Vidhibiti vya ukuaji wa mimea (PGRs)ni njia yenye gharama nafuu ya kuongeza kinga za mimea chini ya hali ya mkazo. Utafiti huu ulichunguza uwezo waPGR, thiourea (TU) na arginine (Arg), ili kupunguza msongo wa chumvi kwenye ngano. Matokeo yalionyesha kuwa TU na Arg, hasa zinapotumika pamoja, zingeweza kudhibiti ukuaji wa mimea chini ya msongo wa chumvi. Matibabu yao yaliongeza kwa kiasi kikubwa shughuli za vimeng'enya vya antioxidant huku ikipunguza viwango vya spishi tendaji za oksijeni (ROS), malondialdehyde (MDA), na uvujaji wa elektroliti (REL) kwenye miche ya ngano. Zaidi ya hayo, matibabu haya yalipunguza 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 ioni-osmotiki. Muhimu zaidi, TU na Arg ziliongeza kwa kiasi kikubwa kiwango cha klorofili, kiwango halisi cha usanisinuru, na kiwango cha ubadilishaji wa gesi cha miche ya ngano chini ya msongo wa chumvi. TU na Arg zinazotumiwa pekee au kwa pamoja zinaweza kuongeza mkusanyiko wa vitu vikavu kwa 9.03–47.45%, na ongezeko lilikuwa kubwa zaidi zilipotumika pamoja. Kwa kumalizia, utafiti huu unaangazia kwamba kudumisha homeostasis ya redoksi na usawa wa ioni ni muhimu kwa kuongeza uvumilivu wa mimea kwa msongo wa chumvi. Zaidi ya hayo, TU na Arg zilipendekezwa kama zinazowezekana.vidhibiti ukuaji wa mimea,hasa zinapotumika pamoja, ili kuongeza mavuno ya ngano.
Mabadiliko ya haraka katika tabianchi na kilimo yanaongeza uharibifu wa mifumo ikolojia ya kilimo1. Mojawapo ya matokeo mabaya zaidi ni kuongezeka kwa chumvi ardhini, ambayo yanatishia usalama wa chakula duniani2. Kuongezeka kwa chumvi kwa sasa kunaathiri takriban 20% ya ardhi inayofaa kwa kilimo duniani kote, na takwimu hii inaweza kuongezeka hadi 50% ifikapo 20503. Mkazo wa chumvi-alkali unaweza kusababisha mkazo wa osmotiki katika mizizi ya mazao, ambayo huvuruga usawa wa ioni kwenye mmea4. Hali mbaya kama hizo zinaweza pia kusababisha kuvunjika kwa kasi kwa klorofili, kupungua kwa viwango vya usanisinuru, na usumbufu wa kimetaboliki, na hatimaye kusababisha kupungua kwa mavuno ya mimea5,6. Zaidi ya hayo, athari kubwa ya kawaida ni kuongezeka kwa uzalishaji wa spishi tendaji za oksijeni (ROS), ambazo zinaweza kusababisha uharibifu wa oksidi kwa molekuli mbalimbali za kibiolojia, ikiwa ni pamoja na DNA, protini, na lipidi7.
Ngano (Triticum aestivum) ni mojawapo ya mazao muhimu zaidi ya nafaka duniani. Sio tu kwamba ni zao la nafaka linalokuzwa sana 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 kibiokemikali, na kupunguza kwa kiasi kikubwa mavuno yake. Mikakati kuu ya kupunguza athari za msongo wa chumvi ni pamoja na marekebisho ya kijenetiki na matumizi ya vidhibiti vya ukuaji wa mimea. Viumbe vilivyobadilishwa vinasaba (GM) ni matumizi ya uhariri wa jeni na mbinu zingine za 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 msongo wa mawazo11. Vidhibiti hivi kwa ujumla vinakubalika zaidi na hutumika sana kuliko mbinu za transgenic. Vinaweza kuongeza uvumilivu wa mimea kwa misongo mbalimbali ya abiotic kama vile chumvi, ukame na metali nzito, na kukuza kuota kwa mbegu, ufyonzaji wa virutubisho na ukuaji wa uzazi, na hivyo kuongeza mavuno na ubora wa mazao. 12 Vidhibiti vya ukuaji wa mimea ni muhimu katika kuhakikisha ukuaji wa mazao na kudumisha mavuno na ubora kutokana na urafiki wao wa mazingira, urahisi wa matumizi, ufanisi wa gharama na utendaji. 13 Hata hivyo, kwa kuwa vidhibiti hivi vina mifumo sawa ya utendaji, kutumia kimojawapo pekee kunaweza kisifanikiwe. Kupata mchanganyiko wa vidhibiti ukuaji ambavyo vinaweza kuboresha uvumilivu wa chumvi katika 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 wazi kama mchanganyiko huu bunifu unaweza kukuza ukuaji wa ngano kwa ushirikiano chini ya mkazo wa chumvi. Kwa hivyo, lengo la utafiti huu lilikuwa kubaini kama vidhibiti hivi viwili vya ukuaji vinaweza kupunguza kwa ushirikiano athari mbaya za mkazo wa chumvi kwenye ngano. Kwa lengo hili, 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 redoksi na ioni 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 kuongeza uvumilivu wa chumvi katika ngano.
