Subiecte

Abstract

Introducere

Prin urmare, având în vedere rolul crucial al macro (K) și micro nutrienților (Zn și B) în protejarea culturilor de o gamă largă de stresuri abiotice, aplicarea exogenă în condiții de stres s-ar putea dovedi un instrument puternic pentru a atenua impactul advers al stresului. Prezentul studiu compară rolul potențial al sprayului foliar de macronutrienți (potasiu) în fotosinteză, reglarea relațiilor de apă și a conductanței stomatale și a micronutrienților (zinc și bor) în reproducere și antioxidanți. Aceste reglementări fiziochimice ar putea induce toleranță în atributele morfologice ale culturii de bumbac expuse diferitelor regimuri termice la pătrat, înflorire și formarea bolilor. Prin urmare, s-au efectuat o serie de experimente de seră și de câmp cu obiectivele de a (1) vedea efectul diferitelor regimuri de temperatură asupra fiziologiei frunzelor și a randamentului de scame din bumbac și de a (2) dezvălui rolul macro și micro nutrienților (K, Zn și B) pentru ameliorarea impactului stresului la temperaturi ridicate.

Materiale și metode

Experiment de seră

Experiment pe teren

Observații

Analize biochimice

Probele de frunze cu o greutate de 0,5 g au fost extrase cu 10 ml tampon fosfat (pH 7,8) pentru extragerea enzimelor. Supernatantul a fost utilizat pentru determinarea enzimei după centrifugă și reziduurile au fost aruncate. Materialul extras a fost depozitat la 4 ° C 27. Probele pentru toți antioxidanții enzimatici și non-enzimatici au fost pipetate în plăci cu 96 de godeuri. Plăcile au fost, apoi, citite de cititorul de plăci micro (ELX800, Bio-Tek Instruments, Inc., Winooski, VT, SUA) la diferite lungimi de undă. Conținutul de superoxid dismutază a fost determinat prin metoda 28. Superoxid dismutaza a fost cuantificată ca unități enzimatice care au inhibat foto-reducerea nitrobluetetrazolului (NBT) și au înregistrat absorbanța la 470 nm. În timp ce, CAT a fost măsurat ca unități enzimatice care au convertit H2O2 în H2O și O2 folosind protocolul descris de Liu 29. Amestecul de reacție [50 mM tampon fosfat (pH 7) + 5,9 mM H2O2] a fost amestecat cu 0,1 mL extract de enzimă și s-a citit absorbanța la 240 nm. Conținutul de peroxidază a fost determinat folosind metoda dată de 29. Peroxidaza a fost cuantificată ca unități de enzime care au oxidat guaiacol. Amestecul de reacție a fost format din 50 mM tampon fosfat (pH 5) + 40 mM H2O2 + 20 mM guaiacol și 0,1 mL de extract enzimatic per probă. Absorbanța a fost înregistrată la o lungime de undă de 470 nm.

Pentru estimarea acidului ascorbic, 900 µL dist. H2O + 100 uL extract de probă + 1 ml diclorfenol-indofenol + 100 uL 0,1% Meta H3PO4 au fost amestecate într-o eprubetă și absorbanta a fost înregistrată la 520 nm 30. Pentru determinarea TPC 31 a fost utilizată metoda reactivului Folin-Ciocalteu (FC). Probele de frunze de 0,5 g în greutate au fost extracte cu acetonă 80% (10 ml) și centrifugate. Extractul enzimatic (20 uL) + reactiv FC (100 uL) + 1,5 ml apă au fost amestecate într-o cuvă și plasate timp de 30 de minute. Apoi, s-a adăugat 700 mM Na2CO3 și s-a incubat la temperatura camerei pentru o perioadă de 2 ore. Absorbanța a fost luată la 765 nm având 200 uL probă în fiecare godeu. Conținutul de MDA în frunzele de bumbac a fost determinat în conformitate cu urmarea procedurii adaptate de 32. Proba de frunze (0,5 g) a fost omogenizată în 10 ml soluție de acid tricloracetic 0,1% (TCA) și centrifugată la 12000 × g timp de 15 minute. Pentru fiecare ml de extract s-au utilizat 4,5 ml acid tiobarbituric (0,5%) cu amestecul de reacție și s-a încălzit la 95 ° C timp de 30 min și s-a răcit. Absorbanta a fost luata la 532 si 600 nm si concentratia MDA a fost determinata folosind formula:

A = Coeficient de absorbție cu valoarea de 156 mm −1 cm −1 .

