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 kutofautiana 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 (uendeshaji wa tumbo, upitishaji wa matumbo, jumla ya maudhui ya klorofili, uwiano wa Fv/Fm wa aina mbili za jeni za mchele wa kibiashara zinazokabiliwa na mkazo wa joto (joto la juu la mchana na usiku), joto la dari na kiwango cha maji kinacholingana) na vigezo vya biokemikali (malondialdehyde (maudhui ya prolinic ya MDA) na prolinic acid). Majaribio ya kwanza na ya pili yalifanywa kwa kutumia mimea ya aina mbili za mchele Federrose 67 ("F67") na Federrose 2000 ("F2000"), mtawalia. Majaribio yote mawili yalichambuliwa pamoja kama mfululizo wa majaribio. Tiba zilizowekwa zilikuwa kama ifuatavyo: udhibiti kamili (AC) (mimea ya mpunga iliyopandwa kwa joto bora (joto la mchana/usiku 30/25°C)), udhibiti wa mkazo wa joto (SC) [mimea ya mpunga inakabiliwa 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 mkazo wa joto). Kunyunyizia kwa SA kuliongeza jumla ya maudhui 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 ya “F67″ ulikuwa 2.36 na 2.56 mg). kwa ujumla iliboresha hali ya matumbo ya mchele "F2000" mimea (499.25 dhidi ya 150.60 mmol m-2 s) ikilinganishwa na udhibiti wa shinikizo la joto. mkazo wa joto, joto la taji ya mmea hupungua kwa 2-3 ° C, na maudhui ya MDA katika mimea hupungua. Fahirisi ya ustahimilivu wa jamaa inaonyesha kuwa utumiaji wa majani ya CK (97.69%) na BR (60.73%) unaweza kusaidia kupunguza tatizo la joto la pamoja. mkazo hasa katika mimea ya mpunga ya F2000. Kwa kumalizia, unyunyiziaji wa majani wa BR au CK unaweza kuzingatiwa kama mkakati wa kilimo ili kusaidia kupunguza athari mbaya za hali ya mkazo wa joto kwenye tabia ya kisaikolojia ya mimea ya mpunga.
Mpunga (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 2020 ulikuwa tani 2,937,840 na mavuno ya wastani ya tani 5.02 kwa hekta (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Ongezeko la joto duniani linaathiri mazao ya mpunga, na kusababisha aina mbalimbali za mikazo ya kibiolojia kama vile joto la juu na vipindi vya ukame. Mabadiliko ya hali ya hewa yanasababisha viwango vya joto duniani kupanda; Halijoto inakadiriwa kuongezeka kwa 1.0–3.7°C katika karne ya 21, ambayo inaweza kuongeza marudio na ukubwa wa mkazo wa joto. Kuongezeka kwa joto la mazingira kumeathiri mpunga, 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 joto la juu katika maeneo ya kitropiki na ya joto. Kwa kuongeza, matukio ya kubadilikabadilika kama vile El Niño yanaweza kusababisha shinikizo la joto na kuzidisha uharibifu wa mazao katika baadhi ya maeneo ya tropiki. 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 hulimwa katika maeneo ambayo halijoto iko karibu na kiwango bora cha ukuaji wa mazao (Shah et al., 2011). Imeripotiwa kuwa wastani wa joto la mchana na usiku kwaukuaji na maendeleo ya mchelekwa ujumla ni 28°C na 22°C, mtawalia (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Viwango vya halijoto vilivyo juu ya vizingiti hivi vinaweza kusababisha vipindi vya mkazo wa wastani hadi mkali wa joto wakati wa hatua nyeti za ukuzaji wa mpunga (upakuaji, annthesis, maua, na kujaza nafaka), na hivyo kuathiri vibaya mavuno ya nafaka . Kupunguza hii kwa mavuno ni hasa kutokana na muda mrefu wa dhiki ya joto, ambayo huathiri physiolojia ya mimea . Kwa sababu ya mwingiliano wa mambo mbalimbali, kama vile muda wa mfadhaiko na kiwango cha juu cha joto kinachofikiwa, mkazo wa joto unaweza kusababisha uharibifu usioweza kurekebishwa wa kimetaboliki na ukuaji wa mmea.
Mkazo wa joto huathiri michakato mbalimbali ya kisaikolojia na biochemical katika mimea. Usanisinuru wa majani ni mojawapo ya michakato inayoshambuliwa 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 kisaikolojia ya mimea ya mchele hutofautiana kulingana na aina ya mkazo wa joto. Kwa mfano, viwango vya photosynthetic na conductance stomatal huzuiwa wakati mimea inakabiliwa na joto la juu la mchana (33-40 ° C) au joto la juu la 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 usiku (30°C) husababisha kizuizi cha wastani cha usanisinuru lakini huongeza kupumua usiku (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Bila kujali kipindi cha dhiki, mkazo wa joto huathiri pia maudhui ya klorofili ya majani, uwiano wa fluorescence ya klorofili tofauti hadi kiwango cha juu cha fluorescence 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 kibayolojia ni kipengele kingine cha kukabiliana na mimea kwa mkazo wa joto (Wahid et al., 2007). Maudhui ya proline yametumika kama kiashirio cha kibayolojia cha mkazo wa mimea (Ahmed na Hassan 2011). Proline ina jukumu muhimu katika kimetaboliki ya mimea kwani hufanya kazi kama chanzo cha kaboni au nitrojeni na kama kidhibiti utando chini ya hali ya juu ya joto (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Joto la juu pia huathiri utulivu wa membrane kwa njia ya peroxidation ya lipid, na kusababisha kuundwa kwa malondialdehyde (MDA) (Wahid et al., 2007). Kwa hiyo, maudhui ya MDA pia yametumiwa kuelewa uadilifu wa muundo wa membrane za seli chini ya shinikizo la joto (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Hatimaye, mkazo wa joto uliounganishwa [37/30°C (mchana/usiku)] uliongeza asilimia ya uvujaji wa elektroliti na maudhui ya malondialdehyde katika mchele (Liu et al., 2013).
Matumizi ya vidhibiti vya ukuaji wa mimea (GRs) yametathminiwa ili kupunguza athari mbaya za mkazo wa joto, kwani vitu hivi vinahusika kikamilifu katika majibu ya mimea au taratibu za ulinzi wa kisaikolojia dhidi ya matatizo hayo (Peleg na Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Utumiaji wa nje wa rasilimali za kijenetiki umekuwa na athari chanya katika ustahimilivu wa shinikizo la joto katika mazao anuwai. Uchunguzi umeonyesha kuwa phytohormones kama vile gibberellins (GA), cytokinins (CK), auxins (AUX) au brassinosteroids (BR) husababisha kuongezeka kwa vigezo mbalimbali vya kisaikolojia na biokemikali (Peleg na Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al. 2014). Nchini Kolombia, matumizi ya nje ya rasilimali za kijenetiki na athari zake kwa mazao ya mpunga hayajaeleweka na kuchunguzwa kikamilifu. Hata hivyo, uchunguzi wa awali ulionyesha kuwa kunyunyizia majani ya BR kunaweza kuboresha uvumilivu wa mchele kwa kuboresha sifa za kubadilishana gesi, klorofili au maudhui ya proline ya majani ya miche ya mchele (Quintero-Calderón et al., 2021).
