Միմետիկ Զաքսինոնը (MiZax) արդյունավետորեն խթանում է կարտոֆիլի և ելակի բույսերի աճը և արտադրողականությունը անապատային կլիմայական պայմաններում։

Կլիմայի փոփոխությունը և բնակչության արագ աճը դարձել են համաշխարհային պարենային անվտանգության հիմնական մարտահրավերներ: Մեկ խոստումնալից լուծում է…բույսերի աճի կարգավորիչներ(PGR)՝ բերքատվությունը բարձրացնելու և անբարենպաստ աճեցման պայմանները, ինչպիսիք են անապատային կլիման, հաղթահարելու համար: Վերջերս կարոտինոիդ զաքսինոնը և դրա երկու անալոգները (MiZax3 և MiZax5) ցույց են տվել խոստումնալից աճը խթանող ակտիվություն հացահատիկային և բանջարեղենային մշակաբույսերի մեջ ջերմոցային և դաշտային պայմաններում: Այստեղ մենք ավելի մանրամասն ուսումնասիրել ենք MiZax3-ի և MiZax5-ի տարբեր կոնցենտրացիաների ազդեցությունը (5 մկՄ և 10 մկՄ՝ 2021 թվականին; 2.5 մկՄ և 5 մկՄ՝ 2022 թվականին) Կամբոջայում երկու բարձրարժեք բանջարեղենային մշակաբույսերի՝ կարտոֆիլի և Սաուդյան Արաբիայի ելակի աճի և բերքատվության վրա: Արաբիա: 2021-ից 2022 թվականներին հինգ անկախ դաշտային փորձարկումների ընթացքում MiZax-ի և՛ կիրառումը զգալիորեն բարելավել է բույսերի գյուղատնտեսական բնութագրերը, բերքատվության բաղադրիչները և ընդհանուր բերքատվությունը: Հարկ է նշել, որ MiZax-ը օգտագործվում է շատ ավելի ցածր դեղաչափերով, քան հումինաթթուն (լայնորեն օգտագործվող առևտրային միացություն, որն այստեղ օգտագործվում է համեմատության համար): Այսպիսով, մեր արդյունքները ցույց են տալիս, որ MiZax-ը շատ խոստումնալից բույսերի աճի կարգավորիչ է, որը կարող է օգտագործվել բանջարանոցային մշակաբույսերի աճը և բերքատվությունը խթանելու համար նույնիսկ անապատային պայմաններում և համեմատաբար ցածր կոնցենտրացիաներով։
ՄԱԿ-ի Սննդի և գյուղատնտեսության կազմակերպության (FAO) տվյալներով՝ մեր սննդի արտադրության համակարգերը պետք է գրեթե եռապատկվեն մինչև 2050 թվականը՝ աճող համաշխարհային բնակչությանը կերակրելու համար (FAO. Մինչև 2050 թվականը աշխարհը կարիք կունենա 70%-ով ավելի շատ սննդի1): Փաստորեն, բնակչության արագ աճը, աղտոտվածությունը, վնասատուների տեղաշարժերը և հատկապես կլիմայի փոփոխության պատճառով առաջացած բարձր ջերմաստիճանն ու երաշտը բոլորն էլ գլոբալ պարենային անվտանգության առջև ծառացած մարտահրավերներ են2: Այս առումով, գյուղատնտեսական մշակաբույսերի ոչ օպտիմալ պայմաններում համախառն բերքատվության բարձրացումը այս հրատապ խնդրի անվիճելի լուծումներից մեկն է: Այնուամենայնիվ, բույսերի աճն ու զարգացումը հիմնականում կախված են հողում սննդանյութերի առկայությունից և խիստ սահմանափակվում են անբարենպաստ շրջակա միջավայրի գործոններով, ներառյալ երաշտը, աղիությունը կամ կենսաբանական սթրեսը3,4,5: Այս սթրեսները կարող են բացասաբար ազդել մշակաբույսերի առողջության և զարգացման վրա և, ի վերջո, հանգեցնել բերքատվության նվազմանը6: Բացի այդ, քաղցրահամ ջրի սահմանափակ պաշարները խիստ ազդում են մշակաբույսերի ոռոգման վրա, մինչդեռ գլոբալ կլիմայի փոփոխությունը անխուսափելիորեն կրճատում է վարելահողերի մակերեսը, իսկ այնպիսի իրադարձություններ, ինչպիսիք են ջերմային ալիքները, նվազեցնում են մշակաբույսերի արտադրողականությունը7,8: Բարձր ջերմաստիճանները տարածված են աշխարհի շատ մասերում, այդ թվում՝ Սաուդյան Արաբիայում: Կենսախթանիչների կամ բույսերի աճի կարգավորիչների (ԲԱԿ) օգտագործումը օգտակար է աճի ցիկլը կրճատելու և բերքատվությունը մեծացնելու համար: Այն կարող է բարելավել բերքի դիմադրողականությունը և հնարավորություն տալ բույսերին հաղթահարել անբարենպաստ աճեցման պայմանները9: Այս առումով, կենսախթանիչներն ու բույսերի աճի կարգավորիչները կարող են օգտագործվել օպտիմալ կոնցենտրացիաներով՝ բույսերի աճը և արտադրողականությունը բարելավելու համար10,11:
Կարոտինոիդները տետրատերպենոիդներ են, որոնք նաև ծառայում են որպես նախորդներ ֆիտոհորմոններ՝ աբսցիսական թթու (ABA) և ստրիգոլակտոն (SL)12,13,14, ինչպես նաև վերջերս հայտնաբերված աճի կարգավորիչներ՝ զաքսինոն, անորեն և ցիկլոցիտրալ15,16,17,18,19: Այնուամենայնիվ, իրական մետաբոլիտների մեծ մասը, այդ թվում՝ կարոտինոիդների ածանցյալները, ունեն սահմանափակ բնական աղբյուրներ և/կամ անկայուն են, ինչը դժվարացնում է դրանց անմիջական կիրառումը այս ոլորտում: Այսպիսով, վերջին մի քանի տարիների ընթացքում մշակվել և փորձարկվել են մի քանի ABA և SL անալոգներ/միմետիկներ գյուղատնտեսական կիրառությունների համար20,21,22,23,24,25: Նմանապես, մենք վերջերս մշակել ենք զաքսինոնի (MiZax) միմետիկներ, որը աճը խթանող մետաբոլիտ է, որը կարող է իր ազդեցությունն ունենալ շաքարի նյութափոխանակությունը բարելավելու և բրնձի արմատներում SL հոմեոստազը կարգավորելու միջոցով19,26: Զաքսինոն 3-ի (MiZax3) և MiZax5-ի միմետիկները (քիմիական կառուցվածքները ներկայացված են նկար 1A-ում) ցուցաբերել են զաքսինոնի հետ համեմատելի կենսաբանական ակտիվություն հիդրոպոնիկ եղանակով և հողում աճեցված վայրի բրնձի բույսերում26: Ավելին, լոլիկի, արմավենու, կանաչ պղպեղի և դդմի մշակումը զաքսինոնով, MiZax3-ով և MiZx5-ով բարելավել է բույսերի աճը և արտադրողականությունը, այսինքն՝ պղպեղի բերքատվությունն ու որակը, ջերմոցային և բաց դաշտային պայմաններում, ինչը վկայում է դրանց դերի մասին որպես կենսախթանիչներ և PGR27-ի օգտագործման մասին: Հետաքրքիր է, որ MiZax3-ը և MiZax5-ը նաև բարելավել են բարձր աղիության պայմաններում աճեցված կանաչ պղպեղի աղի նկատմամբ դիմադրողականությունը, իսկ MiZax3-ը մեծացրել է մրգերի ցինկի պարունակությունը, երբ պարկուճավորվել է ցինկ պարունակող մետաղ-օրգանական շրջանակներով7,28:
(Ա) MiZax3-ի և MiZax5-ի քիմիական կառուցվածքները։ (Բ) MZ3-ի և MZ5-ի տերևային ցողման ազդեցությունը 5 µM և 10 µM կոնցենտրացիաներով կարտոֆիլի բույսերի վրա բաց դաշտի պայմաններում։ Փորձը տեղի կունենա 2021 թվականին։ Տվյալները ներկայացված են որպես միջին ± ստանդարտ շեղում։ n≥15։ Վիճակագրական վերլուծությունը կատարվել է միակողմանի փոփոխականության վերլուծության (ANOVA) և Թյուքիի հետհոկ թեստի միջոցով։ Աստղանիշները ցույց են տալիս վիճակագրորեն նշանակալի տարբերություններ սիմուլյացիայի համեմատ (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ոչ նշանակալի)։ HA – հումինաթթու; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – հումինաթթու; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Այս աշխատանքում մենք գնահատել ենք MiZax-ը (MiZax3 և MiZax5) երեք տերևային կոնցենտրացիաներով (5 µM և 10 µM՝ 2021 թվականին և 2.5 µM և 5 µM՝ 2022 թվականին) և համեմատել ենք դրանք կարտոֆիլի (Solanum tuberosum L) հետ։ Առևտրային աճի կարգավորիչ հումինաթթուն (HA) համեմատվել է ելակի (Fragaria ananassa) հետ ելակի ջերմոցային փորձարկումների ժամանակ 2021 և 2022 թվականներին և Սաուդյան Արաբիայի Թագավորությունում, որը տիպիկ անապատային կլիմայական շրջան է, չորս դաշտային փորձարկումների ժամանակ։ Չնայած HA-ն լայնորեն օգտագործվող կենսախթանիչ է՝ բազմաթիվ օգտակար ազդեցություններով, այդ թվում՝ հողում սննդանյութերի մատչելիության բարձրացումով և բերքի աճի խթանմամբ՝ հորմոնալ հոմեոստազը կարգավորելով, մեր արդյունքները ցույց են տալիս, որ MiZax-ը գերազանցում է HA-ին։
