* Această cercetare a fost realizată la Facultatea de Agricultură, Universitatea din Banja Luka.

complet

  • Descărcați citația
  • https://doi.org/10.1080/17429145.2017.1319503
  • CrossMark

Interacțiuni plante-sol (inclusiv interacțiuni plante-apă)

  • Articol complet
  • Cifre și date
  • Referințe
  • Suplimentar
  • Citații
  • Valori
  • Licențierea
  • Reimprimări și permisiuni
  • PDF

ABSTRACT

Biostimulantele vegetale sunt substanțe care au capacitatea de a modifica procesele fiziologice la plante într-un mod care oferă beneficii potențiale creșterii, dezvoltării sau răspunsului la stres. Efectele aplicării biostimulantului pe doi hibrizi de roșii (Ombeline F1 și Bostina F1) supuse nutriției reduse de azot, fosfor și potasiu (NPK) care vizează prevenirea generării de stres oxidativ, precum și a randamentului și a pierderii calității fructelor au fost investigate în acest studiu. Conform rezultatelor obținute, activitatea foliară Viva® biostimulant a scăzut activitatea superoxid dismutazei (SOD, EC 1.15.1.1) și a peroxidazei (POD, EC 1.11.1.7) în frunzele de roșii chiar și atunci când nutriția recomandată a NPK a fost redusă la 40%. Parametrii calității fructelor (solidele solubile totale, aciditatea totală, acidul ascorbic și conținutul de licopen) și randamentul au fost, de asemenea, menținute în fertilizarea macronutrienților redusă atunci când s-a adăugat biostimulant. Combinația de biostimulant cu îngrășământ NPK redus a permis stabilitatea homeostaziei celulare la plantele de tomate și adaptarea lor mai bună la condițiile de stres. A fost discutată posibilitatea utilizării biostimulantului ca instrument ecologic în reducerea îngrășămintelor minerale fără consecințe negative asupra randamentului și calității fructelor.

1. Introducere

2. Material și metode

Publicat online:

Tabelul 1. Compoziția și proprietățile fizice ale biostimulantului VIVA® (www.valagro.com).

Publicat online:

Tabelul 2. Nutriție minerală aplicată (NPK) pe plantă (g/plantă).

2.1. Prelevarea de frunze și fructe

Frunzele compozite (plăcuța frunzelor fără pețiol) au fost prelevate sub a doua, a treia și a patra ramură de rod pentru a obține o probă omogenă. Probele au fost împărțite în două grupe: prima parte a fost pudrată în azot lichid și a fost utilizată pentru extracția enzimatică și analiza pigmenților fotosintetici. A doua parte a frunzelor a fost uscată la temperatura camerei normale și folosită pentru analiza fenolilor totali și a capacității antioxidante totale (TAC).

Fructele au fost prelevate din prima, a doua, a treia și a patra ramură fructiferă, omogenizate în blender și amestecul rezultat a fost utilizat pentru analiza solidelor solubile totale, a acidității totale, a licopenului și a acidului ascorbic.

2.2. Determinarea randamentului total

Pentru determinarea randamentului total al fructelor, toate fructele au fost prelevate din ramuri fructifere și masa lor a fost măsurată utilizând echilibrul tehnic KERN 440, iar rezultatele sunt prezentate ca gram/plantă.

2.3. Determinarea conținutului de acid ascorbic din fructe

Determinarea conținutului de acid ascorbic a fost efectuată prin metoda titrimetrică utilizând procedura analitică standardizată (AOAC 1990). Piureul de fructe (25 g) a fost omogenizat în mortar cu 20 ml de HCI 1% (g/v). După filtrare, extractul a fost dizolvat în 100 ml de acid oxalic 1% și 10 ml de alicote au fost titrate cu 2,6-diclorofenol-indofenol (reactiv Tillman). Punctul final al titrării a fost definit ca o culoare roz care persistă prin cel puțin 15 secunde de învârtire. Acidul L-ascorbic comercial a fost utilizat ca standard și valorile calculate au fost exprimate ca μg × g -1 FW.

2.4. Determinarea solidelor solubile totale din fructe

Sucul de roșii proaspete din piureul de fructe a fost luat pentru determinarea conținutului de solide solubile totale folosind refractometru digital. Sucul din probă a fost stors direct pe un refractometru și valorile au fost exprimate în unități ° Brix față de indicele de refracție.

2.5. Determinarea acidității totale a fructelor

Piureul de fructe (25 g) a fost extras în mortar cu dH2O și omogenizat a fost incubat în baie de apă la 80 ° C timp de 30 de minute. După filtrare, extractul a fost dizolvat în 250 ml de dH2O. Conținutul de acizi titrabili a fost determinat prin titrare potențiometrică folosind 0,1 M hidroxid de sodiu și fenolftaleină ca indicator (Caretto și colab. 2008). Valorile sunt exprimate ca mg × g −1 FW.