Cytokinins hupatanisha majibu ya mimea kwa mikazo ya abiotic, ikiwa ni pamoja na shinikizo la joto (Ha et al., 2012). Kwa kuongeza, imeripotiwa kuwa matumizi ya nje ya CK yanaweza kupunguza uharibifu wa joto. Kwa mfano, matumizi ya nje ya zeatin yaliongeza kasi ya usanisinuru, klorofili a na b, na ufanisi wa usafiri wa elektroni katika nyasi inayotambaa (Agrotis estolonifera) wakati wa mkazo wa joto (Xu na Huang, 2009; Jespersen na Huang, 2015). Utumizi wa nje wa zeatin unaweza pia kuboresha shughuli za antioxidant, kuongeza usanisi wa protini mbalimbali, kupunguza uharibifu wa aina 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 gibberelli pia yameonyesha majibu mazuri kwa shinikizo la joto. Uchunguzi umeonyesha kuwa GA biosynthesis hupatanisha njia mbalimbali za kimetaboliki na huongeza uvumilivu chini ya hali ya juu ya joto (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi na wenzake. (2020) iligundua kuwa unyunyiziaji wa majani ya GA ya kigeni (25 au 50 mg*L) inaweza kuongeza kasi ya usanisinuru na shughuli ya kioksidishaji katika mimea ya machungwa iliyosisitizwa na joto ikilinganishwa na mimea ya kudhibiti. Imeonekana pia kuwa utumiaji wa nje wa HA huongeza kiwango cha unyevu, klorofili na yaliyomo kwenye carotenoid na hupunguza upenyezaji wa lipid kwenye mitende (Phoenix dactylifera) chini ya mkazo wa joto (Khan et al., 2020). Auxin pia ina jukumu muhimu katika kudhibiti majibu ya ukuaji wa kukabiliana na hali ya juu ya joto (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Kidhibiti hiki cha ukuaji hufanya kazi kama kiashirio cha biokemikali katika michakato mbalimbali kama vile usanisi wa proline au uharibifu chini ya mkazo wa kibiolojia (Ali et al. 2007). Kwa kuongeza, AUX pia huongeza shughuli za antioxidant, ambayo husababisha kupungua kwa MDA katika mimea kutokana na kupungua kwa peroxidation ya lipid (Bielach et al., 2017). Sergeev na wengine. (2018) iliona kuwa katika mimea ya pea (Pisum sativum) chini ya shinikizo la joto, maudhui ya proline - dimethylaminoethoxycarbonylmethyl)naphthylchloromethyl ether (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 darasa lingine la vidhibiti ukuaji vinavyotumiwa kupunguza athari za mkazo wa joto. Ogweno et al. (2008) iliripoti kuwa dawa ya nje ya BR iliongeza kiwango cha usanisinuru, upitishaji wa matumbo na kiwango cha juu cha mimea ya Rubisco ya kaboksidi ya nyanya (Solanum lycopersicum) chini ya mkazo wa joto kwa siku 8. Kunyunyizia majani ya epibrassinosteroids kunaweza kuongeza kiwango cha usanisinuru wa mimea ya tango (Cucumis sativus) chini ya mkazo wa joto (Yu et al., 2004). Kwa kuongezea, matumizi ya nje ya BR huchelewesha uharibifu wa klorofili na huongeza ufanisi wa matumizi ya maji na kiwango cha juu cha mavuno ya picha ya PSII katika mimea iliyo chini ya mkazo 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 kuongeza, matumizi ya vigezo vya biokemikali na kisaikolojia (joto la jani, mwenendo wa stomatal, vigezo vya chlorophyll fluorescence, klorofili na maudhui ya maji ya jamaa, malondialdehyde na awali ya proline) ni chombo cha kuaminika cha kuchunguza mimea ya mchele chini ya mkazo wa joto ndani na kimataifa (Sánchez -Reynoso et alvaradot al., Al. 2017; Walakini, utafiti juu ya utumiaji wa dawa za kupuliza za phytohormonal katika kiwango cha ndani unabaki kuwa nadra kwa hivyo, uchunguzi wa athari za kisaikolojia na za kibaolojia za utumiaji wa vidhibiti vya ukuaji wa mmea ni muhimu sana kwa pendekezo la mikakati ya kisayansi ya kushughulikia athari mbaya za kipindi cha dhiki ya joto kwa madhumuni haya. vigezo vya fluorescence ya klorofili na kiasi cha maji yaliyomo) na athari za kibayolojia za utumizi wa majani wa vidhibiti vinne vya ukuaji wa mimea (AUX, CK, GA na BR). (Pigment photosynthetic, malondialdehyde na proline contents) Vigezo katika aina mbili za jeni za mchele wa kibiashara zinazokabiliwa na mkazo wa joto (joto la juu mchana/usiku).