Diamond տեսակի կարտոֆիլի պալարները ձեռք են բերվել Jabbar Nasser Al Bishi Trading Company-ից, Ջիդդա, Սաուդյան Արաբիա: Ելակի երկու տեսակների՝ «Sweet Charlie» և «Festival» սածիլները և հումինաթթուն ձեռք են բերվել Modern Agritech Company-ից, Ռիադ, Սաուդյան Արաբիա: Այս աշխատանքում օգտագործված բոլոր բուսական նյութերը համապատասխանում են IUCN-ի վտանգված տեսակների հետ կապված հետազոտությունների վերաբերյալ քաղաքականության հայտարարությանը և վայրի կենդանական և բուսական աշխարհի վտանգված տեսակների առևտրի մասին կոնվենցիային:
Փորձարկման վայրը գտնվում է Հադա Ալ-Շամում, Սաուդյան Արաբիա (21°48′3″ հյուսիսային լայնություն, 39°43′25″ արևելյան լայնություն): Հողը ավազոտ կավային է, pH 7.8, EC 1.79 dcm-130: Հողի հատկությունները ներկայացված են լրացուցիչ աղյուսակ S1-ում:
Երեք ելակի (Fragaria x ananassa D. var. Festival) սածիլները, որոնք գտնվում էին իրական տերևի փուլում, բաժանվել են երեք խմբի՝ գնահատելու համար 10 μM MiZax3 և MiZax5 տերևային ցողման ազդեցությունը ջերմոցային պայմաններում աճի բնութագրերի և ծաղկման ժամանակի վրա: Որպես մոդելավորման միջոց օգտագործվել է տերևների ջրով ցողումը (պարունակում է 0.1% ացետոն): MiZax տերևային ցողումները կիրառվել են 7 անգամ՝ մեկ շաբաթվա ընդմիջումներով: Երկու անկախ փորձեր անցկացվել են համապատասխանաբար 2021 թվականի սեպտեմբերի 15-ին և 28-ին: Յուրաքանչյուր միացության սկզբնական դոզան 50 մլ է, ապա աստիճանաբար ավելացվել է մինչև 250 մլ վերջնական դոզան: Երկու անընդմեջ շաբաթների ընթացքում ծաղկող բույսերի քանակը գրանցվել է ամեն օր, և ծաղկման արագությունը հաշվարկվել է չորրորդ շաբաթվա սկզբին: Աճի բնութագրերը որոշելու համար աճի փուլի վերջում և վերարտադրողական փուլի սկզբում չափվել են տերևների քանակը, բույսի թարմ և չոր քաշը, տերևների ընդհանուր մակերեսը և ստոլոնների քանակը մեկ բույսի վրա: Տերևների մակերեսը չափվել է տերևաչափով, և թարմ նմուշները չորացվել են ջեռոցում 100°C ջերմաստիճանում 48 ժամ։
Անցկացվել են երկու դաշտային փորձարկումներ՝ վաղ և ուշ վար։ «Դիամանտ» տեսակի կարտոֆիլի պալարները տնկվում են նոյեմբեր և փետրվար ամիսներին՝ համապատասխանաբար վաղ և ուշ հասունացման ժամանակահատվածներով։ Կենսախթանիչներ (MiZax-3 և -5) օգտագործվում են 5.0 և 10.0 մկՄ (2021) և 2.5 և 5.0 մկՄ (2022) կոնցենտրացիաներով։ Շաբաթական 8 անգամ ցողել հումինաթթու (HA) 1 գ/լ։ Որպես բացասական վերահսկողություն օգտագործվել է ջուր կամ ացետոն։ Դաշտային փորձարկման դիզայնը ներկայացված է (Լրացուցիչ նկար S1-ում)։ Դաշտային փորձարկումները անցկացնելու համար օգտագործվել է պատահականացված լրիվ բլոկային դիզայն (RCBD)՝ 2.5 մ × 3.0 մ հողամասի մակերեսով։ Յուրաքանչյուր մշակում կրկնվել է երեք անգամ՝ որպես անկախ կրկնօրինակներ։ Յուրաքանչյուր հողամասի միջև հեռավորությունը 1.0 մ է, իսկ յուրաքանչյուր բլոկի միջև հեռավորությունը՝ 2.0 մ։ Բույսերի միջև հեռավորությունը 0.6 մ է, շարքերի միջև հեռավորությունը՝ 1 մ։ Կարտոֆիլի բույսերը ամեն օր ոռոգվել են կաթիլային եղանակով՝ յուրաքանչյուր կաթոցի համար 3.4 լ արագությամբ։ Համակարգը աշխատում է օրական երկու անգամ՝ 10 րոպե, բույսերին ջուր մատակարարելու համար: Կիրառվել են երաշտի պայմաններում կարտոֆիլ աճեցնելու համար առաջարկվող բոլոր գյուղատնտեսական մեթոդները31: Տնկելուց չորս ամիս անց ստանդարտ մեթոդներով չափվել են բույսի բարձրությունը (սմ), մեկ բույսի ճյուղերի քանակը, կարտոֆիլի կազմը և բերքատվությունը, ինչպես նաև պալարների որակը:
Ելակի երկու տեսակների (Sweet Charlie և Festival) սածիլները փորձարկվել են դաշտային պայմաններում: Կենսախթանիչները (MiZax-3 և -5) օգտագործվել են որպես տերևային ցողիչներ՝ շաբաթական ութ անգամ 5.0 և 10.0 մկՄ (2021) և 2.5 և 5.0 մկՄ (2022) կոնցենտրացիաներով: Օգտագործեք 1 գ HA մեկ լիտրի համար որպես տերևային ցողիչ՝ MiZax-3-ի և -5-ի հետ զուգահեռ, H2O վերահսկիչ խառնուրդի կամ ացետոնի հետ որպես բացասական վերահսկիչ: Ելակի սածիլները տնկվել են 2.5 x 3 մ հողամասում՝ բույսերի միջև 0.6 մ և շարքերի միջև 1 մ հեռավորությամբ: Փորձը կատարվել է RCBD-ում և կրկնվել է երեք անգամ: Բույսերը ջրվել են ամեն օր 10 րոպե՝ ժամը 7:00-ին և 17:00-ին՝ օգտագործելով կաթիլային ոռոգման համակարգ, որը պարունակում էր 0.6 մ հեռավորության վրա տեղադրված կաթոցիկներ և 3.4 լիտր տարողությամբ: Ագրոտեխնիկական բաղադրիչները և բերքատվության պարամետրերը չափվել են աճեցման սեզոնի ընթացքում: Մրգի որակը, ներառյալ TSS-ը (%), վիտամին C32-ը, թթվայնությունը և ընդհանուր ֆենոլային միացությունները33, գնահատվել է Աբդուլազիզ թագավորի համալսարանի հետբերքահավաքային ֆիզիոլոգիայի և տեխնոլոգիայի լաբորատորիայում:
Տվյալները արտահայտվում են որպես միջիններ, իսկ տատանումները՝ որպես ստանդարտ շեղումներ: Վիճակագրական նշանակալիությունը որոշվել է միակողմանի ANOVA-ի (միակողմանի ANOVA) կամ երկկողմանի ANOVA-ի միջոցով՝ օգտագործելով Թյուքիի բազմակի համեմատության թեստը՝ օգտագործելով p < 0.05 հավանականության մակարդակ, կամ երկկողմանի Ստյուդենտի t թեստ՝ նշանակալի տարբերությունները հայտնաբերելու համար (*p < 0.05, * *p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001): Բոլոր վիճակագրական մեկնաբանությունները կատարվել են GraphPad Prism տարբերակ 8.3.0-ի միջոցով: Ասոցիացիաները ստուգվել են գլխավոր բաղադրիչների վերլուծության (PCA) միջոցով, որը բազմաչափ վիճակագրական մեթոդ է, օգտագործելով R փաթեթը 34:
Նախորդ զեկույցում մենք ցույց տվեցինք MiZax-ի աճը խթանող ակտիվությունը այգեգործական բույսերում 5 և 10 մկՄ կոնցենտրացիաներով և բարելավեցինք քլորոֆիլի ցուցանիշը հողի բույսերի վերլուծության (SPAD)27 մեջ: Այս արդյունքների հիման վրա մենք օգտագործեցինք նույն կոնցենտրացիաները՝ գնահատելու MiZax-ի ազդեցությունը կարտոֆիլի վրա, որը կարևոր համաշխարհային սննդամթերք է, 2021 թվականին անապատային կլիմայական պայմաններում դաշտային փորձարկումների ժամանակ: Մասնավորապես, մենք հետաքրքրված էինք ստուգելով, թե արդյոք MiZax-ը կարող է մեծացնել օսլայի կուտակումը, որը ֆոտոսինթեզի վերջնական արդյունքն է: Ընդհանուր առմամբ, MiZax-ի կիրառումը բարելավեց կարտոֆիլի բույսերի աճը հումինաթթվի (HA) համեմատ, ինչը հանգեցրեց բույսի բարձրության, կենսազանգվածի և ճյուղերի քանակի ավելացմանը (Նկար 1Բ): Բացի այդ, մենք նկատեցինք, որ 5 մկՄ MiZax3-ը և MiZax5-ը ավելի ուժեղ ազդեցություն ունեցան բույսի բարձրության, ճյուղերի քանակի և բուսական կենսազանգվածի ավելացման վրա՝ համեմատած 10 մկՄ-ի հետ (Նկար 1Բ): Աճի բարելավմանը զուգընթաց, MiZax-ը նաև մեծացրեց բերքատվությունը, որը չափվում էր հավաքված պալարների քանակով և քաշով: Ընդհանուր օգտակար ազդեցությունը պակաս արտահայտված էր, երբ MiZax-ը կիրառվել է 10 μM կոնցենտրացիայով, ինչը ենթադրում է, որ այս միացությունները պետք է կիրառվեն այս կոնցենտրացիաներից ցածր (Նկար 1Բ): Բացի այդ, մենք չենք նկատել տարբերություններ ացետոնային (փորձարկում) և ջրային (վերահսկիչ) մշակումների միջև գրանցված բոլոր պարամետրերում, ինչը ենթադրում է, որ դիտարկված աճի մոդուլյացիայի էֆեկտները պայմանավորված չեն լուծիչով, ինչը համապատասխանում է մեր նախորդ զեկույցին27:
Քանի որ Սաուդյան Արաբիայում կարտոֆիլի աճեցման սեզոնը բաղկացած է վաղ և ուշ հասունացումից, մենք 2022 թվականին անցկացրեցինք երկրորդ դաշտային ուսումնասիրություն՝ օգտագործելով ցածր կոնցենտրացիաներ (2.5 և 5 մկՄ) երկու սեզոնների ընթացքում՝ բաց դաշտերի սեզոնային ազդեցությունը գնահատելու համար (Լրացուցիչ նկար S2A): Ինչպես և սպասվում էր, 5 մկՄ MiZax-ի երկու կիրառություններն էլ առաջացրին աճը խթանող ազդեցություններ, որոնք նման էին առաջին փորձարկմանը՝ բույսի բարձրության աճ, ճյուղավորման աճ, ավելի մեծ կենսազանգված և պալարների քանակի աճ (Նկար 2; Լրացուցիչ նկար S3): Կարևոր է, որ մենք դիտարկեցինք այս PGR-ների զգալի ազդեցությունները 2.5 մկՄ կոնցենտրացիայի դեպքում, մինչդեռ GA մշակումը չցուցաբերեց կանխատեսված ազդեցությունները: Այս արդյունքը ենթադրում է, որ MiZax-ը կարող է օգտագործվել նույնիսկ սպասվածից ցածր կոնցենտրացիաներով: Բացի այդ, MiZax-ի կիրառումը նաև մեծացրեց պալարների երկարությունը և լայնությունը (Լրացուցիչ նկար S2B): Մենք նաև հայտնաբերեցինք պալարների քաշի զգալի աճ, բայց 2.5 մկՄ կոնցենտրացիան կիրառվեց միայն երկու տնկման սեզոններին։
MiZax-ի ազդեցության ֆենոտիպային գնահատումը KAU դաշտում վաղ հասունացող կարտոֆիլի բույսերի վրա, իրականացվել է 2022 թվականին: Տվյալները ներկայացնում են միջին ± ստանդարտ շեղում: n≥15: Վիճակագրական վերլուծությունը կատարվել է միակողմանի փոփոխականության վերլուծության (ANOVA) և Թյուքիի հետհոկ թեստի միջոցով: Աստղանիշները ցույց են տալիս վիճակագրորեն նշանակալի տարբերություններ սիմուլյացիայի համեմատ (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ոչ նշանակալի): HA – հումինաթթու; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – հումինաթթու; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Բուժման (T) և տարվա (Y) ազդեցությունները ավելի լավ հասկանալու համար օգտագործվել է երկկողմանի ANOVA մեթոդ՝ դրանց փոխազդեցությունը (T x Y) ուսումնասիրելու համար: Չնայած բոլոր կենսախթանիչները (T) զգալիորեն մեծացրել են կարտոֆիլի բույսի բարձրությունը և բիոզանգվածը, միայն MiZax3-ը և MiZax5-ն են զգալիորեն մեծացրել պալարների քանակը և քաշը, ինչը ցույց է տալիս, որ կարտոֆիլի պալարների երկկողմանի արձագանքները երկու MiZax-ների նկատմամբ էապես նման էին (Նկար 3)): Բացի այդ, սեզոնի սկզբում եղանակը (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) դառնում է ավելի տաք (միջինը՝ 28 °C և խոնավությունը՝ 52% (2022), ինչը զգալիորեն նվազեցնում է պալարների ընդհանուր բիոզանգվածը (Նկար 2; Լրացուցիչ նկար S3):
Ուսումնասիրեք 5 մկմ մշակման (T), տարվա (Y) և դրանց փոխազդեցության (T x Y) ազդեցությունը կարտոֆիլի վրա: Տվյալները ներկայացնում են միջին ± ստանդարտ շեղում: n ≥ 30: Վիճակագրական վերլուծությունը կատարվել է երկկողմանի փոփոխականության վերլուծության (ANOVA) միջոցով: Աստղանիշները ցույց են տալիս վիճակագրորեն նշանակալի տարբերություններ սիմուլյացիայի համեմատ (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ոչ նշանակալի): HA – հումինաթթու; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Այնուամենայնիվ, Myzax-ով