Defnyddiwyd rheoleiddwyr twf planhigion fel strategaeth i leihau straen gwres mewn amrywiol gnydau

Mae cynhyrchu reis yn gostwng oherwydd newid hinsawdd ac amrywioldeb yng Ngholombia.Rheoleiddwyr twf planhigionwedi cael eu defnyddio fel strategaeth i leihau straen gwres mewn amrywiol gnydau. Felly, amcan yr astudiaeth hon oedd gwerthuso'r effeithiau ffisiolegol (dargludedd stomatal, dargludedd stomatal, cyfanswm cynnwys cloroffyl, cymhareb Fv/Fm dau genoteip reis masnachol a oedd yn destun straen gwres cyfun (tymheredd uchel yn ystod y dydd a'r nos), tymheredd y canopi a chynnwys dŵr cymharol) a newidynnau biocemegol (cynnwys malondialdehyde (MDA) a asid prolinig). Cynhaliwyd yr arbrawf cyntaf ac ail gan ddefnyddio planhigion o ddau genoteip reis Federrose 67 (“F67”) a Federrose 2000 (“F2000”), yn y drefn honno. Dadansoddwyd y ddau arbrawf gyda'i gilydd fel cyfres o arbrofion. Y triniaethau sefydledig oedd fel a ganlyn: rheolaeth absoliwt (AC) (planhigion reis a dyfwyd ar dymheredd gorau posibl (tymheredd dydd/nos 30/25°C)), rheolaeth straen gwres (SC) [planhigion reis a oedd yn destun straen gwres cyfun yn unig (40/25°C). 30°C)], a chafodd planhigion reis eu dan straen a'u chwistrellu â rheoleiddwyr twf planhigion (straen+AUX, straen+BR, straen+CK neu straen+GA) ddwywaith (5 diwrnod cyn a 5 diwrnod ar ôl straen gwres). Cynyddodd chwistrellu ag SA gyfanswm cynnwys cloroffyl y ddau amrywiaeth (pwysau ffres planhigion reis “F67″ a “F2000″ oedd 3.25 a 3.65 mg/g, yn y drefn honno) o'i gymharu â phlanhigion SC (pwysau ffres planhigion “F67″ oedd 2.36 a 2.56 mg). g-1)” a reis “F2000″, gwellodd rhoi CK ar y dail hefyd ddargludedd stomatal planhigion reis “F2000″ (499.25 vs. 150.60 mmol m-2 s) o'i gymharu â'r rheolaeth straen gwres. straen gwres, mae tymheredd coron y planhigyn yn gostwng 2–3 °C, ac mae cynnwys MDA mewn planhigion yn lleihau. Mae'r mynegai goddefgarwch cymharol yn dangos y gall rhoi CK (97.69%) a BR (60.73%) ar y dail helpu i leddfu problem straen gwres cyfun yn bennaf mewn planhigion reis F2000. I gloi, gellir ystyried chwistrellu BR neu CK ar y dail fel strategaeth agronomegol i helpu i leihau effeithiau negyddol amodau straen gwres cyfun ar ymddygiad ffisiolegol planhigion reis.
Mae reis (Oryza sativa) yn perthyn i'r teulu Poaceae ac mae'n un o'r grawnfwydydd a dyfir fwyaf yn y byd ynghyd ag ŷd a gwenith (Bajaj a Mohanty, 2005). Yr arwynebedd sy'n cael ei dyfu ar reis yw 617,934 hectar, ac roedd y cynhyrchiad cenedlaethol yn 2020 yn 2,937,840 tunnell gyda chynnyrch cyfartalog o 5.02 tunnell/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Mae cynhesu byd-eang yn effeithio ar gnydau reis, gan arwain at wahanol fathau o straen abiotig fel tymereddau uchel a chyfnodau o sychder. Mae newid hinsawdd yn achosi i dymereddau byd-eang godi; Rhagwelir y bydd tymereddau'n codi 1.0–3.7°C yn yr 21ain ganrif, a allai gynyddu amlder a dwyster straen gwres. Mae tymereddau amgylcheddol uwch wedi effeithio ar reis, gan achosi i gynnyrch cnydau ostwng 6–7%. Ar y llaw arall, mae newid hinsawdd hefyd yn arwain at amodau amgylcheddol anffafriol ar gyfer cnydau, fel cyfnodau o sychder difrifol neu dymereddau uchel mewn rhanbarthau trofannol ac isdrofannol. Yn ogystal, gall digwyddiadau amrywioldeb fel El Niño arwain at straen gwres a gwaethygu difrod i gnydau mewn rhai rhanbarthau trofannol. Yng Ngholombia, rhagwelir y bydd tymereddau mewn ardaloedd sy'n cynhyrchu reis yn cynyddu 2–2.5°C erbyn 2050, gan leihau cynhyrchiant reis ac effeithio ar lif cynnyrch i farchnadoedd a chadwyni cyflenwi.
Mae'r rhan fwyaf o gnydau reis yn cael eu tyfu mewn ardaloedd lle mae'r tymheredd yn agos at yr ystod orau posibl ar gyfer twf cnydau (Shah et al., 2011). Adroddwyd mai'r tymheredd cyfartalog gorau posibl yn ystod y dydd a'r nos ar gyfertwf a datblygiad reisyn gyffredinol maent yn 28°C a 22°C, yn y drefn honno (Kilasi et al., 2018; Calderón-Páez et al., 2021). Gall tymereddau uwchlaw'r trothwyon hyn achosi cyfnodau o straen gwres cymedrol i ddifrifol yn ystod camau sensitif o ddatblygiad reis (tillering, anthesis, blodeuo, a llenwi grawn), a thrwy hynny effeithio'n negyddol ar gynnyrch grawn. Mae'r gostyngiad hwn mewn cynnyrch yn bennaf oherwydd cyfnodau hir o straen gwres, sy'n effeithio ar ffisioleg planhigion. Oherwydd rhyngweithio amrywiol ffactorau, megis hyd y straen a'r tymheredd uchaf a gyrhaeddwyd, gall straen gwres achosi ystod o ddifrod na ellir ei wrthdroi i fetaboliaeth a datblygiad planhigion.
Mae straen gwres yn effeithio ar amrywiol brosesau ffisiolegol a biocemegol mewn planhigion. Mae ffotosynthesis dail yn un o'r prosesau sydd fwyaf agored i straen gwres mewn planhigion reis, gan fod cyfradd ffotosynthesis yn gostwng 50% pan fydd tymereddau dyddiol yn uwch na 35°C. Mae ymatebion ffisiolegol planhigion reis yn amrywio yn dibynnu ar y math o straen gwres. Er enghraifft, mae cyfraddau ffotosynthetig a dargludedd stomatal yn cael eu hatal pan fydd planhigion yn agored i dymheredd uchel yn ystod y dydd (33–40°C) neu dymheredd uchel yn ystod y dydd a'r nos (35–40°C yn ystod y dydd, 28–30°C). Mae C yn golygu nos) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Mae tymereddau uchel yn y nos (30°C) yn achosi ataliad cymedrol o ffotosynthesis ond yn cynyddu resbiradaeth nos (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Waeth beth fo'r cyfnod straen, mae straen gwres hefyd yn effeithio ar gynnwys cloroffyl dail, y gymhareb o fflwroleuedd amrywiol cloroffyl i'r fflwroleuedd cloroffyl mwyaf (Fv/Fm), ac actifadu Rubisco mewn planhigion reis (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). Sanchez Reynoso et al., 2014).
