Regulatorii de creștere a plantelor au fost utilizați ca strategie pentru reducerea stresului termic la diverse culturi

Producția de orez este în scădere din cauza schimbărilor și variabilității climatice din Columbia.Regulatori de creștere a plantelorau fost utilizate ca strategie pentru reducerea stresului termic la diverse culturi. Prin urmare, obiectivul acestui studiu a fost de a evalua efectele fiziologice (conductanța stomatală, conținutul total de clorofilă, raportul Fv/Fm a două genotipuri comerciale de orez supuse unui stres termic combinat (temperaturi ridicate zi și noapte), temperatura coronamentului și conținutul relativ de apă) și variabilele biochimice (malondialdehidă (MDA) și conținutul de acid prolinic). Primul și al doilea experiment au fost efectuate utilizând plante din două genotipuri de orez Federrose 67 („F67”) și respectiv Federrose 2000 („F2000”). Ambele experimente au fost analizate împreună ca o serie de experimente. Tratamentele stabilite au fost următoarele: control absolut (CA) (plante de orez cultivate la temperaturi optime (temperatura zi/noapte 30/25°C)), controlul stresului termic (SC) [plante de orez supuse doar unui stres termic combinat (40/25°C). 30°C)], iar plantele de orez au fost stresate și pulverizate cu regulatori de creștere a plantelor (stres+AUX, stres+BR, stres+CK sau stres+GA) de două ori (cu 5 zile înainte și cu 5 zile după stresul termic). Pulverizarea cu SA a crescut conținutul total de clorofilă al ambelor soiuri (greutatea proaspătă a plantelor de orez „F67” și „F2000” a fost de 3,25 și, respectiv, 3,65 mg/g) comparativ cu plantele SC (greutatea proaspătă a plantelor „F67” a fost de 2,36 și, respectiv, 2,56 mg). g-1)” și orez „F2000”, aplicarea foliară de CK a îmbunătățit, de asemenea, în general, conductanța stomatală a plantelor de orez „F2000” (499,25 vs. 150,60 mmol m-2 s) comparativ cu controlul stresului termic. În contextul stresului termic, temperatura coroanei plantei scade cu 2-3 °C, iar conținutul de MDA din plante scade. Indicele de toleranță relativă arată că aplicarea foliară a CK (97,69%) și BR (60,73%) poate ajuta la ameliorarea problemei stresului termic combinat, în principal la plantele de orez F2000. În concluzie, pulverizarea foliară cu BR sau CK poate fi considerată o strategie agronomică pentru a ajuta la reducerea efectelor negative ale condițiilor de stres termic combinat asupra comportamentului fiziologic al plantelor de orez.
Orezul (Oryza sativa) aparține familiei Poaceae și este una dintre cele mai cultivate cereale din lume, alături de porumb și grâu (Bajaj și Mohanty, 2005). Suprafața cultivată cu orez este de 617.934 hectare, iar producția națională în 2020 a fost de 2.937.840 tone, cu un randament mediu de 5,02 tone/ha (Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021).
Încălzirea globală afectează culturile de orez, ducând la diverse tipuri de stres abiotic, cum ar fi temperaturi ridicate și perioade de secetă. Schimbările climatice determină creșterea temperaturilor globale; Se preconizează că temperaturile vor crește cu 1,0-3,7°C în secolul XXI, ceea ce ar putea crește frecvența și intensitatea stresului termic. Creșterea temperaturilor ambientale a afectat orezul, determinând o scădere a randamentelor culturilor cu 6-7%. Pe de altă parte, schimbările climatice duc, de asemenea, la condiții de mediu nefavorabile pentru culturi, cum ar fi perioade de secetă severă sau temperaturi ridicate în regiunile tropicale și subtropicale. În plus, evenimentele de variabilitate, cum ar fi El Niño, pot duce la stres termic și pot exacerba daunele aduse culturilor în unele regiuni tropicale. În Columbia, se preconizează că temperaturile din zonele producătoare de orez vor crește cu 2-2,5°C până în 2050, reducând producția de orez și afectând fluxurile de produse către piețe și lanțurile de aprovizionare.
Majoritatea culturilor de orez sunt cultivate în zone în care temperaturile sunt apropiate de intervalul optim pentru creșterea culturilor (Shah și colab., 2011). S-a raportat că temperaturile medii optime de zi și de noapte pentrucreșterea și dezvoltarea orezuluisunt în general de 28°C și, respectiv, 22°C (Kilasi și colab., 2018; Calderón-Páez și colab., 2021). Temperaturile peste aceste praguri pot provoca perioade de stres termic moderat până la sever în timpul etapelor sensibile de dezvoltare a orezului (înlăturarea prăsitorii, antesa, înflorirea și umplerea boabelor), afectând astfel negativ randamentul boabelor. Această reducere a randamentului se datorează în principal perioadelor lungi de stres termic, care afectează fiziologia plantelor. Datorită interacțiunii diferiților factori, cum ar fi durata stresului și temperatura maximă atinsă, stresul termic poate provoca o serie de daune ireversibile metabolismului și dezvoltării plantelor.
Stresul termic afectează diverse procese fiziologice și biochimice ale plantelor. Fotosinteza frunzelor este unul dintre procesele cele mai susceptibile la stresul termic la plantele de orez, deoarece rata fotosintezei scade cu 50% atunci când temperaturile zilnice depășesc 35°C. Răspunsurile fiziologice ale plantelor de orez variază în funcție de tipul de stres termic. De exemplu, ratele fotosintetice și conductanța stomatală sunt inhibate atunci când plantele sunt expuse la temperaturi ridicate în timpul zilei (33–40°C) sau la temperaturi ridicate în timpul zilei și al nopții (35–40°C în timpul zilei, 28–30°C). C înseamnă noapte) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017). Temperaturile ridicate nocturne (30°C) determină o inhibare moderată a fotosintezei, dar cresc respirația nocturnă (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017). Indiferent de perioada de stres, stresul termic afectează și conținutul de clorofilă din frunze, raportul dintre fluorescența variabilă a clorofilei și fluorescența maximă a clorofilei (Fv/Fm) și activarea Rubisco la plantele de orez (Cao et al. 2009; Yin et al. 2010). (Sanchez Reynoso et al., 2014).
Modificările biochimice reprezintă un alt aspect al adaptării plantelor la stresul termic (Wahid et al., 2007). Conținutul de prolină a fost utilizat ca indicator biochimic al stresului plantelor (Ahmed și Hassan 2011). Prolina joacă un rol important în metabolismul plantelor, deoarece acționează ca sursă de carbon sau azot și ca stabilizator al membranei în condiții de temperatură ridicată (Sánchez-Reinoso et al., 2014). Temperaturile ridicate afectează, de asemenea, stabilitatea membranei prin peroxidarea lipidelor, ducând la formarea de malondialdehidă (MDA) (Wahid et al., 2007). Prin urmare, conținutul de MDA a fost utilizat și pentru a înțelege integritatea structurală a membranelor celulare sub stres termic (Cao et al., 2009; Chavez-Arias et al., 2018). În cele din urmă, stresul termic combinat [37/30°C (zi/noapte)] a crescut procentul de scurgeri de electroliți și conținutul de malondialdehidă din orez (Liu et al., 2013).
