Biến đổi khí hậu và sự gia tăng dân số nhanh chóng đã trở thành những thách thức chính đối với an ninh lương thực toàn cầu. Một giải pháp đầy hứa hẹn là sử dụngchất điều hòa sinh trưởng thực vật(PGR) để tăng năng suất cây trồng và khắc phục các điều kiện sinh trưởng bất lợi như khí hậu sa mạc. Gần đây, carotenoid zaxinone và hai chất tương tự của nó (MiZax3 và MiZax5) đã chứng minh hoạt động thúc đẩy sinh trưởng đầy hứa hẹn ở các loại cây ngũ cốc và rau trong điều kiện nhà kính và ngoài đồng. Ở đây, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu tác động của các nồng độ khác nhau của MiZax3 và MiZax5 (5 μM và 10 μM vào năm 2021; 2,5 μM và 5 μM vào năm 2022) đối với sự sinh trưởng và năng suất của hai loại cây rau có giá trị cao ở Campuchia: khoai tây và dâu tây Ả Rập Saudi. Ả Rập. Trong năm thử nghiệm thực địa độc lập từ năm 2021 đến năm 2022, việc sử dụng cả MiZax đã cải thiện đáng kể các đặc điểm nông học của cây trồng, các thành phần năng suất và năng suất tổng thể. Cần lưu ý rằng MiZax được sử dụng ở liều lượng thấp hơn nhiều so với axit humic (một hợp chất thương mại được sử dụng rộng rãi ở đây để so sánh). Như vậy, kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy MiZax là chất điều hòa sinh trưởng thực vật rất hứa hẹn, có thể được sử dụng để kích thích sinh trưởng và năng suất của cây rau ngay cả trong điều kiện sa mạc và ở nồng độ tương đối thấp.
Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (FAO), hệ thống sản xuất lương thực của chúng ta phải tăng gần gấp ba lần vào năm 2050 để nuôi sống dân số toàn cầu đang gia tăng (FAO: Thế giới sẽ cần thêm 70% lương thực vào năm 20501). Trên thực tế, dân số tăng nhanh, ô nhiễm, sự di chuyển của sâu bệnh và đặc biệt là nhiệt độ cao và hạn hán do biến đổi khí hậu đều là những thách thức đối với an ninh lương thực toàn cầu2. Về vấn đề này, việc tăng năng suất tổng thể của các loại cây trồng nông nghiệp trong điều kiện không tối ưu là một trong những giải pháp không thể chối cãi cho vấn đề cấp bách này. Tuy nhiên, sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng chủ yếu phụ thuộc vào sự sẵn có của các chất dinh dưỡng trong đất và bị hạn chế nghiêm trọng bởi các yếu tố môi trường bất lợi, bao gồm hạn hán, độ mặn hoặc căng thẳng sinh học3,4,5. Những căng thẳng này có thể tác động tiêu cực đến sức khỏe và sự phát triển của cây trồng và cuối cùng dẫn đến giảm năng suất cây trồng6. Ngoài ra, nguồn nước ngọt hạn chế ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc tưới tiêu cho cây trồng, trong khi biến đổi khí hậu toàn cầu chắc chắn làm giảm diện tích đất canh tác và các sự kiện như đợt nắng nóng làm giảm năng suất cây trồng7,8. Nhiệt độ cao phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới, bao gồm cả Ả Rập Xê Út. Việc sử dụng chất kích thích sinh học hoặc chất điều hòa sinh trưởng thực vật (PGR) có lợi cho việc rút ngắn chu kỳ sinh trưởng và tối đa hóa năng suất. Nó có thể cải thiện khả năng phục hồi của cây trồng và giúp cây trồng thích nghi với các điều kiện sinh trưởng bất lợi9. Về mặt này, chất kích thích sinh học và chất điều hòa sinh trưởng thực vật có thể được sử dụng ở nồng độ tối ưu để cải thiện sinh trưởng và năng suất của cây trồng10,11.