Conținut de clorofilă

Frunzele de bumbac (0,5 g) au fost măcinate în 10 ml de acetonă rece 80% și tuburile au fost depozitate în întuneric la 20 ° C peste noapte, indicând modificări minore ale metodei descrise anterior 33. Amestecul a fost filtrat printr-un Whatman nr. 1. S-a trecut un semifabricat cu 80% acetonă; măsurătorile au fost luate la 645 și 663 nm printr-un spectrofotometru. Conținutul de clorofilă a fost calculat din formula:

unde W este greutatea probei de frunze în timp ce V este volumul probei utilizate în spectrofotometru (U-2001, Hitachi, Japonia).

Rata fotosintetică netă și conductanța stomatală

Rata fotosintetică netă și conductanța stomatală au fost determinate în trei etape de reproducere ale culturii de bumbac printr-un analizor portabil de gaze în infraroșu (LCiAnalyser cu cap lat, număr de piesă LCi-002/B cu număr de serie 32455). Pn a fost măsurat la fiecare etapă de reproducere după 3 zile de pulverizare între 10:00 a.m. până la 12:00 pe frunze tinere complet extinse.

Relațiile cu apa

Probele de frunze (apă de frunze și potențial osmotic) au fost colectate înaintea dimineții (6:00 h) așa cum s-a descris anterior 34. Potențialul frunzelor de apă a fost determinat prin camera de presiune de tip Scholander (ARIMAD 2, Coreea), urmând metodologia descrisă de 35 instantaneu după prelevare. În timp ce frunzele au fost depozitate la -20 ° C pentru o perioadă de o săptămână, apoi s-au dezghețat, s-au extras seve și s-a determinat potențialul osmotic cu ajutorul osmometrului (Osmomat 030).

Atribute agronomice

Zece plante au fost selectate aleatoriu în fiecare unitate experimentală a studiului depus, în timp ce cinci plante au fost selectate din cinci ghivece aleatorii cu regimuri termice optime, sub și supra-optime ale studiului casei de sticlă. Greutatea medie a bolilor a fost observată prin împărțirea producției totale de bumbac din semințe pe plantă cu numărul total de bolți. În timp ce producția de bumbac din semințe a fost cântărită separat pentru fiecare parcelă/oală și transformată în randament pe hectar din fiecare parcelă.

analize statistice

Analiza varianței a fost utilizată pentru a determina semnificația (testul F) al căldurii și al nutrienților foliari. În timp ce mijloacele de tratament au fost comparate utilizând testul diferenței cel mai puțin semnificativ (p ≤ 0,05). Corelația dintre variabilele variabile de răspuns a fost calculată utilizând mijloace de tratamente calculate pe cele trei blocuri. Puterea, tipul și semnificația corelației au fost determinate utilizând software-ul STATISTIX 8.1 (Analytical Software, Tallahassee, Florida, SUA). Numărul de perechi de observații (n) pentru determinarea corelației a fost de 36 (replicări × parcele principale × subploturi). Cifrele au fost dezvoltate folosind MS excel-2016.