Utilizarea regulatorilor de creștere a plantelor (RG) a fost evaluată pentru atenuarea efectelor negative ale stresului termic, deoarece aceste substanțe sunt implicate activ în răspunsurile plantelor sau în mecanismele fiziologice de apărare împotriva unui astfel de stres (Peleg și Blumwald, 2011; Yin și colab. și colab., 2011; Ahmed și colab., 2015). Aplicarea exogenă a resurselor genetice a avut un efect pozitiv asupra toleranței la stresul termic la diverse culturi. Studiile au arătat că fitohormonii precum giberelinele (GA), citokininele (CK), auxinele (AUX) sau brasinosteroizii (BR) duc la o creștere a diferitelor variabile fiziologice și biochimice (Peleg și Blumwald, 2011; Yin și colab. Ren, 2011; Mitler și colab., 2012; Zhou și colab., 2014). În Columbia, aplicarea exogenă a resurselor genetice și impactul acesteia asupra culturilor de orez nu au fost pe deplin înțelese și studiate. Cu toate acestea, un studiu anterior a arătat că pulverizarea foliară cu BR ar putea îmbunătăți toleranța orezului prin îmbunătățirea caracteristicilor schimbului de gaze, a conținutului de clorofilă sau prolină din frunzele răsadurilor de orez (Quintero-Calderón et al., 2021).
Citokininele mediază răspunsurile plantelor la stresul abiotic, inclusiv stresul termic (Ha et al., 2012). În plus, s-a raportat că aplicarea exogenă de CK poate reduce daunele termice. De exemplu, aplicarea exogenă de zeatin a crescut rata fotosintezei, conținutul de clorofilă a și b și eficiența transportului de electroni la Agrotis estolonifera în timpul stresului termic (Xu și Huang, 2009; Jespersen și Huang, 2015). Aplicarea exogenă de zeatin poate, de asemenea, îmbunătăți activitatea antioxidantă, spori sinteza diferitelor proteine, reduce daunele produse de speciile reactive de oxigen (ROS) și producția de malondialdehidă (MDA) în țesuturile vegetale (Chernyadyev, 2009; Yang et al., 2009, 2016; Kumar et al., 2020).
Utilizarea acidului giberelic a demonstrat, de asemenea, un răspuns pozitiv la stresul termic. Studiile au arătat că biosinteza acidului giberelic (GA) mediază diverse căi metabolice și crește toleranța în condiții de temperatură ridicată (Alonso-Ramirez et al. 2009; Khan et al. 2020). Abdel-Nabi et al. (2020) au descoperit că pulverizarea foliară cu GA exogen (25 sau 50 mg*L) ar putea crește rata fotosintezei și activitatea antioxidantă la plantele de portocal stresate termic, comparativ cu plantele de control. De asemenea, s-a observat că aplicarea exogenă de HA crește conținutul relativ de umiditate, conținutul de clorofilă și carotenoizi și reduce peroxidarea lipidelor la curmalul (Phoenix dactylifera) aflat în stres termic (Khan et al., 2020). Auxina joacă, de asemenea, un rol important în reglarea răspunsurilor adaptive de creștere la condiții de temperatură ridicată (Sun et al., 2012; Wang et al., 2016). Acest regulator de creștere acționează ca marker biochimic în diverse procese, cum ar fi sinteza prolinei sau degradarea acesteia sub stres abiotic (Ali și colab., 2007). În plus, AUX sporește și activitatea antioxidantă, ceea ce duce la o scădere a MDA la plante din cauza scăderii peroxidării lipidice (Bielach și colab., 2017). Sergeev și colab. (2018) au observat că la plantele de mazăre (Pisum sativum) aflate sub stres termic, conținutul de prolină-dimetilaminoetoxicarbonilmetil)naftilclorometil eter (TA-14) crește. În același experiment, au observat și niveluri mai scăzute de MDA la plantele tratate comparativ cu plantele netratate cu AUX.
Brasinosteroizii sunt o altă clasă de regulatori de creștere utilizați pentru a atenua efectele stresului termic. Ogweno și colab. (2008) au raportat că pulverizarea exogenă cu BR a crescut rata netă de fotosinteză, conductanța stomatală și rata maximă de carboxilare Rubisco la plantele de tomate (Solanum lycopersicum) aflate sub stres termic timp de 8 zile. Pulverizarea foliară cu epibrasinosteroizi poate crește rata netă de fotosinteză a plantelor de castravete (Cucumis sativus) aflate sub stres termic (Yu și colab., 2004). În plus, aplicarea exogenă a BR întârzie degradarea clorofilei și crește eficiența utilizării apei și randamentul cuantic maxim al fotochimiei PSII la plantele aflate sub stres termic (Holá și colab., 2010; Toussagunpanit și colab., 2015).
Datorită schimbărilor climatice și variabilității, culturile de orez se confruntă cu perioade de temperaturi zilnice ridicate (Lesk et al., 2016; Garcés, 2020; Federarroz (Federación Nacional de Arroceros), 2021). În fenotiparea plantelor, utilizarea fitonutrienților sau biostimulanților a fost studiată ca strategie de atenuare a stresului termic în zonele de creștere a orezului (Alvarado-Sanabria și colab., 2017; Calderón-Páez și colab., 2021; Quintero-Calderón și colab., 2021). În plus, utilizarea variabilelor biochimice și fiziologice (temperatura frunzelor, conductanța stomatală, parametrii fluorescenței clorofilei, conținutul relativ de apă al clorofilei, sinteza malondialdehidei și prolinei) este un instrument fiabil pentru screening-ul plantelor de orez aflate în stres termic la nivel local și internațional (Sánchez-Reynoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2017; Cu toate acestea, cercetările privind utilizarea pulverizărilor fitohormonale foliare la orez la nivel local rămân rare. Prin urmare, studiul reacțiilor fiziologice și biochimice ale aplicării regulatorilor de creștere a plantelor este de mare importanță pentru propunerea de strategii agronomice practice în acest sens, abordând efectele negative ale unei perioade de stres termic complex la orez. Prin urmare, scopul acestui studiu a fost de a evalua efectele fiziologice (conductanța stomatală, parametrii fluorescenței clorofilei și conținutul relativ de apă) și biochimice ale aplicării foliare a patru regulatori de creștere a plantelor (AUX, CK, GA și BR). (Pigmenti fotosintetici, conținut de malondialdehidă și prolină) Variabile la două culturi comerciale de orez. genotipuri supuse unui stres termic combinat (temperaturi ridicate zi/noapte).
