Vidhibiti vya ukuaji wa mimea (PGRs)ni njia ya gharama nafuu ya kuimarisha ulinzi wa mimea chini ya hali ya mkazo. Utafiti huu ulichunguza uwezo wa wawiliPGRs, thiourea (TU) na arginine (Arg), ili kupunguza matatizo ya chumvi katika ngano. Matokeo yalionyesha kuwa TU na Arg, haswa zinapotumiwa pamoja, zinaweza kudhibiti ukuaji wa mmea chini ya mkazo wa chumvi. Matibabu yao yaliongeza kwa kiasi kikubwa shughuli za vimeng'enya vya kioksidishaji huku ikipunguza viwango vya spishi tendaji za oksijeni (ROS), malondialdehyde (MDA), na kuvuja kwa elektroliti (REL) katika miche ya ngano. Kwa kuongeza, matibabu haya yalipungua kwa kiasi kikubwa viwango vya Na+ na Ca2+ na uwiano wa Na+/K+, huku yakiongeza kwa kiasi kikubwa mkusanyiko wa K+, na hivyo kudumisha usawa wa ion-osmotic. Muhimu zaidi, TU na Arg ziliongeza kwa kiasi kikubwa maudhui ya klorofili, kiwango halisi cha usanisinuru, na kiwango cha ubadilishaji wa gesi ya miche ya ngano chini ya mkazo wa chumvi. TU na Arg zikitumiwa peke yake au kwa pamoja zinaweza kuongeza mkusanyiko wa dutu kavu kwa 9.03–47.45%, na ongezeko lilikuwa kubwa zaidi zilipotumiwa pamoja. Kwa kumalizia, utafiti huu unaonyesha kwamba kudumisha redox homeostasis na usawa wa ion ni muhimu kwa kuimarisha uvumilivu wa mimea kwa matatizo ya chumvi. Kwa kuongezea, TU na Arg zilipendekezwa kama uwezovidhibiti vya ukuaji wa mimea,hasa inapotumiwa pamoja, ili kuongeza mavuno ya ngano.
Mabadiliko ya haraka ya tabianchi na kilimo yanaongeza uharibifu wa mifumo ikolojia ya kilimo1. Moja ya madhara makubwa zaidi ni kujaa kwa chumvi kwenye ardhi, jambo ambalo linatishia usalama wa chakula duniani2. Mvuto wa chumvi kwa sasa huathiri takriban 20% ya ardhi inayolimwa duniani kote, na takwimu hii inaweza kuongezeka hadi 50% ifikapo 20503. Mkazo wa chumvi-alkali unaweza kusababisha mkazo wa kiosmotiki katika mizizi ya mazao, ambayo huvuruga usawa wa ioni kwenye mmea4. Hali hiyo mbaya inaweza pia kusababisha kasi ya kuvunjika kwa klorofili, kupungua kwa viwango vya usanisinuru, na usumbufu wa kimetaboliki, hatimaye kusababisha kupungua kwa mavuno ya mimea5,6. Zaidi ya hayo, athari kubwa ya kawaida ni kuongezeka kwa kizazi cha spishi tendaji za oksijeni (ROS), ambayo inaweza kusababisha uharibifu wa kioksidishaji kwa biomolecules mbalimbali, ikiwa ni pamoja na DNA, protini, na lipids7.