Katika utafiti huu, majaribio mawili ya kujitegemea yalifanywa. Genotypes Federrose 67 (F67: genotype iliyokuzwa katika joto la juu wakati wa muongo uliopita) na Federrose 2000 (F2000: genotype iliyotengenezwa katika muongo wa mwisho wa karne ya 20 inayoonyesha upinzani dhidi ya virusi vya majani nyeupe) zilitumiwa kwa mara ya kwanza. mbegu. na jaribio la pili, kwa mtiririko huo. Aina zote mbili za genotype zinalimwa sana na wakulima wa Colombia. Mbegu zilipandwa kwenye trei za lita 10 (urefu wa sm 39.6, upana wa sm 28.8, urefu wa sm 16.8) zenye udongo tifutifu wa mchanga wenye 2% ya viumbe hai. Mbegu tano kabla ya kuota zilipandwa katika kila trei. Paleti hizo ziliwekwa kwenye chafu cha Kitivo cha Sayansi ya Kilimo cha Chuo Kikuu cha Kitaifa cha Kolombia, kampasi ya Bogotá (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), kwenye mwinuko wa 2556 m juu ya usawa wa bahari (asl). m.) na yalitekelezwa kuanzia Oktoba hadi Desemba 2019. Jaribio moja (Federroz 67) na jaribio la pili (Federroz 2000) katika msimu 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, unyevu wa kiasi 60-80%, muda wa kupiga picha asilia masaa 12 (mionzi ya photosynthetically 1500 µmol (photoni) m-2 s-). 1 saa sita mchana). Mimea ilirutubishwa kulingana na maudhui ya kila kipengele siku 20 baada ya mbegu kuota (DAE), kulingana na Sánchez-Reinoso et al. (2019): miligramu 670 za nitrojeni kwa kila mmea, miligramu 110 za fosforasi kwa kila mmea, miligramu 350 za potasiamu kwa kila mmea, miligramu 68 za kalsiamu kwa kila mmea, miligramu 20 za magnesiamu kwa kila mmea, miligramu 20 za salfa kwa kila mmea, silicon miligramu 17 kwa kila mmea. Mimea ina miligramu 10 za boroni kwa kila mmea, miligramu 17 za shaba kwa kila mmea, na miligramu 44 za zinki kwa kila mmea. Mimea ya mpunga ilidumishwa hadi 47 DAE katika kila jaribio ilipofikia hatua ya kifenolojia V5 katika kipindi hiki. Uchunguzi wa awali umeonyesha kuwa hatua hii ya phenological ni wakati unaofaa wa kufanya masomo ya shinikizo la 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 ya kupuliza ya phytohormone ya majani ilitumika siku 5 kabla ya matibabu ya mkazo wa joto (42 DAE) kuandaa mimea kwa dhiki ya mazingira. Kisha dawa ya pili ya majani ilitolewa siku 5 baada ya mimea kuwa katika hali ya mkazo (52 DAE). Phytohormones nne zilitumika na mali ya kila kiungo hai kilichonyunyiziwa katika utafiti huu zimeorodheshwa katika Jedwali la Ziada 1. Viwango vya vidhibiti vya ukuaji wa majani vilivyotumika vilikuwa kama ifuatavyo: (i) Auxin (1-naphthylacetic acid: NAA) katika mkusanyiko wa 5 × 10-5 M (ii) 5 Mgi : 5 × giberelli asidi; GA3); (iii) Cytokinin (trans-zeatin) 1 × 10-5 M (iv) Brassinosteroids [Spirostan-6-moja, 3,5-dihydroxy-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Viwango hivi vilichaguliwa kwa sababu vinasababisha majibu mazuri na kuongeza upinzani wa mimea kwa dhiki ya 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 kwa maji yaliyosafishwa pekee. Mimea yote ya mpunga ilinyunyizwa na kinyunyizio cha mkono. Omba 20 ml H2O kwenye mmea ili kulainisha sehemu za juu na chini za majani. Dawa zote za kunyunyuzia za majani zilitumia viambajengo vya kilimo (Agrotin, Bayer CropScience, Kolombia) kwa 0.1% (v/v). Umbali kati ya sufuria na dawa ni 30 cm.
Matibabu ya mkazo wa joto yalitolewa siku 5 baada ya dawa ya kwanza ya majani (47 DAE) katika kila jaribio. Mimea ya mpunga ilihamishwa kutoka kwenye chafu hadi chemba ya ukuaji ya lita 294 (MLR-351H, Sanyo, IL, USA) ili kuanzisha shinikizo la joto au kudumisha hali sawa ya mazingira (47 DAE). Matibabu ya pamoja ya mkazo wa joto yalifanywa kwa kuweka chumba kwa halijoto zifuatazo za mchana/usiku: joto la juu la mchana [40°C kwa saa 5 (kutoka 11:00 hadi 16:00)] na kipindi cha usiku [30°C kwa saa 5] . Siku 8 mfululizo (kutoka 19:00 hadi 24:00). Halijoto ya mfadhaiko na muda wa kukaribia aliyeambukizwa zilichaguliwa kulingana na tafiti za awali (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). Kwa upande mwingine, kikundi cha mimea iliyohamishiwa kwenye chumba cha ukuaji kilihifadhiwa kwenye chafu kwa joto sawa (30 ° C wakati wa mchana / 25 ° C usiku) kwa siku 8 mfululizo.
Mwishoni mwa jaribio, vikundi vifuatavyo vya matibabu vilipatikana: (i) hali ya joto ya ukuaji + utumiaji wa maji yaliyotiwa mafuta [Udhibiti kamili (AC)], (ii) hali ya mkazo wa joto + utumiaji wa maji yaliyoyeyushwa [Udhibiti wa mkazo wa joto (SC)], (iii) hali ya mkazo wa joto + matumizi ya auxin (AUX), (iv) hali ya mkazo wa joto + gibberellin maombi ya joto (GA +toCK hali ya joto), (vtoCK hali ya mkazo), (vtoCK hali ya mkazo) + Kiambatisho cha brassinosteroid (BR). Makundi haya ya matibabu yalitumiwa kwa genotypes mbili (F67 na F2000). Matibabu yote yalifanywa kwa muundo wa nasibu kabisa na nakala tano, kila moja ikijumuisha mmea mmoja. Kila mmea ulitumiwa kusoma vigeu vilivyoamuliwa mwishoni mwa jaribio. Jaribio lilidumu 55 DAE.
Uendeshaji wa stomatal (gs) ulipimwa kwa kutumia porosomita inayobebeka (SC-1, METER Group Inc., Marekani) kuanzia 0 hadi 1000 mmol m-2 s-1, yenye sampuli ya upenyo wa chemba ya 6.35 mm. Vipimo huchukuliwa kwa kuambatanisha uchunguzi wa stomameter 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 iliamuliwa kulingana na njia iliyoelezwa na Ghoulam et al. (2002). Laha iliyopanuliwa kikamilifu iliyotumiwa kubainisha g pia ilitumika kupima RWC. Uzito mpya (FW) ulibainishwa mara baada ya kuvuna kwa kutumia mizani ya kidijitali. Kisha majani yaliwekwa kwenye chombo cha plastiki kilichojazwa maji na kuwekwa gizani kwenye joto la kawaida (22°C) kwa saa 48. Kisha pima kwa mizani ya dijiti na urekodi uzani uliopanuliwa (TW). Majani yaliyovimba yalikaushwa kwenye oveni kwa 75°C kwa saa 48 na uzani wake mkavu (DW) ulirekodiwa.
Maudhui ya klorofili inayohusiana yalibainishwa kwa kutumia mita ya klorofili (atLeafmeter, FT Green LLC, USA) na kuonyeshwa katika vitengo vya atLeaf (Dey et al., 2016). Visomo vya ufanisi wa kiwango cha juu cha PSII (uwiano wa Fv/Fm) vilirekodiwa kwa kutumia florita ya klorofili ya msisimko inayoendelea (Handy PEA, Hansatech Instruments, Uingereza). Majani yalibadilishwa giza kwa kutumia vibano vya majani kwa dakika 20 kabla ya vipimo vya Fv/Fm (Restrepo-Diaz na Garces-Varon, 2013). Baada ya majani kuwa giza acclimated, msingi (F0) na fluorescence upeo (Fm) walikuwa kipimo. Kutoka kwa data hizi, fluorescence ya kutofautiana (Fv = Fm - F0), uwiano wa fluorescence kutofautiana hadi upeo wa fluorescence (Fv/Fm), kiwango cha juu cha mavuno ya PSII photochemistry (Fv/F0) na uwiano Fm/F0 vilihesabiwa (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Usomaji wa klorofili na klorofili ya fluorescence ulichukuliwa kwenye majani yale yale yaliyotumika kwa vipimo vya gs.