În acest studiu, au fost efectuate două experimente independente. Genotipurile Federrose 67 (F67: un genotip dezvoltat la temperaturi ridicate în ultimul deceniu) și Federrose 2000 (F2000: un genotip dezvoltat în ultimul deceniu al secolului XX care prezintă rezistență la virusul frunzei albe) au fost utilizate pentru prima dată. semințe. și respectiv al doilea experiment. Ambele genotipuri sunt cultivate pe scară largă de către fermierii columbieni. Semințele au fost semănate în tăvi de 10 litri (lungime 39,6 cm, lățime 28,8 cm, înălțime 16,8 cm) care conțineau sol nisipos-lutos cu 2% materie organică. Cinci semințe pre-germinate au fost plantate în fiecare tavă. Paleții au fost plasați în sera Facultății de Științe Agricole a Universității Naționale din Columbia, campusul Bogotá (43°50′56″ N, 74°04′051″ V), la o altitudine de 2556 m deasupra nivelului mării (asl). m.) și au fost efectuate din octombrie până în decembrie 2019. Un experiment (Federroz 67) și un al doilea experiment (Federroz 2000) în același sezon, în 2020.
Condițiile de mediu din seră în timpul fiecărui sezon de plantare sunt următoarele: temperatură zi și noapte 30/25°C, umiditate relativă 60~80%, fotoperioadă naturală 12 ore (radiație fotosintetic activă 1500 µmol (fotoni) m-2 s-). 1 la prânz). Plantele au fost fertilizate în funcție de conținutul fiecărui element la 20 de zile după răsărirea semințelor (DAE), conform Sánchez-Reinoso și colab. (2019): 670 mg azot per plantă, 110 mg fosfor per plantă, 350 mg potasiu per plantă, 68 mg calciu per plantă, 20 mg magneziu per plantă, 20 mg sulf per plantă, 17 mg siliciu per plantă. Plantele conțin 10 mg bor per plantă, 17 mg cupru per plantă și 44 mg zinc per plantă. Plantele de orez au fost menținute la până la 47 DAE în fiecare experiment când au atins stadiul fenologic V5 în această perioadă. Studiile anterioare au arătat că această etapă fenologică este un moment potrivit pentru efectuarea studiilor privind stresul termic la orez (Sánchez-Reinoso și colab., 2014; Alvarado-Sanabria și colab., 2017).
În fiecare experiment, s-au efectuat două aplicări separate ale regulatorului de creștere a frunzelor. Primul set de pulverizări foliare cu fitohormoni a fost aplicat cu 5 zile înainte de tratamentul de stres termic (42 DAE) pentru a pregăti plantele pentru stresul ambiental. O a doua pulverizare foliară a fost administrată apoi la 5 zile după ce plantele au fost expuse la condiții de stres (52 DAE). Au fost utilizați patru fitohormoni, iar proprietățile fiecărui ingredient activ pulverizat în acest studiu sunt enumerate în Tabelul suplimentar 1. Concentrațiile regulatorilor de creștere a frunzelor utilizați au fost următoarele: (i) Auxină (acid 1-naftilacetic: NAA) la o concentrație de 5 × 10−5 M (ii) 5 × 10–5 M giberelină (acid giberelic: NAA); GA3); (iii) Citokinină (trans-zeatină) 1 × 10-5 M (iv) Brasinosteroizi [Spirostan-6-onă, 3,5-dihidroxi-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. Aceste concentrații au fost alese deoarece induc răspunsuri pozitive și cresc rezistența plantelor la stresul termic (Zahir et al., 2001; Wen et al., 2010; El-Bassiony et al., 2012; Salehifar et al., 2017). Plantele de orez fără spray-uri cu regulatori de creștere a plantelor au fost tratate doar cu apă distilată. Toate plantele de orez au fost pulverizate cu un pulverizator manual. Aplicați 20 ml H2O pe plantă pentru a umezi suprafețele superioare și inferioare ale frunzelor. Toate pulverizările foliare au folosit adjuvant agricol (Agrotin, Bayer CropScience, Columbia) la 0,1% (v/v). Distanța dintre ghiveci și pulverizator este de 30 cm.
Tratamentele de stres termic au fost administrate la 5 zile după prima pulverizare foliară (47 DAE) în fiecare experiment. Plantele de orez au fost transferate din seră într-o cameră de creștere de 294 L (MLR-351H, Sanyo, IL, SUA) pentru a stabili stresul termic sau pentru a menține aceleași condiții de mediu (47 DAE). Tratamentul combinat de stres termic a fost efectuat prin setarea camerei la următoarele temperaturi zi/noapte: temperatură maximă zi [40°C timp de 5 ore (de la 11:00 la 16:00)] și perioadă nocturnă [30°C timp de 5 ore]. 8 zile la rând (de la 19:00 la 24:00). Temperatura de stres și timpul de expunere au fost selectate pe baza studiilor anterioare (Sánchez-Reynoso et al. 2014; Alvarado-Sanabría et al. 2017). Pe de altă parte, un grup de plante transferate în camera de creștere au fost ținute în seră la aceeași temperatură (30°C ziua/25°C noaptea) timp de 8 zile consecutive.
La sfârșitul experimentului, au fost obținute următoarele grupuri de tratament: (i) condiție de temperatură de creștere + aplicare de apă distilată [Control absolut (AC)], (ii) condiție de stres termic + aplicare de apă distilată [Controlul stresului termic (SC)], (iii) condiție de stres termic + aplicare de auxină (AUX), (iv) condiție de stres termic + aplicare de giberelină (GA), (v) condiție de stres termic + aplicare de citokinină (CK) și (vi) condiție de stres termic + brasinosteroid (BR) (Anexă). Aceste grupuri de tratament au fost utilizate pentru două genotipuri (F67 și F2000). Toate tratamentele au fost efectuate într-un design complet randomizat, cu cinci replicări, fiecare constând dintr-o plantă. Fiecare plantă a fost utilizată pentru a citi variabilele determinate la sfârșitul experimentului. Experimentul a durat 55 de zile expirate (DAE).
Conductanța stomatală (gs) a fost măsurată folosind un porosometru portabil (SC-1, METER Group Inc., SUA) cu valori cuprinse între 0 și 1000 mmol m-2 s-1, cu o deschidere a camerei de probă de 6,35 mm. Măsurătorile se efectuează prin atașarea unei sonde stomatograme la o frunză matură, cu lăstarul principal al plantei complet extins. Pentru fiecare tratament, s-au efectuat citiri gs pe trei frunze ale fiecărei plante între orele 11:00 și 16:00 și s-a calculat media acestora.