2.6. Determinarea conținutului de licopen din fructe

Metoda de extracție a fost efectuată în conformitate cu Fish și colab. (2002). Mash de fructe (0,5 g) a fost omogenizat în 5 ml de hidroxi toluen 0,05% butilat (BHT) dizolvat în acetonă (g/v) și s-au adăugat 15 mL amestec etanol: hexan (1: 2). Probele au fost apoi agitate pe o placă de agitare magnetică timp de 15 minute și după agitare s-au adăugat 3 ml de dH2O. După separarea fazelor la temperatura camerei timp de 5 minute, stratul de hexan a fost utilizat pentru măsurarea absorbanței la 503 nm folosind hexan ca martor. Amestecul de licopen comercial a fost utilizat ca compus standard și conținutul de licopen din fructele de roșii este exprimat ca μg × g -1 -1 FW.

2.7. Determinarea concentrației de pigment fotosintetic

S-a luat material vegetal (0,5 g) (placă frunzei fără pețiol) și s-a omogenizat cu pistil în mortar folosind 100% acetonă. După filtrare și diluarea volumului de 25 ml, absorbanța a fost măsurată la 662, 644 și 440 nm cu acetonă sub formă de martor. Coeficienții de absorbție molară ai lui Holm (1954) și Wettstein (1957) au fost folosiți pentru estimare și rezultatele sunt exprimate în mg × g −1 FW.

2.8. Determinarea concentrației totale de fenoli (TP) și TAC în frunze

Frunzele uscate au fost pudrate și omogenizate în mortar cu etanol 30% (1:40 g/v). Omogenatul a fost incubat într-o baie de apă timp de o oră la 60 ° C folosind un condensator de reflux. După filtrare, extractul a fost dizolvat în etanol 30% și utilizat pentru analize suplimentare. Conținutul total de fenoli a fost determinat spectrofotometric, pe baza reacției fenolilor cu reactiv Folin-Ciocalteu (Ough & Amerine 1988). Acidul galic (GA) a fost utilizat ca standard și concentrația de fenol a fost exprimată ca mg GA × g -1 DW. TAC a fost determinat prin metoda FRAP (Ferric Reducing/Antioxidative power) (Benzie & Strain 1996), care se bazează pe capacitatea extractului de a reduce ioni Fe 3+ la ioni Fe 2+ în soluția 2, 4, 6-tripiridil- s-triazina (TPTZ) și TAC sunt exprimate ca Fe 2+ × g -1 DW.

2.9. Determinarea activității POD și SOD în frunze

Materialul vegetal a fost extras în tampon Na-Pi 100 mM pH 6,4 conținând 0,2% TWEEN și 1 mM fluorură de fenilmetansulfonil. Omogenatul a fost centrifugat timp de 10 minute la 10.000 rpm la + 4 ° C și supernatantul a fost utilizat pentru analiza proteinelor solubile. Conținutul total de proteine ​​a fost determinat de Lowry și colab. (1951). Electroforeza nativă a fost efectuată pe gel de poliacrilamidă 10% cu tampon de electroforeză 0,025 M Tris și 0,192 M glicină (pH 8,3) și intensitatea curentului electric de 120 și 160 V. Înainte de încărcare pe gel, probele au fost amestecate cu tampon de încărcare (50 mM Tris pH 6,8, 10% glicerol și 0,1% albastru de bromofenol) la un raport de 2: 1 și 15 μg de proteină a fost aplicat.

Pentru SOD, gelurile de vizualizare au fost incubate timp de 30 min într-o soluție specifică de moarte (tampon Tris 100 mM pH 7,8, 0,1 M EDTA, 0,245 mM nitroblue tetrazolium, 0,133 mM riboflavină, 1,72 mM TEMED). După incubare, gelurile au fost iluminate sub lumina UV și izoformele SOD au fost detectate ca benzi albe pe gelul violet.

Izoformele POD au fost detectate ca benzi violete după incubarea gelului în soluție specifică de moarte (0,01% 4-clor-α-naftol și 0,03% peroxid de hidrogen în 0,1 M Na-Pi pH 6,4. Toate gelurile au fost scanate și apoi valorile Rf ale izoformele și activitățile enzimatice au fost determinate prin metoda densitometriei utilizând software-ul Image Master Total Lab TL 120 (Nonlinear Dynamics Ltd., Durham, SUA).

