Регулатори раста биљака (PGR)су исплатив начин за јачање одбране биљака у стресним условима. Ова студија је истраживала способност дваПГР-ови, тиоуреа (TU) и аргинин (Arg), за ублажавање стреса од соли код пшенице. Резултати су показали да TU и Arg, посебно када се користе заједно, могу регулисати раст биљака под стресом од соли. Њихови третмани су значајно повећали активност антиоксидативних ензима, а истовремено смањили нивое реактивних врста кисеоника (ROS), малондиалдехида (MDA) и релативног цурења електролита (REL) код садница пшенице. Поред тога, ови третмани су значајно смањили концентрације Na+ и Ca2+ и однос Na+/K+, док су значајно повећали концентрацију K+, чиме су одржали јонско-осмотску равнотежу. Још важније, TU и Arg су значајно повећали садржај хлорофила, нето брзину фотосинтезе и брзину размене гасова код садница пшенице под стресом од соли. TU и Arg коришћени сами или у комбинацији могли су повећати акумулацију суве материје за 9,03–47,45%, а повећање је било највеће када су коришћени заједно. Закључно, ова студија истиче да је одржавање редокс хомеостазе и јонске равнотеже важно за побољшање толеранције биљака на стрес од соли. Поред тога, TU и Arg су препоручени као потенцијални...регулатори раста биљака,посебно када се користе заједно, за повећање приноса пшенице.
Брзе промене климе и пољопривредних пракси повећавају деградацију пољопривредних екосистема1. Једна од најозбиљнијих последица је засаљивање земљишта, које угрожава глобалну безбедност хране2. Засаљивање тренутно погађа око 20% обрадивог земљишта широм света, а ова бројка би могла да порасте на 50% до 2050. године3. Стрес изазван сољу и алкалијама може изазвати осмотски стрес у корену усева, што ремети јонску равнотежу у биљци4. Такви неповољни услови такође могу довести до убрзаног разградње хлорофила, смањења стопе фотосинтезе и метаболичких поремећаја, што на крају резултира смањењем приноса биљака5,6. Штавише, уобичајен озбиљан ефекат је повећано стварање реактивних врста кисеоника (ROS), које могу изазвати оксидативно оштећење различитих биомолекула, укључујући ДНК, протеине и липиде7.
Пшеница (Triticum aestivum) је једна од најважнијих житарица на свету. Она није само најраспрострањенија житарица, већ и важна комерцијална култура8. Међутим, пшеница је осетљива на со, која може инхибирати њен раст, пореметити њене физиолошке и биохемијске процесе и значајно смањити њен принос. Главне стратегије за ублажавање ефеката стреса од соли укључују генетску модификацију и употребу регулатора раста биљака. Генетски модификовани организми (ГМ) представљају употребу генетског уређивања и других техника за развој сорти пшенице отпорних на со9,10. С друге стране, регулатори раста биљака побољшавају толеранцију на со код пшенице регулисањем физиолошких активности и нивоа супстанци повезаних са сољу, чиме се ублажавају оштећења од стреса11. Ови регулатори су генерално прихваћенији и шире се користе од трансгених приступа. Они могу побољшати толеранцију биљака на различите абиотске стресове као што су салинитет, суша и тешки метали, и подстаћи клијање семена, усвајање хранљивих материја и репродуктивни раст, чиме се повећава принос и квалитет усева. 12 Регулатори раста биљака су кључни за обезбеђивање раста усева и одржавање приноса и квалитета због своје еколошке прихватљивости, лакоће употребе, исплативости и практичности. 13 Међутим, пошто ови модулатори имају сличне механизме деловања, употреба само једног од њих можда неће бити ефикасна. Проналажење комбинације регулатора раста који могу побољшати толеранцију на со код пшенице је кључно за оплемењивање пшенице у неповољним условима, повећање приноса и обезбеђивање безбедности хране.