Carotenoid là tetraterpenoid, cũng đóng vai trò là tiền chất của phytohormone axit abscisic (ABA) và strigolactone (SL)12,13,14, cũng như các chất điều hòa sinh trưởng mới được phát hiện là zaxinone, anorene và cyclocitral15,16,17,18,19. Tuy nhiên, hầu hết các chất chuyển hóa thực tế, bao gồm các dẫn xuất carotenoid, đều có nguồn gốc tự nhiên hạn chế và/hoặc không ổn định, khiến việc ứng dụng trực tiếp của chúng trong lĩnh vực này trở nên khó khăn. Vì vậy, trong vài năm qua, một số chất tương tự/chất mô phỏng ABA và SL đã được phát triển và thử nghiệm cho các ứng dụng nông nghiệp20,21,22,23,24,25. Tương tự, gần đây chúng tôi đã phát triển các chất mô phỏng zaxinone (MiZax), một chất chuyển hóa thúc đẩy sinh trưởng có thể phát huy tác dụng bằng cách tăng cường chuyển hóa đường và điều hòa cân bằng SL ở rễ lúa19,26. Các chất bắt chước zaxinone 3 (MiZax3) và MiZax5 (cấu trúc hóa học được thể hiện trong Hình 1A) cho thấy hoạt tính sinh học tương đương với zaxinone ở cây lúa dại được trồng thủy canh và trong đất26. Hơn nữa, việc xử lý cà chua, cây chà là, ớt xanh và bí ngô bằng zaxinone, MiZax3 và MiZx5 đã cải thiện sự phát triển và năng suất của cây trồng, tức là năng suất và chất lượng ớt, trong điều kiện nhà kính và ngoài trời, cho thấy vai trò của chúng như chất kích thích sinh học và việc sử dụng PGR27. . Điều thú vị là MiZax3 và MiZax5 cũng cải thiện khả năng chịu mặn của ớt xanh được trồng trong điều kiện độ mặn cao và MiZax3 làm tăng hàm lượng kẽm trong quả khi được bao bọc bằng khung hữu cơ kim loại chứa kẽm7,28.
(A) Cấu trúc hóa học của MiZax3 và MiZax5. (B) Ảnh hưởng của việc phun MZ3 và MZ5 lên lá ở nồng độ 5 µM và 10 µM lên cây khoai tây trong điều kiện đồng ruộng. Thí nghiệm sẽ diễn ra vào năm 2021. Dữ liệu được trình bày dưới dạng trung bình ± SD. n≥15. Phân tích thống kê được thực hiện bằng cách sử dụng phân tích phương sai một chiều (ANOVA) và kiểm định Tukey's post hoc. Dấu hoa thị biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mô phỏng (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, không có ý nghĩa). HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đánh giá MiZax (MiZax3 và MiZax5) ở ba nồng độ trên lá (5 µM và 10 µM vào năm 2021 và 2,5 µM và 5 µM vào năm 2022) và so sánh chúng với khoai tây (Solanum tuberosum L). Axit humic (HA) - chất điều hòa sinh trưởng thương mại - đã được so sánh với dâu tây (Fragaria ananassa) trong các thử nghiệm dâu tây trong nhà kính vào năm 2021 và 2022, cũng như trong bốn thử nghiệm thực địa tại Vương quốc Ả Rập Xê Út, một vùng khí hậu sa mạc điển hình. Mặc dù HA là một chất kích thích sinh học được sử dụng rộng rãi với nhiều tác dụng có lợi, bao gồm tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng trong đất và thúc đẩy sinh trưởng của cây trồng bằng cách điều hòa cân bằng nội tiết tố, kết quả của chúng tôi cho thấy MiZax vượt trội hơn HA.
Củ khoai tây giống Diamond được mua từ Công ty Thương mại Jabbar Nasser Al Bishi, Jeddah, Ả Rập Xê Út. Cây giống của hai giống dâu tây "Sweet Charlie" và "Festival" cùng axit humic được mua từ Công ty Modern Agritech, Riyadh, Ả Rập Xê Út. Tất cả nguyên liệu thực vật được sử dụng trong nghiên cứu này đều tuân thủ Tuyên bố Chính sách của IUCN về Nghiên cứu liên quan đến các loài nguy cấp và Công ước về Buôn bán các loài Động vật và Thực vật Hoang dã Nguy cấp.
Địa điểm thí nghiệm nằm ở Hada Al-Sham, Ả Rập Xê Út (21°48′3″B, 39°43′25″Đ). Đất là đất thịt pha cát, pH 7,8, EC 1,79 dcm-130. Các đặc tính của đất được thể hiện trong Bảng bổ sung S1.