Mae newidiadau biocemegol yn agwedd arall ar addasu planhigion i straen gwres (Wahid et al., 2007). Defnyddiwyd cynnwys prolin fel dangosydd biocemegol o straen planhigion (Ahmed a Hassan 2011). Mae prolin yn chwarae rhan bwysig ym metaboledd planhigion gan ei fod yn gweithredu fel ffynhonnell carbon neu nitrogen ac fel sefydlogwr pilen o dan amodau tymheredd uchel (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Mae tymereddau uchel hefyd yn effeithio ar sefydlogrwydd pilen trwy berocsidiad lipid, gan arwain at ffurfio malondialdehyde (MDA) (Wahid et al., 2007). Felly, defnyddiwyd cynnwys MDA hefyd i ddeall cyfanrwydd strwythurol pilenni celloedd o dan straen gwres (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). Yn olaf, cynyddodd straen gwres cyfun [37/30°C (dydd/nos)] ganran y gollyngiadau electrolyt a chynnwys malondialdehyde mewn reis (Liu et al., 2013).
Mae defnyddio rheoleiddwyr twf planhigion (GRs) wedi'i asesu i liniaru effeithiau negyddol straen gwres, gan fod y sylweddau hyn yn cymryd rhan weithredol mewn ymatebion planhigion neu fecanweithiau amddiffyn ffisiolegol yn erbyn straen o'r fath (Peleg a Blumwald, 2011; Yin et al. et al., 2011; Ahmed et al., 2015). Mae cymhwyso adnoddau genetig alldarddol wedi cael effaith gadarnhaol ar oddefgarwch straen gwres mewn amrywiol gnydau. Mae astudiaethau wedi dangos bod ffytohormonau fel gibberellinau (GA), cytokininau (CK), awxinau (AUX) neu brassinosteroidau (BR) yn arwain at gynnydd mewn amrywiol newidynnau ffisiolegol a biocemegol (Peleg a Blumwald, 2011; Yin et al. Ren, 2011; Mitler et al., 2012; Zhou et al., 2014). Yng Ngholombia, nid yw cymhwyso adnoddau genetig alldarddol a'i effaith ar gnydau reis wedi'i ddeall na'i astudio'n llawn. Fodd bynnag, dangosodd astudiaeth flaenorol y gallai chwistrellu BR â dail wella goddefgarwch reis trwy wella nodweddion cyfnewid nwyon, cynnwys cloroffyl neu brolin dail eginblanhigion reis (Quintero-Calderón et al., 2021).
Mae cytocininau yn cyfryngu ymatebion planhigion i straen abiotig, gan gynnwys straen gwres (Ha et al., 2012). Yn ogystal, adroddwyd y gall rhoi CK alldarddol leihau difrod thermol. Er enghraifft, cynyddodd rhoi zeatin alldarddol y gyfradd ffotosynthetig, cynnwys cloroffyl a a b, ac effeithlonrwydd cludo electronau mewn maeswellt cropian (Agrotis estolonifera) yn ystod straen gwres (Xu a Huang, 2009; Jespersen a Huang, 2015). Gall rhoi zeatin alldarddol hefyd wella gweithgaredd gwrthocsidiol, gwella synthesis amrywiol broteinau, lleihau difrod rhywogaethau ocsigen adweithiol (ROS) a chynhyrchu malondialdehyde (MDA) mewn meinweoedd planhigion (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009, 2016; Kumar et al., 2020).
Mae defnyddio asid gibberellig hefyd wedi dangos ymateb cadarnhaol i straen gwres. Mae astudiaethau wedi dangos bod biosynthesis GA yn cyfryngu amrywiol lwybrau metabolaidd ac yn cynyddu goddefgarwch o dan amodau tymheredd uchel (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Canfu Abdel-Nabi et al. (2020) y gallai chwistrellu dail o GA alldarddol (25 neu 50 mg * L) gynyddu cyfradd ffotosynthetig a gweithgaredd gwrthocsidiol mewn planhigion oren sydd dan straen gwres o'i gymharu â phlanhigion rheoli. Mae hefyd wedi'i arsylwi bod rhoi HA alldarddol yn cynyddu cynnwys lleithder cymharol, cynnwys cloroffyl a charotenoid ac yn lleihau perocsidiad lipid mewn palmwydd dyddiad (Phoenix dactylifera) o dan straen gwres (Khan et al., 2020). Mae awcsin hefyd yn chwarae rhan bwysig wrth reoleiddio ymatebion twf addasol i amodau tymheredd uchel (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Mae'r rheolydd twf hwn yn gweithredu fel marcwr biocemegol mewn amrywiol brosesau megis synthesis neu ddiraddio prolin o dan straen abiotig (Ali et al. 2007). Yn ogystal, mae AUX hefyd yn gwella gweithgaredd gwrthocsidiol, sy'n arwain at ostyngiad yn MDA mewn planhigion oherwydd gostyngiad mewn perocsidiad lipid (Bielach et al., 2017). Sylwodd Sergeev et al. (2018) fod cynnwys prolin – dimethylaminoethoxycarbonylmethyl)naphthylchloromethyl ether (TA-14) yn cynyddu mewn planhigion pys (Pisum sativum) o dan straen gwres. Yn yr un arbrawf, gwelsant hefyd lefelau is o MDA mewn planhigion a gafodd eu trin o'i gymharu â phlanhigion nad ydynt wedi'u trin ag AUX.
Mae brassinosteroidau yn ddosbarth arall o reoleiddwyr twf a ddefnyddir i liniaru effeithiau straen gwres. Adroddodd Ogweno et al. (2008) fod chwistrellu BR alldarddol wedi cynyddu'r gyfradd ffotosynthetig net, dargludedd stomatal a'r gyfradd uchaf o garboxylation Rubisco mewn planhigion tomato (Solanum lycopersicum) o dan straen gwres am 8 diwrnod. Gall chwistrellu deiliach epibrassinosteroidau gynyddu'r gyfradd ffotosynthetig net mewn planhigion ciwcymbr (Cucumis sativus) o dan straen gwres (Yu et al., 2004). Yn ogystal, mae rhoi BR alldarddol yn oedi diraddio cloroffyl ac yn cynyddu effeithlonrwydd defnyddio dŵr a'r cynnyrch cwantwm mwyaf o ffotogemeg PSII mewn planhigion o dan straen gwres (Holá et al., 2010; Toussagunpanit et al., 2015).
Oherwydd newid yn yr hinsawdd ac amrywioldeb, mae cnydau reis yn wynebu cyfnodau o dymereddau dyddiol uchel (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). Mewn ffenoteipio planhigion, astudiwyd y defnydd o ffytonutrients neu biostimulants fel strategaeth i liniaru straen gwres mewn ardaloedd tyfu reis (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderón et al., 2021). Yn ogystal, mae defnyddio newidynnau biocemegol a ffisiolegol (tymheredd y dail, dargludedd stomatal, paramedrau fflwroleuedd cloroffyl, cynnwys dŵr cloroffyl a chymharol, synthesis malondialdehyde a phrolin) yn offeryn dibynadwy ar gyfer sgrinio planhigion reis o dan straen gwres yn lleol ac yn rhyngwladol (Sánchez-Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Fodd bynnag, mae ymchwil ar ddefnyddio chwistrellau ffytohormonaidd dail mewn reis ar y lefel leol yn parhau i fod yn brin. Felly, mae astudio adweithiau ffisiolegol a biocemegol cymhwyso rheoleiddwyr twf planhigion o bwys mawr ar gyfer cynnig strategaethau agronomegol ymarferol ar gyfer mynd i'r afael ag effeithiau negyddol cyfnod o straen gwres cymhleth mewn reis. Felly, pwrpas yr astudiaeth hon oedd gwerthuso effeithiau ffisiolegol (dargludedd stomatal, paramedrau fflwroleuedd cloroffyl a chynnwys dŵr cymharol) a biocemegol cymhwyso pedwar rheolydd twf planhigion (AUX, CK, GA a BR) ar y dail. (Pigmentau ffotosynthetig, cynnwys malondialdehyde a phrolin) Newidynnau mewn dau genoteip reis masnachol a destunwyd i straen gwres cyfun (tymheredd uchel yn ystod y dydd/nos).