Ngano (Triticum aestivum) ni moja ya mazao muhimu zaidi ya nafaka duniani. Sio tu zao la nafaka linalolimwa kwa wingi zaidi bali pia ni zao muhimu la kibiashara8. Hata hivyo, ngano ni nyeti kwa chumvi, ambayo inaweza kuzuia ukuaji wake, kuharibu michakato yake ya kisaikolojia na biochemical, na kupunguza kwa kiasi kikubwa mavuno yake. Mikakati kuu ya kupunguza athari za mkazo wa chumvi ni pamoja na urekebishaji wa jeni na matumizi ya vidhibiti vya ukuaji wa mimea. Viumbe vilivyobadilishwa vinasaba (GM) ni matumizi ya uhariri wa jeni na mbinu zingine ili kukuza aina za ngano zinazostahimili chumvi9,10. Kwa upande mwingine, vidhibiti vya ukuaji wa mimea huongeza uvumilivu wa chumvi katika ngano kwa kudhibiti shughuli za kisaikolojia na viwango vya vitu vinavyohusiana na chumvi, na hivyo kupunguza uharibifu wa mkazo11. Vidhibiti hivi kwa ujumla vinakubalika zaidi na hutumiwa sana kuliko mbinu za kubadilisha maumbile. Wanaweza kuongeza ustahimilivu wa mimea kwa mikazo mbalimbali ya kibiolojia kama vile chumvi, ukame na metali nzito, na kukuza uotaji wa mbegu, uchukuaji wa virutubishi na ukuaji wa uzazi, na hivyo kuongeza mavuno na ubora wa mazao. 12 Vidhibiti vya ukuaji wa mimea ni muhimu ili kuhakikisha ukuaji wa mazao na kudumisha mavuno na ubora kutokana na urafiki wao wa mazingira, urahisi wa matumizi, ufanisi wa gharama na vitendo. 13 Hata hivyo, kwa vile vidhibiti hivi vina taratibu za utendaji zinazofanana, kutumia mojawapo pekee kunaweza kusiwe na ufanisi. Kupata mchanganyiko wa vidhibiti ukuaji ambavyo vinaweza kuboresha uvumilivu wa chumvi kwenye ngano ni muhimu kwa ufugaji wa ngano chini ya hali mbaya, kuongeza mavuno na kuhakikisha usalama wa chakula.
Hakuna tafiti zinazochunguza matumizi ya pamoja ya TU na Arg. Haijulikani ikiwa mchanganyiko huu wa kibunifu unaweza kukuza ukuaji wa ngano kwa ushirikiano chini ya mkazo wa chumvi. Kwa hivyo, lengo la utafiti huu lilikuwa kuamua ikiwa vidhibiti hivi viwili vya ukuaji vinaweza kupunguza kwa pamoja athari mbaya za mkazo wa chumvi kwenye ngano. Ili kufikia mwisho huu, tulifanya jaribio la muda mfupi la miche ya ngano ya hydroponic ili kuchunguza faida za matumizi ya pamoja ya TU na Arg kwa ngano chini ya mkazo wa chumvi, tukizingatia usawa wa redox na ionic wa mimea. Tulidhani kwamba mchanganyiko wa TU na Arg unaweza kufanya kazi kwa ushirikiano ili kupunguza uharibifu wa oksidi unaosababishwa na mkazo wa chumvi na kudhibiti usawa wa ioni, na hivyo kuimarisha uvumilivu wa chumvi katika ngano.
Maudhui ya MDA ya sampuli yalibainishwa na mbinu ya asidi ya thiobarbituric. Pima kwa usahihi 0.1 g ya poda safi ya sampuli, toa na 1 ml ya 10% ya asidi trikloroasetiki kwa dakika 10, centrifuge kwa 10,000 g kwa dakika 20, na kukusanya supernatant. Dondoo lilichanganywa na kiasi sawa cha asidi ya thiobarbituric 0.75% na kuamilishwa kwa 100 °C kwa dakika 15. Baada ya incubation, supernatant ilikusanywa na centrifugation, na maadili ya OD katika 450 nm, 532 nm, na 600 nm yalipimwa. Mkusanyiko wa MDA ulihesabiwa kama ifuatavyo:
Sawa na matibabu ya siku 3, utumiaji wa Arg na Tu pia uliongeza kwa kiasi kikubwa shughuli za kimeng'enya cha antioxidant ya miche ya ngano chini ya matibabu ya siku 6. Mchanganyiko wa TU na Arg bado ulikuwa na ufanisi zaidi. Hata hivyo, katika siku 6 baada ya matibabu, shughuli za vimeng'enya vinne vya antioxidant chini ya hali tofauti za matibabu zilionyesha mwelekeo wa kupungua ikilinganishwa na siku 3 baada ya matibabu (Mchoro 6).