Greutatea proaspătă (CPR) a fost determinată conform metodei descrise de Ghoulam și colab. (2002). Foaia complet expandată utilizată pentru determinarea g a fost, de asemenea, utilizată pentru măsurarea CPR. Greutatea proaspătă (GP) a fost determinată imediat după recoltare folosind un cântar digital. Frunzele au fost apoi plasate într-un recipient de plastic umplut cu apă și lăsate la întuneric la temperatura camerei (22°C) timp de 48 de ore. Apoi, au fost cântărite pe un cântar digital și înregistrată greutatea expandată (GP). Frunzele umflate au fost uscate în cuptor la 75°C timp de 48 de ore, iar greutatea lor uscată (GPS) a fost înregistrată.
Conținutul relativ de clorofilă a fost determinat folosind un aparat de măsurare a clorofilei (atLeafmeter, FT Green LLC, SUA) și exprimat în unități atLeaf (Dey et al., 2016). Citirile eficienței cuantice maxime ale PSII (raportul Fv/Fm) au fost înregistrate folosind un fluorimetru de clorofilă cu excitație continuă (Handy PEA, Hansatech Instruments, Marea Britanie). Frunzele au fost adaptate la întuneric folosind cleme pentru frunze timp de 20 de minute înainte de măsurătorile Fv/Fm (Restrepo-Diaz și Garces-Varon, 2013). După ce frunzele s-au aclimatizat la întuneric, s-au măsurat valoarea inițială (F0) și fluorescența maximă (Fm). Din aceste date s-au calculat fluorescența variabilă (Fv = Fm – F0), raportul dintre fluorescența variabilă și fluorescența maximă (Fv/Fm), randamentul cuantic maxim al fotochimiei PSII (Fv/F0) și raportul Fm/F0 (Baker, 2008; Lee et al., 2017). Citirile relative ale clorofilei și fluorescenței clorofilei au fost efectuate pe aceleași frunze utilizate pentru măsurătorile gs.
Aproximativ 800 mg de greutate proaspătă a frunzelor au fost colectate ca variabile biochimice. Probele de frunze au fost apoi omogenizate în azot lichid și depozitate pentru analize ulterioare. Metoda spectrometrică utilizată pentru estimarea conținutului de clorofilă a, b și carotenoizi din țesuturi se bazează pe metoda și ecuațiile descrise de Wellburn (1994). Probele de țesut frunzec (30 mg) au fost colectate și omogenizate în 3 ml de acetonă 80%. Probele au fost apoi centrifugate (model 420101, Becton Dickinson Primary Care Diagnostics, SUA) la 5000 rpm timp de 10 minute pentru a îndepărta particulele. Supernatantul a fost diluat până la un volum final de 6 ml prin adăugarea de acetonă 80% (Sims și Gamon, 2002). Conținutul de clorofilă a fost determinat la 663 (clorofila a) și 646 (clorofila b) nm, iar cel de carotenoizi la 470 nm utilizând un spectrofotometru (Spectronic BioMate 3 UV-vis, Thermo, SUA).
Metoda cu acid tiobarbituric (TBA) descrisă de Hodges și colab. (1999) a fost utilizată pentru a evalua peroxidarea lipidică membranară (MDA). Aproximativ 0,3 g de țesut foliar au fost, de asemenea, omogenizate în azot lichid. Probele au fost centrifugate la 5000 rpm, iar absorbanța a fost măsurată pe un spectrofotometru la 440, 532 și 600 nm. În final, concentrația de MDA a fost calculată folosind coeficientul de extincție (157 M mL−1).
Conținutul de prolină din toate tratamentele a fost determinat utilizând metoda descrisă de Bates și colab. (1973). Se adaugă 10 ml de soluție apoasă 3% de acid sulfosalicilic la proba stocată și se filtrează prin hârtie de filtru Whatman (nr. 2). Apoi, 2 ml din acest filtrat au reacționat cu 2 ml de acid nonhidric și 2 ml de acid acetic glacial. Amestecul a fost plasat într-o baie de apă la 90°C timp de 1 oră. Se oprește reacția prin incubare pe gheață. Se agită energic tubul folosind un agitator vortex și se dizolvă soluția rezultată în 4 ml de toluen. Citirile de absorbanță au fost determinate la 520 nm utilizând același spectrofotometru utilizat pentru cuantificarea pigmenților fotosintetici (Spectronic BioMate 3 UV-Vis, Thermo, Madison, WI, SUA).
Metoda descrisă de Gerhards și colab. (2016) pentru calcularea temperaturii coronamentului și a CSI. Fotografiile termice au fost realizate cu o cameră FLIR 2 (FLIR Systems Inc., Boston, MA, SUA) cu o precizie de ±2°C la sfârșitul perioadei de stres. Se plasează o suprafață albă în spatele plantei pentru fotografiere. Din nou, două fabrici au fost considerate ca modele de referință. Plantele au fost așezate pe o suprafață albă; una a fost acoperită cu un adjuvant agricol (Agrotin, Bayer CropScience, Bogotá, Columbia) pentru a simula deschiderea tuturor stomatelor [modul umed (Twet)], iar cealaltă a fost o frunză fără nicio aplicare [modul uscat (Tdry)] (Castro-Duque și colab., 2020). Distanța dintre cameră și ghiveci în timpul filmării a fost de 1 m.
Indicele de toleranță relativă a fost calculat indirect folosind conductanța stomatală (gs) a plantelor tratate comparativ cu plantele de control (plante fără tratamente de stres și cu regulatori de creștere aplicați) pentru a determina toleranța genotipurilor tratate evaluate în acest studiu. Indicele de toleranță relativă (RTI) a fost obținut folosind o ecuație adaptată de la Chávez-Arias și colab. (2020).
În fiecare experiment, toate variabilele fiziologice menționate mai sus au fost determinate și înregistrate la 55 DAE folosind frunze complet expandate colectate din coronamentul superior. În plus, măsurătorile au fost efectuate într-o cameră de creștere pentru a evita modificarea condițiilor de mediu în care cresc plantele.
Datele din primul și al doilea experiment au fost analizate împreună, ca o serie de experimente. Fiecare grup experimental a fost format din 5 plante, iar fiecare plantă a constituit o unitate experimentală. A fost efectuată analiza varianței (ANOVA) (P ≤ 0,05). Când s-au detectat diferențe semnificative, s-a utilizat testul comparativ post-hoc al lui Tukey la P ≤ 0,05. S-a utilizat funcția arcsinus pentru a converti valorile procentuale. Datele au fost analizate folosind software-ul Statistix v 9.0 (Analytical Software, Tallahassee, FL, SUA) și reprezentate grafic folosind SigmaPlot (versiunea 10.0; Systat Software, San Jose, CA, SUA). Analiza componentelor principale a fost efectuată folosind software-ul InfoStat 2016 (Analysis Software, Universitatea Națională din Cordoba, Argentina) pentru a identifica cei mai buni regulatori de creștere a plantelor studiați.