Yn yr astudiaeth hon, perfformiwyd dau arbrawf annibynnol. Defnyddiwyd y genoteipiau Federrose 67 (F67: genoteip a ddatblygwyd mewn tymereddau uchel yn ystod y degawd diwethaf) a Federrose 2000 (F2000: genoteip a ddatblygwyd yn negawd olaf yr 20fed ganrif yn dangos ymwrthedd i firws dail gwyn) am y tro cyntaf. hadau. a'r ail arbrawf, yn y drefn honno. Mae'r ddau genoteip yn cael eu tyfu'n eang gan ffermwyr Colombia. Heuwyd hadau mewn hambyrddau 10-L (hyd 39.6 cm, lled 28.8 cm, uchder 16.8 cm) yn cynnwys pridd tywodlyd gyda 2% o ddeunydd organig. Plannwyd pum had wedi'u cyn-egino ym mhob hambwrdd. Gosodwyd y paledi yn nhŷ gwydr Cyfadran y Gwyddorau Amaethyddol ym Mhrifysgol Genedlaethol Colombia, campws Bogotá (43°50′56″ N, 74°04′051″ W), ar uchder o 2556 m uwchben lefel y môr (ASL). m.) ac fe'u cynhaliwyd o fis Hydref i fis Rhagfyr 2019. Un arbrawf (Federroz 67) ac ail arbrawf (Federroz 2000) yn yr un tymor yn 2020.
Dyma'r amodau amgylcheddol yn y tŷ gwydr yn ystod pob tymor plannu: tymheredd dydd a nos 30/25°C, lleithder cymharol 60~80%, ffotogyfnod naturiol 12 awr (ymbelydredd ffotosynthetig gweithredol 1500 µmol (ffotonau) m-2 s-). 1 am hanner dydd). Cafodd planhigion eu ffrwythloni yn ôl cynnwys pob elfen 20 diwrnod ar ôl i hadau ymddangos (DAE), yn ôl Sánchez-Reinoso et al. (2019): 670 mg nitrogen fesul planhigyn, 110 mg ffosfforws fesul planhigyn, 350 mg potasiwm fesul planhigyn, 68 mg calsiwm fesul planhigyn, 20 mg magnesiwm fesul planhigyn, 20 mg sylffwr fesul planhigyn, 17 mg silicon fesul planhigyn. Mae'r planhigion yn cynnwys 10 mg boron fesul planhigyn, 17 mg copr fesul planhigyn, a 44 mg sinc fesul planhigyn. Cynhaliwyd planhigion reis ar hyd at 47 DAE ym mhob arbrawf pan gyrhaeddon nhw gam ffenolegol V5 yn ystod y cyfnod hwn. Mae astudiaethau blaenorol wedi dangos bod y cyfnod ffenolegol hwn yn amser priodol i gynnal astudiaethau straen gwres mewn reis (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017).
Ym mhob arbrawf, perfformiwyd dau gymhwysiad ar wahân o'r rheolydd twf dail. Cymhwyswyd y set gyntaf o chwistrelliadau ffytohormon dail 5 diwrnod cyn y driniaeth straen gwres (42 DAE) i baratoi'r planhigion ar gyfer straen amgylcheddol. Yna rhoddwyd ail chwistrelliad dail 5 diwrnod ar ôl i'r planhigion gael eu hamlygu i amodau straen (52 DAE). Defnyddiwyd pedwar ffytohormon a rhestrir priodweddau pob cynhwysyn gweithredol a chwistrellwyd yn yr astudiaeth hon yn Nhabl Atodol 1. Roedd crynodiadau'r rheolyddion twf dail a ddefnyddiwyd fel a ganlyn: (i) Awcsin (asid 1-naffthylasetig: NAA) ar grynodiad o 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10–5 M gibberellin (asid gibberellig: NAA); GA3); (iii) Cytokinin (trans-zeatin) 1 × 10-5 M (iv) Brassinosteroidau [Spirostan-6-one, 3,5-dihydroxy-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Dewiswyd y crynodiadau hyn oherwydd eu bod yn ysgogi ymatebion cadarnhaol ac yn cynyddu ymwrthedd planhigion i straen gwres (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Dim ond â dŵr distyll y cafodd planhigion reis heb unrhyw chwistrellau rheolydd twf planhigion eu trin. Chwistrellwyd pob planhigyn reis â chwistrellwr llaw. Rhowch 20 ml o H2O ar y planhigyn i wlychu arwynebau uchaf ac isaf y dail. Defnyddiodd pob chwistrell dail gynorthwyydd amaethyddol (Agrotin, Bayer CropScience, Colombia) ar 0.1% (v/v). Y pellter rhwng y pot a'r chwistrellwr yw 30 cm.
Rhoddwyd triniaethau straen gwres 5 diwrnod ar ôl y chwistrelliad deiliol cyntaf (47 DAE) ym mhob arbrawf. Trosglwyddwyd planhigion reis o'r tŷ gwydr i siambr dyfu 294 L (MLR-351H, Sanyo, IL, UDA) i sefydlu straen gwres neu gynnal yr un amodau amgylcheddol (47 DAE). Cynhaliwyd triniaeth straen gwres gyfunol trwy osod y siambr i'r tymereddau dydd/nos canlynol: tymheredd uchel yn ystod y dydd [40°C am 5 awr (o 11:00 i 16:00)] a chyfnod nos [30°C am 5 awr]. 8 diwrnod yn olynol (o 19:00 i 24:00). Dewiswyd y tymheredd straen a'r amser amlygiad yn seiliedig ar astudiaethau blaenorol (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). Ar y llaw arall, cadwyd grŵp o blanhigion a drosglwyddwyd i'r siambr dyfu yn y tŷ gwydr ar yr un tymheredd (30°C yn ystod y dydd/25°C yn y nos) am 8 diwrnod yn olynol.
Ar ddiwedd yr arbrawf, cafwyd y grwpiau triniaeth canlynol: (i) cyflwr tymheredd twf + rhoi dŵr distyll [Rheolaeth absoliwt (AC)], (ii) cyflwr straen gwres + rhoi dŵr distyll [Rheolaeth straen gwres (SC)], (iii) amodau cyflwr straen gwres + rhoi awcsin (AUX), (iv) cyflwr straen gwres + rhoi gibberellin (GA), (v) cyflwr straen gwres + rhoi cytokinin (CK), a (vi) cyflwr straen gwres + brassinosteroid (BR) Atodiad. Defnyddiwyd y grwpiau triniaeth hyn ar gyfer dau genoteip (F67 ac F2000). Cynhaliwyd yr holl driniaethau mewn dyluniad cwbl ar hap gyda phum ailadrodd, pob un yn cynnwys un planhigyn. Defnyddiwyd pob planhigyn i ddarllen y newidynnau a bennwyd ar ddiwedd yr arbrawf. Parhaodd yr arbrawf 55 DAE.
Mesurwyd dargludedd stomataidd (gs) gan ddefnyddio porosomedr cludadwy (SC-1, METER Group Inc., UDA) yn amrywio o 0 i 1000 mmol m-2 s-1, gydag agorfa siambr sampl o 6.35 mm. Cymerir mesuriadau trwy gysylltu stiliwr stomamedr â dail aeddfed gyda phrif egin y planhigyn wedi'i ehangu'n llawn. Ar gyfer pob triniaeth, cymerwyd darlleniadau gs ar dair dail o bob planhigyn rhwng 11:00 a 16:00 a'u cyfartaleddu.
Penderfynwyd y pwysau ffres (RWC) yn ôl y dull a ddisgrifiwyd gan Ghoulam et al. (2002). Defnyddiwyd y ddalen wedi'i hehangu'n llawn a ddefnyddiwyd i bennu g hefyd i fesur RWC. Penderfynwyd pwysau ffres (FW) yn syth ar ôl y cynhaeaf gan ddefnyddio graddfa ddigidol. Yna gosodwyd y dail mewn cynhwysydd plastig wedi'i lenwi â dŵr a'u gadael yn y tywyllwch ar dymheredd ystafell (22°C) am 48 awr. Yna pwyswch ar raddfa ddigidol a chofnodwch y pwysau wedi'i ehangu (TW). Sychwyd y dail chwyddedig yn y popty ar 75°C am 48 awr a chofnodwyd eu pwysau sych (DW).