Takriban 800 mg ya uzani mpya wa jani ilikusanywa kama vigeuzo vya kibayolojia. Sampuli za majani ziliwekwa homogenized katika nitrojeni kioevu na kuhifadhiwa kwa uchambuzi zaidi. Mbinu ya taswira inayotumika kukadiria maudhui ya 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 homojeni katika 3 ml ya 80% ya asetoni. Kisha sampuli ziliwekwa katikati (mfano 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, USA) kwa kasi ya 5000 rpm kwa dakika 10 ili kuondoa chembechembe. Dawa ya juu ilipunguzwa hadi ujazo wa mwisho wa 6 ml kwa kuongeza asetoni 80% (Sims na Gamon, 2002). Maudhui ya klorofili yalibainishwa kuwa 663 (klorofili a) na 646 (klorofili b) nm, na carotenoidi katika nm 470 kwa kutumia spectrophotometer (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, USA).
Njia ya asidi ya thiobarbituric (TBA) iliyoelezwa na Hodges et al. (1999) ilitumika kutathmini utando wa lipid peroxidation (MDA). Takriban 0.3 g ya tishu za majani pia iliwekwa homogenized katika nitrojeni kioevu. Sampuli ziliwekwa katikati kwa 5000 rpm na kunyonya kulipimwa kwenye spectrophotometer katika 440, 532 na 600 nm. Hatimaye, mkusanyiko wa MDA ulikokotolewa kwa kutumia mgawo wa kutoweka (157 M mL-1).
Maudhui ya proline ya matibabu yote yaliamuliwa kwa kutumia njia iliyoelezwa na Bates et al. (1973). Ongeza 10 ml ya mmumunyo wa maji wa 3% wa asidi ya sulfosalicylic kwenye sampuli iliyohifadhiwa na chujio kupitia karatasi ya chujio ya Whatman (Na. 2). Kisha 2 ml ya filtrate hii iliguswa na 2 ml ya asidi ya ninhydric na 2 ml ya glacial asetiki. Mchanganyiko huo huwekwa katika umwagaji wa maji kwa 90 ° C kwa saa 1. Acha majibu kwa kuingiza kwenye barafu. Tikisa bomba kwa nguvu kwa kutumia shaker ya vortex na kufuta suluhisho linalosababishwa katika 4 ml ya toluini. Vipimo vya kutokuwepo vilibainishwa katika nm 520 kwa kutumia spectrophotometer sawa na kutumika kwa ajili ya quantification ya rangi photosynthetic (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, Marekani).
Njia iliyoelezwa na Gerhards et al. (2016) ili kukokotoa halijoto ya mwavuli na CSI. Picha za joto zilipigwa kwa kamera ya FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, USA) kwa usahihi wa ±2°C mwishoni mwa kipindi cha dhiki. Weka uso mweupe nyuma ya mmea kwa ajili ya kupiga picha. Tena, viwanda viwili vilizingatiwa kama mifano ya kumbukumbu. Mimea iliwekwa kwenye uso mweupe; moja ilikuwa imepakwa kiambatisho cha kilimo (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Colombia) ili kuiga ufunguzi wa stomata zote [hali ya unyevu (Twet)], na nyingine ilikuwa jani bila matumizi yoyote [Kavu mode (Tdry)] (Castro -Duque et al., 2020). Umbali kati ya kamera na sufuria wakati wa utengenezaji wa filamu ulikuwa 1 m.
Faharasa ya ustahimilivu wa jamaa ilikokotolewa kwa njia isiyo ya moja kwa moja kwa kutumia stomatal conductance (gs) ya mimea iliyotibiwa ikilinganishwa na mimea ya kudhibiti (mimea isiyo na matibabu ya dhiki na vidhibiti vya ukuaji vilivyotumika) ili kubaini uvumilivu wa genotypes zilizotibiwa zilizotathminiwa katika utafiti huu. RTI ilipatikana kwa kutumia mlinganyo uliochukuliwa kutoka kwa Chávez-Arias et al. (2020).
Katika kila jaribio, vigezo vyote vya kisaikolojia vilivyotajwa hapo juu viliamuliwa na kurekodiwa kwa 55 DAE kwa kutumia majani yaliyopanuliwa kikamilifu yaliyokusanywa kutoka kwa dari ya juu. Kwa kuongeza, vipimo vilifanyika katika chumba cha ukuaji ili kuepuka kubadilisha hali ya mazingira ambayo mimea hukua.
Data kutoka kwa jaribio la kwanza na la pili zilichanganuliwa pamoja kama mfululizo wa majaribio. Kila kikundi cha majaribio kilikuwa na mimea 5, na kila mmea ulijumuisha kitengo cha majaribio. Uchambuzi wa tofauti (ANOVA) ulifanyika (P ≤ 0.05). Tofauti kubwa zilipogunduliwa, jaribio la kulinganisha la baada ya Tukey lilitumika katika P ≤ 0.05. Tumia chaguo za kukokotoa za arcsine kubadilisha thamani za asilimia. Data ilichanganuliwa kwa kutumia programu ya Statistix v 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, USA) na kupangwa kwa kutumia SigmaPlot (toleo la 10.0; Systat Software, San Jose, CA, USA). Uchanganuzi mkuu wa vipengele ulifanywa kwa kutumia programu ya InfoStat 2016 (Programu ya Uchambuzi, Chuo Kikuu cha Kitaifa cha Cordoba, Ajentina) ili kutambua vidhibiti bora vya ukuaji wa mimea vinavyofanyiwa utafiti.
Jedwali la 1 linatoa muhtasari wa ANOVA inayoonyesha majaribio, matibabu tofauti, na mwingiliano wao na rangi za usanisinuru za majani (klorofili a, b, jumla, na carotenoidi), malondialdehyde (MDA) na maudhui ya proline, na mwenendo wa matumbo. Madhara ya gs, kiasi cha maji. (RWC), maudhui ya klorofili, vigezo vya chlorophyll alpha fluorescence, halijoto ya taji (PCT) (°C), faharasa ya mkazo wa mazao (CSI) na kiashiria cha kustahimili kiasi cha mimea ya mpunga katika 55 DAE.
Jedwali la 1. Muhtasari wa data ya ANOVA kuhusu vigeu vya fiziolojia na kemikali ya mchele kati ya majaribio (genotypes) na matibabu ya mkazo wa joto.
