usanisinuru wa majani [jumla ya klorofili (Chl Jumla), klorofili a (Chl a), klorofili b (Chl b) na karotenoidi athari ya Cx+c] ], kiwango cha klorofili kinachohusiana (kitengo cha Atliff), vigezo vya usanisinuru wa klorofili (uangaza wa awali (F0), uangaza wa juu (Fm), uangazi unaobadilika (Fv), ufanisi wa juu wa PSII (Fv/Fm), mavuno ya kiwango cha juu cha quantum ya photochemical ya PSII (Fv/F0 ) na Fm/F0 katika mimea ya aina mbili za jenojeni za mchele [Federrose 67 (F67) na Federrose 2000 (F2000)] siku 55 baada ya kuibuka (DAE)).
Kiwango cha maji kinachohusiana (RWC) cha mimea ya mpunga iliyotibiwa tofauti kilionyesha tofauti (P ​​≤ 0.05) katika mwingiliano kati ya matibabu ya majaribio na ya majani (Mchoro 1A). Ilipotibiwa na SA, thamani za chini kabisa zilirekodiwa kwa aina zote mbili za jeni (74.01% kwa F67 na 76.6% kwa F2000). Chini ya hali ya mkazo wa joto, RWC ya mimea ya mpunga ya aina zote mbili za jeni zilizotibiwa na phytohomoni tofauti iliongezeka kwa kiasi kikubwa. Kwa ujumla, matumizi ya majani ya CK, GA, AUX, au BR yaliongeza RWC hadi thamani sawa na ile ya mimea iliyopandwa chini ya hali bora wakati wa jaribio. Udhibiti kamili na mimea iliyonyunyiziwa majani ilirekodi thamani za karibu 83% kwa aina zote mbili za jeni. Kwa upande mwingine, gs pia ilionyesha tofauti kubwa (P ≤ 0.01) katika mwingiliano wa majaribio na matibabu (Mchoro 1B). Kiwanda cha udhibiti kamili (AC) pia kilirekodi thamani za juu zaidi kwa kila aina ya jeni (440.65 mmol m-2s-1 kwa F67 na 511.02 mmol m-2s-1 kwa F2000). Mimea ya mpunga iliyopitia mkazo wa joto la pamoja pekee ilionyesha thamani za chini kabisa za gs kwa aina zote mbili za jeni (150.60 mmol m-2s-1 kwa F67 na 171.32 mmol m-2s-1 kwa F2000). Matibabu ya majani na vidhibiti vyote vya ukuaji wa mimea pia yaliongezeka g. Kwenye mimea ya mpunga ya F2000 iliyonyunyiziwa CC, athari ya kunyunyizia majani kwa kutumia phytohomoni ilikuwa dhahiri zaidi. Kundi hili la mimea halikuonyesha tofauti yoyote ikilinganishwa na mimea ya udhibiti kamili (AC 511.02 na CC 499.25 mmol m-2s-1).
Mchoro 1. Athari ya mkazo wa joto pamoja (40°/30°C mchana/usiku) kwenye kiwango cha maji (RWC) (A), upitishaji wa stomatal (gs) (B), uzalishaji wa malondialdehyde (MDA) (C), na kiwango cha prolini. (D) katika mimea ya aina mbili za jenotipu za mchele (F67 na F2000) siku 55 baada ya kuibuka (DAE). Matibabu yaliyotathminiwa kwa kila aina ya jenotipu yalijumuisha: udhibiti kamili (AC), udhibiti wa mkazo wa joto (SC), mkazo wa joto + auxin (AUX), mkazo wa joto + gibberellin (GA), mkazo wa joto + mitojeni ya seli (CK), na mkazo wa joto + brassinosteroid. (BR). Kila safu wima inawakilisha wastani ± kosa la kawaida la nukta tano za data (n = 5). Safu wima zinazofuatwa na herufi tofauti zinaonyesha tofauti muhimu za kitakwimu kulingana na jaribio la Tukey (P ≤ 0.05). Herufi zenye ishara sawa zinaonyesha kuwa wastani si muhimu kitakwimu (≤ 0.05).
