Rheolyddion twf planhigion (PGRs)yn ffordd gost-effeithiol o wella amddiffynfeydd planhigion o dan amodau straen. Ymchwiliodd yr astudiaeth hon i allu dauPGRs, thiourea (TU) ac arginine (Arg), i leddfu straen halen mewn gwenith. Dangosodd y canlyniadau y gallai TU ac Arg, yn enwedig pan gânt eu defnyddio gyda'i gilydd, reoleiddio twf planhigion o dan straen halen. Cynyddodd eu triniaethau weithgareddau ensymau gwrthocsidiol yn sylweddol wrth leihau lefelau rhywogaethau ocsigen adweithiol (ROS), malondialdehyde (MDA), a gollyngiad electrolyt cymharol (REL) mewn eginblanhigion gwenith. Yn ogystal, gostyngodd y triniaethau hyn grynodiadau Na+ a Ca2+ a'r gymhareb Na+/K+ yn sylweddol, gan gynyddu crynodiad K+ yn sylweddol, a thrwy hynny gynnal y cydbwysedd ïon-osmotig. Yn bwysicach fyth, cynyddodd TU ac Arg gynnwys cloroffyl, cyfradd ffotosynthetig net, a chyfradd cyfnewid nwyon eginblanhigion gwenith o dan straen halen yn sylweddol. Gallai TU ac Arg, a ddefnyddir ar eu pen eu hunain neu ar y cyd, gynyddu croniad y deunydd sych 9.03–47.45%, ac roedd y cynnydd mwyaf pan gawsant eu defnyddio gyda'i gilydd. I gloi, mae'r astudiaeth hon yn tynnu sylw at y ffaith bod cynnal homeostasis redox a chydbwysedd ïon yn bwysig ar gyfer gwella goddefgarwch planhigion i straen halen. Yn ogystal, argymhellwyd TU ac Arg fel rhai posiblrheoleiddwyr twf planhigion,yn enwedig pan gânt eu defnyddio gyda'i gilydd, i wella cynnyrch gwenith.
Mae newidiadau cyflym yn yr hinsawdd ac arferion amaethyddol yn cynyddu dirywiad ecosystemau amaethyddol1. Un o'r canlyniadau mwyaf difrifol yw halltu tir, sy'n bygwth diogelwch bwyd byd-eang2. Ar hyn o bryd mae halltu yn effeithio ar tua 20% o dir âr ledled y byd, a gallai'r ffigur hwn gynyddu i 50% erbyn 20503. Gall straen halen-alcali achosi straen osmotig yng ngwreiddiau cnydau, sy'n tarfu ar y cydbwysedd ïonig yn y planhigyn4. Gall amodau anffafriol o'r fath hefyd arwain at ddadelfennu cloroffyl yn gyflymach, cyfraddau ffotosynthesis is, ac aflonyddwch metabolaidd, gan arwain yn y pen draw at gynnyrch planhigion is5,6. Ar ben hynny, effaith ddifrifol gyffredin yw'r cynhyrchiad cynyddol o rywogaethau ocsigen adweithiol (ROS), a all achosi difrod ocsideiddiol i amrywiol fiofoleciwlau, gan gynnwys DNA, proteinau, a lipidau7.