մշակումը դեռևս հակված էր խթանելու ուշ հասունացող բույսերի աճը: Ընդհանուր առմամբ, մեր երեք անկախ փորձերը անկասկած ցույց տվեցին, որ MiZax-ի կիրառումը զգալի ազդեցություն ունի բույսի կառուցվածքի վրա՝ ավելացնելով ճյուղերի քանակը: Փաստորեն, (T)-ի և (Y)-ի միջև կար զգալի երկկողմանի փոխազդեցության ազդեցություն MiZax-ով մշակումից հետո ճյուղերի քանակի վրա (Նկար 3): Այս արդյունքը համապատասխանում է դրանց ակտիվությանը որպես ստրիգոլակտոնի (SL) կենսասինթեզի բացասական կարգավորիչներ26: Բացի այդ, մենք նախկինում ցույց ենք տվել, որ Zaxinone-ով մշակումը առաջացնում է օսլայի կուտակում բրնձի արմատներում35, ինչը կարող է բացատրել կարտոֆիլի պալարների չափի և քաշի աճը MiZax-ով մշակումից հետո, քանի որ պալարները հիմնականում կազմված են օսլայից:
Մրգային մշակաբույսերը կարևոր տնտեսական բույսեր են: Ելակը զգայուն է աբիոտիկ սթրեսային պայմանների նկատմամբ, ինչպիսիք են երաշտը և բարձր ջերմաստիճանը: Հետևաբար, մենք ուսումնասիրեցինք MiZax-ի ազդեցությունը ելակի վրա՝ տերևները ցողելով: Սկզբում մենք MiZax-ը մատակարարեցինք 10 մկմ կոնցենտրացիայով՝ ելակի աճի վրա դրա ազդեցությունը գնահատելու համար (սորտի փառատոն): Հետաքրքիր է, որ մենք նկատեցինք, որ MiZax3-ը զգալիորեն մեծացրեց ստոլոնների քանակը, ինչը համապատասխանում էր ճյուղավորման աճին, մինչդեռ MiZax5-ը բարելավեց ծաղկման արագությունը, բույսերի կենսազանգվածը և տերևների մակերեսը ջերմոցային պայմաններում (Լրացուցիչ նկար S4), ինչը ենթադրում է, որ այս երկու միացությունները կարող են կենսաբանորեն տարբեր լինել: Իրադարձություններ 26,27: Իրական գյուղատնտեսական պայմաններում ելակի վրա դրանց ազդեցությունը ավելի լավ հասկանալու համար մենք 2021 թվականին անցկացրեցինք դաշտային փորձարկումներ՝ կիրառելով 5 և 10 մկմ MiZax կիսավազոտ հողում աճեցված ելակի բույսերի վրա (cv. Sweet Charlie): Համեմատած GC-ի հետ, մենք չնկատեցինք բույսերի կենսազանգվածի աճ, բայց հայտնաբերեցինք մրգերի քանակի աճի միտում (Նկար C6A-B): Սակայն MiZax-ի կիրառումը հանգեցրեց մեկ պտղի քաշի զգալի աճի և ակնարկեց կոնցենտրացիայից կախվածության մասին (Լրացուցիչ նկար S5B; Լրացուցիչ նկար S6B), ինչը ցույց է տալիս այս բույսերի աճի կարգավորիչների ազդեցությունը ելակի պտուղների որակի վրա, երբ կիրառվում են անապատային պայմաններում:
Հասկանալու համար, թե արդյոք աճի խթանման ազդեցությունը կախված է սորտի տեսակից, մենք Սաուդյան Արաբիայում ընտրեցինք ելակի երկու առևտրային սորտեր (Sweet Charlie և Festival) և 2022 թվականին անցկացրեցինք երկու դաշտային ուսումնասիրություն՝ օգտագործելով MiZax-ի ցածր կոնցենտրացիաներ (2.5 և 5 µM): Sweet Charlie-ի դեպքում, չնայած պտուղների ընդհանուր քանակը զգալիորեն չավելացավ, մրգի կենսազանգվածը ընդհանուր առմամբ ավելի բարձր էր MiZax-ով մշակված բույսերի համար, և պտուղների քանակը մեկ հողամասում ավելացավ MiZax3-ով մշակումից հետո (Նկար 4): Այս տվյալները նաև ենթադրում են, որ MiZax3-ի և MiZax5-ի կենսաբանական ակտիվությունները կարող են տարբեր լինել: Բացի այդ, Myzax-ով մշակումից հետո մենք նկատեցինք բույսերի թարմ և չոր քաշի, ինչպես նաև բույսերի ընձյուղների երկարության աճ: Ստոլոնների և նոր բույսերի քանակի վերաբերյալ մենք աճ հայտնաբերեցինք միայն 5 μM MiZax-ի դեպքում (Նկար 4), ինչը ցույց է տալիս, որ MiZax-ի օպտիմալ համակարգումը կախված է բույսի տեսակից:
MiZax-ի ազդեցությունը բույսի կառուցվածքի և ելակի բերքատվության վրա (Sweet Charlie տեսակ) KAU դաշտերից, իրականացված 2022 թվականին: Տվյալները ներկայացնում են միջին ± ստանդարտ շեղում: n ≥ 15, բայց մեկ հողամասում մրգերի քանակը հաշվարկվել է միջինում երեք հողամասերի 15 բույսերից (n = 3): Վիճակագրական վերլուծությունը կատարվել է միակողմանի դիսպերսիայի վերլուծության (ANOVA) և Թյուքիի հետհոկ թեստի կամ երկկողմանի Ստյուդենտի t թեստի միջոցով: Աստղանիշները ցույց են տալիս վիճակագրորեն նշանակալի տարբերություններ սիմուլյացիայի համեմատ (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ոչ նշանակալի): HA – հումինաթթու; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Մենք նաև նմանատիպ աճը խթանող ակտիվություն ենք նկատել փառատոնային տեսակի ելակի մոտ (Նկար 5), որը կապված է պտղի քաշի և բուսական բիոմասայի հետ, սակայն մենք էական տարբերություններ չենք հայտնաբերել մեկ բույսի կամ մեկ հողամասի վրա պտղի ընդհանուր քանակի մեջ (Նկար 5): Հետաքրքիր է, որ MiZax-ի կիրառումը մեծացրել է բույսի երկարությունը և ստոլոնների քանակը, ինչը ցույց է տալիս, որ այս բույսերի աճի կարգավորիչները կարող են օգտագործվել պտղատու մշակաբույսերի աճը բարելավելու համար (Նկար 5): Բացի այդ, մենք չափել ենք մի քանի կենսաքիմիական պարամետրեր՝ դաշտից հավաքված երկու սորտերի պտղի որակը հասկանալու համար, բայց մենք որևէ տարբերություն չենք ստացել բոլոր մշակումների միջև (Լրացուցիչ նկար S7; Լրացուցիչ նկար S8):
MiZax-ի ազդեցությունը բույսի կառուցվածքի և ելակի բերքատվության վրա KAU դաշտում (փառատոնի տեսակ), 2022թ.: Տվյալները միջին ± ստանդարտ շեղում են: n ≥ 15, բայց մեկ հողամասում մրգերի քանակը հաշվարկվել է միջինում երեք հողամասերի 15 բույսերից (n = 3): Վիճակագրական վերլուծությունը կատարվել է միակողմանի դիսպերսիայի վերլուծության (ANOVA) և Թյուքիի հետհոկ թեստի կամ երկկողմանի Ստյուդենտի t թեստի միջոցով: Աստղանիշները ցույց են տալիս վիճակագրորեն նշանակալի տարբերություններ սիմուլյացիայի համեմատ (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ոչ նշանակալի): HA – հումինաթթու; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Ելակի վերաբերյալ մեր ուսումնասիրություններում MiZax3-ի և MiZax5-ի կենսաբանական ակտիվությունները տարբեր էին։ Մենք նախ ուսումնասիրեցինք մշակման (T) և տարվա (Y) ազդեցությունը նույն սորտի (Sweet Charlie) վրա՝ օգտագործելով երկկողմանի ANOVA՝ դրանց փոխազդեցությունը (T x Y) որոշելու համար։ Այսպիսով, GA-ն ազդեցություն չունեցավ ելակի սորտի (Sweet Charlie) վրա, մինչդեռ 5 μM MiZax3-ը և MiZax5-ը զգալիորեն մեծացրին բույսերի և մրգերի կենսազանգվածը (Նկար 6), ինչը ցույց է տալիս, որ երկու MiZax-ների երկկողմանի փոխազդեցությունները շատ նման են ելակի բերքի արտադրության խթանման գործում։
Գնահատեք 5 µM մշակման (T), տարվա (Y) և դրանց փոխազդեցության (T x Y) ազդեցությունը ելակի (cv. Sweet Charlie) վրա: Տվյալները ներկայացնում են միջին ± ստանդարտ շեղում: n ≥ 30: Վիճակագրական վերլուծությունը կատարվել է երկկողմանի փոփոխականության վերլուծության (ANOVA) միջոցով: Աստղանիշները ցույց են տալիս վիճակագրորեն նշանակալի տարբերություններ սիմուլյացիայի համեմատ (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ոչ նշանակալի): HA – հումինաթթու; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Բացի այդ, հաշվի առնելով, որ MiZax ակտիվությունը երկու սորտերի վրա մի փոքր տարբեր էր (Նկար 4, Նկար 5), մենք կատարեցինք երկկողմանի