Yaliyomo katika MDA (P ≤ 0.01) na proline (P ≤ 0.01) pia yalionyesha tofauti kubwa katika mwingiliano kati ya majaribio na matibabu ya phytohormone (Mchoro 1C, D). Ongezeko la peoksidasi ya lipidi lilizingatiwa kwa matibabu ya SC katika jenotipu zote mbili (Mchoro 1C), hata hivyo mimea iliyotibiwa kwa dawa ya kudhibiti ukuaji wa majani ilionyesha kupungua kwa peoksidasi ya lipidi katika jenotipu zote mbili; Kwa ujumla, matumizi ya phytohormones (CA, AUC, BR au GA) husababisha kupungua kwa peoksidasi ya lipidi (kiwango cha MDA). Hakuna tofauti zilizopatikana kati ya mimea ya AC ya aina mbili za jeni na mimea iliyo chini ya mkazo wa joto na kunyunyiziwa phytohomoni (iliona thamani za FW katika mimea ya "F67" zilianzia 4.38–6.77 µmol g-1, na katika mimea ya "F2000" "iliona thamani za 2.84 hadi 9.18 µmol g-1 (mimea). Kwa upande mwingine, usanisi wa prolini katika mimea ya "F67" ulikuwa chini kuliko mimea ya "F2000" iliyo chini ya mkazo wa pamoja, jambo ambalo lilisababisha ongezeko la uzalishaji wa prolini. katika mimea ya mpunga iliyo chini ya mkazo wa joto, katika majaribio yote mawili, ilibainika kuwa utawala wa homoni hizi uliongeza kwa kiasi kikubwa kiwango cha amino asidi ya mimea ya F2000 (AUX na BR zilikuwa 30.44 na 18.34 µmol g-1) mtawalia (Mchoro 1G).
Athari za dawa ya kunyunyizia mimea ya majani na mkazo wa joto pamoja kwenye halijoto ya dari ya mimea na kielezo cha uvumilivu wa jamaa (RTI) zinaonyeshwa kwenye Mchoro 2A na B. Kwa aina zote mbili za jeni, halijoto ya dari ya mimea ya AC ilikuwa karibu na 27°C, na ile ya mimea ya SC ilikuwa karibu 28°C. WI. Pia ilibainika kuwa matibabu ya majani na CK na BR yalisababisha kupungua kwa joto la dari kwa 2–3°C ikilinganishwa na mimea ya SC (Mchoro 2A). RTI ilionyesha tabia sawa na vigezo vingine vya kisaikolojia, ikionyesha tofauti kubwa (P ≤ 0.01) katika mwingiliano kati ya majaribio na matibabu (Mchoro 2B). Mimea ya SC ilionyesha uvumilivu mdogo wa mimea katika aina zote mbili za jeni (34.18% na 33.52% kwa mimea ya mpunga ya "F67" na "F2000", mtawalia). Kulisha mimea ya phytohomoni kwa majani huboresha RTI katika mimea iliyo wazi kwa mkazo wa joto la juu. Athari hii ilibainika zaidi katika mimea ya "F2000" iliyonyunyiziwa CC, ambapo RTI ilikuwa 97.69. Kwa upande mwingine, tofauti kubwa zilionekana tu katika kielelezo cha mkazo wa mavuno (CSI) cha mimea ya mpunga chini ya hali ya mkazo wa kunyunyizia kwa sababu ya majani (P ≤ 0.01) (Mchoro 2B). Ni mimea ya mpunga pekee iliyoathiriwa na mkazo tata wa joto ilionyesha thamani ya juu zaidi ya kielelezo cha mkazo (0.816). Mimea ya mpunga iliponyunyiziwa na phytohormones mbalimbali, kielelezo cha mkazo kilikuwa cha chini (thamani kutoka 0.6 hadi 0.67). Hatimaye, mmea wa mpunga uliokuzwa chini ya hali bora ulikuwa na thamani ya 0.138.