Tabelul 1 prezintă un rezumat al ANOVA, prezentând experimentele, diferitele tratamente și interacțiunile acestora cu pigmenții fotosintetici ai frunzelor (clorofila a, b, totală și carotenoide), conținutul de malondialdehidă (MDA) și prolină, precum și conductanța stomatală. Efectul gs, conținutului relativ de apă (RWC), conținutului de clorofilă, parametrilor de fluorescență a clorofilei alfa, temperaturii coroanei (PCT) (°C), indicelui de stres al culturii (CSI) și indicelui de toleranță relativă a plantelor de orez la 55 DAE.
Tabelul 1. Rezumatul datelor ANOVA privind variabilele fiziologice și biochimice ale orezului între experimente (genotipuri) și tratamente de stres termic.
Diferențele (P≤0,01) în interacțiunile pigmenților fotosintetici ai frunzelor, conținutul relativ de clorofilă (valorile Atleaf) și parametrii de fluorescență a alfa-clorofilei între experimente și tratamente sunt prezentate în Tabelul 2. Temperaturile ridicate din timpul zilei și al nopții au crescut conținutul total de clorofilă și carotenoizi. Răsadurile de orez fără pulverizare foliară cu fitohormoni (2,36 mg g-1 pentru „F67” și 2,56 mg g-1 pentru „F2000”), comparativ cu plantele cultivate în condiții optime de temperatură (2,67 mg g-1)), au prezentat un conținut total de clorofilă mai mic. În ambele experimente, „F67” a fost de 2,80 mg g-1, iar „F2000” a fost de 2,80 mg g-1. În plus, răsadurile de orez tratate cu o combinație de spray-uri cu AUX și GA în condiții de stres termic au prezentat, de asemenea, o scădere a conținutului de clorofilă la ambele genotipuri (AUX = 1,96 mg g-1 și GA = 1,45 mg g-1 pentru „F67”; AUX = 1,96 mg g-1 și GA = 1,45 mg g-1 pentru „F67″; AUX = 2,24 mg) g-1 și GA = 1,43 mg g-1 (pentru „F2000″) în condiții de stres termic. În condiții de stres termic, tratamentul foliar cu BR a dus la o ușoară creștere a acestei variabile la ambele genotipuri. În cele din urmă, spray-ul foliar cu CK a prezentat cele mai mari valori ale pigmentului fotosintetic dintre toate tratamentele (tratamentele AUX, GA, BR, SC și AC) la genotipurile F67 (3,24 mg g-1) și F2000 (3,65 mg g-1). Conținutul relativ de clorofilă (unitatea Atleaf) a fost, de asemenea, redus de stresul termic combinat. Cele mai mari valori au fost înregistrate și la plantele pulverizate cu CC în ambele genotipuri (41,66 pentru „F67” și 49,30 pentru „F2000”). Raporturile Fv și Fv/Fm au arătat diferențe semnificative între tratamente și soiuri (Tabelul 2). Per total, dintre aceste variabile, soiul F67 a fost mai puțin susceptibil la stres termic decât soiul F2000. Raporturile Fv și Fv/Fm au avut mai mult de suferit în al doilea experiment. Răsadurile „F2000” stresate care nu au fost pulverizate cu fitohormoni au avut cele mai mici valori Fv (2120,15) și raporturi Fv/Fm (0,59), dar pulverizarea foliară cu CK a ajutat la restabilirea acestor valori (Fv: 2591,89, raport Fv/Fm: 0,73). , primind citiri similare cu cele înregistrate la plantele „F2000” cultivate în condiții optime de temperatură (Fv: 2955,35, raport Fv/Fm: 0,73:0,72). Nu au existat diferențe semnificative în ceea ce privește fluorescența inițială (F0), fluorescența maximă (Fm), randamentul cuantic fotochimic maxim al PSII (Fv/F0) și raportul Fm/F0. În cele din urmă, BR a prezentat o tendință similară cu cea observată la CK (Fv 2545,06, raport Fv/Fm 0,73).
Tabelul 2. Efectul stresului termic combinat (40°/30°C zi/noapte) asupra pigmenților fotosintetici ai frunzelor [clorofilă totală (Chl Total), clorofilă a (Chl a), clorofilă b (Chl b) și carotenoizi Cx+c]], conținut relativ de clorofilă (unitatea Atliff), parametri de fluorescență a clorofilei (fluorescență inițială (F0), fluorescență maximă (Fm), fluorescență variabilă (Fv), eficiență maximă a PSII (Fv/Fm), randament cuantic fotochimic maxim al PSII (Fv/F0) și Fm/F0 la plante din două genotipuri de orez [Federrose 67 (F67) și Federrose 2000 (F2000)] la 55 de zile după răsărire (DAE)).
Conținutul relativ de apă (CRP) al plantelor de orez tratate diferit a prezentat diferențe (P ≤ 0,05) în interacțiunea dintre tratamentele experimentale și cele foliare (Fig. 1A). Când au fost tratate cu SA, cele mai mici valori au fost înregistrate pentru ambele genotipuri (74,01% pentru F67 și 76,6% pentru F2000). În condiții de stres termic, CRP al plantelor de orez din ambele genotipuri tratate cu fitohormoni diferiți a crescut semnificativ. Per total, aplicările foliare de CK, GA, AUX sau BR au crescut CRP la valori similare cu cele ale plantelor cultivate în condiții optime în timpul experimentului. Plantele de control absolut și cele tratate foliar au înregistrat valori de aproximativ 83% pentru ambele genotipuri. Pe de altă parte, gs a prezentat, de asemenea, diferențe semnificative (P ≤ 0,01) în interacțiunea experiment-tratament (Fig. 1B). Planta de control absolut (CA) a înregistrat, de asemenea, cele mai mari valori pentru fiecare genotip (440,65 mmol m-2s-1 pentru F67 și 511,02 mmol m-2s-1 pentru F2000). Plantele de orez supuse doar stresului termic combinat au prezentat cele mai mici valori ale gs pentru ambele genotipuri (150,60 mmol m-2s-1 pentru F67 și 171,32 mmol m-2s-1 pentru F2000). Tratamentul foliar cu toți regulatorii de creștere a plantelor a crescut, de asemenea, g. La plantele de orez F2000 pulverizate cu CC, efectul pulverizării foliare cu fitohormoni a fost mai evident. Acest grup de plante nu a prezentat diferențe în comparație cu plantele de control absolut (CA 511,02 și CC 499,25 mmol m-2s-1).
Figura 1. Efectul stresului termic combinat (40°/30°C zi/noapte) asupra conținutului relativ de apă (RWC) (A), conductanței stomate (gs) (B), producției de malondialdehidă (MDA) (C) și conținutului de prolină (D) la plante din două genotipuri de orez (F67 și F2000) la 55 de zile după răsărire (DAE). Tratamentele evaluate pentru fiecare genotip au inclus: control absolut (AC), control stres termic (SC), stres termic + auxină (AUX), stres termic + giberelină (GA), stres termic + mitogen celular (CK) și stres termic + brasinosteroid (BR). Fiecare coloană reprezintă media ± eroarea standard a cinci puncte de date (n = 5). Coloanele urmate de litere diferite indică diferențe semnificative statistic conform testului Tukey (P ≤ 0,05). Literele cu semn egal indică faptul că media nu este semnificativă statistic (≤ 0,05).