Не постоје студије које истражују комбиновану употребу TU и Arg. Није јасно да ли ова иновативна комбинација може синергистички подстаћи раст пшенице под стресом од соли. Стога је циљ ове студије био да се утврди да ли ова два регулатора раста могу синергистички ублажити негативне ефекте стреса од соли на пшеницу. У том циљу, спровели смо краткорочни хидропонски експеримент садница пшенице како бисмо истражили предности комбиноване примене TU и Arg на пшеницу под стресом од соли, фокусирајући се на редокс и јонску равнотежу биљака. Претпоставили смо да би комбинација TU и Arg могла синергистички деловати на смањење оксидативних оштећења изазваних стресом од соли и управљање јонским дисбалансом, чиме би се побољшала толеранција на со код пшенице.
Садржај MDA у узорцима је одређен методом тиобарбитурне киселине. Прецизно измерити 0,1 г свежег праха узорка, екстраховати са 1 мл 10% трихлорсирћетне киселине током 10 минута, центрифугирати на 10.000 g током 20 минута и сакупити супернатант. Екстракт је помешан са једнаком запремином 0,75% тиобарбитурне киселине и инкубирати на 100 °C током 15 минута. Након инкубације, супернатант је сакупљен центрифугирањем и измерене су вредности оптичке густине (OD) на 450 nm, 532 nm и 600 nm. Концентрација MDA је израчуната на следећи начин:
Слично као и код тродневног третмана, примена Arg и Tu је такође значајно повећала активност антиоксидативних ензима код садница пшенице током шестодневног третмана. Комбинација TU и Arg је и даље била најефикаснија. Међутим, 6 дана након третмана, активности четири антиоксидативна ензима под различитим условима третмана показале су опадајући тренд у поређењу са 3 дана након третмана (Слика 6).
Фотосинтеза је основа акумулације суве материје у биљкама и одвија се у хлоропластима, који су изузетно осетљиви на со. Стрес изазван сољу може довести до оксидације плазма мембране, поремећаја ћелијске осмотске равнотеже, оштећења ултраструктуре хлоропласта36, изазвати деградацију хлорофила, смањити активност ензима Калвиновог циклуса (укључујући Рубиско) и смањити пренос електрона са PS II на PS I37. Поред тога, стрес изазван сољу може изазвати затварање стомата, чиме се смањује концентрација CO2 у листу и инхибира фотосинтеза38. Наши резултати потврдили су претходне налазе да стрес изазван сољу смањује проводљивост стомата код пшенице, што резултира смањеном брзином транспирације листа и интрацелуларном концентрацијом CO2, што на крају доводи до смањеног фотосинтетског капацитета и смањене биомасе пшенице (слике 1 и 3). Приметно је да примена TU и Arg може побољшати фотосинтетску ефикасност биљака пшенице под стресом од соли. Побољшање фотосинтетске ефикасности било је посебно значајно када су TU и Arg примењени истовремено (слика 3). То може бити због чињенице да TU и Arg регулишу отварање и затварање стомата, чиме се побољшава фотосинтетска ефикасност, што је поткрепљено претходним студијама. На пример, Бенкарти и др. су открили да је под стресом од соли, TU значајно повећао проводљивост стомата, брзину асимилације CO2 и максималну квантну ефикасност фотохемије PSII код Atriplex portulacoides L.39. Иако не постоје директни извештаји који доказују да Arg може регулисати отварање и затварање стомата код биљака изложених стресу од соли, Силвеира и др. су указали да Arg може да подстакне размену гасова у листовима у условима суше22.
Укратко, ова студија истиче да, упркос различитим механизмима деловања и физичко-хемијским својствима, TU и Arg могу пружити упоредиву отпорност на стрес изазван NaCl код садница пшенице, посебно када се примењују заједно. Примена TU и Arg може активирати антиоксидативни ензимски одбрамбени систем садница пшенице, смањити садржај ROS и одржати стабилност мембранских липида, чиме се одржава фотосинтеза и равнотежа Na+/K+ код садница. Међутим, ова студија такође има ограничења; иако је синергистички ефекат TU и Arg потврђен и његов физиолошки механизам донекле објашњен, сложенији молекуларни механизам остаје нејасан. Стога је неопходно даље проучавање синергистичког механизма TU и Arg коришћењем транскриптомских, метаболомских и других метода.
Скупови података коришћени и/или анализирани током текуће студије доступни су од одговарајућег аутора на разуман захтев.
Време објаве: 19. мај 2025.