Mchoro 2. Athari za mkazo wa joto pamoja (40°/30°C mchana/usiku) kwenye halijoto ya dari (A), kielelezo cha uvumilivu wa jamaa (RTI) (B), na kielelezo cha mkazo wa mazao (CSI) (C) cha spishi mbili za mimea. Jenotipu za mchele wa kibiashara (F67 na F2000) zilifanyiwa matibabu tofauti ya joto. Matibabu yaliyotathminiwa kwa kila aina ya jenoti yalijumuisha: udhibiti kamili (AC), udhibiti wa mkazo wa joto (SC), mkazo wa joto + auxin (AUX), mkazo wa joto + gibberellin (GA), mkazo wa joto + mitojeni ya seli (CK), na mkazo wa joto + brassinosteroid. (BR). Mkazo wa joto pamoja unahusisha kuangazia mimea ya mchele kwenye halijoto ya juu ya mchana/usiku (40°/30°C mchana/usiku). Kila safu wima inawakilisha wastani ± kosa la kawaida la nukta tano za data (n = 5). Safu wima zinazofuatwa na herufi tofauti zinaonyesha tofauti muhimu za kitakwimu kulingana na jaribio la Tukey (P ≤ 0.05). Herufi zenye ishara sawa zinaonyesha kuwa wastani si muhimu kitakwimu (≤ 0.05).
Uchambuzi mkuu wa vipengele (PCA) ulionyesha kuwa vigezo vilivyopimwa katika 55 DAE vilielezea 66.1% ya majibu ya kisaikolojia na kibiokemikali ya mimea ya mpunga iliyo na mkazo wa joto iliyotibiwa na dawa ya kudhibiti ukuaji (Mchoro 3). Vekta zinawakilisha vigezo na nukta zinawakilisha vidhibiti ukuaji wa mimea (GRs). Vekta za gs, kiwango cha klorofili, ufanisi wa kiwango cha juu cha quantum wa PSII (Fv/Fm) na vigezo vya kibiokemikali (TChl, MDA na proline) ziko karibu na asili, ikionyesha uhusiano mkubwa kati ya tabia ya kisaikolojia ya mimea na vigezo hivyo. Kundi moja (V) lilijumuisha miche ya mpunga iliyopandwa kwa joto bora (AT) na mimea ya F2000 iliyotibiwa na CK na BA. Wakati huo huo, mimea mingi iliyotibiwa na GR iliunda kundi tofauti (IV), na matibabu na GA katika F2000 yaliunda kundi tofauti (II). Kwa upande mwingine, miche ya mpunga iliyoathiriwa na joto (kundi la I na III) bila dawa yoyote ya kunyunyizia mimea ya mimea (jeni zote mbili zilikuwa SC) ilipatikana katika eneo lililo kinyume na kundi la V, ikionyesha athari ya joto kwenye fiziolojia ya mimea.
Mchoro 3. Uchambuzi wa wasifu wa athari za mkazo wa joto pamoja (40°/30°C mchana/usiku) kwenye mimea ya aina mbili za jenomu za mpunga (F67 na F2000) siku 55 baada ya kuibuka (DAE). Vifupisho: AC F67, udhibiti kamili F67; SC F67, udhibiti wa mkazo wa joto F67; AUX F67, mkazo wa joto + auxin F67; GA F67, mkazo wa joto + gibberellin F67; CK F67, mkazo wa joto + mgawanyiko wa seli BR F67, mkazo wa joto + brassinosteroid. F67; AC F2000, udhibiti kamili F2000; SC F2000, Udhibiti wa Mkazo wa Joto F2000; AUX F2000, mkazo wa joto + auxin F2000; GA F2000, mkazo wa joto + gibberellin F2000; CK F2000, mkazo wa joto + saitokinin, BR F2000, mkazo wa joto + steroidi ya shaba; F2000.