Penderfynwyd cynnwys cloroffyl cymharol gan ddefnyddio mesurydd cloroffyl (atLeafmeter, FT Green LLC, UDA) a'i fynegi mewn unedau atLeaf (Dey et al., 2016). Cofnodwyd darlleniadau effeithlonrwydd cwantwm uchaf PSII (cymhareb Fv/Fm) gan ddefnyddio fflworimedr cloroffyl cyffroi parhaus (Handy PEA, Hansatech Instruments, DU). Addaswyd y dail i'r tywyllwch gan ddefnyddio clampiau dail am 20 munud cyn mesuriadau Fv/Fm (Restrepo-Diaz a Garces-Varon, 2013). Ar ôl i'r dail addasu i'r tywyllwch, mesurwyd y llinell sylfaen (F0) a'r fflwroleuedd uchaf (Fm). O'r data hyn, cyfrifwyd fflwroleuedd amrywiol (Fv = Fm – F0), y gymhareb o fflwroleuedd amrywiol i'r fflwroleuedd uchaf (Fv/Fm), y cynnyrch cwantwm uchaf o ffotogemeg PSII (Fv/F0) a'r gymhareb Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al. ., 2017). Cymerwyd darlleniadau cymharol cloroffyl a fflwroleuedd cloroffyl ar yr un dail a ddefnyddiwyd ar gyfer mesuriadau gs.
Casglwyd tua 800 mg o bwysau ffres dail fel newidynnau biocemegol. Yna homogeneiddiwyd samplau dail mewn nitrogen hylifol a'u storio i'w dadansoddi ymhellach. Mae'r dull sbectrometrig a ddefnyddir i amcangyfrif cynnwys cloroffyl a, b a charotenoid meinwe yn seiliedig ar y dull a'r hafaliadau a ddisgrifiwyd gan Wellburn (1994). Casglwyd samplau meinwe dail (30 mg) a'u homogeneiddio mewn 3 ml o 80% aseton. Yna cafodd y samplau eu centrifugio (model 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, UDA) ar 5000 rpm am 10 munud i gael gwared ar ronynnau. Gwanhawyd yr uwchnofiant i gyfaint terfynol o 6 ml trwy ychwanegu 80% aseton (Sims a Gamon, 2002). Penderfynwyd cynnwys cloroffyl ar 663 (cloroffyl a) a 646 (cloroffyl b) nm, a charotenoidau ar 470 nm gan ddefnyddio sbectroffotomedr (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, UDA).
Defnyddiwyd y dull asid thiobarbiturig (TBA) a ddisgrifiwyd gan Hodges et al. (1999) i asesu perocsidiad lipid pilen (MDA). Homogeneiddiwyd tua 0.3 g o feinwe dail mewn nitrogen hylifol hefyd. Cafodd y samplau eu centrifugio ar 5000 rpm a mesurwyd amsugnedd ar sbectroffotomedr ar 440, 532 a 600 nm. Yn olaf, cyfrifwyd crynodiad yr MDA gan ddefnyddio'r cyfernod difodiant (157 M mL−1).
Penderfynwyd cynnwys prolin yr holl driniaethau gan ddefnyddio'r dull a ddisgrifiwyd gan Bates et al. (1973). Ychwanegwch 10 ml o doddiant dyfrllyd 3% o asid sylffosalicylig at y sampl a storiwyd a hidlwch drwy bapur hidlo Whatman (Rhif 2). Yna adweithiwyd 2 ml o'r hidlif hwn gyda 2 ml o asid ninhydrig a 2 ml o asid asetig rhewlifol. Gosodwyd y cymysgedd mewn baddon dŵr ar 90°C am 1 awr. Stopiwch yr adwaith trwy ei ddeori ar rew. Ysgwydwch y tiwb yn egnïol gan ddefnyddio ysgwydwr fortecs a thoddwch y toddiant canlyniadol mewn 4 ml o tolwen. Penderfynwyd darlleniadau amsugnedd ar 520 nm gan ddefnyddio'r un sbectroffotomedr a ddefnyddir ar gyfer meintioli pigmentau ffotosynthetig (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, UDA).
Y dull a ddisgrifiwyd gan Gerhards et al. (2016) i gyfrifo tymheredd y canopi a'r CSI. Tynnwyd ffotograffau thermol gyda chamera FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, UDA) gyda chywirdeb o ±2°C ar ddiwedd y cyfnod straen. Rhowch arwyneb gwyn y tu ôl i'r planhigyn ar gyfer ffotograffiaeth. Unwaith eto, ystyriwyd dwy ffatri fel modelau cyfeirio. Gosodwyd y planhigion ar arwyneb gwyn; roedd un wedi'i orchuddio ag adjuvant amaethyddol (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Colombia) i efelychu agoriad yr holl stomata [modd gwlyb (Twet)], a'r llall oedd dail heb unrhyw gymhwysiad [modd sych (Tdry)] (Castro-Duque et al., 2020). Roedd y pellter rhwng y camera a'r pot yn ystod ffilmio yn 1 m.
Cyfrifwyd y mynegai goddefgarwch cymharol yn anuniongyrchol gan ddefnyddio dargludedd stomataidd (gs) planhigion a gafodd eu trin o'u cymharu â phlanhigion rheoli (planhigion heb driniaethau straen a chyda rheoleiddwyr twf wedi'u cymhwyso) i bennu goddefgarwch y genoteipiau a gafodd eu trin a werthuswyd yn yr astudiaeth hon. Cafwyd RTI gan ddefnyddio hafaliad wedi'i addasu o Chávez-Arias et al. (2020).
Ym mhob arbrawf, pennwyd a chofnodwyd yr holl newidynnau ffisiolegol a grybwyllwyd uchod ar 55 DAE gan ddefnyddio dail wedi'u hymestyn yn llawn a gasglwyd o'r canopi uchaf. Yn ogystal, cynhaliwyd mesuriadau mewn siambr dyfu i osgoi newid yr amodau amgylcheddol y mae'r planhigion yn tyfu ynddynt.
Dadansoddwyd data o'r arbrawf cyntaf a'r ail gyda'i gilydd fel cyfres o arbrofion. Roedd pob grŵp arbrofol yn cynnwys 5 planhigyn, ac roedd pob planhigyn yn ffurfio uned arbrofol. Perfformiwyd dadansoddiad o amrywiant (ANOVA) (P ≤ 0.05). Pan ganfuwyd gwahaniaethau arwyddocaol, defnyddiwyd prawf cymharol ôl-hoc Tukey ar P ≤ 0.05. Defnyddiwch y ffwythiant arcsine i drosi gwerthoedd canrannol. Dadansoddwyd data gan ddefnyddio meddalwedd Statistix v 9.0 (Meddalwedd Dadansodol, Tallahassee, FL, UDA) a'i blotio gan ddefnyddio SigmaPlot (fersiwn 10.0; Meddalwedd Systat, San Jose, CA, UDA). Cynhaliwyd y dadansoddiad cydrannau prif gan ddefnyddio meddalwedd InfoStat 2016 (Meddalwedd Dadansoddi, Prifysgol Genedlaethol Cordoba, Ariannin) i nodi'r rheoleiddwyr twf planhigion gorau dan astudiaeth.
Mae Tabl 1 yn crynhoi'r ANOVA sy'n dangos yr arbrofion, y gwahanol driniaethau, a'u rhyngweithiadau â pigmentau ffotosynthetig dail (cloroffyl a, b, cyfanswm, a charotenoidau), cynnwys malondialdehyd (MDA) a phrolin, a dargludedd stomatal. Effaith gs, cynnwys dŵr cymharol. (RWC), cynnwys cloroffyl, paramedrau fflwroleuedd cloroffyl alffa, tymheredd y goron (PCT) (°C), mynegai straen cnydau (CSI) a mynegai goddefgarwch cymharol planhigion reis ar 55 DAE.
