Регулатори на раст на растенијата (PGR)се економичен начин за подобрување на одбраната на растенијата во услови на стрес. Оваа студија ја испитуваше способноста на дваPGR-ови, тиоуреа (TU) и аргинин (Arg), за ублажување на стресот од сол кај пченицата. Резултатите покажаа дека TU и Arg, особено кога се користат заедно, можат да го регулираат растот на растенијата под стрес од сол. Нивните третмани значително ги зголемија активностите на антиоксидантните ензими, додека ги намалија нивоата на реактивни кислородни видови (ROS), малондиалдехид (MDA) и релативното истекување на електролити (REL) кај садниците од пченица. Покрај тоа, овие третмани значително ги намалија концентрациите на Na+ и Ca2+ и односот Na+/K+, додека значително ја зголемија концентрацијата на K+, со што ја одржаа јонско-осмотската рамнотежа. Поважно, TU и Arg значително ја зголемија содржината на хлорофил, нето стапката на фотосинтеза и стапката на размена на гасови кај садниците од пченица под стрес од сол. TU и Arg, користени самостојно или во комбинација, може да ја зголемат акумулацијата на сува материја за 9,03–47,45%, а зголемувањето беше најголемо кога се користеа заедно. Како заклучок, оваа студија истакнува дека одржувањето на редокс хомеостазата и јонската рамнотежа е важно за подобрување на толеранцијата на растенијата на стрес од сол. Покрај тоа, TU и Arg беа препорачани како потенцијални...регулатори за раст на растенијата,особено кога се користат заедно, за да се зголеми приносот на пченица.
Брзите промени во климата и земјоделските практики ја зголемуваат деградацијата на земјоделските екосистеми1. Една од најсериозните последици е засолувањето на земјиштето, што ја загрозува глобалната безбедност на храната2. Засолувањето моментално влијае на околу 20% од обработливото земјиште во светот, а оваа бројка би можела да се зголеми на 50% до 2050 година3. Солено-алкалниот стрес може да предизвика осмотски стрес во корените на културите, што ја нарушува јонската рамнотежа во растението4. Ваквите неповолни услови можат да доведат и до забрзано разградување на хлорофилот, намалени стапки на фотосинтеза и метаболички нарушувања, што на крајот резултира со намалени приноси на растенијата5,6. Покрај тоа, чест сериозен ефект е зголеменото генерирање на реактивни кислородни видови (ROS), што може да предизвика оксидативно оштетување на разни биомолекули, вклучувајќи ДНК, протеини и липиди7.
Пченицата (Triticum aestivum) е една од најважните житни култури во светот. Таа не е само најшироко одгледувана житна култура, туку и важна комерцијална култура8. Сепак, пченицата е чувствителна на сол, што може да го инхибира нејзиниот раст, да ги наруши нејзините физиолошки и биохемиски процеси и значително да го намали нејзиниот принос. Главните стратегии за ублажување на ефектите од стресот од сол вклучуваат генетска модификација и употреба на регулатори за раст на растенијата. Генетски модифицираните организми (ГМ) се користат за уредување на гени и други техники за развој на сорти пченица толерантни на сол9,10. Од друга страна, регулаторите за раст на растенијата ја зголемуваат толеранцијата на сол кај пченицата со регулирање на физиолошките активности и нивоата на супстанции поврзани со сол, со што се ублажуваат штетите од стрес11. Овие регулатори се генерално поприфатени и пошироко користени од трансгените пристапи. Тие можат да ја зголемат толеранцијата на растенијата на различни абиотски стресови како што се соленоста, сушата и тешките метали, и да го промовираат ртењето на семето, апсорпцијата на хранливи материи и репродуктивниот раст, со што се зголемува приносот и квалитетот на земјоделските култури.12 Регулаторите за раст на растенијата се клучни за обезбедување раст на земјоделските култури и одржување на приносот и квалитетот поради нивната еколошка прифатливост, леснотија на користење, економичност и практичност. 13 Сепак, бидејќи овие модулатори имаат слични механизми на дејство, користењето на еден од нив самостојно може да не биде ефикасно. Наоѓањето комбинација од регулатори на раст што може да ја подобри толеранцијата на сол кај пченицата е клучно за одгледување пченица во неповолни услови, зголемување на приносите и обезбедување безбедност на храната.