Ba cây giống dâu tây (Fragaria x ananassa D. var. Festival) ở giai đoạn lá thật được chia thành ba nhóm để đánh giá tác động của việc phun qua lá bằng 10 μM MiZax3 và MiZax5 lên đặc điểm sinh trưởng và thời gian ra hoa trong điều kiện nhà kính. Phun lá bằng nước (có chứa 0,1% axeton) được sử dụng làm phương pháp xử lý mô hình. Thuốc phun qua lá MiZax được phun 7 lần, cách nhau một tuần. Hai thí nghiệm độc lập được tiến hành lần lượt vào ngày 15 và 28 tháng 9 năm 2021. Liều khởi đầu của mỗi hợp chất là 50 ml và sau đó tăng dần đến liều cuối cùng là 250 ml. Trong hai tuần liên tiếp, số lượng cây ra hoa được ghi lại hàng ngày và tốc độ ra hoa được tính vào đầu tuần thứ tư. Để xác định các đặc điểm sinh trưởng, số lượng lá, trọng lượng tươi và khô của cây, tổng diện tích lá và số lượng thân bò trên mỗi cây được đo vào cuối giai đoạn sinh trưởng và đầu giai đoạn sinh sản. Diện tích lá được đo bằng máy đo diện tích lá và các mẫu tươi được sấy khô trong lò ở nhiệt độ 100°C trong 48 giờ.
Tiến hành hai thử nghiệm đồng ruộng: cày sớm và cày muộn. Củ khoai tây giống “Diamant” được trồng vào tháng 11 và tháng 2, với thời kỳ chín sớm và chín muộn tương ứng. Sử dụng chất kích thích sinh học (MiZax-3 và -5) ở nồng độ 5,0 và 10,0 µM (năm 2021) và 2,5 và 5,0 µM (năm 2022). Phun axit humic (HA) 1 g/l 8 lần một tuần. Sử dụng nước hoặc axeton làm đối chứng âm. Thiết kế thử nghiệm đồng ruộng được thể hiện trong (Hình bổ sung S1). Sử dụng thiết kế khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD) với diện tích ô là 2,5 m × 3,0 m để tiến hành các thí nghiệm đồng ruộng. Mỗi nghiệm thức được lặp lại ba lần dưới dạng các bản sao độc lập. Khoảng cách giữa mỗi ô là 1,0 m và khoảng cách giữa mỗi khối là 2,0 m. Khoảng cách giữa các cây là 0,6 m, khoảng cách giữa các hàng là 1 m. Cây khoai tây được tưới nhỏ giọt hàng ngày với lượng nước 3,4 lít/ống nhỏ giọt. Hệ thống vận hành hai lần một ngày, mỗi lần 10 phút để cung cấp nước cho cây. Tất cả các phương pháp kỹ thuật nông nghiệp được khuyến nghị để trồng khoai tây trong điều kiện hạn hán đều được áp dụng31. Bốn tháng sau khi trồng, chiều cao cây (cm), số cành/cây, thành phần và năng suất khoai tây, và chất lượng củ được đo bằng các kỹ thuật tiêu chuẩn.
Cây giống của hai giống dâu tây (Sweet Charlie và Festival) đã được thử nghiệm ngoài đồng ruộng. Chất kích thích sinh học (MiZax-3 và -5) được sử dụng làm thuốc phun lá với nồng độ 5,0 và 10,0 µM (năm 2021) và 2,5 và 5,0 µM (năm 2022), tám lần một tuần. Sử dụng 1 g HA/lít làm thuốc phun lá song song với MiZax-3 và -5, với hỗn hợp đối chứng H2O hoặc acetone làm đối chứng âm. Cây giống dâu tây được trồng trên ô đất 2,5 x 3 m vào đầu tháng 11 với khoảng cách cây 0,6 m và khoảng cách hàng 1 m. Thí nghiệm được thực hiện tại RCBD và được lặp lại ba lần. Cây được tưới 10 phút mỗi ngày vào lúc 7:00 và 17:00 bằng hệ thống tưới nhỏ giọt với các đầu nhỏ giọt cách nhau 0,6 m và dung tích 3,4 lít. Các thành phần kỹ thuật nông nghiệp và các thông số năng suất đã được đo lường trong suốt mùa vụ. Chất lượng quả bao gồm TSS (%), vitamin C32, độ chua và tổng hợp hợp chất phenolic33 đã được đánh giá tại Phòng thí nghiệm Sinh lý và Công nghệ Sau thu hoạch của Đại học Quốc vương Abdulaziz.