Vigezo kama vile kiwango cha klorofili, upitishaji wa stomatal, uwiano wa Fv/Fm, CSI, MDA, RTI na kiwango cha proline vinaweza kusaidia kuelewa marekebisho ya aina za jenomu za mchele na kutathmini athari za mikakati ya kilimo chini ya mkazo wa joto (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Madhumuni ya jaribio hili yalikuwa kutathmini athari za matumizi ya vidhibiti vinne vya ukuaji kwenye vigezo vya kisaikolojia na kibiokemikali vya miche ya mpunga chini ya hali tata za mkazo wa joto. Upimaji wa miche ni njia rahisi na ya haraka ya tathmini ya wakati mmoja ya mimea ya mpunga kulingana na ukubwa au hali ya miundombinu inayopatikana (Sarsu et al. 2018). Matokeo ya utafiti huu yalionyesha kuwa mkazo wa joto pamoja husababisha majibu tofauti ya kisaikolojia na kibiokemikali katika aina mbili za jenomu za mchele, ikionyesha mchakato wa marekebisho. Matokeo haya pia yanaonyesha kwamba dawa za kunyunyizia zinazodhibiti ukuaji wa majani (hasa saitokinini na brassinosteroids) husaidia mchele kukabiliana na mkazo tata wa joto kwani upendeleo huathiri zaidi gs, RWC, uwiano wa Fv/Fm, rangi za usanisinuru na kiwango cha prolini.
Matumizi ya vidhibiti ukuaji husaidia kuboresha hali ya maji ya mimea ya mpunga chini ya shinikizo la joto, ambayo inaweza kuhusishwa na mkazo wa juu na joto la chini la dari ya mimea. Utafiti huu ulionyesha kuwa miongoni mwa mimea ya "F2000" (genotype inayoweza kuathiriwa), mimea ya mpunga iliyotibiwa hasa na CK au BR ilikuwa na thamani ya juu ya gs na thamani ya chini ya PCT kuliko mimea iliyotibiwa na SC. Uchunguzi wa awali pia umeonyesha kuwa gs na PCT ni viashiria sahihi vya kisaikolojia ambavyo vinaweza kubaini mwitikio unaobadilika wa mimea ya mpunga na athari za mikakati ya kilimo kwenye mkazo wa joto (Restrepo-Diaz na Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). CK ya Leaf au BR huongeza g chini ya mkazo kwa sababu homoni hizi za mimea zinaweza kukuza ufunguzi wa stomatal kupitia mwingiliano wa sintetiki na molekuli zingine za ishara kama vile ABA (kichocheo cha kufungwa kwa stomatal chini ya mkazo wa abiotic) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013).). , 2014). Ufunguzi wa matumbo hukuza ubaridi wa majani na husaidia kupunguza halijoto ya dari (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Kwa sababu hizi, halijoto ya dari ya mimea ya mpunga iliyonyunyiziwa CK au BR inaweza kuwa chini chini ya mkazo wa joto pamoja.
