Biến đổi khí hậu và tốc độ 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 dụng...chất điều hòa sinh trưởng thực vật(Các chất điều hòa sinh trưởng thực vật) được sử dụng để tăng năng suất cây trồng và khắc phục các điều kiện canh tác 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 tính thúc đẩy sinh trưởng đầy hứa hẹn ở cây ngũ cốc và rau màu trong điều kiện nhà kính và ngoài đồng. Ở đây, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của các nồng độ khác nhau của MiZax3 và MiZax5 (5 μM và 10 μM năm 2021; 2,5 μM và 5 μM năm 2022) đến sự sinh trưởng và năng suất của hai loại rau màu có giá trị cao ở Campuchia: khoai tây và dâu tây Ả Rập Xê Út. Trong năm thử nghiệm thực địa độc lập từ năm 2021 đến năm 2022, việc sử dụng cả hai loại MiZax đã cải thiện đáng kể các đặc điểm nông học của cây, các thành phần năng suất và năng suất tổng thể. Điều đáng chú ý là 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 một chất điều hòa sinh trưởng thực vật rất triển vọng, có thể được sử dụng để kích thích sự 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 cần phải tăng gần gấp ba lần vào năm 2050 để nuôi sống dân số toàn cầu đang ngày càng tăng (FAO: Thế giới sẽ cần thêm 70% lương thực vào năm 20501). Trên thực tế, sự gia tăng dân số nhanh chóng, ô nhiễm, sự di chuyển của sâu bệnh và đặc biệt là nhiệt độ cao và hạn hán do biến đổi khí hậu gây ra đều là những thách thức đối với an ninh lương thực toàn cầu2. Về vấn đề này, việc tăng năng suất cây trồng trong điều kiện không tối ưu là một trong những giải pháp không thể phủ nhận cho vấn đề cấp bách này. Tuy nhiên, sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng chủ yếu phụ thuộc vào lượng chất dinh dưỡng có sẵn 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 ảnh hưởng 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 cây trồng, trong khi biến đổi khí hậu toàn cầu chắc chắn làm giảm diện tích đất canh tác và các hiện tượng như sóng nhiệt làm giảm năng suất cây trồng7,8. Nhiệt độ cao là hiện tượng 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 chống chọi với các điều kiện sinh trưởng bất lợi9. Về vấn đề 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 sự sinh trưởng và năng suất của cây trồng10,11.
Carotenoid là các tetraterpenoid cũng đóng vai trò là tiền chất của các phytohormone axit abscisic (ABA) và strigolactone (SL)12,13,14, cũng như các chất điều hòa sinh trưởng mới được phát hiện gần đây như zaxinone, anorene và cyclocitral15,16,17,18,19. Tuy nhiên, hầu hết các chất chuyển hóa thực tế, bao gồm cả các dẫn xuất carotenoid, đều có nguồn tự nhiên hạn chế và/hoặc không ổn định, khiến việc ứng dụng trực tiếp chúng trong lĩnh vực này trở nên khó khăn. Do đó, trong vài năm qua, một số chất tương tự/chất bắt chước 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 chất bắt chước zaxinone (MiZax), một chất chuyển hóa thúc đẩy sinh trưởng có thể phát huy tác dụng bằng cách tăng cường quá trình chuyển hóa đường và điều hòa cân bằng nội môi SL trong 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 hoang dại được trồng thủy canh và trong đất26. Hơn nữa, việc xử lý cà chua, chà là, ớt xanh và bí ngô bằng zaxinone, MiZax3 và MiZax5 đã cải thiện sự sinh trưởng 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 kim loại hữu cơ 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 trên cây khoai tây trong điều kiện ngoài trời. Thí nghiệm sẽ được tiến hành vào năm 2021. Dữ liệu được trình bày dưới dạng 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 hậu hoc Tukey. 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 thống kê). 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 phun qua lá (5 µM và 10 µM năm 2021 và 2,5 µM và 5 µM năm 2022) và so sánh chúng với khoai tây (Solanum tuberosum L). Chất điều hòa sinh trưởng thương mại axit humic (HA) được so sánh với dâu tây (Fragaria ananassa) trong các thử nghiệm nhà kính trồng dâu tây năm 2021 và 2022 và trong bốn thử nghiệm ngoài đồng 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 cung cấp chất dinh dưỡng trong đất và thúc đẩy sự phát triển 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” và axit humic được mua từ Công ty Modern Agritech, Riyadh, Ả Rập Xê Út. Tất cả vật 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 thực vật hoang dã nguy cấp.