Не постојат студии што ја испитуваат комбинираната употреба на TU и Arg. Не е јасно дали оваа иновативна комбинација може синергистички да го поттикне растот на пченицата под стрес од сол. Затоа, целта на оваа студија беше да се утврди дали овие два регулатори на раст можат синергистички да ги ублажат негативните ефекти од стресот од сол врз пченицата. За таа цел, спроведовме краткорочен хидропонски експеримент со расад од пченица за да ги испитаме придобивките од комбинираната примена на TU и Arg врз пченицата под стрес од сол, фокусирајќи се на редокс и јонската рамнотежа на растенијата. Претпоставивме дека комбинацијата на TU и Arg може да дејствува синергистички за да го намали оксидативното оштетување предизвикано од стрес од сол и да управува со јонската нерамнотежа, со што ќе се подобри толеранцијата на сол кај пченицата.
Содржината на MDA во примероците беше определена со методот на тиобарбитурична киселина. Точно измерете 0,1 g свеж прашок од примерокот, екстрахирајте со 1 ml 10% трихлороцетна киселина 10 минути, центрифугирајте на 10.000 g 20 минути и соберете го супернатантот. Екстрактот беше измешан со еднаков волумен од 0,75% тиобарбитурична киселина и инкубиран на 100 °C 15 минути. По инкубацијата, супернатантот беше собран со центрифугирање, а вредностите на OD на 450 nm, 532 nm и 600 nm беа измерени. Концентрацијата на MDA беше пресметана на следниов начин:
Слично на 3-дневниот третман, примената на Arg и Tu исто така значително ги зголеми активностите на антиоксидантните ензими на садниците од пченица за време на 6-дневниот третман. Комбинацијата на TU и Arg сè уште беше најефикасна. Сепак, 6 дена по третманот, активностите на четирите антиоксидантни ензими под различни услови на третман покажаа тренд на намалување во споредба со 3 дена по третманот (Слика 6).
Фотосинтезата е основа за акумулација на сува материја кај растенијата и се јавува во хлоропластите, кои се исклучително чувствителни на сол. Стресот од сол може да доведе до оксидација на плазматската мембрана, нарушување на клеточната осмотска рамнотежа, оштетување на ултраструктурата на хлоропластот36, да предизвика деградација на хлорофилот, да ја намали активноста на ензимите од циклусот Калвин (вклучувајќи го и Рубиско) и да го намали преносот на електрони од PS II во PS I37. Покрај тоа, стресот од сол може да предизвика затворање на стоматите, со што се намалува концентрацијата на CO2 во листот и се инхибира фотосинтезата38. Нашите резултати ги потврдија претходните наоди дека стресот од сол ја намалува стоматалната спроводливост кај пченицата, што резултира со намалена стапка на транспирација на листот и интрацелуларна концентрација на CO2, што на крајот води до намален фотосинтетски капацитет и намалена биомаса на пченицата (сл. 1 и 3). Имено, примената на TU и Arg може да ја подобри фотосинтетската ефикасност на пченицата под стрес од сол. Подобрувањето на фотосинтетската ефикасност беше особено значајно кога TU и Arg беа применети истовремено (сл. 3). Ова може да се должи на фактот дека TU и Arg го регулираат отворањето и затворањето на стоматите, со што се подобрува ефикасноста на фотосинтетот, што е поткрепено со претходни студии. На пример, Бенкарти и сор. откриле дека под стрес од сол, TU значително ја зголемил стоматалната спроводливост, стапката на асимилација на CO2 и максималната квантна ефикасност на фотохемијата на PSII кај Atriplex portulacoides L.39. Иако нема директни извештаи што докажуваат дека Arg може да го регулира отворањето и затворањето на стомите кај растенија изложени на стрес од сол, Силвеира и сор. посочиле дека Arg може да ја поттикне размената на гасови во лисјата под услови на суша22.
Накратко, оваа студија истакнува дека и покрај нивните различни механизми на дејство и физичко-хемиски својства, TU и Arg можат да обезбедат споредлива отпорност на стрес од NaCl кај садници од пченица, особено кога се применуваат заедно. Примената на TU и Arg може да го активира антиоксидантниот ензимски одбранбен систем на садници од пченица, да ја намали содржината на ROS и да ја одржи стабилноста на мембранските липиди, со што се одржува фотосинтезата и рамнотежата Na+/K+ кај садниците. Сепак, оваа студија има и ограничувања; иако синергистичкиот ефект на TU и Arg беше потврден и неговиот физиолошки механизам беше објаснет до одреден степен, посложениот молекуларен механизам останува нејасен. Затоа, потребно е понатамошно проучување на синергистичкиот механизам на TU и Arg со употреба на транскриптомски, метаболомски и други методи.
Збирките податоци што се користеа и/или анализираа за време на тековната студија се достапни од соодветниот автор по разумно барање.
Време на објавување: 19 мај 2025 година