Mkazo wa halijoto ya juu unaweza kupunguza kiwango cha rangi ya usanisinuru ya majani (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). Katika utafiti huu, mimea ya mpunga ilipokuwa chini ya mkazo wa joto na haikunyunyiziwa vidhibiti vyovyote vya ukuaji wa mimea, rangi za usanisinuru zilielekea kupungua katika aina zote mbili za jeni (Jedwali 2). Feng et al. (2013) pia waliripoti kupungua kwa kiasi kikubwa kwa kiwango cha klorofili katika majani ya aina mbili za jeni za ngano zilizoathiriwa na mkazo wa joto. Mkazo wa halijoto ya juu mara nyingi husababisha kupungua kwa kiwango cha klorofili, ambayo inaweza kuwa kutokana na kupungua kwa usanisinuru wa klorofili, uharibifu wa rangi, au athari zake pamoja chini ya mkazo wa joto (Fahad et al., 2017). Hata hivyo, mimea ya mpunga iliyotibiwa hasa kwa CK na BA iliongeza mkusanyiko wa rangi za usanisinuru ya majani chini ya mkazo wa joto. Matokeo kama hayo pia yaliripotiwa na Jespersen na Huang (2015) na Suchsagunpanit et al. (2015), ambaye aliona ongezeko la kiwango cha klorofili ya majani kufuatia matumizi ya homoni za zeatin na epibrassinosteroid katika bentgrass iliyo na mkazo wa joto na mchele, mtawalia. Maelezo yanayofaa kwa nini CK na BR huongeza kiwango cha klorofili ya majani chini ya mkazo wa joto pamoja ni kwamba CK inaweza kuongeza uanzishaji wa uanzishaji endelevu wa vichocheo vya usemi (kama vile kichocheo kinachoamsha uzee (SAG12) au kichocheo cha HSP18) na kupunguza upotevu wa klorofili katika majani. , kuchelewesha uzee wa majani na kuongeza upinzani wa mimea kwa joto (Liu et al., 2020). BR inaweza kulinda klorofili ya majani na kuongeza kiwango cha klorofili ya majani kwa kuamsha au kushawishi usanisi wa vimeng'enya vinavyohusika katika usanisi wa klorofili chini ya hali ya mkazo (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Hatimaye, homoni mbili za phytohomoni (CK na BR) pia hukuza usemi wa protini za mshtuko wa joto na kuboresha michakato mbalimbali ya urekebishaji wa kimetaboliki, kama vile kuongezeka kwa usanisi wa klorofili (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Vigezo vya klorofili vya fluorescence hutoa njia ya haraka na isiyoharibu ambayo inaweza kutathmini uvumilivu wa mimea au kukabiliana na hali ya mkazo wa abiotic (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Vigezo kama vile uwiano wa Fv/Fm vimetumika kama viashiria vya kukabiliana na mimea na hali ya mkazo (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Katika utafiti huu, mimea ya SC ilionyesha thamani za chini kabisa za kigezo hiki, hasa mimea ya mpunga ya "F2000". Yin et al. (2010) pia waligundua kuwa uwiano wa Fv/Fm wa majani ya mchele yenye tillering ya juu zaidi ulipungua kwa kiasi kikubwa katika halijoto zaidi ya 35°C. Kulingana na Feng et al. (2013), uwiano wa chini wa Fv/Fm chini ya mkazo wa joto unaonyesha kuwa kiwango cha kukamata na kubadilisha nishati ya msisimko na kituo cha mmenyuko cha PSII kimepunguzwa, ikionyesha kuwa kituo cha mmenyuko cha PSII hutengana chini ya mkazo wa joto. Uchunguzi huu unaturuhusu kuhitimisha kwamba usumbufu katika kifaa cha usanisinuru huonekana zaidi katika aina nyeti (Fedearroz 2000) kuliko katika aina sugu (Fedearroz 67).
Matumizi ya CK au BR kwa ujumla yaliboresha utendaji wa PSII chini ya hali ngumu za mkazo wa joto. Matokeo kama hayo yalipatikana na Suchsagunpanit et al. (2015), ambao waliona kwamba matumizi ya BR yaliongeza ufanisi wa PSII chini ya mkazo wa joto katika mchele. Kumar et al. (2020) pia waligundua kuwa mimea ya njegere iliyotibiwa na CK (6-benzyladenine) na kukabiliwa na mkazo wa joto iliongeza uwiano wa Fv/Fm, ikihitimisha kwamba matumizi ya CK kwenye majani kwa kuamsha mzunguko wa rangi ya zeaxanthin yalikuza shughuli za PSII. Zaidi ya hayo, dawa ya kunyunyizia majani ya BR ilipendelea usanisinuru wa PSII chini ya hali za mkazo wa pamoja, ikionyesha kwamba matumizi ya phytohomoni hii yalisababisha kupungua kwa usambaaji wa nishati ya uchochezi ya antena za PSII na kukuza mkusanyiko wa protini ndogo za mshtuko wa joto katika kloroplasti (Ogweno et al. 2008; Kothari na Lachowitz)., 2021).