Conținuturile de MDA (P ≤ 0,01) și prolină (P ≤ 0,01) au arătat, de asemenea, diferențe semnificative în interacțiunea dintre experiment și tratamentele cu fitohormoni (Fig. 1C, D). O peroxidare lipidică crescută a fost observată în cazul tratamentului SC la ambele genotipuri (Figura 1C), cu toate acestea, plantele tratate cu spray cu regulator de creștere a frunzelor au prezentat o peroxidare lipidică scăzută la ambele genotipuri; În general, utilizarea fitohormonilor (CA, AUC, BR sau GA) duce la o scădere a peroxidării lipidice (conținutul de MDA). Nu s-au constatat diferențe între plantele AC din cele două genotipuri și plantele supuse stresului termic și pulverizate cu fitohormoni (valorile FW observate la plantele „F67” au variat între 4,38 și 6,77 µmol g-1, iar la plantele FW „F2000” valorile observate au variat între 2,84 și 9,18 µmol g-1 (plante). Pe de altă parte, sinteza prolinei la plantele „F67” a fost mai mică decât la plantele „F2000” supuse stresului combinat, ceea ce a dus la o creștere a producției de prolină. La plantele de orez supuse stresului termic, în ambele experimente, s-a observat că administrarea acestor hormoni a crescut semnificativ conținutul de aminoacizi al plantelor F2000 (AUX și BR au fost 30,44 și respectiv 18,34 µmol g-1) (Fig. 1G).
Efectele pulverizării foliare cu regulator de creștere a plantelor și ale stresului termic combinat asupra temperaturii coronamentului plantei și a indicelui de toleranță relativă (RTI) sunt prezentate în Figurile 2A și B. Pentru ambele genotipuri, temperatura coronamentului plantelor AC a fost apropiată de 27°C, iar cea a plantelor SC a fost în jur de 28°C. De asemenea, s-a observat că tratamentele foliare cu CK și BR au dus la o scădere cu 2-3°C a temperaturii coronamentului în comparație cu plantele SC (Figura 2A). RTI a prezentat un comportament similar cu alte variabile fiziologice, arătând diferențe semnificative (P ≤ 0,01) în interacțiunea dintre experiment și tratament (Figura 2B). Plantele SC au prezentat o toleranță mai scăzută a plantelor la ambele genotipuri (34,18% și 33,52% pentru plantele de orez „F67” și respectiv „F2000”). Hrănirea foliară cu fitohormoni îmbunătățește RTI la plantele expuse la stres termic ridicat. Acest efect a fost mai pronunțat la plantele „F2000” pulverizate cu CC, la care RTI a fost de 97,69. Pe de altă parte, diferențe semnificative au fost observate doar în ceea ce privește indicele de stres la randament (ICS) al plantelor de orez în condiții de stres prin pulverizare foliară (P ≤ 0,01) (Fig. 2B). Doar plantele de orez supuse unui stres termic complex au prezentat cea mai mare valoare a indicelui de stres (0,816). Când plantele de orez au fost pulverizate cu diverși fitohormoni, indicele de stres a fost mai mic (valori de la 0,6 la 0,67). În cele din urmă, planta de orez cultivată în condiții optime a avut o valoare de 0,138.
Figura 2. Efectele stresului termic combinat (40°/30°C zi/noapte) asupra temperaturii coronamentului (A), indicelui de toleranță relativă (RTI) (B) și indicelui de stres al culturii (CSI) (C) la două specii de plante. Genotipurile comerciale de orez (F67 și F2000) au fost supuse unor tratamente termice diferite. Tratamentele evaluate pentru fiecare genotip au inclus: control absolut (AC), controlul stresului termic (SC), stres termic + auxină (AUX), stres termic + giberelină (GA), stres termic + mitogen celular (CK) și stres termic + brasinosteroid (BR). Stresul termic combinat implică expunerea plantelor de orez la temperaturi ridicate zi/noapte (40°/30°C zi/noapte). Fiecare coloană reprezintă media ± eroarea standard a cinci puncte de date (n = 5). Coloanele urmate de litere diferite indică diferențe semnificative statistic conform testului Tukey (P ≤ 0,05). Literele cu semn egal indică faptul că media nu este semnificativă statistic (≤ 0,05).
Analiza componentelor principale (PCA) a relevat că variabilele evaluate la 55 DAE au explicat 66,1% din răspunsurile fiziologice și biochimice ale plantelor de orez stresate termic și tratate cu spray cu regulator de creștere (Fig. 3). Vectorii reprezintă variabilele, iar punctele reprezintă regulatorii de creștere a plantelor (GR). Vectorii gs, conținutul de clorofilă, eficiența cuantică maximă a PSII (Fv/Fm) și parametrii biochimici (TChl, MDA și prolină) se află la unghiuri apropiate față de origine, indicând o corelație ridicată între comportamentul fiziologic al plantelor și variabila acestora. Un grup (V) a inclus puieți de orez cultivați la temperatură optimă (AT) și plante F2000 tratate cu CK și BA. În același timp, majoritatea plantelor tratate cu GR au format un grup separat (IV), iar tratamentul cu GA în F2000 a format un grup separat (II). În schimb, puieții de orez stresați termic (grupurile I și III) fără nicio pulverizare foliară cu fitohormoni (ambele genotipuri au fost SC) au fost localizați într-o zonă opusă grupului V, demonstrând efectul stresului termic asupra fiziologiei plantelor. .
Figura 3. Analiza bigrafică a efectelor stresului termic combinat (40°/30°C zi/noapte) asupra plantelor din două genotipuri de orez (F67 și F2000) la 55 de zile după răsărire (DAE). Abrevieri: AC F67, control absolut F67; SC F67, control al stresului termic F67; AUX F67, stres termic + auxină F67; GA F67, stres termic + giberelină F67; CK F67, stres termic + diviziune celulară BR F67, stres termic + brasinosteroid F67; AC F2000, control absolut F2000; SC F2000, Controlul stresului termic F2000; AUX F2000, stres termic + auxină F2000; GA F2000, stres termic + giberelină F2000; CK F2000, stres termic + citokinină, BR F2000, stres termic + steroid din alamă; F2000.