Địa điểm thí nghiệm nằm ở Hada Al-Sham, Ả Rập Xê Út (21°48′3″N, 39°43′25″E). Đất là đất thịt pha cát, pH 7,8, EC 1,79 dcm-130. Các đặc tính của đất được trình bày trong Bảng bổ sung S1.
Ba cây 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 dung dịch MiZax3 và MiZax5 nồng độ 10 μM lên các đặc điểm sinh trưởng và thời gian ra hoa trong điều kiện nhà kính. Phun nước (chứa 0,1% acetone) lên lá được sử dụng làm phương pháp đối chứng. Dung dịch MiZax được phun 7 lần, mỗi 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 lượng ban 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 mỗi ngày và tỷ lệ ra hoa được tính toán 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 100°C trong 48 giờ.
Hai thí nghiệm thực địa đã được tiến hành: 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. Chất kích thích sinh học (MiZax-3 và -5) được sử dụng 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. Nước hoặc acetone được sử dụng làm đối chứng âm. Thiết kế thí nghiệm thực địa được thể hiện trong (Hình bổ sung S1). Thiết kế khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với diện tích ô thí nghiệm là 2,5 m × 3,0 m được sử dụng để tiến hành các thí nghiệm thực địa. Mỗi nghiệm thức được lặp lại ba lần như các lần lặp độc lập. Khoảng cách giữa mỗi ô thí nghiệm 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 3,4 lít mỗi ống nhỏ giọt. Hệ thống hoạt động 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 trên mỗi cây, thành phần và năng suất khoai tây, và chất lượng củ được đo bằng các kỹ thuật tiêu chuẩn.
Cây con của hai giống dâu tây (Sweet Charlie và Festival) được thử nghiệm trong điều kiện ngoài trời. Các chất kích thích sinh trưởng sinh học (MiZax-3 và -5) được sử dụng dưới dạng phun lá ở nồng độ 5,0 và 10,0 µM (2021) và 2,5 và 5,0 µM (2022), tám lần một tuần. Sử dụng 1 g HA trên lít dưới dạng phun lá song song với MiZax-3 và -5, với hỗn hợp đối chứng H2O hoặc acetone làm đối chứng âm. Cây dâu tây con 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 theo thiết kế khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) và được lặp lại ba lần. Cây được tưới nước trong 10 phút mỗi ngày vào lúc 7:00 và 17:00 bằng hệ thống tưới nhỏ giọt có các đầu nhỏ giọt cách nhau 0,6 m và có dung tích 3,4 L. Các thành phần kỹ thuật nông nghiệp và các thông số năng suất được đo trong suốt mùa vụ. Chất lượng trái cây bao gồm TSS (%), vitamin C32, độ axit và tổng hợp chất phenolic33 được đánh giá tại Phòng thí nghiệm Sinh lý và Công nghệ Sau thu hoạch của Đại học King Abdulaziz.
Dữ liệu được biểu thị dưới dạng giá trị trung bình và sự biến thiên được biểu thị dưới dạng độ lệch chuẩn. Ý nghĩa thống kê được xác định bằng phân tích phương sai một chiều (one-way ANOVA) hoặc phân tích phương sai hai chiều (two-way ANOVA) sử dụng phép thử so sánh đa bội Tukey với mức xác suất p < 0,05 hoặc phép thử t Student hai phía để phát hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (*p < 0,05, * *p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001). Tất cả các diễn giải thống kê được thực hiện bằng phần mềm GraphPad Prism phiên bản 8.3.0. Các mối liên hệ được kiểm tra bằng phân tích thành phần chính (PCA), một phương pháp thống kê đa biến, sử dụng gói R 34.