Tofauti (P≤0.01) katika mwingiliano wa rangi ya photosynthetic ya majani, maudhui ya klorofili ya jamaa (visomo vya Atleaf), na vigezo vya alpha-chlorophyll fluorescence kati ya majaribio na matibabu vinaonyeshwa katika Jedwali la 2. Halijoto ya juu ya mchana na usiku iliongeza jumla ya maudhui ya klorofili na carotenoid. Miche ya mpunga bila dawa yoyote ya majani ya phytohormones (2.36 mg g-1 kwa “F67″ na 2.56 mg g-1 kwa “F2000″) ikilinganishwa na mimea inayokuzwa katika hali ya joto ya kutosha (2.67 mg g -1)) ilionyesha kiwango cha chini cha jumla cha klorofili. Katika majaribio yote mawili, "F67" ilikuwa 2.80 mg g-1 na "F2000" ilikuwa 2.80 mg g-1. Aidha, miche ya mpunga iliyotibiwa kwa mchanganyiko wa dawa za kunyunyuzia za AUX na GA chini ya mkazo wa joto pia ilionyesha kupungua kwa maudhui ya klorofili katika genotypes zote mbili (AUX = 1.96 mg g-1 na GA = 1.45 mg g-1 kwa "F67" ; AUX = 1.96 mg g-1 na GA5 mg-7 = GA GA = 1. 2.24 mg) g-1 na GA = 1.43 mg g-1 (kwa “F2000″ ) chini ya hali ya mkazo wa joto. Chini ya hali ya mkazo wa joto, matibabu ya majani na BR yalisababisha ongezeko kidogo la tofauti hii katika genotypes zote mbili. Hatimaye, dawa ya kupuliza ya majani ya CK ilionyesha thamani za juu zaidi za rangi ya usanisinuru kati ya matibabu yote (AUX, GA, BR, SC na matibabu ya AC) katika genotypes F67 (3.24 mg g-1) na F2000 (3.65 mg g-1). Maudhui ya jamaa ya klorofili (kitengo cha Atleaf) pia yalipunguzwa na mkazo wa pamoja wa joto. Thamani za juu zaidi pia zilirekodiwa katika mimea iliyonyunyizwa na CC katika aina zote mbili za jenasi (41.66 kwa "F67" na 49.30 kwa "F2000"). Uwiano wa Fv na Fv/Fm ulionyesha tofauti kubwa kati ya matibabu na mimea (Jedwali 2). Kwa ujumla, kati ya vigezo hivi, cultivar F67 ilikuwa chini ya kuathiriwa na joto kuliko aina F2000. Uwiano wa Fv na Fv/Fm uliathirika zaidi katika jaribio la pili. Miche ya 'F2000′ iliyosisitizwa ambayo haikunyunyiziwa na phytohormones yoyote ilikuwa na viwango vya chini vya Fv (2120.15) na Fv/Fm uwiano (0.59), lakini kunyunyizia majani na CK kulisaidia kurejesha maadili haya (Fv: 2591, 89, Fv/7 Fm3 uwiano). , kupokea masomo sawa na yale yaliyorekodiwa kwenye mimea ya "F2000" iliyopandwa chini ya hali bora ya joto (Fv: 2955.35, Fv/Fm uwiano: 0.73:0.72). Hakukuwa na tofauti kubwa katika fluorescence ya awali (F0), fluorescence ya juu (Fm), kiwango cha juu cha mavuno ya quantum photochemical ya PSII (Fv/F0) na uwiano wa Fm/F0. Hatimaye, BR ilionyesha mwelekeo sawa na uliozingatiwa na CK (Fv 2545.06, Fv/Fm uwiano 0.73).
Jedwali Na. fluorescence (F0), fluorescence upeo (Fm), fluorescence variable (Fv), upeo PSII ufanisi (Fv/Fm), photochemical upeo quantum mavuno ya PSII (Fv/F0 ) na Fm/F0 katika mimea ya aina mbili za mpunga [Federrose 67 (F67) na Federrose 50 siku 50 baada ya 20 kuibuka 20 (DAE)).
Kiasi cha maji ya jamaa (RWC) ya mimea ya mpunga iliyotibiwa kwa njia tofauti ilionyesha tofauti (P ​​≤ 0.05) katika mwingiliano kati ya matibabu ya majaribio na ya majani (Mchoro 1A). Wakati wa kutibiwa na SA, maadili ya chini kabisa yalirekodiwa 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 mchele ya genotypes zote mbili zilizotibiwa na phytohormones tofauti iliongezeka kwa kiasi kikubwa. Kwa ujumla, matumizi ya majani ya CK, GA, AUX, au BR yaliongeza RWC hadi thamani zinazofanana na za mimea iliyopandwa chini ya hali bora wakati wa jaribio. Udhibiti kamili na mimea iliyonyunyiziwa ya majani ilirekodi maadili ya karibu 83% kwa genotypes zote mbili. Kwa upande mwingine, gs pia ilionyesha tofauti kubwa (P ≤ 0.01) katika mwingiliano wa matibabu ya majaribio (Mchoro 1 B). Kiwanda cha udhibiti kamili (AC) pia kilirekodi maadili ya juu zaidi kwa kila genotype (440.65 mmol m-2s-1 kwa F67 na 511.02 mmol m-2s-1 kwa F2000). Mimea ya mpunga iliyokabiliwa na shinikizo la joto pekee ilionyesha maadili ya chini zaidi ya 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 na CC, athari ya kunyunyizia majani na phytohormones ilikuwa dhahiri zaidi. Kikundi hiki cha mimea hakikuonyesha tofauti ikilinganishwa na mimea ya udhibiti kamili (AC 511.02 na CC 499.25 mmol m-2s-1).
Mchoro 1. Athari ya mkazo wa joto uliounganishwa (40°/30°C mchana/usiku) kwenye kiasi cha maji (RWC) (A), upitishaji wa matumbo (gs) (B), uzalishaji wa malondialdehyde (MDA) (C), na maudhui ya proline . (D) katika mimea ya aina mbili za mchele (F67 na F2000) katika siku 55 baada ya kuibuka (DAE). Matibabu yaliyotathminiwa kwa kila aina ya jeni ni pamoja na: udhibiti kamili (AC), udhibiti wa shinikizo la 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 inawakilisha wastani wa makosa ± ya kawaida ya pointi tano za data (n = 5). Safu wima zinazofuatwa na herufi tofauti zinaonyesha tofauti kubwa za kitakwimu kulingana na jaribio la Tukey (P ≤ 0.05). Herufi zilizo na ishara sawa zinaonyesha kuwa wastani sio muhimu kitakwimu (≤ 0.05).
Maudhui ya 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). Kuongezeka kwa peroxidation ya lipid kulionekana na matibabu ya SC katika genotypes zote mbili (Kielelezo 1C), hata hivyo mimea iliyotibiwa na dawa ya kudhibiti ukuaji wa majani ilionyesha kupungua kwa peroxidation ya lipid katika genotypes zote mbili; Kwa ujumla, matumizi ya phytohormones (CA, AUC, BR au GA) husababisha kupungua kwa peroxidation ya lipid (maudhui ya MDA). Hakuna tofauti zilizopatikana kati ya mimea ya AC ya aina mbili za genotype na mimea chini ya mkazo wa joto na kunyunyiziwa na phytohormones (thamani za FW zilizozingatiwa katika mimea ya "F67" zilianzia 4.38-6.77 µmol g-1, na katika mimea ya FW "F2000" "thamani zilizozingatiwa kutoka 9.18 g hadi 18 g ya mmea mwingine). mkono, usanisi wa proline katika mimea ya "F67″ ulikuwa wa chini kuliko mimea ya "F2000" chini ya dhiki iliyojumuishwa, ambayo ilisababisha kuongezeka kwa uzalishaji wa proline katika mimea ya mpunga iliyosisitizwa na joto, katika majaribio yote mawili, ilionekana kuwa usimamizi wa homoni hizi uliongeza kwa kiasi kikubwa maudhui ya amino asidi ya mimea F2000 (AUX na 434 g - 100 g) kwa heshima. (Mchoro 1G).