Variabile precum conținutul de clorofilă, conductanța stomatală, raportul Fv/Fm, CSI, MDA, RTI și conținutul de prolină pot ajuta la înțelegerea adaptării genotipurilor de orez și la evaluarea impactului strategiilor agronomice la stres termic (Sarsu et al., 2018; Quintero-Calderon et al., 2021). Scopul acestui experiment a fost de a evalua efectul aplicării a patru regulatori de creștere asupra parametrilor fiziologici și biochimici ai răsadurilor de orez în condiții complexe de stres termic. Testarea răsadurilor este o metodă simplă și rapidă pentru evaluarea simultană a plantelor de orez, în funcție de dimensiunea sau starea infrastructurii disponibile (Sarsu et al. 2018). Rezultatele acestui studiu au arătat că stresul termic combinat induce răspunsuri fiziologice și biochimice diferite la cele două genotipuri de orez, indicând un proces de adaptare. Aceste rezultate indică, de asemenea, că pulverizarea foliară cu regulatori de creștere (în principal citokinine și brasinosteroizi) ajută orezul să se adapteze la stresul termic complex, deoarece favorizarea afectează în principal gs, RWC, raportul Fv/Fm, pigmenții fotosintetici și conținutul de prolină.
Aplicarea regulatorilor de creștere ajută la îmbunătățirea stării apei la plantele de orez aflate în condiții de stres termic, care poate fi asociat cu un stres mai mare și temperaturi mai scăzute ale coronamentului plantei. Acest studiu a arătat că, printre plantele „F2000” (genotip susceptibil), plantele de orez tratate în principal cu CK sau BR au avut valori gs mai mari și valori PCT mai mici decât plantele tratate cu SC. Studiile anterioare au arătat, de asemenea, că gs și PCT sunt indicatori fiziologici exacți care pot determina răspunsul adaptiv al plantelor de orez și efectele strategiilor agronomice asupra stresului termic (Restrepo-Diaz și Garces-Varon, 2013; Sarsu și colab., 2018; Quintero). - Carr DeLong și colab., 2021). CK sau BR din frunze sporesc g sub stres, deoarece acești hormoni vegetali pot promova deschiderea stomatelor prin interacțiuni sintetice cu alte molecule de semnalizare, cum ar fi ABA (promotor al închiderii stomatelor sub stres abiotic) (Macková și colab., 2013; Zhou și colab., 2013). , 2014). Deschiderea stomatelor promovează răcirea frunzelor și ajută la reducerea temperaturii coronamentului (Sonjaroon et al., 2018; Quintero-Calderón et al., 2021). Din aceste motive, temperatura coronamentului plantelor de orez pulverizate cu CK sau BR poate fi mai scăzută în condiții de stres termic combinat.
Stresul la temperaturi ridicate poate reduce conținutul de pigmenți fotosintetici din frunze (Chen și colab., 2017; Ahammed și colab., 2018). În acest studiu, atunci când plantele de orez au fost supuse stresului termic și nu au fost pulverizate cu niciun regulator de creștere a plantelor, pigmenții fotosintetici au avut tendința de a scădea în ambele genotipuri (Tabelul 2). Feng și colab. (2013) au raportat, de asemenea, o scădere semnificativă a conținutului de clorofilă în frunzele a două genotipuri de grâu expuse la stres termic. Expunerea la temperaturi ridicate duce adesea la scăderea conținutului de clorofilă, care se poate datora scăderii biosintezei clorofilei, degradării pigmenților sau efectelor lor combinate sub stres termic (Fahad și colab., 2017). Cu toate acestea, plantele de orez tratate în principal cu CK și BA au crescut concentrația de pigmenți fotosintetici din frunze sub stres termic. Rezultate similare au fost raportate și de Jespersen și Huang (2015) și Suchsagunpanit și colab. (2015), care au observat o creștere a conținutului de clorofilă din frunze în urma aplicării hormonilor zeatin și epibrasinosteroid la iarba de pădure și respectiv orez stresate termic. O explicație rezonabilă pentru motivul pentru care CK și BR promovează creșterea conținutului de clorofilă din frunze în condiții de stres termic combinat este că CK poate spori inițierea inducției susținute a promotorilor de expresie (cum ar fi promotorul de activare a senescenței (SAG12) sau promotorul HSP18) și poate reduce pierderea de clorofilă din frunze, întârziind senescența frunzelor și crescând rezistența plantelor la căldură (Liu et al., 2020). BR poate proteja clorofila din frunze și poate crește conținutul de clorofilă din frunze prin activarea sau inducerea sintezei enzimelor implicate în biosinteza clorofilei în condiții de stres (Sharma et al., 2017; Siddiqui et al., 2018). În cele din urmă, doi fitohormoni (CK și BR) promovează, de asemenea, exprimarea proteinelor de șoc termic și îmbunătățesc diverse procese metabolice de adaptare, cum ar fi creșterea biosintezei clorofilei (Sharma et al., 2017; Liu et al., 2020).
Parametrii de fluorescență ai clorofilei a oferă o metodă rapidă și nedistructivă care poate evalua toleranța plantelor sau adaptarea la condiții de stres abiotic (Chaerle et al. 2007; Kalaji et al. 2017). Parametri precum raportul Fv/Fm au fost utilizați ca indicatori ai adaptării plantelor la condițiile de stres (Alvarado-Sanabria et al. 2017; Chavez-Arias et al. 2020). În acest studiu, plantele SC au prezentat cele mai mici valori ale acestei variabile, predominant plantele de orez „F2000”. Yin et al. (2010) au constatat, de asemenea, că raportul Fv/Fm al frunzelor de orez cu cea mai înaltă creștere a scăzut semnificativ la temperaturi peste 35°C. Conform lui Feng et al. (2013), raportul Fv/Fm mai mic sub stres termic indică faptul că rata de captare și conversie a energiei de excitație de către centrul de reacție PSII este redusă, indicând faptul că centrul de reacție PSII se dezintegrează sub stres termic. Această observație ne permite să concluzionăm că perturbările aparatului fotosintetic sunt mai pronunțate la soiurile sensibile (Fedearroz 2000) decât la soiurile rezistente (Fedearroz 67).
Utilizarea CK sau BR a îmbunătățit în general performanța PSII în condiții complexe de stres termic. Rezultate similare au fost obținute de Suchsagunpanit și colab. (2015), care au observat că aplicarea BR a crescut eficiența PSII în condiții de stres termic la orez. Kumar și colab. (2020) au descoperit, de asemenea, că plantele de năut tratate cu CK (6-benziladenină) și supuse stresului termic au crescut raportul Fv/Fm, concluzionând că aplicarea foliară a CK prin activarea ciclului pigmentului zeaxantinic a promovat activitatea PSII. În plus, pulverizarea foliară cu BR a favorizat fotosinteza PSII în condiții de stres combinat, indicând faptul că aplicarea acestui fitohormon a dus la o disipare scăzută a energiei de excitație a antenelor PSII și a promovat acumularea de proteine ​​mici de șoc termic în cloroplaste (Ogweno și colab. 2008; Kothari și Lachowitz, 2021).