Kiwango cha MDA na proline mara nyingi huongezeka mimea inapokuwa chini ya msongo wa abiotic ikilinganishwa na mimea inayopandwa chini ya hali bora (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Uchunguzi wa awali pia umeonyesha kuwa viwango vya MDA na proline ni viashiria vya kibiokemikali ambavyo vinaweza kutumika kuelewa mchakato wa kukabiliana na hali au athari za mbinu za kilimo katika mchele chini ya halijoto ya juu ya mchana au usiku (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al. . , 2021). Uchunguzi huu pia ulionyesha kuwa kiwango cha MDA na proline kilikuwa cha juu zaidi katika mimea ya mpunga iliyo wazi kwa halijoto ya juu usiku au wakati wa mchana, mtawalia. Hata hivyo, kunyunyizia CK na BR kwenye majani kulichangia kupungua kwa MDA na ongezeko la viwango vya proline, hasa katika aina ya jeni inayostahimili (Federroz 67). Kunyunyizia CK kunaweza kukuza uenezaji mwingi wa cytokinin oxidase/dehydrogenase, na hivyo kuongeza kiwango cha misombo ya kinga kama vile betaine na proline (Liu et al., 2020). BR hukuza uanzishaji wa vizuia osmo kama vile betaine, sukari, na amino asidi (ikiwa ni pamoja na prolini huru), kudumisha usawa wa osmotiki ya seli chini ya hali nyingi mbaya za mazingira (Kothari na Lachowiec, 2021).
Kielezo cha msongo wa mazao (CSI) na kielezo cha uvumilivu wa jamaa (RTI) hutumika kubaini kama matibabu yanayotathminiwa husaidia kupunguza msongo mbalimbali (abiotic na biotic) na kuwa na athari chanya kwenye fiziolojia ya mimea (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Thamani za CSI zinaweza kuanzia 0 hadi 1, zikiwakilisha hali zisizo za msongo wa mawazo na msongo wa mawazo, mtawalia (Lee et al., 2010). Thamani za CSI za mimea yenye msongo wa mawazo (SC) zilianzia 0.8 hadi 0.9 (Mchoro 2B), ikionyesha kuwa mimea ya mpunga iliathiriwa vibaya na msongo wa mawazo uliochanganywa. Hata hivyo, kunyunyizia BC (0.6) au CK (0.6) majanini kulisababisha kupungua kwa kiashiria hiki chini ya hali za msongo wa mawazo ikilinganishwa na mimea ya mpunga ya SC. Katika mimea ya F2000, RTI ilionyesha ongezeko kubwa zaidi wakati wa kutumia CA (97.69%) na BC (60.73%) ikilinganishwa na SA (33.52%), ikionyesha kuwa vidhibiti hivi vya ukuaji wa mimea pia vinachangia kuboresha mwitikio wa mchele kwa uvumilivu wa mchanganyiko. Joto kupita kiasi. Viashiria hivi vimependekezwa kudhibiti hali ya mkazo katika spishi tofauti. Utafiti uliofanywa na Lee et al. (2010) ulionyesha kuwa CSI ya aina mbili za pamba chini ya mkazo wa wastani wa maji ilikuwa karibu 0.85, ilhali thamani za CSI za aina zilizomwagiliwa vizuri zilianzia 0.4 hadi 0.6, na kuhitimisha kuwa kiashiria hiki ni kiashiria cha kukabiliana na maji kwa aina. hali zenye mkazo. Zaidi ya hayo, Chavez-Arias et al. (2020) walitathmini ufanisi wa vichocheo vya sintetiki kama mkakati kamili wa usimamizi wa mkazo katika mimea ya C. elegans na kugundua kuwa mimea iliyonyunyiziwa misombo hii ilionyesha RTI ya juu zaidi (65%). Kulingana na yaliyo hapo juu, CK na BR zinaweza kuchukuliwa kama mikakati ya kilimo inayolenga kuongeza uvumilivu wa mchele kwa mkazo tata wa joto, kwani vidhibiti hivi vya ukuaji wa mimea husababisha majibu chanya ya kibiokemikali na ya kisaikolojia.