Tabl 1. Crynodeb o ddata ANOVA ar newidynnau ffisiolegol a biocemegol reis rhwng arbrofion (genoteipiau) a thriniaethau straen gwres.
Dangosir gwahaniaethau (P≤0.01) mewn rhyngweithiadau pigment ffotosynthetig dail, cynnwys cloroffyl cymharol (darlleniadau Arddail), a pharamedrau fflwroleuedd alffa-cloroffyl rhwng arbrofion a thriniaethau yn Nhabl 2. Cynyddodd tymereddau uchel yn ystod y dydd a'r nos gyfanswm cynnwys cloroffyl a charotenoid. Dangosodd eginblanhigion reis heb unrhyw chwistrelliad dail o ffytohormonau (2.36 mg g-1 ar gyfer “F67″ a 2.56 mg g-1 ar gyfer “F2000″) o'i gymharu â phlanhigion a dyfwyd o dan amodau tymheredd gorau posibl (2.67 mg g -1)) gyfanswm cynnwys cloroffyl is. Yn y ddau arbrawf, roedd “F67” yn 2.80 mg g-1 ac roedd “F2000” yn 2.80 mg g-1. Yn ogystal, dangosodd eginblanhigion reis a gafodd eu trin â chyfuniad o chwistrellau AUX a GA o dan straen gwres ostyngiad yng nghynnwys cloroffyl yn y ddau genoteip (AUX = 1.96 mg g-1 a GA = 1.45 mg g-1 ar gyfer “F67”; AUX = 1.96 mg g-1 a GA = 1.45 mg g-1 ar gyfer “F67″; AUX = 2.24 mg) g-1 a GA = 1.43 mg g-1 (ar gyfer “F2000″) o dan amodau straen gwres. O dan amodau straen gwres, arweiniodd triniaeth dail gyda BR at gynnydd bach yn y newidyn hwn yn y ddau genoteip. Yn olaf, dangosodd chwistrell dail CK y gwerthoedd pigment ffotosynthetig uchaf ymhlith yr holl driniaethau (triniaethau AUX, GA, BR, SC ac AC) mewn genoteipiau F67 (3.24 mg g-1) ac F2000 (3.65 mg g-1). Gostyngwyd cynnwys cymharol cloroffyl (uned dail) hefyd gan straen gwres cyfun. Cofnodwyd y gwerthoedd uchaf hefyd mewn planhigion a chwistrellwyd â CC yn y ddau genoteip (41.66 ar gyfer “F67” a 49.30 ar gyfer “F2000”). Dangosodd cymhareb Fv ac Fv/Fm wahaniaethau sylweddol rhwng triniaethau a chyltifarau (Tabl 2). Ar y cyfan, ymhlith y newidynnau hyn, roedd cyltifar F67 yn llai agored i straen gwres na chyltifar F2000. Dioddefodd y cymhareb Fv ac Fv/Fm fwy yn yr ail arbrawf. Roedd gan eginblanhigion 'F2000' dan straen nad oeddent wedi'u chwistrellu ag unrhyw ffytohormonau'r gwerthoedd Fv isaf (2120.15) a'r cymhareb Fv/Fm (0.59), ond helpodd chwistrellu deiliach â CK i adfer y gwerthoedd hyn (Fv: 2591, 89, cymhareb Fv/Fm: 0.73). , gan dderbyn darlleniadau tebyg i'r rhai a gofnodwyd ar blanhigion “F2000” a dyfwyd o dan amodau tymheredd gorau posibl (Fv: 2955.35, cymhareb Fv/Fm: 0.73:0.72). Nid oedd unrhyw wahaniaethau arwyddocaol mewn fflwroleuedd cychwynnol (F0), fflwroleuedd uchaf (Fm), cynnyrch cwantwm ffotocemegol uchaf PSII (Fv/F0) a chymhareb Fm/F0. Yn olaf, dangosodd BR duedd debyg i'r hyn a welwyd gyda CK (Fv 2545.06, cymhareb Fv/Fm 0.73).
Tabl 2. Effaith straen gwres cyfun (40°/30°C dydd/nos) ar bigmentau ffotosynthetig dail [cloroffyl cyfan (Chl Cyfanswm), cloroffyl a (Chl a), cloroffyl b (Chl b) ac effaith carotenoidau Cx+c] ], cynnwys cloroffyl cymharol (uned Atliff), paramedrau fflwroleuedd cloroffyl (fflwroleuedd cychwynnol (F0), fflwroleuedd uchaf (Fm), fflwroleuedd amrywiol (Fv), effeithlonrwydd PSII uchaf (Fv/Fm), cynnyrch cwantwm ffotogemegol uchaf o PSII (Fv/F0 ) ac Fm/F0 mewn planhigion o ddau genoteip reis [Federrose 67 (F67) a Federrose 2000 (F2000)] 55 diwrnod ar ôl dod i'r amlwg (DAE)).
Dangosodd cynnwys dŵr cymharol (RWC) planhigion reis a gafodd driniaeth wahanol wahaniaethau (P ≤ 0.05) yn y rhyngweithio rhwng triniaethau arbrofol a deiliach (Ffig. 1A). Pan gafodd eu trin ag SA, cofnodwyd y gwerthoedd isaf ar gyfer y ddau genoteip (74.01% ar gyfer F67 a 76.6% ar gyfer F2000). O dan amodau straen gwres, cynyddodd RWC planhigion reis o'r ddau genoteip a gafodd driniaeth â ffytohormonau gwahanol yn sylweddol. At ei gilydd, cynyddodd cymwysiadau deiliach o CK, GA, AUX, neu BR RWC i werthoedd tebyg i rai planhigion a dyfwyd o dan amodau gorau posibl yn ystod yr arbrawf. Cofnododd planhigion rheoli absoliwt a phlanhigion a chwistrellwyd â deiliach werthoedd o tua 83% ar gyfer y ddau genoteip. Ar y llaw arall, dangosodd gs hefyd wahaniaethau sylweddol (P ≤ 0.01) yn y rhyngweithio arbrawf-triniaeth (Ffig. 1B). Y planhigyn rheoli absoliwt (AC) hefyd a gofnododd y gwerthoedd uchaf ar gyfer pob genoteip (440.65 mmol m-2s-1 ar gyfer F67 a 511.02 mmol m-2s-1 ar gyfer F2000). Dangosodd planhigion reis a oedd wedi dioddef straen gwres cyfun yn unig y gwerthoedd gs isaf ar gyfer y ddau genoteip (150.60 mmol m-2s-1 ar gyfer F67 a 171.32 mmol m-2s-1 ar gyfer F2000). Cynyddodd triniaeth ddeiliol gyda phob rheolydd twf planhigion g hefyd. Ar blanhigion reis F2000 a chwistrellwyd â CC, roedd effaith chwistrellu deiliol â ffytohormonau yn fwy amlwg. Ni ddangosodd y grŵp hwn o blanhigion unrhyw wahaniaethau o'i gymharu â phlanhigion rheoli absoliwt (AC 511.02 a CC 499.25 mmol m-2s-1).
Ffigur 1. Effaith straen gwres cyfun (40°/30°C dydd/nos) ar gynnwys dŵr cymharol (RWC) (A), dargludedd stomataidd (gs) (B), cynhyrchiad malondialdehyde (MDA) (C), a chynnwys prolin. (D) mewn planhigion o ddau genoteip reis (F67 ac F2000) 55 diwrnod ar ôl dod i'r amlwg (DAE). Roedd y triniaethau a aseswyd ar gyfer pob genoteip yn cynnwys: rheolaeth absoliwt (AC), rheolaeth straen gwres (SC), straen gwres + auxin (AUX), straen gwres + gibberellin (GA), straen gwres + mitogen celloedd (CK), a straen gwres + brassinosteroid. (BR). Mae pob colofn yn cynrychioli'r cymedr ± gwall safonol o bum pwynt data (n = 5). Mae colofnau ac yna llythrennau gwahanol yn dynodi gwahaniaethau ystadegol arwyddocaol yn ôl prawf Tukey (P ≤ 0.05). Mae llythrennau ag arwydd hafal yn dynodi nad yw'r cymedr yn ystadegol arwyddocaol (≤ 0.05).