Dữ liệu được biểu thị dưới dạng trung bình và các biến thiên được biểu thị dưới dạng độ lệch chuẩn. Ý nghĩa thống kê được xác định bằng phương pháp phân tích phương sai một chiều (ANOVA) hoặc phương pháp phân tích phương sai hai chiều (ANOVA) sử dụng kiểm định so sánh bội Tukey với mức xác suất p < 0,05 hoặc kiểm định t hai đuôi của Student để phát hiện sự khác biệt có ý nghĩa (*p < 0,05, * *p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001). Tất cả các diễn giải thống kê được thực hiện bằng GraphPad Prism phiên bản 8.3.0. Các mối liên kết được kiểm tra bằng phương pháp phân tích thành phần chính (PCA), một phương pháp thống kê đa biến, sử dụng gói R 34.
Trong báo cáo trước đây, chúng tôi đã chứng minh hoạt động thúc đẩy sinh trưởng của MiZax ở nồng độ 5 và 10 μM ở cây trồng làm vườn và cải thiện chỉ số diệp lục trong Thử nghiệm cây trồng trong đất (SPAD)27. Dựa trên những kết quả này, chúng tôi đã sử dụng cùng nồng độ để đánh giá tác động của MiZax đối với khoai tây, một loại cây lương thực toàn cầu quan trọng, trong các thử nghiệm thực địa ở vùng khí hậu sa mạc vào năm 2021. Đặc biệt, chúng tôi quan tâm đến việc kiểm tra xem MiZax có thể làm tăng sự tích tụ tinh bột, sản phẩm cuối cùng của quá trình quang hợp hay không. Nhìn chung, việc sử dụng MiZax đã cải thiện sự sinh trưởng của cây khoai tây so với axit humic (HA), dẫn đến tăng chiều cao cây, sinh khối và số nhánh (Hình 1B). Ngoài ra, chúng tôi quan sát thấy rằng MiZax3 và MiZax5 5 μM có tác dụng mạnh hơn trong việc tăng chiều cao cây, số nhánh và sinh khối cây so với 10 μM (Hình 1B). Cùng với sự sinh trưởng được cải thiện, MiZax còn làm tăng năng suất, được đo bằng số lượng và trọng lượng củ thu hoạch. Hiệu quả có lợi tổng thể kém rõ rệt hơn khi sử dụng MiZax ở nồng độ 10 μM, cho thấy các hợp chất này nên được sử dụng ở nồng độ thấp hơn (Hình 1B). Ngoài ra, chúng tôi không thấy sự khác biệt nào về tất cả các thông số được ghi nhận giữa phương pháp xử lý acetone (giả) và nước (đối chứng), cho thấy hiệu ứng điều chỉnh tăng trưởng quan sát được không phải do dung môi gây ra, điều này phù hợp với báo cáo trước đây của chúng tôi27.
Do mùa trồng khoai tây ở Ả Rập Xê Út bao gồm chín sớm và chín muộn, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu thực địa thứ hai vào năm 2022 bằng cách sử dụng nồng độ thấp (2,5 và 5 µM) trong hai mùa để đánh giá tác động theo mùa của các cánh đồng mở (Hình bổ sung S2A). Đúng như dự kiến, cả hai lần sử dụng MiZax 5 µM đều tạo ra các hiệu ứng thúc đẩy tăng trưởng tương tự như lần thử nghiệm đầu tiên: tăng chiều cao cây, tăng phân nhánh, sinh khối cao hơn và tăng số lượng củ (Hình 2; Hình bổ sung S3). Điều quan trọng là chúng tôi đã quan sát thấy các hiệu ứng đáng kể của các PGR này ở nồng độ 2,5 µM, trong khi xử lý GA không cho thấy các hiệu ứng dự đoán. Kết quả này cho thấy MiZax có thể được sử dụng ngay cả ở nồng độ thấp hơn dự kiến. Ngoài ra, việc sử dụng MiZax cũng làm tăng chiều dài và chiều rộng của củ (Hình bổ sung S2B). Chúng tôi cũng thấy trọng lượng củ tăng đáng kể, nhưng nồng độ 2,5 µM chỉ được áp dụng trong cả hai mùa trồng;
Đánh giá kiểu hình thực vật về tác động của MiZax lên cây khoai tây chín sớm tại ruộng KAU, được thực hiện năm 2022. Dữ liệu thể hiện giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. n≥15. Phân tích thống kê được thực hiện bằng phương pháp phân tích phương sai một chiều (ANOVA) và kiểm định Tukey's post hoc. Dấu hoa thị biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mô phỏng (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, không có ý nghĩa). HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Để hiểu rõ hơn về tác động của phương pháp xử lý (T) và năm (Y), phân tích phương sai hai chiều (ANOVA) đã được sử dụng để kiểm tra tương tác của chúng (T x Y). Mặc dù tất cả các chất kích thích sinh học (T) đều làm tăng đáng kể chiều cao và sinh khối của cây khoai tây, nhưng chỉ có MiZax3 và MiZax5 làm tăng đáng kể số lượng và trọng lượng củ, cho thấy phản ứng hai chiều của củ khoai tây đối với hai loại MiZax về cơ bản là tương tự nhau (Hình 3)). Ngoài ra, vào đầu mùa, thời tiết (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) trở nên nóng hơn (trung bình 28 °C và độ ẩm 52% (2022), làm giảm đáng kể sinh khối củ nói chung (Hình 2; Hình bổ sung S3).
Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý 5 µm (T), năm (Y) và tương tác của chúng (T x Y) lên khoai tây. Dữ liệu thể hiện giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. n ≥ 30. Phân tích thống kê được thực hiện bằng phương pháp phân tích phương sai hai chiều (ANOVA). Dấu hoa thị biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mô phỏng (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, không có ý nghĩa). HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Tuy nhiên, xử lý Myzax vẫn có xu hướng kích thích sinh trưởng của cây chín muộn. Nhìn chung, ba thí nghiệm độc lập của chúng tôi đã chứng minh chắc chắn rằng việc sử dụng MiZax có tác động đáng kể đến cấu trúc cây bằng cách tăng số lượng nhánh. Trên thực tế, có một hiệu ứng tương tác hai chiều đáng kể giữa (T) và (Y) đối với số lượng nhánh sau khi xử lý MiZax (Hình 3). Kết quả này phù hợp với hoạt động của chúng như các chất điều hòa âm tính của quá trình sinh tổng hợp strigolactone (SL)26. Ngoài ra, trước đây chúng tôi đã chỉ ra rằng xử lý Zaxinone gây ra sự tích tụ tinh bột trong rễ lúa35, điều này có thể giải thích sự gia tăng kích thước và trọng lượng của củ khoai tây sau khi xử lý MiZax, vì củ chủ yếu được cấu tạo từ tinh bột.
Cây ăn quả là cây trồng kinh tế quan trọng. Dâu tây rất nhạy cảm với các điều kiện căng thẳng phi sinh học như hạn hán và nhiệt độ cao. Do đó, chúng tôi đã nghiên cứu tác động của MiZax lên dâu tây bằng cách phun lên lá. Đầu tiên, chúng tôi cung cấp MiZax ở nồng độ 10 µM để đánh giá tác động của nó lên sự phát triển của dâu tây (giống Festival). Điều thú vị là chúng tôi quan sát thấy MiZax3 làm tăng đáng kể số lượng thân bò, tương ứng với việc phân nhánh nhiều hơn, trong khi MiZax5 cải thiện tốc độ ra hoa, sinh khối thực vật và diện tích lá trong điều kiện nhà kính (Hình bổ sung S4), cho thấy hai hợp chất này có thể khác nhau về mặt sinh học. Sự kiện 26,27. Để hiểu rõ hơn về tác động của chúng đối với dâu tây trong điều kiện nông nghiệp thực tế, chúng tôi đã tiến hành các thử nghiệm thực địa bằng cách sử dụng MiZax 5 và 10 µM cho cây dâu tây (ví dụ: Sweet Charlie) được trồng trên đất bán cát vào năm 2021 (hình S5A). So với GC, chúng tôi không quan sát thấy sự gia tăng sinh khối thực vật, nhưng thấy có xu hướng tăng số lượng quả (Hình C6A-B). Tuy nhiên, việc sử dụng MiZax đã làm tăng đáng kể trọng lượng của từng quả và cho thấy sự phụ thuộc vào nồng độ (Hình bổ sung S5B; Hình bổ sung S6B), cho thấy ảnh hưởng của các chất điều hòa sinh trưởng thực vật này đến chất lượng quả dâu tây khi sử dụng trong điều kiện sa mạc.