Photosynthesis ni msingi wa mkusanyiko wa dutu kavu katika mimea na hutokea katika kloroplasts, ambayo ni nyeti sana kwa chumvi. Mkazo wa chumvi unaweza kusababisha oxidation ya membrane ya plasma, kuvuruga kwa usawa wa osmotic ya seli, uharibifu wa ultrastructure ya kloroplast36, kusababisha uharibifu wa klorofili, kupunguza shughuli za enzymes za mzunguko wa Calvin (ikiwa ni pamoja na Rubisco), na kupunguza uhamisho wa elektroni kutoka PS II hadi PS I37. Kwa kuongeza, mkazo wa chumvi unaweza kusababisha kufungwa kwa tumbo, na hivyo kupunguza ukolezi wa CO2 ya majani na kuzuia photosynthesis38. Matokeo yetu yalithibitisha matokeo ya awali kwamba mkazo wa chumvi hupunguza mwenendo wa stomatal katika ngano, na kusababisha kupungua kwa kasi ya majani na mkusanyiko wa CO2 wa ndani, ambayo hatimaye husababisha kupungua kwa uwezo wa photosynthetic na kupungua kwa biomass ya ngano (Mchoro 1 na 3). Hasa, matumizi ya TU na Arg yanaweza kuongeza ufanisi wa usanisinuru wa mimea ya ngano chini ya mkazo wa chumvi. Uboreshaji wa ufanisi wa photosynthetic ulikuwa muhimu sana wakati TU na Arg zilitumiwa wakati huo huo (Mchoro 3). Hii inaweza kuwa kutokana na ukweli kwamba TU na Arg hudhibiti ufunguzi na kufungwa kwa tumbo, na hivyo kuimarisha ufanisi wa photosynthetic, ambayo inasaidiwa na masomo ya awali. Kwa mfano, Bencarti et al. iligundua kuwa chini ya mkazo wa chumvi, TU iliongeza kwa kiasi kikubwa utendakazi wa tumbo, kiwango cha unyambulishaji wa CO2, na ufanisi wa juu zaidi wa upimaji picha wa PSII katika Atriplex portulacoides L.39. Ingawa hakuna ripoti za moja kwa moja zinazothibitisha kwamba Arg inaweza kudhibiti ufunguzi na kufunga kwa stomatal katika mimea iliyo wazi kwa mkazo wa chumvi, Silveira et al. ilionyesha kuwa Arg inaweza kukuza ubadilishaji wa gesi kwenye majani chini ya hali ya ukame22.
Kwa muhtasari, utafiti huu unaonyesha kwamba licha ya mifumo yao tofauti ya hatua na mali ya physicochemical, TU na Arg zinaweza kutoa upinzani sawa na mkazo wa NaCl katika miche ya ngano, hasa wakati unatumiwa pamoja. Utumiaji wa TU na Arg unaweza kuamilisha mfumo wa ulinzi wa kimeng'enya cha antioxidant cha miche ya ngano, kupunguza maudhui ya ROS, na kudumisha uthabiti wa lipids za membrane, na hivyo kudumisha usanisinuru na usawa wa Na+/K+ kwenye miche. Hata hivyo, utafiti huu pia una mapungufu; ingawa athari ya upatanishi ya TU na Arg ilithibitishwa na utaratibu wake wa kifiziolojia ulielezwa kwa kiasi fulani, utaratibu changamano zaidi wa molekuli bado hauko wazi. Kwa hiyo, utafiti zaidi wa utaratibu wa synergistic wa TU na Arg kwa kutumia transcriptomic, metabolomic na njia nyingine ni muhimu.
Seti za data zilizotumiwa na/au kuchanganuliwa wakati wa utafiti wa sasa zinapatikana kutoka kwa mwandishi husika kwa ombi linalofaa.
Muda wa kutuma: Mei-19-2025