Madhara ya dawa ya kudhibiti ukuaji wa mimea ya majani na mkazo wa joto uliounganishwa kwenye joto la mwavuli wa mmea na kiashiria cha kustahimili jamaa (RTI) yanaonyeshwa katika Mchoro 2A na B. Kwa aina zote mbili za jenoti, halijoto ya mwavuli ya mimea ya AC ilikuwa karibu 27°C, na ile ya mimea ya SC ilikuwa karibu 28°C. NA. Pia ilizingatiwa kuwa matibabu ya majani na CK na BR yalisababisha kupungua kwa joto la 2-3 ° C ikilinganishwa na mimea ya SC (Mchoro 2A). RTI ilionyesha tabia sawa na vigezo vingine vya kisaikolojia, kuonyesha tofauti kubwa (P ≤ 0.01) katika mwingiliano kati ya majaribio na matibabu (Mchoro 2B). Mimea ya SC ilionyesha uvumilivu wa chini wa mimea katika aina zote mbili za jeni (34.18% na 33.52% kwa mimea ya mpunga ya "F67" na "F2000", mtawalia). Kulisha foliar ya phytohormones inaboresha RTI katika mimea iliyo wazi kwa shinikizo la juu la joto. Athari hii ilijulikana zaidi katika mimea ya "F2000" iliyonyunyiziwa na CC, ambayo RTI ilikuwa 97.69. Kwa upande mwingine, tofauti kubwa zilizingatiwa tu katika fahirisi ya dhiki ya mavuno (CSI) ya mimea ya mpunga chini ya hali ya mkazo ya sababu ya foliar (P ≤ 0.01) (Mchoro 2B). Mimea pekee ya mpunga iliyokabiliwa na mkazo changamano wa joto ilionyesha thamani ya juu zaidi ya fahirisi ya mkazo (0.816). Wakati mimea ya mchele ilinyunyizwa na phytohormones anuwai, faharisi ya mafadhaiko ilikuwa chini (maadili kutoka 0.6 hadi 0.67). Hatimaye, mmea wa mchele uliokuzwa chini ya hali bora ulikuwa na thamani ya 0.138.
Mchoro 2. Madhara ya mkazo wa pamoja wa joto (40°/30°C mchana/usiku) kwenye halijoto ya mwavuli (A), fahirisi ya kustahimili kiasi (RTI) (B), na fahirisi ya mkazo wa mazao (CSI) (C) ya spishi mbili za mimea. Aina za mchele wa kibiashara (F67 na F2000) zilikabiliwa na matibabu tofauti ya joto. Matibabu yaliyotathminiwa kwa kila aina ya jeni ni pamoja na: udhibiti kamili (AC), udhibiti wa shinikizo la 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 uliochanganywa unahusisha kuweka mimea ya mpunga kwenye joto la juu la mchana/usiku (40°/30°C mchana/usiku). Kila safu inawakilisha wastani wa makosa ± ya kawaida ya pointi tano za data (n = 5). Safu wima zinazofuatwa na herufi tofauti zinaonyesha tofauti kubwa za kitakwimu kulingana na jaribio la Tukey (P ≤ 0.05). Herufi zilizo na ishara sawa zinaonyesha kuwa wastani sio muhimu kitakwimu (≤ 0.05).
Uchambuzi wa sehemu kuu (PCA) umebaini kuwa vigezo vilivyotathminiwa katika 55 DAE vilielezea 66.1% ya majibu ya kisaikolojia na biochemical ya mimea ya mchele iliyosisitizwa na joto iliyotibiwa na dawa ya kudhibiti ukuaji (Mchoro 3). Vekta huwakilisha viambajengo na vitone vinawakilisha vidhibiti vya ukuaji wa mimea (GRs). Vekta za gs, maudhui ya klorofili, ufanisi wa juu wa quantum wa PSII (Fv/Fm) na vigezo vya biokemikali (TChl, MDA na proline) ziko kwenye pembe za karibu za asili, zinaonyesha uwiano wa juu kati ya tabia ya kisaikolojia ya mimea na wao. kutofautiana. Kundi moja (V) lilijumuisha miche ya mpunga iliyopandwa kwa joto la kawaida (AT) na mimea F2000 iliyotibiwa kwa CK na BA. Wakati huo huo, mimea mingi iliyotibiwa na GR iliunda kikundi tofauti (IV), na matibabu na GA katika F2000 iliunda kikundi tofauti (II). Kinyume chake, miche ya mpunga iliyosisitizwa kwa joto (vikundi vya I na III) bila dawa yoyote ya majani ya phytohormones (genotypes zote mbili zilikuwa SC) zilipatikana katika ukanda ulio kinyume na kikundi V, kuonyesha athari ya mkazo wa joto kwenye fiziolojia ya mimea. .
Mchoro 3. Uchambuzi wa kibigrafia wa athari za mkazo wa joto wa pamoja (40°/30°C mchana/usiku) kwenye mimea ya aina mbili za mpunga (F67 na F2000) siku 55 baada ya kuibuka (DAE). Vifupisho: AC F67, udhibiti kamili F67; SC F67, udhibiti wa shinikizo la 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, shinikizo la joto + gibberellin F2000; CK F2000, mkazo wa joto + cytokinin, BR F2000, mkazo wa joto + steroid ya shaba; F2000.
Vigezo kama vile maudhui ya klorofili, utendakazi wa tumbo, uwiano wa Fv/Fm, CSI, MDA, RTI na maudhui ya proline vinaweza kusaidia kuelewa urekebishaji wa aina 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 lilikuwa kutathmini athari za matumizi ya vidhibiti vinne vya ukuaji kwenye vigezo vya kisaikolojia na biokemikali ya miche ya mpunga chini ya hali ngumu ya 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 iliyopo (Sarsu et al. 2018). Matokeo ya utafiti huu yalionyesha kuwa mkazo wa joto pamoja huleta majibu tofauti ya kisaikolojia na biokemikali katika aina mbili za mchele, ikionyesha mchakato wa kukabiliana. Matokeo haya pia yanaonyesha kuwa dawa za kudhibiti ukuaji wa majani (hasa cytokinins na brassinosteroids) husaidia mchele kukabiliana na mkazo changamano wa joto kwani upendeleo huathiri gs, RWC, uwiano wa Fv/Fm, rangi za usanisinuru na maudhui ya proline.