Conținutul de MDA și prolină crește adesea atunci când plantele sunt supuse stresului abiotic, comparativ cu plantele cultivate în condiții optime (Alvarado-Sanabria et al. 2017). Studiile anterioare au arătat, de asemenea, că nivelurile de MDA și prolină sunt indicatori biochimici care pot fi utilizați pentru a înțelege procesul de adaptare sau impactul practicilor agronomice la orez la temperaturi ridicate pe timp de zi sau noapte (Alvarado-Sanabria et al., 2017; Quintero-Calderón et al., 2021). Aceste studii au arătat, de asemenea, că nivelurile de MDA și prolină au avut tendința de a fi mai mari la plantele de orez expuse la temperaturi ridicate noaptea, respectiv ziua. Cu toate acestea, pulverizarea foliară cu CK și BR a contribuit la o scădere a MDA și la o creștere a nivelurilor de prolină, în principal la genotipul tolerant (Federroz 67). Pulverizarea cu CK poate promova supraexprimarea citokinin oxidazei/dehidrogenazei, crescând astfel conținutul de compuși protectori, cum ar fi betaina și prolina (Liu et al., 2020). BR promovează inducerea unor osmoprotectori precum betaina, zaharurile și aminoacizii (inclusiv prolina liberă), menținând echilibrul osmotic celular în multe condiții de mediu adverse (Kothari și Lachowiec, 2021).
Indicele de stres al culturilor (ISC) și indicele de toleranță relativă (ITR) sunt utilizați pentru a determina dacă tratamentele evaluate ajută la atenuarea diferitelor stresuri (abiotice și biotice) și au un efect pozitiv asupra fiziologiei plantelor (Castro-Duque et al., 2020; Chavez-Arias et al., 2020). Valorile ISC pot varia de la 0 la 1, reprezentând condiții de stres și, respectiv, condiții fără stres (Lee et al., 2010). Valorile ISC ale plantelor stresate termic (SC) au variat de la 0,8 la 0,9 (Figura 2B), indicând faptul că plantele de orez au fost afectate negativ de stresul combinat. Cu toate acestea, pulverizarea foliară cu BC (0,6) sau CK (0,6) a dus în principal la o scădere a acestui indicator în condiții de stres abiotic, comparativ cu plantele de orez SC. La plantele F2000, RTI a prezentat o creștere mai mare atunci când s-a utilizat CA (97,69%) și BC (60,73%) comparativ cu SA (33,52%), indicând faptul că acești regulatori de creștere a plantelor contribuie, de asemenea, la îmbunătățirea răspunsului orezului la toleranța compoziției la supraîncălzire. Acești indici au fost propuși pentru a gestiona condițiile de stres la diferite specii. Un studiu realizat de Lee și colab. (2010) a arătat că CSI a două soiuri de bumbac aflate sub stres hidric moderat a fost de aproximativ 0,85, în timp ce valorile CSI ale soiurilor bine irigate au variat de la 0,4 la 0,6, concluzionând că acest indice este un indicator al adaptării soiurilor la apă în condiții stresante. Mai mult, Chavez-Arias și colab. (2020) au evaluat eficacitatea elicitorilor sintetici ca strategie cuprinzătoare de gestionare a stresului la plantele C. elegans și au constatat că plantele pulverizate cu acești compuși au prezentat un RTI mai mare (65%). Pe baza celor de mai sus, CK și BR pot fi considerate strategii agronomice care vizează creșterea toleranței orezului la stresul termic complex, deoarece acești regulatori de creștere a plantelor induc răspunsuri biochimice și fiziologice pozitive.
În ultimii ani, cercetările în domeniul orezului din Columbia s-au concentrat pe evaluarea genotipurilor tolerante la temperaturi ridicate pe timp de zi sau de noapte, utilizând trăsături fiziologice sau biochimice (Sánchez-Reinoso et al., 2014; Alvarado-Sanabria et al., 2021). Cu toate acestea, în ultimii ani, analiza tehnologiilor practice, economice și profitabile a devenit din ce în ce mai importantă pentru a propune o gestionare integrată a culturilor pentru a îmbunătăți efectele perioadelor complexe de stres termic din țară (Calderón-Páez et al., 2021; Quintero-Calderon et al., 2021). Astfel, răspunsurile fiziologice și biochimice ale plantelor de orez la stresul termic complex (40°C zi/30°C noapte) observate în acest studiu sugerează că pulverizarea foliară cu CK sau BR poate fi o metodă adecvată de gestionare a culturilor pentru a atenua efectele adverse. Efectul perioadelor de stres termic moderat. Aceste tratamente au îmbunătățit toleranța ambelor genotipuri de orez (CSI scăzut și RTI ridicat), demonstrând o tendință generală în răspunsurile fiziologice și biochimice ale plantelor la stres termic combinat. Principalul răspuns al plantelor de orez a fost o scădere a conținutului de GC, clorofilă totală, clorofile α și β și carotenoide. În plus, plantele suferă de deteriorare a PSII (scăderea parametrilor de fluorescență ai clorofilei, cum ar fi raportul Fv/Fm) și creșterea peroxidării lipidice. Pe de altă parte, când orezul a fost tratat cu CK și BR, aceste efecte negative au fost atenuate, iar conținutul de prolină a crescut (Fig. 4).
Figura 4. Model conceptual al efectelor stresului termic combinat și ale pulverizării foliare cu regulator de creștere a plantelor asupra plantelor de orez. Săgețile roșii și albastre indică efectele negative sau pozitive ale interacțiunii dintre stresul termic și aplicarea foliară a BR (brassinosteroid) și CK (citokinină) asupra răspunsurilor fiziologice și biochimice, respectiv. gs: conductanță stomatală; Chl total: conținut total de clorofilă; Chl α: conținut de clorofilă β; Cx+c: conținut de carotenoizi;
În concluzie, răspunsurile fiziologice și biochimice din acest studiu indică faptul că plantele de orez Fedearroz 2000 sunt mai susceptibile la o perioadă de stres termic complex decât plantele de orez Fedearroz 67. Toți regulatorii de creștere evaluați în acest studiu (auxine, gibereline, citokinine sau brasinosteroizi) au demonstrat un anumit grad de reducere combinată a stresului termic. Cu toate acestea, citokinina și brasinosteroizii au indus o mai bună adaptare a plantelor, deoarece ambii regulatori de creștere a plantelor au crescut conținutul de clorofilă, parametrii de fluorescență a alfa-clorofilei, gs și RWC în comparație cu plantele de orez fără nicio aplicare și, de asemenea, au scăzut conținutul de MDA și temperatura coronamentului. În concluzie, concluzionăm că utilizarea regulatorilor de creștere a plantelor (citokinine și brasinosteroizi) este un instrument util în gestionarea condițiilor de stres din culturile de orez cauzate de stresul termic sever în perioadele cu temperaturi ridicate.
Materialele originale prezentate în studiu sunt incluse în articol, iar întrebări suplimentare pot fi adresate autorului corespondent.