Rezultate

Experiment de seră

A fost înregistrată o interacțiune semnificativă a căldurii și a nutrienților foliari pentru toate atributele studiate. Regimul supra optim, urmat de regimul sub optim, a declanșat creșterea antioxidanților, MDA și scăderea conținutului de clorofilă, rata fotosintetică, componentele de schimb gazos, relațiile cu apa, greutatea bolii și randamentul bumbacului semințelor peste regimul optim de temperatură. Foliar aplicat „0,2% Zn” a prezentat rezultate remarcabile în ceea ce privește ameliorarea impactului negativ al căldurii, urmat de „1,5% K” și „0,1% B” pentru toate atributele studiate (Tabelele 2-4, Figurile 1-3).

nutriției

Efectul diferitelor regimuri termice și pulverizarea nutrienților asupra superoxidului dismutazei (SOD), catalazei (CAT), peroxidazei (POX U mg -1 proteină), acid ascorbic (AsA mg g -1 -1 FW), conținutului total fenolic (TPC mg g - 1 FW) și conținut de malondialdehidă (MDA nmol g −1 FW), (mediat în etapele de pătrare, înflorire și formare a bolilor) de frunze de bumbac în condiții de sticlă.

Efectul diferitelor regimuri termice și pulverizarea substanțelor nutritive asupra conținutului de clorofilă (a + b) (mg g −1 FW), rata fotosintetică netă-Pn (µmol m −2 sec −1), FW), conductanța stomatală (Gs m mol m −2 s −1), potențialul apei din frunze (−MPa) și potențialul osmotic al frunzelor (−MPa) (mediat în etapele de pătrare, înflorire și formare a bolilor) ale frunzelor de bumbac în condiții de sticlă.

Efectul diferitelor regimuri termice și pulverizarea substanțelor nutritive asupra greutății medii a bolii (g) și a randamentului de bumbac din semințe pe plantă (g) a culturii de bumbac în condiții de seră.

Clorofila A și b conținutul a fost redus cu 15% și 66% sub controalele (plante tratate cu apă) ale regimurilor termice sub și supra-optime în comparație cu plantele tratate cu apă cu regim termic optim. Rata fotosintetică netă a fost redusă cu 20% și 60% în comparație cu plantele tratate cu apă din regimuri termice sub și supra-optime cu plantele tratate cu apă cu regim termic optim (în medie pe trei etape de reproducere). În mod similar, conductanța stomatală și potențialul apei au fost reduse în timp ce potențialul osmotic a fost crescut sub regimuri termice sub și supra-optime.

Îmbunătățirile comparative ale clorofilei A, b conținutul, Pn și Gs datorită ‘0,2% Zn’ în ceea ce privește pulverizarea cu apă au fost statistic mai mari sub regimuri termice sub și supraoptimale. De exemplu, Zn a îmbunătățit clorofila A conținut cu 23% și 46% în regimuri termice sub și supra-optime decât plantele tratate cu apă. În mod similar, zincul a îmbunătățit și clorofila b conținut, Pn, Gs și potențial de apă în regimuri termice sub și supra-optime. (Tabelul 3, Fig. 2).

Deși, randamentul semințelor de bumbac (SCY) a fost redus cu 66% și 23% în controalele regimurilor termice supra și sub-optime decât controlul regimului termic optim. Reducerea similară a fost constatată pentru greutatea medie a bolii. Pulverizarea foliară a trei substanțe nutritive (K, Zn și B) a îmbunătățit SCY cu 21%, 16% și 7% în regimul de temperatură ridicată decât plantele tratate cu apă. La fel, nutrienții au îmbunătățit greutatea medie a bolii sub regim de temperatură ridicată (Tabelul 4, Fig. 3).

Experiment pe teren

Regimurile de temperatură supra-optime au fost relativ mai dăunătoare și au fost urmate de regimurile de temperatură sub-optime (Tabelul 1). În timp ce substanțele nutritive aplicate exogen au prezentat îmbunătățiri semnificative în comparație cu pulverizarea cu apă (martor). Cu toate acestea, s-au obținut rezultate relativ mai promițătoare cu „0,2% Zn”, urmat de „1,5% K”, „0,1% B” și spray cu apă. Îmbunătățirile înregistrate prin aplicarea substanțelor nutritive exogene diferă semnificativ sub diferite regimuri de temperatură. (Tabelele 5-8, Figurile 4-6).