Katika miaka michache iliyopita, utafiti wa mpunga nchini Kolombia umejikita katika kutathmini aina za jeni zinazostahimili halijoto ya juu ya mchana au usiku kwa kutumia sifa za kisaikolojia au kibiokemikali (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Hata hivyo, katika miaka michache iliyopita, uchambuzi wa teknolojia za vitendo, kiuchumi na zenye faida umekuwa muhimu zaidi kupendekeza usimamizi jumuishi wa mazao ili kuboresha athari za vipindi tata vya mkazo wa joto nchini (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Hivyo, majibu ya kisaikolojia na kibiokemikali ya mimea ya mpunga kwa mkazo tata wa joto (40°C siku/30°C usiku) yaliyoonekana katika utafiti huu yanaonyesha kwamba kunyunyizia majani kwa CK au BR kunaweza kuwa njia inayofaa ya usimamizi wa mazao ili kupunguza athari mbaya. Athari za vipindi vya mkazo wa wastani wa joto. Matibabu haya yaliboresha uvumilivu wa aina zote mbili za jeni za mchele (CSI ya chini na RTI ya juu), kuonyesha mwelekeo wa jumla katika majibu ya kisaikolojia na kibiokemikali ya mimea chini ya mkazo wa pamoja wa joto. Mwitikio mkuu wa mimea ya mpunga ulikuwa kupungua kwa kiwango cha GC, klorofili jumla, klorofili α na β na karotenoidi. Zaidi ya hayo, mimea inakabiliwa na uharibifu wa PSII (vigezo vya kung'aa kwa klorofili kama vile uwiano wa Fv/Fm) na ongezeko la peroksidation ya lipidi. Kwa upande mwingine, mchele ulipotibiwa kwa CK na BR, athari hizi mbaya zilipunguzwa na kiwango cha prolini kiliongezeka (Mchoro 4).
Mchoro 4. Mfano wa dhana wa athari za mkazo wa joto pamoja na dawa ya kudhibiti ukuaji wa mimea kwenye mimea ya mpunga. Mishale nyekundu na bluu inaonyesha athari hasi au chanya za mwingiliano kati ya mkazo wa joto na utumiaji wa BR (brassinosteroid) na CK (cytokinin) kwenye majibu ya kisaikolojia na kibiokemikali, mtawalia. gs: upitishaji wa stomatal; Jumla ya Chl: jumla ya klorofili; Chl α: klorofili β maudhui; Cx+c: maudhui ya karotenoidi;
Kwa muhtasari, majibu ya kisaikolojia na kibiokemikali katika utafiti huu yanaonyesha kwamba mimea ya mpunga ya Fedearroz 2000 huathirika zaidi na kipindi cha mkazo tata wa joto kuliko mimea ya mpunga ya Fedearroz 67. Vidhibiti vyote vya ukuaji vilivyotathminiwa katika utafiti huu (auxins, gibberellins, cytokinins, au brassinosteroids) vilionyesha kiwango fulani cha kupunguza mkazo wa joto pamoja. Hata hivyo, saitokinin na brassinosteroids vilisababisha urekebishaji bora wa mimea kwani vidhibiti vyote vya ukuaji wa mimea viliongeza kiwango cha klorofili, vigezo vya fluorescence ya alpha-chlorophyll, gs na RWC ikilinganishwa na mimea ya mpunga bila matumizi yoyote, na pia kupungua kwa kiwango cha MDA na joto la dari. Kwa muhtasari, tunahitimisha kwamba matumizi ya vidhibiti vya ukuaji wa mimea (saitokinins na brassinosteroids) ni zana muhimu katika kudhibiti hali ya mkazo katika mazao ya mpunga yanayosababishwa na mkazo mkali wa joto wakati wa vipindi vya halijoto ya juu.
Nyenzo asilia zilizowasilishwa katika utafiti zimejumuishwa katika makala hiyo, na maswali zaidi yanaweza kuelekezwa kwa mwandishi husika.