Utumiaji wa vidhibiti ukuaji husaidia kuboresha hali ya maji ya mimea ya mpunga chini ya mkazo wa joto, ambayo inaweza kuhusishwa na dhiki ya juu na joto la chini la mwavuli wa mmea. Utafiti huu ulionyesha kuwa kati ya mimea ya "F2000" (genotype inayohusika), mimea ya mpunga iliyotibiwa kimsingi na CK au BR ilikuwa na maadili ya juu ya gs na maadili ya chini ya PCT kuliko mimea iliyotibiwa na SC. Uchunguzi wa awali pia umeonyesha kuwa gs na PCT ni viashirio sahihi vya kisaikolojia vinavyoweza kuamua mwitikio wa kubadilika wa mimea ya mpunga na athari za mikakati ya kilimo kwenye msongo wa joto (Restrepo-Diaz na Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). Leaf CK au BR huongeza g chini ya dhiki kwa sababu homoni hizi za mimea zinaweza kukuza ufunguzi wa tumbo kupitia mwingiliano wa sintetiki na molekuli zingine za kuashiria kama vile ABA (mkuzaji wa kufungwa kwa matumbo chini ya mkazo wa abiotic) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). 2013). ) , 2014). Kufungua kwa matumbo hukuza ubaridi wa majani na husaidia kupunguza halijoto ya mwavuli (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Kwa sababu hizi, halijoto ya mwavuli ya mimea ya mpunga iliyonyunyiziwa na CK au BR inaweza kuwa ya chini chini ya mkazo wa joto uliounganishwa.
Mkazo wa joto la juu unaweza kupunguza maudhui ya rangi ya usanisinuru kwenye majani (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). Katika utafiti huu, wakati mimea ya mpunga ilikuwa chini ya mkazo wa joto na haijanyunyiziwa vidhibiti vyovyote vya ukuaji wa mimea, rangi za usanisinuru zilielekea kupungua katika aina zote mbili za jeni (Jedwali 2). Feng na wengine. (2013) pia iliripoti upungufu mkubwa wa maudhui ya klorofili katika majani ya aina mbili za ngano zilizoathiriwa na joto. Mfiduo wa halijoto ya juu mara nyingi husababisha kupungua kwa maudhui ya klorofili, ambayo inaweza kuwa kutokana na kupungua kwa biosynthesis ya klorofili, uharibifu wa rangi, au athari zake zilizounganishwa chini ya mkazo wa joto (Fahad et al., 2017). Hata hivyo, mimea ya mchele iliyotibiwa hasa na CK na BA iliongeza mkusanyiko wa rangi ya majani ya photosynthetic chini ya mkazo wa joto. Matokeo sawa pia yaliripotiwa na Jespersen and Huang (2015) na Suchsagunpanit et al. (2015), ambaye aliona ongezeko la maudhui ya klorofili ya majani kufuatia matumizi ya zeatin na homoni za epibrassinosteroid katika nyasi iliyosisitizwa kwa joto na mchele, mtawalia. Maelezo ya kuridhisha kwa nini CK na BR wanakuza ongezeko la maudhui ya klorofili ya majani chini ya mkazo wa joto uliochanganywa ni kwamba CK inaweza kuimarisha uanzishaji endelevu wa vikuzaji usemi (kama vile kikuzaji cha kuwezesha urembo (SAG12) au kikuza HSP18) na kupunguza upotevu wa klorofili kwenye majani. , kuchelewesha kuonekana kwa majani na kuongeza upinzani wa mimea kwa joto (Liu et al., 2020). BR inaweza kulinda klorofili ya majani na kuongeza maudhui ya klorofili ya majani kwa kuwezesha 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, phytohormones mbili (CK na BR) pia huendeleza usemi wa protini za mshtuko wa joto na kuboresha michakato mbalimbali ya kukabiliana na kimetaboliki, kama vile kuongezeka kwa biosynthesis ya chlorophyll (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Vigezo vya Chlorophyll a fluorescence hutoa mbinu ya haraka na isiyo ya uharibifu 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 viashirio vya kukabiliana na mimea kwa hali ya mkazo (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Katika utafiti huu, mimea ya SC ilionyesha maadili ya chini zaidi ya tofauti hii, hasa mimea ya mpunga "F2000". Yin et al. (2010) pia iligundua kuwa uwiano wa Fv/Fm wa majani ya mpunga ya kulimia zaidi ulipungua sana katika halijoto iliyozidi 35°C. Kulingana na Feng et al. (2013), uwiano wa chini wa Fv/Fm chini ya mkazo wa joto unaonyesha kuwa kasi ya kunasa nishati ya msisimko na ubadilishaji kwa kituo cha majibu ya PSII imepunguzwa, ikionyesha kuwa kituo cha majibu cha PSII hutengana chini ya shinikizo la joto. Uchunguzi huu unatuwezesha kuhitimisha kwamba usumbufu katika vifaa vya usanisinuru hujitokeza zaidi katika aina nyeti (Fedearroz 2000) kuliko katika aina sugu (Fedearroz 67).
Matumizi ya CK au BR kwa ujumla yaliboresha utendakazi wa PSII chini ya hali ngumu ya mkazo wa joto. Matokeo sawa yalipatikana na Suchsagunpanit et al. (2015), ambaye aliona kuwa utumiaji wa BR uliongeza ufanisi wa PSII chini ya shinikizo la joto katika mchele. Kumar na wengine. (2020) pia iligundua kuwa mimea ya chickpea iliyotibiwa na CK (6-benzyladenine) na kukabiliwa na shinikizo la joto iliongeza uwiano wa Fv/Fm, na kuhitimisha kwamba utumiaji wa majani wa CK kwa kuwezesha mzunguko wa rangi ya zeaxanthin ulikuza shughuli za PSII. Kwa kuongezea, dawa ya kunyunyizia majani ya BR ilipendelea usanisinuru wa PSII chini ya hali ya mkazo iliyounganishwa, ikionyesha kwamba utumiaji wa phytohormone hii ulisababisha kupungua kwa utawanyiko wa nishati ya msisimko wa antena za PSII na kukuza mkusanyo wa protini ndogo za mshtuko wa joto katika kloroplast (Ogweno et al. 2008; Kothari na Lachowitz). , 2021).