Trong báo cáo trước, chúng tôi đã chứng minh hoạt động thúc đẩy tăng trưởng của MiZax ở nồng độ 5 và 10 μM trên cây trồng rau quả và cải thiện chỉ số diệp lục trong Thử nghiệm Đất-Cây trồng (SPAD)27. Dựa trên những kết quả này, chúng tôi đã sử dụng cùng nồng độ để đánh giá tác động của MiZax lên khoai tây, một loại cây lương thực quan trọng trên toàn cầu, 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 lũy 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 sự gia tăng chiều cao cây, sinh khối và số lượng cành (Hình 1B). Ngoài ra, chúng tôi nhận thấy rằng MiZax3 và MiZax5 ở nồng độ 5 μM có tác dụng mạnh hơn trong việc tăng chiều cao cây, số lượng cành và sinh khối cây so với 10 μM (Hình 1B). Cùng với sự sinh trưởng được cải thiện, MiZax cũng làm tăng năng suất, được đo bằng số lượng và trọng lượng củ thu hoạch được. Hiệu quả có lợi tổng thể ít rõ rệt hơn khi MiZax được sử dụng ở nồng độ 10 μM, cho thấy rằng các hợp chất này nên được sử dụng ở nồng độ thấp hơn mức này (Hình 1B). Ngoài ra, chúng tôi không quan sát thấy sự khác biệt nào trong tất cả các thông số được ghi nhận giữa các phương pháp xử lý bằng acetone (giả dược) và nước (đối chứng), cho thấy rằng các tác dụng điều chỉnh tăng trưởng được quan sát không phải do dung môi gây ra, điều này phù hợp với báo cáo trước đây của chúng tôi27.
Do mùa vụ trồng khoai tây ở Ả Rập Xê Út bao gồm cả giai đoạn chín sớm và chín muộn, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu thực địa lần thứ hai vào năm 2022 bằng cách sử dụng nồng độ thấp (2,5 và 5 µM) trong hai mùa vụ để đánh giá tác động theo mùa của việc trồng ngoài trời (Hình bổ sung S2A). Đúng như dự đoán, cả hai lần bón 5 μM MiZax đều tạo ra hiệu quả thúc đẩy tăng trưởng tương tự như thử nghiệm đầu tiên: tăng chiều cao cây, tăng số lượng cành, sinh khối cao hơn và tăng số lượng củ (Hình 2; Hình bổ sung S3). Quan trọng hơn, chúng tôi đã quan sát thấy tác động đáng kể của các chất điều hòa sinh trưởng thực vật này ở nồng độ 2,5 μM, trong khi xử lý bằng GA không cho thấy hiệu quả như 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 bón MiZax cũng làm tăng chiều dài và chiều rộng của củ (Hình bổ sung S2B). Chúng tôi cũng nhận thấy sự gia tăng đáng kể về trọng lượng củ, nhưng nồng độ 2,5 µM chỉ được áp dụng trong cả hai mùa vụ trồng;
Đánh giá kiểu hình thực vật về tác động của MiZax đối với cây khoai tây chín sớm tại ruộng KAU, được thực hiện vào năm 2022. Dữ liệu được biểu thị dưới dạng 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 hậu hoc Tukey. 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 thống kê). 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 sự tương tác giữa 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 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 vụ, thời tiết (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) trở nên nóng hơn (trung bình 28 °C và độ ẩm 52% (2022)), điều này 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 giữa chúng (T x Y) lên cây khoai tây. Dữ liệu được biểu thị dưới dạng 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 thống kê). HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Tuy nhiên, việc xử lý bằng MiZax vẫn có xu hướng kích thích sự phát triển của các cây trưởng thành muộn. Nhìn chung, ba thí nghiệm độc lập của chúng tôi đã chứng minh một cách chắc chắn rằng việc sử dụng MiZax có tác động đáng kể đến cấu trúc cây bằng cách tăng số lượng cành. Trên thực tế, có tác động tương tác hai chiều đáng kể giữa (T) và (Y) đối với số lượng cành sau khi xử lý bằng MiZax (Hình 3). Kết quả này phù hợp với hoạt động của chúng như là chất điều hòa âm tính của quá trình sinh tổng hợp strigolactone (SL)26. Ngoài ra, chúng tôi đã chứng minh trước đây rằng việc xử lý bằng Zaxinone gây ra sự tích lũy 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 bằng MiZax, vì củ chủ yếu được cấu tạo từ tinh bột.