Kiwango cha MDA cha sampuli kiliamuliwa kwa kutumia mbinu ya asidi ya thiobarbituriki. Pima kwa usahihi gramu 0.1 za unga mpya wa sampuli, toa na ml 1 ya asidi ya trikloroasetiki 10% kwa dakika 10, toa sentrifuge kwa gramu 10,000 kwa dakika 20, na kusanya supernatant. Dondoo lilichanganywa na kiasi sawa cha asidi ya thiobarbituriki 0.75% na kuwekwa kwenye incubation kwa nyuzi joto 100 kwa dakika 15. Baada ya incubation, supernatant ilikusanywa kwa centrifugation, na thamani za OD kwa nm 450, nm 532, na nm 600 zilipimwa. Kiwango cha MDA kilihesabiwa kama ifuatavyo:
Sawa na matibabu ya siku 3, matumizi ya Arg na Tu pia yaliongeza kwa kiasi kikubwa shughuli za kimeng'enya cha antioxidant cha miche ya ngano chini ya matibabu ya siku 6. Mchanganyiko wa TU na Arg bado ulikuwa na ufanisi zaidi. Hata hivyo, 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).
Usanisinuru ndio msingi wa mkusanyiko wa vitu vikavu katika mimea na hutokea katika kloroplasti, ambazo ni nyeti sana kwa chumvi. Mkazo wa chumvi unaweza kusababisha oxidation ya utando wa plasma, kuvurugika kwa usawa wa osmotiki ya seli, uharibifu wa muundo wa kloroplasti36, kusababisha uharibifu wa klorofili, kupunguza shughuli za vimeng'enya vya mzunguko wa Calvin (ikiwa ni pamoja na Rubisco), na kupunguza uhamishaji wa elektroni kutoka PS II hadi PS I37. Zaidi ya hayo, mkazo wa chumvi unaweza kusababisha kufungwa kwa stomatal, na hivyo kupunguza mkusanyiko wa CO2 kwenye jani na kuzuia usanisinuru38. Matokeo yetu yalithibitisha matokeo ya awali kwamba mkazo wa chumvi hupunguza upitishaji wa stomatal kwenye ngano, na kusababisha kupungua kwa kiwango cha upitishaji wa jani na mkusanyiko wa CO2 ndani ya seli, ambayo hatimaye husababisha kupungua kwa uwezo wa usanisinuru na kupungua kwa biomasi ya ngano (Michoro 1 na 3). Ikumbukwe kwamba, matumizi ya TU na Arg yanaweza kuongeza ufanisi wa usanisinuru wa mimea ya ngano chini ya mkazo wa chumvi. Uboreshaji wa ufanisi wa usanisinuru ulikuwa muhimu sana wakati TU na Arg zilipotumika kwa wakati mmoja (Mchoro 3). Hii inaweza kuwa kutokana na ukweli kwamba TU na Arg hudhibiti ufunguzi na kufunga kwa stomatal, na hivyo kuongeza ufanisi wa usanisinuru, ambao unaungwa mkono na tafiti za awali. Kwa mfano, Bencarti et al. waligundua kuwa chini ya mkazo wa chumvi, TU iliongeza kwa kiasi kikubwa upitishaji wa stomatal, kiwango cha ufyonzaji wa CO2, na ufanisi wa juu wa quantum wa photokemia ya 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. walionyesha kuwa Arg inaweza kukuza ubadilishanaji wa gesi katika majani chini ya hali ya ukame22.
Kwa muhtasari, utafiti huu unaangazia kwamba licha ya mifumo yao tofauti ya utendaji na sifa za kifizikia, TU na Arg zinaweza kutoa upinzani sawa na mkazo wa NaCl katika miche ya ngano, haswa inapotumika pamoja. Matumizi ya TU na Arg yanaweza kuamsha mfumo wa ulinzi wa kimeng'enya cha antioxidant wa miche ya ngano, kupunguza kiwango cha ROS, na kudumisha uthabiti wa lipidi za utando, na hivyo kudumisha usanisinuru na usawa wa Na+/K+ katika miche. Hata hivyo, utafiti huu pia una mapungufu; ingawa athari ya ushirikiano wa TU na Arg ilithibitishwa na utaratibu wake wa kisaikolojia ulielezewa kwa kiasi fulani, utaratibu tata zaidi wa molekuli bado haujaeleweka. Kwa hivyo, utafiti zaidi wa utaratibu wa ushirikiano wa TU na Arg kwa kutumia njia za transcriptomic, metabolomic na zingine ni muhimu.
Seti za data zilizotumika na/au kuchambuliwa wakati wa utafiti wa sasa zinapatikana kutoka kwa mwandishi husika kwa ombi linalofaa.
Muda wa chapisho: Mei-19-2025