2.10. Prelucrarea datelor statistice

Datele au fost analizate folosind SPSS Statistics 23 (2013). A fost efectuată analiza varianței (ANOVA), iar semnificația diferențelor dintre tratament a fost testată folosind cea mai mică diferență semnificativă (LSD). Diferențele au fost declarate semnificative la p Biostimulantul previne pierderea randamentului și reduce daunele oxidative la plantele de tomate cultivate cu nutriție redusă NPK *

Publicat online:

Tabelul 3. Randamentul total al fructelor (g) per plantă ± SE la hibrizii de tomate Ombeline F1 și Bostina F1 la diferite variante nutriționale.

3.2. Parametrii calității fructelor

Nutriția redusă a NPK a dus la scăderea statistic semnificativă a solidelor solubile și a acidității totale la ambii hibrizi în comparație cu martorul (Figura 1 (a) și (b)). Este important să subliniem că conținutul de aciditate totală a scăzut mai mult decât conținutul de solide solubile. Deci, în Ombeline F1, nutriția redusă a cauzat reducerea conținutului de solide solubile cu 20% și a acidității totale cu 30%, în timp ce în Bostina F1, solidele solubile au scăzut cu 21% și aciditatea totală cu 32%. Aceste rezultate pot indica faptul că deficitul de NPK a inhibat puternic sinteza acizilor decât solidele solubile din fructele ambilor hibrizi. O ușoară scădere a conținutului de solide solubile a fost observată la fructele de roșii cu nutriție standard NPK cu biostimulant (în Ombeline F1 cu 12% și în Bostina F1 cu 10%). Aplicarea biostimulantului în nutriția standard NPK a scăzut aciditatea totală a fructelor numai în hibridul Ombeline F1, cu 11%. La plantele care cresc cu o nutriție NPK redusă cu biostimulant, s-a observat o scădere semnificativă statistic a solidelor solubile, dar a crescut aciditatea totală a fructelor în hibridul Bostina F1. În Ombeline F1 hibrid, nu s-au observat modificări semnificative ale celor doi parametri.

Publicat online:

Figura 1. Conținutul de solide solubile totale (A), aciditate totală titrabilă (B), acid ascorbic (C) și licopen (D) în fructele hibrizilor de tomate Ombeline F1 și Bostina F1 la diferite variante nutriționale: S: nutriție standard 100 % NPK); R: nutriție redusă (40% NPK); SV: nutriție standard (100% NPK) cu adăugare de biostimulanți; VD: nutriție redusă (40% NPK) cu adăugare de biostimulanți. *: Semnificativ diferitp Figura 1. Conținutul de solide solubile totale (A), aciditate totală titrabilă (B), acid ascorbic (C) și licopen (D) în fructele hibrizilor de tomate Ombeline F1 și Bostina F1 la diferite variante nutriționale: S: nutriție standard 100 % NPK); R: nutriție redusă (40% NPK); SV: nutriție standard (100% NPK) cu adăugare de biostimulanți; VD: nutriție redusă (40% NPK) cu adăugare de biostimulanți. *: Semnificativ diferitp Biostimulantul previne pierderea randamentului și reduce daunele oxidative la plantele de tomate cultivate cu nutriție redusă NPK *

Publicat online:

Tabelul 4. Concentrația totală de proteine ​​solubile și pigment fotosintetic (clorofilă totală și carotenoizi) concentrație ± SE în frunzele hibrizilor de tomate Ombeline F1 și Bostina F1 la diferite variante nutriționale.

3.4. Capacitatea antioxidantă a frunzelor și conținutul de fenol

Rezultatele obținute au arătat o creștere semnificativă statistic a conținutului total de fenol (TPC) la plantele crescute cu nutriție redusă în comparație cu nutriția standard la ambii hibrizi examinați (în Ombeline F1 28% și în Bostina F1 71%) (Figura 2 (a)). În plus, nutriția redusă a dus la o creștere a TAC, la Ombeline F1 pentru 43% și la Bostina F1 pentru 80% (Figura 2 (b)). Biostimulantul în combinație cu nutriția standard a crescut TP și TAC cu semnificație statistică la ambii hibrizi examinați, în timp ce biostimulantul cu nutriție redusă a dus la scăderea semnificativă a TC și TAC în frunzele de roșii. În Ombeline F1, adăugarea biostimulantă la nutriția redusă a scăzut TP cu 57% și TAC cu 59%, în timp ce la Bostina F1, tratamentul specificat a scăzut TP cu 14% și TAC cu 24%.