Mae gwenith (Triticum aestivum) yn un o'r cnydau grawnfwyd pwysicaf yn y byd. Nid yn unig dyma'r cnwd grawnfwyd a dyfir fwyaf eang ond mae hefyd yn gnwd masnachol pwysig8. Fodd bynnag, mae gwenith yn sensitif i halen, a all atal ei dwf, amharu ar ei brosesau ffisiolegol a biocemegol, a lleihau ei gynnyrch yn sylweddol. Mae'r prif strategaethau i liniaru effeithiau straen halen yn cynnwys addasu genetig a defnyddio rheoleiddwyr twf planhigion. Organebau a addaswyd yn enetig (GM) yw defnyddio golygu genynnau a thechnegau eraill i ddatblygu mathau o wenith sy'n goddef halen9,10. Ar y llaw arall, mae rheoleiddwyr twf planhigion yn gwella goddefgarwch halen mewn gwenith trwy reoleiddio gweithgareddau ffisiolegol a lefelau sylweddau sy'n gysylltiedig â halen, a thrwy hynny liniaru difrod straen11. Yn gyffredinol, mae'r rheoleiddwyr hyn yn cael eu derbyn yn fwy ac yn cael eu defnyddio'n ehangach na dulliau trawsgenig. Gallant wella goddefgarwch planhigion i wahanol straenau abiotig fel halltedd, sychder a metelau trwm, a hyrwyddo egino hadau, amsugno maetholion a thwf atgenhedlu, a thrwy hynny gynyddu cynnyrch ac ansawdd cnydau.12 Mae rheoleiddwyr twf planhigion yn hanfodol i sicrhau twf cnydau a chynnal cynnyrch ac ansawdd oherwydd eu cyfeillgarwch amgylcheddol, rhwyddineb defnydd, cost-effeithiolrwydd ac ymarferoldeb. 13 Fodd bynnag, gan fod gan y modiwleiddiwyr hyn fecanweithiau gweithredu tebyg, efallai na fydd defnyddio un ohonynt ar ei ben ei hun yn effeithiol. Mae dod o hyd i gyfuniad o reoleiddwyr twf a all wella goddefgarwch halen mewn gwenith yn hanfodol ar gyfer bridio gwenith o dan amodau anffafriol, gan gynyddu cynnyrch a sicrhau diogelwch bwyd.
Nid oes unrhyw astudiaethau'n ymchwilio i'r defnydd cyfun o TU ac Arg. Nid yw'n glir a all y cyfuniad arloesol hwn hyrwyddo twf gwenith mewn synergedd o dan straen halen. Felly, nod yr astudiaeth hon oedd pennu a all y ddau reoleiddiwr twf hyn liniaru effeithiau andwyol straen halen ar wenith mewn synergedd. I'r perwyl hwn, cynhaliwyd arbrawf eginblanhigion gwenith hydroffonig tymor byr i ymchwilio i fanteision cymhwyso TU ac Arg mewn gwenith o dan straen halen mewn cyfuniad, gan ganolbwyntio ar y cydbwysedd redoks ac ïonig yn y planhigion. Gwnaethom ragdybio y gallai'r cyfuniad o TU ac Arg weithio mewn synergedd i leihau difrod ocsideiddiol a achosir gan straen halen a rheoli anghydbwysedd ïonig, a thrwy hynny wella goddefgarwch halen mewn gwenith.
Penderfynwyd cynnwys MDA y samplau gan ddefnyddio'r dull asid thiobarbiturig. Pwyswch 0.1 g o bowdr sampl ffres yn gywir, echdynnwch gydag 1 ml o asid trichloroacetig 10% am 10 munud, centrifugiwch ar 10,000 g am 20 munud, a chasglwch yr uwchnofiant. Cymysgwyd y dyfyniad â chyfaint cyfartal o asid thiobarbiturig 0.75% a'i ddeori ar 100 °C am 15 munud. Ar ôl deori, casglwyd yr uwchnofiant trwy centrifugiad, a mesurwyd y gwerthoedd OD ar 450 nm, 532 nm, a 600 nm. Cyfrifwyd crynodiad MDA fel a ganlyn:
Yn debyg i'r driniaeth 3 diwrnod, cynyddodd rhoi Arg a Tu hefyd weithgareddau ensymau gwrthocsidiol eginblanhigion gwenith yn sylweddol o dan y driniaeth 6 diwrnod. Y cyfuniad o TU ac Arg oedd yn dal i fod y mwyaf effeithiol. Fodd bynnag, 6 diwrnod ar ôl y driniaeth, dangosodd gweithgareddau'r pedwar ensym gwrthocsidiol o dan amodau triniaeth gwahanol duedd o ostyngiad o'i gymharu â 3 diwrnod ar ôl y driniaeth (Ffigur 6).