Dangosodd cynnwys MDA (P ≤ 0.01) a phrolin (P ≤ 0.01) wahaniaethau sylweddol hefyd yn y rhyngweithio rhwng yr arbrawf a'r triniaethau ffytohormon (Ffig. 1C, D). Gwelwyd mwy o berocsidiad lipid gyda thriniaeth SC yn y ddau genoteip (Ffigur 1C), fodd bynnag, dangosodd planhigion a gafodd eu trin â chwistrell rheolydd twf dail ostyngiad mewn perocsidiad lipid yn y ddau genoteip; Yn gyffredinol, mae defnyddio ffytohormonau (CA, AUC, BR neu GA) yn arwain at ostyngiad mewn perocsidiad lipid (cynnwys MDA). Ni chanfuwyd unrhyw wahaniaethau rhwng planhigion AC o ddau genoteip a phlanhigion dan straen gwres ac a chwistrellwyd â ffytohormonau (roedd gwerthoedd FW a welwyd mewn planhigion “F67” yn amrywio o 4.38–6.77 µmol g-1, ac mewn planhigion FW “F2000” roedd y gwerthoedd a welwyd yn amrywio o 2.84 i 9.18 µmol g-1 (planhigion). Ar y llaw arall, roedd synthesis prolin mewn planhigion “F67″ yn is nag mewn planhigion “F2000″ dan straen cyfunol, a arweiniodd at gynnydd mewn cynhyrchu prolin. Mewn planhigion reis dan straen gwres, yn y ddau arbrawf, gwelwyd bod gweinyddu'r hormonau hyn wedi cynyddu cynnwys asid amino planhigion F2000 yn sylweddol (roedd AUX a BR yn 30.44 ac 18.34 µmol g-1) yn y drefn honno (Ffig. 1G).
Dangosir effeithiau chwistrell rheolydd twf planhigion deiliach a straen gwres cyfun ar dymheredd canopi planhigion a mynegai goddefgarwch cymharol (RTI) yn Ffigurau 2A a B. Ar gyfer y ddau genoteip, roedd tymheredd canopi planhigion AC yn agos at 27°C, ac roedd tymheredd canopi planhigion SC tua 28°C. WITH. Gwelwyd hefyd fod triniaethau deiliach gyda CK a BR wedi arwain at ostyngiad o 2–3°C yn nhymheredd y canopi o'i gymharu â phlanhigion SC (Ffigur 2A). Dangosodd RTI ymddygiad tebyg i newidynnau ffisiolegol eraill, gan ddangos gwahaniaethau sylweddol (P ≤ 0.01) yn y rhyngweithio rhwng yr arbrawf a'r driniaeth (Ffigur 2B). Dangosodd planhigion SC oddefgarwch planhigion is yn y ddau genoteip (34.18% a 33.52% ar gyfer planhigion reis “F67” ac “F2000”, yn y drefn honno). Mae bwydo ffytohormonau deiliach yn gwella RTI mewn planhigion sy'n agored i straen tymheredd uchel. Roedd yr effaith hon yn fwy amlwg mewn planhigion “F2000” a chwistrellwyd â CC, lle'r oedd yr RTI yn 97.69. Ar y llaw arall, dim ond ym mynegai straen cynnyrch (CSI) planhigion reis o dan amodau straen chwistrellu ffactor deiliach (P ≤ 0.01) y gwelwyd gwahaniaethau arwyddocaol (Ffig. 2B). Dim ond planhigion reis a oedd wedi'u destun straen gwres cymhleth a ddangosodd y gwerth mynegai straen uchaf (0.816). Pan chwistrellwyd planhigion reis ag amrywiol ffytohormonau, roedd y mynegai straen yn is (gwerthoedd o 0.6 i 0.67). Yn olaf, roedd gan y planhigyn reis a dyfwyd o dan amodau gorau posibl werth o 0.138.
Ffigur 2. Effeithiau straen gwres cyfun (40°/30°C dydd/nos) ar dymheredd y canopi (A), mynegai goddefgarwch cymharol (RTI) (B), a mynegai straen cnydau (CSI) (C) dau rywogaeth o blanhigyn. Cafodd genoteipiau reis masnachol (F67 ac F2000) driniaethau gwres gwahanol. Roedd y triniaethau a aseswyd ar gyfer pob genoteip yn cynnwys: rheolaeth absoliwt (AC), rheolaeth straen gwres (SC), straen gwres + auxin (AUX), straen gwres + gibberellin (GA), straen gwres + mitogen celloedd (CK), a straen gwres + brassinosteroid. (BR). Mae straen gwres cyfun yn cynnwys amlygu planhigion reis i dymheredd uchel dydd/nos (40°/30°C dydd/nos). Mae pob colofn yn cynrychioli'r cymedr ± gwall safonol o bum pwynt data (n = 5). Mae colofnau ac yna llythrennau gwahanol yn dynodi gwahaniaethau ystadegol arwyddocaol yn ôl prawf Tukey (P ≤ 0.05). Mae llythrennau ag arwydd hafal yn dynodi nad yw'r cymedr yn ystadegol arwyddocaol (≤ 0.05).
Datgelodd dadansoddiad cydrannau pennaf (PCA) fod y newidynnau a aseswyd ar 55 DAE yn egluro 66.1% o ymatebion ffisiolegol a biocemegol planhigion reis dan straen gwres a gafodd eu trin â chwistrell rheolydd twf (Ffig. 3). Mae fectorau'n cynrychioli newidynnau ac mae dotiau'n cynrychioli rheoleiddwyr twf planhigion (GRs). Mae fectorau gs, cynnwys cloroffyl, effeithlonrwydd cwantwm mwyaf PSII (Fv/Fm) a pharamedrau biocemegol (TChl, MDA a phroline) ar onglau agos i'r tarddiad, gan ddangos cydberthynas uchel rhwng ymddygiad ffisiolegol planhigion a'u newidyn. Roedd un grŵp (V) yn cynnwys eginblanhigion reis a dyfwyd ar dymheredd gorau posibl (AT) a phlanhigion F2000 a gafodd eu trin â CK a BA. Ar yr un pryd, ffurfiodd mwyafrif y planhigion a gafodd eu trin â GR grŵp ar wahân (IV), a ffurfiodd triniaeth â GA yn F2000 grŵp ar wahân (II). Mewn cyferbyniad, roedd eginblanhigion reis dan straen gwres (grwpiau I a III) heb unrhyw chwistrell dail o ffytohormonau (roedd y ddau genoteip yn SC) wedi'u lleoli mewn parth gyferbyn â grŵp V, gan ddangos effaith straen gwres ar ffisioleg planhigion. .
Ffigur 3. Dadansoddiad bigraffigol o effeithiau straen gwres cyfun (40°/30°C dydd/nos) ar blanhigion o ddau genoteip reis (F67 ac F2000) 55 diwrnod ar ôl dod i'r amlwg (DAE). Talfyriadau: AC F67, rheolaeth absoliwt F67; SC F67, rheolaeth straen gwres F67; AUX F67, straen gwres + awcsin F67; GA F67, straen gwres + gibberellin F67; CK F67, straen gwres + rhaniad celloedd BR F67, straen gwres + brassinosteroid. F67; AC F2000, rheolaeth absoliwt F2000; SC F2000, Rheoli Straen Gwres F2000; AUX F2000, straen gwres + awcsin F2000; GA F2000, straen gwres + gibberellin F2000; CK F2000, straen gwres + cytokinin, BR F2000, straen gwres + steroid pres; F2000.