MDA na yaliyomo ya proline mara nyingi huongezeka wakati mimea iko chini ya mkazo wa abiotic ikilinganishwa na mimea inayokuzwa chini ya hali bora (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Uchunguzi wa awali pia umeonyesha kuwa viwango vya MDA na proline ni viashirio vya biokemikali ambavyo vinaweza kutumika kuelewa mchakato wa kukabiliana na hali au athari za mazoea ya kilimo katika mchele chini ya joto la juu la mchana au usiku (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al. , 2021). Masomo haya pia yalionyesha kuwa MDA na yaliyomo ya proline yalikuwa ya juu zaidi katika mimea ya mpunga iliyoathiriwa na joto la juu usiku au mchana, kwa mtiririko huo. Hata hivyo, unyunyiziaji wa majani ya CK na BR ulichangia kupungua kwa MDA na kuongezeka kwa viwango vya proline, haswa katika aina ya jeni inayostahimili (Federroz 67). Dawa ya CK inaweza kukuza udhihirisho wa kupita kiasi wa cytokinin oxidase/dehydrogenase, na hivyo kuongeza maudhui ya misombo ya kinga kama vile betaine na proline (Liu et al., 2020). BR inakuza uingizwaji wa osmoprotectants kama vile betaine, sukari, na asidi ya amino (pamoja na proline isiyolipishwa), kudumisha usawa wa seli ya osmotiki chini ya hali nyingi mbaya za mazingira (Kothari na Lachowiec, 2021).
Fahirisi ya mkazo wa mazao (CSI) na faharasa ya kustahimili kiasi (RTI) hutumika kubainisha kama matibabu yanayotathminiwa husaidia kupunguza mifadhaiko 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 na mafadhaiko na mafadhaiko, mtawaliwa (Lee et al., 2010). Thamani za CSI za mimea iliyosisitizwa kwa joto (SC) zilianzia 0.8 hadi 0.9 (Mchoro 2B), ikionyesha kwamba mimea ya mpunga iliathiriwa vibaya na dhiki iliyojumuishwa. Hata hivyo, unyunyiziaji wa majani ya BC (0.6) au CK (0.6) ulisababisha hasa kupungua kwa kiashirio hiki chini ya hali ya mkazo wa kibiolojia ikilinganishwa na mimea ya mpunga ya SC. Katika mimea ya F2000, RTI ilionyesha ongezeko la juu wakati wa kutumia CA (97.69%) na BC (60.73%) ikilinganishwa na SA (33.52%), ikionyesha kuwa wasimamizi hawa wa ukuaji wa mimea pia huchangia kuboresha mwitikio wa mchele kwa uvumilivu wa utungaji. Kuzidisha joto. Fahirisi hizi zimependekezwa kudhibiti hali ya mkazo katika spishi tofauti. Utafiti uliofanywa na Lee et al. (2010) ilionyesha kuwa CSI ya aina mbili za pamba chini ya shinikizo la wastani la maji ilikuwa karibu 0.85, ambapo maadili ya CSI ya aina zilizomwagilia vizuri zilianzia 0.4 hadi 0.6, na kuhitimisha kuwa fahirisi hii ni kiashiria cha urekebishaji wa maji ya aina. hali zenye mkazo. Aidha, Chavez-Arias et al. (2020) ilitathmini ufanisi wa vishawishi sanisi kama mkakati wa kina wa kudhibiti mafadhaiko katika mimea ya C. elegans na ikagundua kuwa mimea iliyonyunyiziwa kwa misombo hii ilionyesha RTI ya juu (65%). Kulingana na yaliyo hapo juu, CK na BR zinaweza kuzingatiwa kama mikakati ya kilimo inayolenga kuongeza ustahimilivu wa mchele hadi mkazo changamano wa joto, kwani vidhibiti hivi vya ukuaji wa mimea huleta mwitikio chanya wa biokemikali na kisaikolojia.
Katika miaka michache iliyopita, utafiti wa mchele nchini Kolombia umelenga katika kutathmini aina za jeni zinazostahimili joto la juu la mchana au usiku kwa kutumia sifa za kisaikolojia au za kibayolojia (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Hata hivyo, katika miaka michache iliyopita, uchanganuzi wa teknolojia za kiutendaji, kiuchumi na faida umezidi kuwa muhimu kupendekeza usimamizi jumuishi wa mazao ili kuboresha athari za vipindi changamano vya msongo wa joto nchini (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021) . Kwa hivyo, majibu ya kisaikolojia na ya kibayolojia ya mimea ya mpunga kwa mkazo changamano wa joto (40°C siku/30°C usiku) yaliyozingatiwa katika utafiti huu yanapendekeza kuwa unyunyiziaji wa majani kwa CK au BR inaweza kuwa njia mwafaka ya usimamizi wa mazao ili kupunguza athari mbaya. Athari za vipindi vya mkazo wa wastani wa joto. Matibabu haya yaliboresha ustahimilivu wa aina zote mbili za mchele (CSI ya chini na RTI ya juu), kuonyesha mwelekeo wa jumla wa majibu ya kisaikolojia na biokemikali ya mimea chini ya mkazo wa joto uliojumuishwa. Jibu kuu la mimea ya mchele lilikuwa kupungua kwa maudhui ya GC, jumla ya klorofili, klorofili α na β na carotenoids. Kwa kuongezea, mimea inakabiliwa na uharibifu wa PSII (kupungua kwa vigezo vya fluorescence ya klorofili kama vile uwiano wa Fv/Fm) na kuongezeka kwa oksidi ya lipid. Kwa upande mwingine, mchele ulipotibiwa na CK na BR, madhara haya mabaya yalipunguzwa na maudhui ya proline yaliongezeka (Mchoro 4).
Mchoro 4. Mfano wa dhana ya athari za mkazo wa joto pamoja na dawa ya kudhibiti ukuaji wa mimea ya majani kwenye mimea ya mpunga. Mishale nyekundu na samawati huonyesha athari mbaya au chanya za mwingiliano kati ya shinikizo la joto na utumiaji wa foliar wa BR (brassinosteroid) na CK (cytokinin) kwenye majibu ya kisaikolojia na biokemikali, mtawalia. gs: mwenendo wa tumbo; Jumla ya Chl: jumla ya maudhui ya klorofili; Chl α: maudhui ya klorofili β; Cx + c: maudhui ya carotenoid;
Kwa muhtasari, majibu ya kisaikolojia na ya kibayolojia katika utafiti huu yanaonyesha kuwa mimea ya mpunga ya Fedearroz 2000 huathirika zaidi na kipindi cha mkazo changamano 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 upunguzaji wa mkazo wa joto kwa pamoja. Hata hivyo, cytokinin na brassinosteroids zilishawishi ukabilianaji bora wa mimea kwani vidhibiti vyote viwili vya ukuaji wa mimea viliongeza maudhui ya klorofili, vigezo vya alpha-chlorophyll fluorescence, gs na RWC ikilinganishwa na mimea ya mpunga bila maombi yoyote, na pia kupungua kwa maudhui ya MDA na joto la mwavuli. Kwa muhtasari, tunahitimisha kuwa matumizi ya vidhibiti vya ukuaji wa mimea (cytokinins na brassinosteroids) ni chombo muhimu katika kudhibiti hali ya mkazo katika mazao ya mpunga inayosababishwa na mkazo mkali wa joto wakati wa joto la juu.
Nyenzo za asili zilizowasilishwa katika utafiti zimejumuishwa na nakala, na maswali zaidi yanaweza kuelekezwa kwa mwandishi anayelingana.