Để hiểu liệu hiệu ứng thúc đẩy tăng trưởng có phụ thuộc vào loại giống hay không, chúng tôi đã chọn hai giống dâu tây thương mại ở Ả Rập Xê Út (Sweet Charlie và Festival) và tiến hành hai nghiên cứu thực địa vào năm 2022 bằng cách sử dụng nồng độ MiZax thấp (2,5 và 5 µM). Đối với Sweet Charlie, mặc dù tổng số quả không tăng đáng kể, nhưng sinh khối quả nhìn chung cao hơn đối với những cây được xử lý bằng MiZax và số lượng quả trên mỗi lô tăng lên sau khi xử lý MiZax3 (Hình 4). Những dữ liệu này cho thấy thêm rằng các hoạt động sinh học của MiZax3 và MiZax5 có thể khác nhau. Ngoài ra, sau khi xử lý bằng Myzax, chúng tôi đã quan sát thấy sự gia tăng về trọng lượng tươi và khô của cây, cũng như chiều dài của chồi cây. Về số lượng thân bò và cây mới, chúng tôi chỉ thấy sự gia tăng ở MiZax 5 µM (Hình 4), cho thấy sự phối hợp MiZax tối ưu phụ thuộc vào loài thực vật.
Tác động của MiZax lên cấu trúc cây và năng suất dâu tây (giống Sweet Charlie) từ các ruộng KAU, được tiến hành năm 2022. Dữ liệu thể hiện giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. n ≥ 15, nhưng số quả trên mỗi lô được tính trung bình từ 15 cây từ ba lô (n = 3). Phân tích thống kê được thực hiện bằng cách sử dụng phân tích phương sai một chiều (ANOVA) và kiểm định Tukey's post hoc hoặc kiểm định t hai đuôi của Student. Dấu hoa thị biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mô phỏng (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, không có ý nghĩa). HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Chúng tôi cũng quan sát thấy hoạt động kích thích sinh trưởng tương tự liên quan đến trọng lượng quả và sinh khối thực vật ở dâu tây thuộc giống Festival (Hình 5), tuy nhiên, chúng tôi không tìm thấy sự khác biệt đáng kể về tổng số quả trên mỗi cây hoặc trên mỗi lô (Hình 5); . Điều thú vị là việc sử dụng MiZax đã làm tăng chiều dài cây và số lượng thân bò, cho thấy các chất điều hòa sinh trưởng thực vật này có thể được sử dụng để cải thiện sinh trưởng của cây ăn quả (Hình 5). Ngoài ra, chúng tôi đã đo một số thông số sinh hóa để hiểu chất lượng quả của hai giống thu thập từ ruộng, nhưng chúng tôi không thấy bất kỳ sự khác biệt nào giữa tất cả các nghiệm thức (Hình Bổ sung S7; Hình Bổ sung S8).
Ảnh hưởng của MiZax đến cấu trúc cây và năng suất dâu tây tại ruộng KAU (Giống Festival), năm 2022. Dữ liệu là giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. n ≥ 15, nhưng số quả trên mỗi lô được tính trung bình từ 15 cây từ ba lô (n = 3). Phân tích thống kê được thực hiện bằng cách sử dụng phân tích phương sai một chiều (ANOVA) và kiểm định Tukey's post hoc hoặc kiểm định t hai đuôi của Student. Dấu hoa thị biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mô phỏng (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, không có ý nghĩa). HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Trong các nghiên cứu của chúng tôi về dâu tây, hoạt tính sinh học của MiZax3 và MiZax5 tỏ ra khác biệt. Đầu tiên, chúng tôi kiểm tra tác động của xử lý (T) và năm (Y) trên cùng một giống (Sweet Charlie) bằng phương pháp phân tích phương sai hai chiều (ANOVA) để xác định tương tác của chúng (T x Y). Do đó, GA không có tác dụng trên giống dâu tây (Sweet Charlie), trong khi MiZax3 và MiZax5 5 μM làm tăng đáng kể sinh khối cây và quả (Hình 6), cho thấy tương tác hai chiều của hai MiZax rất giống nhau trong việc thúc đẩy sinh trưởng dâu tây.