Gall newidynnau fel cynnwys cloroffyl, dargludedd stomatal, cymhareb Fv/Fm, CSI, MDA, RTI a chynnwys prolin helpu i ddeall addasiad genoteipiau reis a gwerthuso effaith strategaethau agronomegol o dan straen gwres (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Pwrpas yr arbrawf hwn oedd gwerthuso effaith cymhwyso pedwar rheolydd twf ar baramedrau ffisiolegol a biocemegol eginblanhigion reis o dan amodau straen gwres cymhleth. Mae profi eginblanhigion yn ddull syml a chyflym ar gyfer asesu planhigion reis ar yr un pryd yn dibynnu ar faint neu gyflwr y seilwaith sydd ar gael (Sarsu et al. 2018). Dangosodd canlyniadau'r astudiaeth hon fod straen gwres cyfun yn achosi ymatebion ffisiolegol a biocemegol gwahanol yn y ddau genoteip reis, gan nodi proses addasu. Mae'r canlyniadau hyn hefyd yn dangos bod chwistrellau rheolydd twf deiliach (cytokininau a brassinosteroidau yn bennaf) yn helpu reis i addasu i straen gwres cymhleth gan fod ffafriaeth yn effeithio'n bennaf ar gs, RWC, cymhareb Fv/Fm, pigmentau ffotosynthetig a chynnwys prolin.
Mae defnyddio rheoleiddwyr twf yn helpu i wella statws dŵr planhigion reis o dan straen gwres, a all fod yn gysylltiedig â straen uwch a thymheredd canopi planhigion is. Dangosodd yr astudiaeth hon, ymhlith planhigion “F2000” (genotype agored i niwed), fod gan blanhigion reis a gafodd eu trin yn bennaf â CK neu BR werthoedd gs uwch a gwerthoedd PCT is na phlanhigion a gafodd eu trin ag SC. Mae astudiaethau blaenorol hefyd wedi dangos bod gs a PCT yn ddangosyddion ffisiolegol cywir a all bennu ymateb addasol planhigion reis ac effeithiau strategaethau agronomegol ar straen gwres (Restrepo-Diaz a Garces-Varon, 2013; Sarsu et al., 2018; Quintero). -Carr DeLong et al., 2021). Mae CK neu BR dail yn gwella g o dan straen oherwydd gall yr hormonau planhigion hyn hyrwyddo agor stomatal trwy ryngweithiadau synthetig â moleciwlau signalau eraill fel ABA (hyrwyddwr cau stomatal o dan straen abiotig) (Macková et al., 2013; Zhou et al., 2013). ). , 2014). Mae agor y stomata yn hybu oeri dail ac yn helpu i leihau tymheredd y canopi (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Am y rhesymau hyn, gall tymheredd canopi planhigion reis sydd wedi'u chwistrellu â CK neu BR fod yn is o dan straen gwres cyfun.
Gall straen tymheredd uchel leihau cynnwys pigment ffotosynthetig dail (Chen et al., 2017; Ahammed et al., 2018). Yn yr astudiaeth hon, pan oedd planhigion reis dan straen gwres a heb eu chwistrellu ag unrhyw reoleiddwyr twf planhigion, roedd pigmentau ffotosynthetig yn tueddu i leihau yn y ddau genoteip (Tabl 2). Adroddodd Feng et al. (2013) hefyd ostyngiad sylweddol yng nghynnwys cloroffyl mewn dail dau genoteip gwenith a oedd yn agored i straen gwres. Mae dod i gysylltiad â thymheredd uchel yn aml yn arwain at ostyngiad mewn cynnwys cloroffyl, a all fod oherwydd gostyngiad mewn biosynthesis cloroffyl, diraddio pigmentau, neu eu heffeithiau cyfunol o dan straen gwres (Fahad et al., 2017). Fodd bynnag, cynyddodd planhigion reis a gafodd eu trin yn bennaf â CK a BA grynodiad pigmentau ffotosynthetig dail o dan straen gwres. Adroddwyd canlyniadau tebyg hefyd gan Jespersen a Huang (2015) a Suchsagunpanit et al. (2015), a welodd gynnydd yng nghynnwys cloroffyl dail yn dilyn rhoi hormonau zeatin ac epibrassinosteroid mewn glaswellt benwellt a reis sydd wedi'u straenio gan wres, yn y drefn honno. Esboniad rhesymol pam mae CK a BR yn hyrwyddo cynnydd yng nghynnwys cloroffyl dail o dan straen gwres cyfun yw y gall CK wella cychwyniad cymell parhaus hyrwyddwyr mynegiant (megis yr hyrwyddwr sy'n actifadu heneiddio (SAG12) neu'r hyrwyddwr HSP18) a lleihau colli cloroffyl mewn dail, gohirio heneiddio dail a chynyddu ymwrthedd planhigion i wres (Liu et al., 2020). Gall BR amddiffyn cloroffyl dail a chynyddu cynnwys cloroffyl dail trwy actifadu neu gymell synthesis ensymau sy'n ymwneud â biosynthesis cloroffyl o dan amodau straen (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). Yn olaf, mae dau ffytohormon (CK a BR) hefyd yn hyrwyddo mynegiant proteinau sioc gwres ac yn gwella amrywiol brosesau addasu metabolaidd, megis biosynthesis cloroffyl cynyddol (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Mae paramedrau fflwroleuedd cloroffyl a yn darparu dull cyflym ac an-ddinistriol a all asesu goddefgarwch neu addasiad planhigion i amodau straen abiotig (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Defnyddiwyd paramedrau fel y gymhareb Fv/Fm fel dangosyddion o addasiad planhigion i amodau straen (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). Yn yr astudiaeth hon, planhigion SC a ddangosodd y gwerthoedd isaf o'r newidyn hwn, yn bennaf planhigion reis “F2000”. Canfu Yin et al. (2010) hefyd fod y gymhareb Fv/Fm o'r dail reis â'r tyfiant uchaf wedi gostwng yn sylweddol ar dymheredd uwchlaw 35°C. Yn ôl Feng et al. (2013), mae'r gymhareb Fv/Fm is o dan straen gwres yn dangos bod cyfradd dal a throsi ynni cyffroi gan y ganolfan adwaith PSII yn cael ei lleihau, gan ddangos bod y ganolfan adwaith PSII yn dadfeilio o dan straen gwres. Mae'r arsylwad hwn yn caniatáu inni ddod i'r casgliad bod aflonyddwch yn y cyfarpar ffotosynthetig yn fwy amlwg mewn mathau sensitif (Fedearroz 2000) nag mewn mathau sy'n gwrthsefyll (Fedearroz 67).
Yn gyffredinol, roedd defnyddio CK neu BR yn gwella perfformiad PSII o dan amodau straen gwres cymhleth. Cafwyd canlyniadau tebyg gan Suchsagunpanit et al. (2015), a welodd fod rhoi BR yn cynyddu effeithlonrwydd PSII o dan straen gwres mewn reis. Canfu Kumar et al. (2020) hefyd fod planhigion ffacbys a gafodd eu trin â CK (6-bensyladenin) ac a oedd wedi'u rhoi dan straen gwres yn cynyddu'r gymhareb Fv/Fm, gan ddod i'r casgliad bod rhoi CK ar y dail trwy actifadu'r cylch pigment zeaxanthin yn hyrwyddo gweithgaredd PSII. Yn ogystal, roedd chwistrellu dail BR yn ffafrio ffotosynthesis PSII o dan amodau straen cyfunol, gan nodi bod rhoi'r ffytohormon hwn yn arwain at ostyngiad mewn gwasgariad egni cyffroi antenâu PSII ac yn hyrwyddo cronni proteinau sioc gwres bach mewn cloroplastau (Ogweno et al. 2008; Kothari a Lachowitz)., 2021).
