Plantkreskaj reguligiloj (PGR-oj)estas kostefika maniero plibonigi plantajn defendojn sub stresaj kondiĉoj. Ĉi tiu studo esploris la kapablon de duPGR-oj, tioureo (TU) kaj arginino (Arg), por mildigi salstreson en tritiko. La rezultoj montris, ke TU kaj Arg, precipe kiam uzataj kune, povus reguligi plantkreskon sub salstreso. Iliaj traktadoj signife pliigis la aktivecojn de antioksidaj enzimoj, samtempe malpliigante la nivelojn de reaktivaj oksigenaj specioj (ROS), malondialdehido (MDA), kaj relativan elektrolitan elfluadon (REL) en tritikplantidoj. Krome, ĉi tiuj traktadoj signife malpliigis Na+ kaj Ca2+ koncentriĝojn kaj la Na+/K+ proporcion, samtempe signife pliigante la K+ koncentriĝon, tiel konservante la jon-osmozan ekvilibron. Pli grave, TU kaj Arg signife pliigis la klorofilan enhavon, netan fotosintezan indicon, kaj gasan interŝanĝan indicon de tritikplantidoj sub salstreso. TU kaj Arg uzataj sole aŭ kombine povus pliigi la sekan substancan amasiĝon je 9,03–47,45%, kaj la pliiĝo estis plej granda kiam ili estis uzataj kune. Konklude, ĉi tiu studo emfazas, ke konservi redoksan homeostazon kaj jonan ekvilibron estas grava por plibonigi plantan toleremon al salstreso. Krome, TU kaj Arg estis rekomenditaj kiel eblaj...plantkreskigaj reguligiloj,precipe kiam uzataj kune, por plibonigi tritikan rikolton.
Rapidaj ŝanĝoj en klimato kaj agrikulturaj praktikoj pliigas la degeneron de agrikulturaj ekosistemoj1. Unu el la plej gravaj konsekvencoj estas tersalinigo, kiu minacas tutmondan nutraĵsekurecon2. Saliĝo nuntempe tuŝas ĉirkaŭ 20% de kultivebla tero tutmonde, kaj ĉi tiu nombro povus pliiĝi al 50% antaŭ 20503. Salo-alkala streso povas kaŭzi osmozan streson en kultivaĵradikoj, kiu interrompas la jonan ekvilibron en la planto4. Tiaj malfavoraj kondiĉoj ankaŭ povas konduki al akcelita klorofila malkomponiĝo, malpliigitaj fotosintezaj indicoj kaj metabolaj perturboj, finfine rezultante en reduktitaj plantrendimentoj5,6. Krome, ofta grava efiko estas la pliigita generado de reaktivaj oksigenaj specioj (ROS), kiuj povas kaŭzi oksidativan damaĝon al diversaj biomolekuloj, inkluzive de DNA, proteinoj kaj lipidoj7.
Tritiko (Triticum aestivum) estas unu el la plej gravaj cerealaj kultivaĵoj en la mondo. Ĝi estas ne nur la plej vaste kultivata cereala kultivaĵo, sed ankaŭ grava komerca kultivaĵo8. Tamen, tritiko estas sentema al salo, kiu povas inhibicii ĝian kreskon, interrompi ĝiajn fiziologiajn kaj biokemiajn procezojn, kaj signife redukti ĝian rendimenton. La ĉefaj strategioj por mildigi la efikojn de sala streso inkluzivas genetikan modifon kaj la uzon de plantkreskoreguligiloj. Genetike modifitaj organismoj (GM) estas la uzo de genredaktado kaj aliaj teknikoj por disvolvi sal-toleremajn tritikajn variaĵojn9,10. Aliflanke, plantkreskoreguligiloj plifortigas saleltenivon en tritiko per reguligo de fiziologiaj agadoj kaj niveloj de sal-rilataj substancoj, tiel mildigante stresdamaĝon11. Ĉi tiuj reguligiloj estas ĝenerale pli akceptitaj kaj vaste uzataj ol transgenaj aliroj. Ili povas plibonigi planttoleremon al diversaj abiotaj stresoj kiel saleco, sekeco kaj pezaj metaloj, kaj antaŭenigi semĝermadon, nutraĵan asimiladon kaj reproduktan kreskon, tiel pliigante kultivaĵan rendimenton kaj kvaliton.12 Plantkreskoreguligiloj estas kritikaj por certigi kultivaĵan kreskon kaj konservi rendimenton kaj kvaliton pro sia media amikeco, facileco de uzo, kostefikeco kaj praktikeco. 13 Tamen, ĉar ĉi tiuj modulatoroj havas similajn agadmekanismojn, uzi unu el ili sole eble ne estos efika. Trovi kombinaĵon de kreskoreguligiloj, kiuj povas plibonigi saleltenemon en tritiko, estas esenca por tritika bredado sub malfavoraj kondiĉoj, pliigante rendimentojn kaj certigante manĝaĵsekurecon.