Đánh giá tác động của xử lý 5 µM (T), năm (Y) và tương tác của chúng (T x Y) lên dâu tây (ví dụ: Sweet Charlie). Dữ liệu thể hiện giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. n ≥ 30. Phân tích thống kê được thực hiện bằng phương pháp phân tích phương sai hai chiều (ANOVA). Dấu hoa thị biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mô phỏng (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, không có ý nghĩa). HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Ngoài ra, do hoạt động của MiZax trên hai giống cây trồng hơi khác nhau (Hình 4; Hình 5), chúng tôi đã thực hiện phân tích phương sai hai chiều (ANOVA) so sánh phương pháp xử lý (T) và hai giống cây trồng (C). Đầu tiên, không có phương pháp xử lý nào ảnh hưởng đến số quả trên mỗi lô (Hình 7), cho thấy không có tương tác đáng kể nào giữa (T x C) và cho thấy cả MiZax và HA đều không đóng góp vào tổng số quả. Ngược lại, MiZax (nhưng không phải HA) làm tăng đáng kể trọng lượng cây, trọng lượng quả, thân bò và cây mới (Hình 7), cho thấy MiZax3 và MiZax5 thúc đẩy đáng kể sự phát triển của các giống cây dâu tây khác nhau. Dựa trên phân tích phương sai hai chiều (T x Y) và (T x C), chúng tôi có thể kết luận rằng các hoạt động thúc đẩy sinh trưởng của MiZax3 và MiZax5 trong điều kiện đồng ruộng rất giống nhau và nhất quán.
Đánh giá việc xử lý dâu tây bằng 5 µM (T), hai giống (C) và tương tác của chúng (T x C). Dữ liệu thể hiện giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. n ≥ 30, nhưng số quả trên mỗi lô được tính trung bình từ 15 cây từ ba lô (n = 6). Phân tích thống kê được thực hiện bằng cách sử dụng phân tích phương sai hai chiều (ANOVA). Dấu hoa thị biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mô phỏng (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, không có ý nghĩa). HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Cuối cùng, chúng tôi đã sử dụng phân tích thành phần chính (PCA) để đánh giá tác động của các hợp chất được áp dụng lên khoai tây (T x Y) và dâu tây (T x C). Những hình ảnh này cho thấy xử lý HA tương tự như xử lý bằng acetone trong khoai tây hoặc nước trong dâu tây (Hình 8), cho thấy tác động tích cực tương đối nhỏ đến sự phát triển của cây. Điều thú vị là, tác động tổng thể của MiZax3 và MiZax5 cho thấy sự phân bố giống nhau ở khoai tây (Hình 8A), trong khi sự phân bố của hai hợp chất này ở dâu tây lại khác nhau (Hình 8B). Mặc dù MiZax3 và MiZax5 cho thấy sự phân bố tích cực chủ yếu đến sự phát triển và năng suất của cây, phân tích PCA chỉ ra rằng hoạt động điều hòa sinh trưởng cũng có thể phụ thuộc vào loài thực vật.
Phân tích thành phần chính (PCA) của (A) khoai tây (T x Y) và (B) dâu tây (T x C). Biểu đồ điểm cho cả hai nhóm. Đường thẳng nối mỗi thành phần dẫn đến tâm của cụm.
Tóm lại, dựa trên năm nghiên cứu thực địa độc lập của chúng tôi về hai loại cây trồng có giá trị cao và phù hợp với các báo cáo trước đây của chúng tôi từ năm 2020 đến năm 202226,27, MiZax3 và MiZax5 là những chất điều hòa sinh trưởng thực vật đầy hứa hẹn có thể cải thiện sinh trưởng và năng suất thực vật, bao gồm ngũ cốc, cây thân gỗ (cây chà là) và cây ăn quả làm vườn26,27. Mặc dù cơ chế phân tử ngoài hoạt động sinh học của chúng vẫn còn khó nắm bắt, nhưng chúng có tiềm năng lớn để ứng dụng trên thực địa. Trên hết, so với axit humic, MiZax được sử dụng với lượng nhỏ hơn nhiều (mức micromolar hoặc miligam) và các tác động tích cực rõ rệt hơn. Do đó, chúng tôi ước tính liều lượng MiZax3 cho mỗi lần sử dụng (từ nồng độ thấp đến cao): 3, 6 hoặc 12 g/ha và liều lượng MiZx5: 4, 7 hoặc 13 g/ha, khiến các PGR này hữu ích để cải thiện năng suất cây trồng. Hoàn toàn khả thi.
Thời gian đăng: 29-07-2024