Ffotosynthesis yw sail cronni mater sych mewn planhigion ac mae'n digwydd mewn cloroplastau, sy'n hynod sensitif i halen. Gall straen halen arwain at ocsideiddio'r bilen plasma, amharu ar gydbwysedd osmotig cellog, difrod i uwchstrwythur cloroplast36, achosi diraddio cloroffyl, lleihau gweithgaredd ensymau cylch Calvin (gan gynnwys Rubisco), a lleihau trosglwyddo electronau o PS II i PS I37. Yn ogystal, gall straen halen achosi cau stomatal, a thrwy hynny leihau crynodiad CO2 dail ac atal ffotosynthesis38. Cadarnhaodd ein canlyniadau ganfyddiadau blaenorol bod straen halen yn lleihau dargludedd stomatal mewn gwenith, gan arwain at ostyngiad yn y gyfradd trawsblannu dail a chrynodiad CO2 mewngellol, sy'n y pen draw yn arwain at ostyngiad yn y capasiti ffotosynthetig a gostyngiad mewn biomas gwenith (Ffigau 1 a 3). Yn nodedig, gallai rhoi TU ac Arg wella effeithlonrwydd ffotosynthetig planhigion gwenith o dan straen halen. Roedd y gwelliant mewn effeithlonrwydd ffotosynthetig yn arbennig o arwyddocaol pan gymhwyswyd TU ac Arg ar yr un pryd (Ffig. 3). Gallai hyn fod oherwydd y ffaith bod TU ac Arg yn rheoleiddio agor a chau stomatal, a thrwy hynny'n gwella effeithlonrwydd ffotosynthetig, a gefnogir gan astudiaethau blaenorol. Er enghraifft, canfu Bencarti et al., o dan straen halen, fod TU wedi cynyddu dargludedd stomatal, cyfradd amsugno CO2, ac effeithlonrwydd cwantwm mwyaf ffotogemeg PSII yn sylweddol yn Atriplex portulacoides L.39. Er nad oes unrhyw adroddiadau uniongyrchol yn profi y gall Arg reoleiddio agor a chau stomatal mewn planhigion sy'n agored i straen halen, nododd Silveira et al. y gall Arg hyrwyddo cyfnewid nwyon mewn dail o dan amodau sychder22.
I grynhoi, mae'r astudiaeth hon yn tynnu sylw, er gwaethaf eu mecanweithiau gweithredu a'u priodweddau ffisegemegol gwahanol, y gall TU ac Arg ddarparu ymwrthedd cymharol i straen NaCl mewn eginblanhigion gwenith, yn enwedig pan gânt eu rhoi gyda'i gilydd. Gall rhoi TU ac Arg actifadu system amddiffyn ensymau gwrthocsidiol eginblanhigion gwenith, lleihau cynnwys ROS, a chynnal sefydlogrwydd lipidau pilen, a thrwy hynny gynnal ffotosynthesis a chydbwysedd Na+/K+ mewn eginblanhigion. Fodd bynnag, mae gan yr astudiaeth hon gyfyngiadau hefyd; er bod effaith synergaidd TU ac Arg wedi'i chadarnhau a bod ei fecanwaith ffisiolegol wedi'i egluro i ryw raddau, mae'r mecanwaith moleciwlaidd mwy cymhleth yn parhau i fod yn aneglur. Felly, mae angen astudiaeth bellach o fecanwaith synergaidd TU ac Arg gan ddefnyddio dulliau trawsgrifiotomig, metabolomig ac eraill.
Mae'r setiau data a ddefnyddiwyd a/neu a ddadansoddwyd yn ystod yr astudiaeth gyfredol ar gael gan yr awdur cyfatebol ar gais rhesymol.
Amser postio: Mai-19-2025