Cây ăn quả là những 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 sinh trưởng của dâu tây (giống Festival). Điều thú vị là, chúng tôi nhận thấy rằng MiZax3 làm tăng đáng kể số lượng thân bò, tương ứng với sự gia tăng phân nhánh, trong khi MiZax5 cải thiện tỷ lệ ra hoa, sinh khối cây 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 lên dâu tây trong điều kiện nông nghiệp thực tế, chúng tôi đã tiến hành thử nghiệm thực địa bằng cách phun MiZax ở nồng độ 5 và 10 μM lên cây dâu tây (giống Sweet Charlie) trồng trên đất bán cát vào năm 2021 (hình S5A). So với GC, chúng tôi không quan sát thấy sự gia tăng sinh khối cây, nhưng lại thấy xu hướng gia tăng số lượng quả (Hình C6A-B). Tuy nhiên, việc sử dụng MiZax đã dẫn đến sự gia tăng đáng kể trọng lượng quả và cho thấy sự phụ thuộc vào nồng độ (Hình bổ sung S5B; Hình bổ sung S6B), chỉ ra ảnh hưởng của các chất điều hòa sinh trưởng thực vật này đến chất lượng quả dâu tây khi được sử dụng trong điều kiện sa mạc.
Để hiểu liệu hiệu quả 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 thấp của MiZax (2,5 và 5 µM). Đối với giống Sweet Charlie, mặc dù tổng số quả không tăng đáng kể, nhưng sinh khối quả nhìn chung cao hơn ở những cây được xử lý bằng MiZax, và số lượng quả trên mỗi ô thí nghiệm tăng lên sau khi xử lý bằng MiZax3 (Hình 4). Những dữ liệu này càng cho thấy hoạt tính sinh học của MiZax3 và MiZax5 có thể khác nhau. Ngoài ra, sau khi xử lý bằng MiZax, chúng tôi quan sát thấy sự gia tăng 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 nồng độ 5 μM MiZax (Hình 4), cho thấy sự phối hợp tối ưu của MiZax phụ thuộc vào loài cây.
Ảnh hưởng của MiZax đến cấu trúc cây và năng suất dâu tây (giống Sweet Charlie) từ ruộng KAU, được thực hiện vào năm 2022. Dữ liệu được biểu thị dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. n ≥ 15, nhưng số lượng quả trên mỗi ô thí nghiệm được tính trung bình từ 15 cây trong ba ô (n = 3). Phân tích thống kê được thực hiện bằng phương pháp phân tích phương sai một chiều (ANOVA) và kiểm định hậu hoc Tukey hoặc kiểm định t hai phía 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 thống kê). 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 cây ở dâu tây giống Festival (Hình 5), tuy nhiên, chúng tôi không tìm thấy sự khác biệt đáng kể về tổng số quả trên mỗi cây hoặc mỗi ô thí nghiệm (Hình 5). Điều thú vị là, việc sử dụng MiZax đã làm tăng chiều dài cây và số lượng thân bò, cho thấy rằng các chất điều hòa sinh trưởng thực vật này có thể được sử dụng để cải thiện sự sinh trưởng của cây ăn quả (Hình 5). Ngoài ra, chúng tôi đã đo một số thông số sinh hóa để hiểu rõ chất lượng quả của hai giống dâu tây thu thập từ thực địa, nhưng chúng tôi không thu được bất kỳ sự khác biệt nào giữa tất cả các phương pháp xử lý (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 được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. n ≥ 15, nhưng số lượng quả trên mỗi ô thí nghiệm được tính trung bình từ 15 cây trong ba ô (n = 3). Phân tích thống kê được thực hiện bằng phương pháp phân tích phương sai một chiều (ANOVA) và kiểm định hậu hoc Tukey hoặc kiểm định t hai phía 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 thống kê). HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Trong các nghiên cứu về dâu tây, hoạt tính sinh học của MiZax3 và MiZax5 cho thấy sự khác biệt. Đầu tiên, chúng tôi đã kiểm tra tác động của phương pháp xử lý (T) và năm (Y) trên cùng một giống dâu tây (Sweet Charlie) bằng cách sử dụng phân tích phương sai hai chiều (ANOVA) để xác định tương tác giữa chúng (T x Y). Kết quả cho thấy, GA không có tác dụng đối với giống dâu tây (Sweet Charlie), trong khi 5 μM MiZax3 và MiZax5 làm tăng đáng kể sinh khối cây và quả (Hình 6), cho thấy tương tác hai chiều của hai loại MiZax này rất giống nhau trong việc thúc đẩy năng suất dâu tây.