Ne ekzistas studoj esplorantaj la kombinitan uzon de TU kaj Arg. Ne estas klare ĉu ĉi tiu noviga kombinaĵo povas sinergie antaŭenigi tritikkreskon sub sala streso. Tial, la celo de ĉi tiu studo estis determini ĉu ĉi tiuj du kreskoreguligiloj povas sinergie mildigi la malfavorajn efikojn de sala streso sur tritiko. Por ĉi tiu celo, ni faris mallongdaŭran hidroponan eksperimenton pri tritikplantidoj por esplori la avantaĝojn de la kombinita apliko de TU kaj Arg al tritiko sub sala streso, enfokusigante la redoksan kaj jonan ekvilibron de la plantoj. Ni hipotezis, ke la kombinaĵo de TU kaj Arg povus sinergie funkcii por redukti oksidativan damaĝon induktitan de sala streso kaj administri jonan malekvilibron, tiel pliigante saleltenemon en tritiko.
La MDA-enhavo de la specimenoj estis determinita per la tiobarbiturata acida metodo. Precize pezu 0.1 g da freŝa prova pulvoro, ekstraktu per 1 ml da 10% trikloroacetata acido dum 10 minutoj, centrifugigu je 10,000 g dum 20 minutoj, kaj kolektigu la supernatant. La ekstrakto estis miksita kun egala volumeno da 0.75% tiobarbiturata acido kaj inkubigite je 100 °C dum 15 minutoj. Post inkubacio, la supernatant estis kolektita per centrifugado, kaj la OD-valoroj je 450 nm, 532 nm kaj 600 nm estis mezuritaj. La MDA-koncentriĝo estis kalkulita jene:
Simile al la 3-taga traktado, la apliko de Arg kaj Tu ankaŭ signife pliigis la aktivecojn de antioksidaj enzimoj de tritikplantidoj sub la 6-taga traktado. La kombinaĵo de TU kaj Arg ankoraŭ estis la plej efika. Tamen, 6 tagojn post la traktado, la aktivecoj de la kvar antioksidaj enzimoj sub malsamaj traktadkondiĉoj montris malkreskantan tendencon kompare kun 3 tagoj post la traktado (Figuro 6).
Fotosintezo estas la bazo de akumuliĝo de seka substanco en plantoj kaj okazas en kloroplastoj, kiuj estas ekstreme sentemaj al salo. Sala streso povas konduki al oksidiĝo de la plasmomembrano, interrompo de ĉela osmoza ekvilibro, difekto de kloroplasta ultrastrukturo36, kaŭzi klorofilan degeneron, malpliigi la aktivecon de Kalvina-ciklaj enzimoj (inkluzive de Rubisco), kaj redukti elektronan translokigon de PS II al PS I37. Krome, sala streso povas indukti stoman fermon, tiel reduktante folian CO2-koncentriĝon kaj inhibiciante fotosintezon38. Niaj rezultoj konfirmis antaŭajn trovojn, ke sala streso reduktas stoman konduktivecon en tritiko, rezultante en malpliigita folian transpiran indicon kaj intraĉelan CO2-koncentriĝon, kio finfine kondukas al malpliigita fotosinteza kapacito kaj malpliigita biomaso de tritiko (Fig. 1 kaj 3). Rimarkinde, apliko de TU kaj Arg povus plibonigi la fotosintezan efikecon de tritikplantoj sub sala streso. La plibonigo de fotosinteza efikeco estis precipe signifa kiam TU kaj Arg estis aplikitaj samtempe (Fig. 3). Ĉi tio povas ŝuldiĝi al la fakto, ke TU kaj Arg reguligas la malfermon kaj fermon de la stomato, tiel plibonigante la fotosintezan efikecon, kion subtenas antaŭaj studoj. Ekzemple, Bencarti et al. trovis, ke sub sala streso, TU signife pliigis la stomatan konduktivecon, la CO2-asimiladan rapidecon kaj la maksimuman kvantum-efikecon de PSII-fotokemio en Atriplex portulacoides L.39. Kvankam ne ekzistas rektaj raportoj pruvantaj, ke Arg povas reguligi la malfermon kaj fermon de la stomato en plantoj eksponitaj al sala streso, Silveira et al. indikis, ke Arg povas antaŭenigi gasinterŝanĝon en folioj sub aridkondiĉoj22.
Resumante, ĉi tiu studo elstarigas, ke malgraŭ iliaj malsamaj agmekanismoj kaj fizik-kemiaj ecoj, TU kaj Arg povas provizi kompareblan reziston al NaCl-streso en tritikplantidoj, precipe kiam aplikataj kune. La apliko de TU kaj Arg povas aktivigi la antioksidan enziman defendsistemon de tritikplantidoj, redukti ROS-enhavon, kaj konservi la stabilecon de membranaj lipidoj, tiel konservante fotosintezon kaj Na+/K+-ekvilibron en plantidoj. Tamen, ĉi tiu studo ankaŭ havas limigojn; kvankam la sinergia efiko de TU kaj Arg estis konfirmita kaj ĝia fiziologia mekanismo estis iagrade klarigita, la pli kompleksa molekula mekanismo restas neklara. Tial, plia studo de la sinergia mekanismo de TU kaj Arg uzante transkriptomajn, metabolomajn kaj aliajn metodojn estas necesa.
La datumaroj uzitaj kaj/aŭ analizitaj dum la nuna studo estas haveblaj de la koresponda aŭtoro laŭ racia peto.
Afiŝtempo: 19-a de majo 2025