Mae cynnwys MDA a phrolin yn aml yn cynyddu pan fydd planhigion o dan straen abiotig o'i gymharu â phlanhigion a dyfir o dan amodau gorau posibl (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Mae astudiaethau blaenorol hefyd wedi dangos bod lefelau MDA a phrolin yn ddangosyddion biocemegol y gellir eu defnyddio i ddeall y broses addasu neu effaith arferion agronomegol mewn reis o dan dymheredd uchel yn ystod y dydd neu'r nos (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al. . , 2021). Dangosodd yr astudiaethau hyn hefyd fod cynnwys MDA a phrolin yn tueddu i fod yn uwch mewn planhigion reis a oedd yn agored i dymheredd uchel yn y nos neu yn ystod y dydd, yn y drefn honno. Fodd bynnag, cyfrannodd chwistrellu dail CK a BR at ostyngiad yn MDA a chynnydd mewn lefelau prolin, yn bennaf yn y genoteip goddefgar (Federroz 67). Gall chwistrellu CK hyrwyddo gorfynegiant cytokinin ocsidase/dehydrogenase, a thrwy hynny gynyddu cynnwys cyfansoddion amddiffynnol fel betaine a phrolin (Liu et al., 2020). Mae BR yn hyrwyddo ysgogiad osmoprotectants fel betaine, siwgrau ac asidau amino (gan gynnwys prolin rhydd), gan gynnal cydbwysedd osmotig cellog o dan lawer o amodau amgylcheddol anffafriol (Kothari a Lachowiec, 2021).
Defnyddir mynegai straen cnydau (CSI) a mynegai goddefgarwch cymharol (RTI) i benderfynu a yw'r triniaethau sy'n cael eu gwerthuso yn helpu i liniaru gwahanol straenau (abiotig a biotig) ac yn cael effaith gadarnhaol ar ffisioleg planhigion (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Gall gwerthoedd CSI amrywio o 0 i 1, gan gynrychioli amodau di-straen a straen, yn y drefn honno (Lee et al., 2010). Roedd gwerthoedd CSI planhigion dan straen gwres (SC) yn amrywio o 0.8 i 0.9 (Ffigur 2B), sy'n dangos bod planhigion reis wedi'u heffeithio'n negyddol gan straen cyfunol. Fodd bynnag, arweiniodd chwistrellu dail o BC (0.6) neu CK (0.6) yn bennaf at ostyngiad yn y dangosydd hwn o dan amodau straen abiotig o'i gymharu â phlanhigion reis SC. Mewn planhigion F2000, dangosodd RTI gynnydd uwch wrth ddefnyddio CA (97.69%) a BC (60.73%) o'i gymharu ag SA (33.52%), sy'n dangos bod y rheoleiddwyr twf planhigion hyn hefyd yn cyfrannu at wella ymateb reis i oddefgarwch y cyfansoddiad. Gorboethi. Cynigiwyd y mynegeion hyn i reoli amodau straen mewn gwahanol rywogaethau. Dangosodd astudiaeth a gynhaliwyd gan Lee et al. (2010) fod CSI dau fath o gotwm o dan straen dŵr cymedrol tua 0.85, tra bod gwerthoedd CSI mathau a ddyfrhawyd yn dda yn amrywio o 0.4 i 0.6, gan ddod i'r casgliad bod y mynegai hwn yn ddangosydd o addasiad dŵr y mathau. Ar ben hynny, asesodd Chavez-Arias et al. (2020) effeithiolrwydd ysgytwyr synthetig fel strategaeth gynhwysfawr ar gyfer rheoli straen mewn planhigion C. elegans a chanfod bod planhigion a chwistrellwyd â'r cyfansoddion hyn yn arddangos RTI uwch (65%). Yn seiliedig ar yr uchod, gellir ystyried CK a BR fel strategaethau agronomegol sydd â'r nod o gynyddu goddefgarwch reis i straen gwres cymhleth, gan fod y rheoleiddwyr twf planhigion hyn yn ysgogi ymatebion biocemegol a ffisiolegol cadarnhaol.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae ymchwil reis yng Ngholombia wedi canolbwyntio ar werthuso genoteipiau sy'n goddef tymereddau uchel yn ystod y dydd neu'r nos gan ddefnyddio nodweddion ffisiolegol neu fiogemegol (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Fodd bynnag, yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae dadansoddi technolegau ymarferol, economaidd a phroffidiol wedi dod yn gynyddol bwysig i gynnig rheoli cnydau integredig i wella effeithiau cyfnodau cymhleth o straen gwres yn y wlad (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Felly, mae ymatebion ffisiolegol a biogemegol planhigion reis i straen gwres cymhleth (40°C dydd/30°C nos) a welwyd yn yr astudiaeth hon yn awgrymu y gallai chwistrellu dail gyda CK neu BR fod yn ddull rheoli cnydau addas i liniaru effeithiau andwyol. Effaith cyfnodau o straen gwres cymedrol. Gwellodd y triniaethau hyn oddefgarwch y ddau genoteip reis (CSI isel ac RTI uchel), gan ddangos tuedd gyffredinol mewn ymatebion ffisiolegol a biogemegol planhigion o dan straen gwres cyfun. Y prif ymateb gan blanhigion reis oedd gostyngiad yng nghynnwys GC, cyfanswm cloroffyl, cloroffylau α a β a charotenoidau. Yn ogystal, mae planhigion yn dioddef o ddifrod PSII (paramedrau fflwroleuedd cloroffyl is fel cymhareb Fv/Fm) a chynnydd mewn perocsidiad lipid. Ar y llaw arall, pan gafodd reis ei drin â CK a BR, lleihawyd yr effeithiau negyddol hyn a chynyddodd y cynnwys prolin (Ffig. 4).
Ffigur 4. Model cysyniadol o effeithiau straen gwres cyfun a chwistrell rheolydd twf planhigion deiliach ar blanhigion reis. Mae saethau coch a glas yn dangos effeithiau negyddol neu gadarnhaol y rhyngweithio rhwng straen gwres a chymhwyso BR (brassinosteroid) a CK (cytokinin) ar ddeiliach ar ymatebion ffisiolegol a biocemegol, yn y drefn honno. gs: dargludedd stomatal; Cyfanswm Chl: cyfanswm cynnwys cloroffyl; Chl α: cynnwys cloroffyl β; Cx+c: cynnwys carotenoid;
I grynhoi, mae'r ymatebion ffisiolegol a biocemegol yn yr astudiaeth hon yn dangos bod planhigion reis Fedearroz 2000 yn fwy agored i gyfnod o straen gwres cymhleth na phlanhigion reis Fedearroz 67. Dangosodd yr holl reoleiddwyr twf a aseswyd yn yr astudiaeth hon (awcsinau, gibberellinau, cytokininau, neu brassinosteroidau) ryw raddau o ostyngiad mewn straen gwres cyfun. Fodd bynnag, fe wnaeth cytokininau a brassinosteroidau ysgogi addasiad gwell i blanhigion gan fod y ddau reoleiddwyr twf planhigion wedi cynyddu cynnwys cloroffyl, paramedrau fflwroleuedd alffa-cloroffyl, gs ac RWC o'i gymharu â phlanhigion reis heb unrhyw gymhwysiad, a hefyd wedi lleihau cynnwys MDA a thymheredd y canopi. I grynhoi, rydym yn dod i'r casgliad bod defnyddio rheoleiddwyr twf planhigion (cytokininau a brassinosteroidau) yn offeryn defnyddiol wrth reoli amodau straen mewn cnydau reis a achosir gan straen gwres difrifol yn ystod cyfnodau o dymheredd uchel.
Mae'r deunyddiau gwreiddiol a gyflwynwyd yn yr astudiaeth wedi'u cynnwys gyda'r erthygl, a gellir cyfeirio ymholiadau pellach at yr awdur cyfatebol.