Publicat online:

Figura 2. Concentrația fenolilor totali, TP (A) și capacitatea antioxidantă totală, TAC (B) în frunzele hibrizilor de tomate Ombeline F1 și Bostina F1 la diferite variante nutriționale. S: nutriție standard (100% NPK); R: nutriție redusă (40% NPK); SV: nutriție standard (100% NPK) cu adăugare de biostimulanți; VD: nutriție redusă (40% NPK) cu adăugare de biostimulanți. *: Semnificativ diferitp Figura 2. Concentrația fenolilor totali, TP (A) și capacitatea antioxidantă totală, TAC (B) în frunzele hibrizilor de tomate Ombeline F1 și Bostina F1 la diferite variante nutriționale. S: nutriție standard (100% NPK); R: nutriție redusă (40% NPK); SV: nutriție standard (100% NPK) cu adăugare de biostimulanți; VD: nutriție redusă (40% NPK) cu adăugare de biostimulanți. *: Semnificativ diferitp .105). Aplicarea biostimulantului cu nutriție redusă a scăzut activitatea POD cu semnificație statistică (p .191). La o nutriție redusă, pe lângă biostimulant a scăzut activitatea SOD la ambii hibrizi cu semnificație statistică comparativ cu nutriția redusă fără biostimulant (p Biostimulantul previne pierderea randamentului și reduce daunele oxidative la plantele de tomate cultivate cu nutriție redusă NPK *

Publicat online:

4.1. Parametrii calității fructelor

4.2. Concentrația de proteine ​​din frunze și pigment fotosintetic

Deoarece azotul este unul dintre elementele cheie ale aminoacizilor și structurii proteinelor, deficiența sa este adesea corelată cu biosinteza crescută a acestora (Jiang și colab. 2011). Potasiul este un element esențial pentru activarea nitratului reductazei, iar deficitul de potasiu este adesea asociat cu scăderi ale conținutului de proteine ​​(Lavres Junior și colab. 2010). Deficitul de fosfor scade indirect sinteza proteinelor din cauza deteriorărilor aparatului fotosintetic și a asimilării mai mici (Terry & Ulrich 1973). Rezultatele noastre indică o creștere a conținutului total de proteine ​​prin adăugarea de biostimulant, care era de așteptat având în vedere că plantele au primit o sursă suplimentară de aminoacizi în acest mod (Tabelul 4). Furnizarea plantelor cu azot afectează în mod direct creșterea și dezvoltarea, în primul rând datorită rolului esențial al acestui macroelement în procesele fotosintetice și conexiunii sale cu enzimele de carboxilare (Pandey și colab. 2000). Aprovizionarea insuficientă de azot, dar și de potasiu și fosfor, duce aproape întotdeauna la o scădere a concentrației de clorofilă și a ratei proceselor fotosintetice (Zhao și colab. 2001; Bown și colab. 2009). Acizii humici din preparatele biostimulanților contribuie cel mai mult la conservarea conținutului de clorofilă la plante în condiții de stres abiotic (Selim și colab. 2012). S-a demonstrat că aplicarea exogenă a acizilor humici activează gene specifice incluse în transcrierea proteinelor importante pentru procesele fotosintetice (Trevisan și colab. 2011). Rezultatele noastre au confirmat că biostimulantul a prevenit pierderea pigmentilor fotosintetici cauzată de reducerea NPK numai în hibridul Ombeline F1, în timp ce Bostina F1 a fost mai sensibil, deoarece aplicația Viva® nu a ajutat la conservarea pigmenților (Tabelul 4).

4.3. Capacitatea antioxidantă a frunzelor și conținutul de fenol

4.4. Activitate antioxidantă a enzimei frunzelor

5. Concluzie

Biostimulantul Viva® aplicat plantelor de tomate care cresc sub nutriție redusă de NPK a împiedicat apariția stresului oxidativ în frunzele ambilor hibrizi examinați fără a afecta randamentul și calitatea fructelor. Luând în considerare toate rezultatele obținute în această cercetare, putem concluziona că aplicarea biostimulantului poate reduce utilizarea neracională și dăunătoare mediului a îngrășămintelor minerale.

Note: S: nutriție standard (100% NPK); R: nutriție redusă (40% NPK); SV: nutriție standard (100% NPK) cu biostimulant; RV: nutriție redusă (40% NPK) cu biostimulant.

Note: S: nutriție standard (100% NPK); R: nutriție redusă (40% NPK); SV: nutriție standard (100% NPK) cu adaos de biostimulant; RV: nutriție redusă (40% NPK) cu adăugare de biostimulant.

Mulțumiri

Mulțumim cu recunoștință profesorului Mišo Milaković pentru asistență în traducerea în limba engleză și dlui Borut Bosančić (Facultatea de Agricultură, Universitatea din Banja Luka) pentru analizele statistice.

Declarație de divulgare

Autorii nu au raportat niciun potențial conflict de interese.

Note

* Această cercetare a fost realizată la Facultatea de Agricultură, Universitatea din Banja Luka.