Đánh giá tác động của phương pháp xử lý 5 µM (T), năm (Y) và tương tác giữa chúng (T x Y) trên dâu tây (giống Sweet Charlie). Dữ liệu được biểu thị dưới dạng 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 thống kê). HA – axit humic; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Ngoài ra, do hoạt động của MiZax trên hai giống dâu tây có sự khác biệt nhỏ (Hình 4; Hình 5), chúng tôi đã thực hiện phân tích phương sai hai chiều (ANOVA) so sánh giữa nghiệm thức (T) và hai giống dâu tây (C). Đầu tiên, không có nghiệm thức nào ảnh hưởng đến số lượng quả trên mỗi ô thí nghiệm (Hình 7), cho thấy không có tương tác đáng kể giữa (T x C) và gợi ý rằng cả MiZax lẫn 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 sinh trưởng của các giống dâu tây khác nhau. Dựa trên phân tích phương sai hai chiều (T x Y) và (T x C), chúng ta có thể kết luận rằng hoạt động thúc đẩy sinh trưởng của MiZax3 và MiZax5 trong điều kiện thực địa rất giống nhau và nhất quán.
Đánh giá hiệu quả xử lý dâu tây với 5 µM (T), hai giống (C) và sự tương tác giữa chúng (T x C). Dữ liệu được biểu thị dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn. n ≥ 30, nhưng số lượng quả trên mỗi ô thí nghiệm được tính trung bình từ 15 cây trong ba ô (n = 6). 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 thống kê). 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). Các số liệu này cho thấy xử lý bằng HA tương tự như acetone ở khoai tây hoặc nước ở dâu tây (Hình 8), cho thấy tác động tích cực tương đối nhỏ đến sự sinh trưởng của cây. Điều thú vị là, tác động tổng thể của MiZax3 và MiZax5 cho thấy sự phân bố tương tự 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 chủ yếu tích cực đối với sự sinh trưởng và năng suất của cây, phân tích PCA chỉ ra rằng hoạt động điều hòa sinh trưởng cũng có thể phụ thuộc vào loài cây.
Phân tích thành phần chính (PCA) của (A) khoai tây (T x Y) và (B) dâu tây (T x C). Biểu đồ điểm số cho cả hai nhóm. Đường nối mỗi thành phần dẫn đến tâm của cụm.
Tóm lại, dựa trên năm nghiên cứu thực địa độc lập của chúng tôi trên hai loại cây trồng có giá trị cao và phù hợp với các báo cáo trước đây của chúng tôi từ năm 2020 đến 202226,27, MiZax3 và MiZax5 là những chất điều hòa sinh trưởng thực vật đầy triển vọng, có thể cải thiện sự sinh trưởng và năng suất cây trồng, bao gồm ngũ cốc, cây thân gỗ (cây chà là) và cây ăn quả26,27. Mặc dù cơ chế phân tử đằng sau các hoạt động sinh học của chúng vẫn chưa được làm rõ, nhưng chúng có tiềm năng lớn cho các ứng dụng thực địa. Quan trọng hơn hết, so với axit humic, MiZax được sử dụng với lượng nhỏ hơn nhiều (mức micromolar hoặc miligam) và hiệu quả tích cực rõ rệt hơn. Do đó, chúng tôi ước tính liều lượng MiZax3 cho mỗi lần bón (từ nồng độ thấp đến cao): 3, 6 hoặc 12 g/ha, và liều lượng MiZax5: 4, 7 hoặc 13 g/ha, khiến các chất điều hòa sinh trưởng thực vật này trở nên hữu ích trong việc cải thiện năng suất cây trồng. Điều này hoàn toàn khả thi.
Thời gian đăng bài: 29/7/2024