ANOVA՝ համեմատելով մշակումը (T) և երկու սորտերը (C): Նախ, ոչ մի մշակում չի ազդել մեկ հողամասում պտղի քանակի վրա (Նկար 7), ինչը ցույց է տալիս (T x C)-ի միջև նշանակալի փոխազդեցության բացակայությունը և ենթադրում է, որ ո՛չ MiZax-ը, ո՛չ էլ HA-ն չեն նպաստում պտղի ընդհանուր քանակին: Ի տարբերություն դրա, MiZax-ը (բայց ոչ HA-ն) զգալիորեն մեծացրել է բույսի քաշը, պտղի քաշը, ստոլոնները և նոր բույսերը (Նկար 7), ինչը ցույց է տալիս, որ MiZax3-ը և MiZax5-ը զգալիորեն խթանում են ելակի տարբեր սորտերի աճը: Երկկողմանի ANOVA-ի (T x Y) և (T x C) հիման վրա կարող ենք եզրակացնել, որ MiZax3-ի և MiZax5-ի աճը խթանող ակտիվությունները դաշտային պայմաններում շատ նման են և հետևողական:
Ելակի մշակման գնահատում 5 µM (T), երկու սորտերի (C) և դրանց փոխազդեցության (T x C) միջոցով: Տվյալները ներկայացնում են միջին ± ստանդարտ շեղում: n ≥ 30, սակայն մեկ հողամասում մրգերի քանակը հաշվարկվել է միջինում երեք հողամասերի 15 բույսերից (n = 6): Վիճակագրական վերլուծությունը կատարվել է երկկողմանի դիսպերսիայի վերլուծության (ANOVA) միջոցով: Աստղանիշները ցույց են տալիս վիճակագրորեն նշանակալի տարբերություններ սիմուլյացիայի համեմատ (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ոչ նշանակալի): HA – հումինաթթու; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Վերջապես, մենք օգտագործեցինք գլխավոր բաղադրիչների վերլուծություն (ԳԿՎ)՝ կիրառված միացությունների կարտոֆիլի (T x Y) և ելակի (T x C) վրա ազդեցությունը գնահատելու համար: Այս թվերը ցույց են տալիս, որ ՀԱ-ի մշակումը նման է կարտոֆիլում ացետոնի կամ ելակի մեջ ջրի մշակմանը (Նկար 8), ինչը ցույց է տալիս բույսերի աճի վրա համեմատաբար փոքր դրական ազդեցություն: Հետաքրքիր է, որ MiZax3-ի և MiZax5-ի ընդհանուր ազդեցությունը կարտոֆիլում նույն բաշխումն է ցույց տվել (Նկար 8Ա), մինչդեռ այս երկու միացությունների բաշխումը ելակի մեջ տարբեր է եղել (Նկար 8Բ): Չնայած MiZax3-ը և MiZax5-ը ցույց են տվել բույսերի աճի և բերքատվության գերակշռող դրական բաշխում, ԳԿՎ վերլուծությունը ցույց է տվել, որ աճի կարգավորման ակտիվությունը կարող է կախված լինել նաև բույսի տեսակից:
(A) կարտոֆիլի (T x Y) և (B) ելակի (T x C) գլխավոր բաղադրիչների վերլուծություն (ԳԿՎ): Երկու խմբերի համար էլ գնահատողական գրաֆիկներ: Յուրաքանչյուր բաղադրիչը միացնող գիծը տանում է դեպի կլաստերի կենտրոն:
Ամփոփելով՝ երկու բարձրարժեք մշակաբույսերի վերաբերյալ մեր հինգ անկախ դաշտային ուսումնասիրությունների հիման վրա և համաձայն մեր նախորդ զեկույցների 2020-2022 թվականներին26,27, MiZax3-ը և MiZax5-ը խոստումնալից բույսերի աճի կարգավորիչներ են, որոնք կարող են բարելավել բույսերի աճը և բերքատվությունը, ներառյալ հացահատիկայինները, փայտային բույսերը (արմավենիներ) և այգեգործական պտղատու մշակաբույսերը26,27: Չնայած դրանց կենսաբանական ակտիվությունից այն կողմ մոլեկուլային մեխանիզմները մնում են անհասկանալի, դրանք մեծ ներուժ ունեն դաշտային կիրառման համար: Առավել ևս, որ հումինաթթվի համեմատ MiZax-ը կիրառվում է շատ ավելի փոքր քանակությամբ (միկրոմոլյար կամ միլիգրամային մակարդակով), և դրական ազդեցություններն ավելի ցայտուն են: Այսպիսով, մենք գնահատում ենք MiZax3-ի դեղաչափը մեկ կիրառման համար (ցածրից մինչև բարձր կոնցենտրացիա). 3, 6 կամ 12 գ/հա, իսկ MiZx5-ի դեղաչափը՝ 4, 7 կամ 13 գ/հա, ինչը այս PGR-ները դարձնում է օգտակար բերքատվության բարելավման համար: Բավականին իրագործելի: