विभिन्न फसलों में ताप तनाव को कम करने की रणनीति के रूप में पौध वृद्धि नियामकों का उपयोग किया गया है

कोलंबिया में जलवायु परिवर्तन और परिवर्तनशीलता के कारण चावल का उत्पादन घट रहा है।पौध वृद्धि नियामकविभिन्न फसलों में ताप तनाव को कम करने की रणनीति के रूप में इस्तेमाल किया गया है। इसलिए, इस अध्ययन का उद्देश्य शारीरिक प्रभावों (स्टोमेटल चालकता, स्टोमेटल चालकता, कुल क्लोरोफिल सामग्री, संयुक्त ताप तनाव (उच्च दिन और रात के तापमान), चंदवा तापमान और सापेक्ष जल सामग्री के अधीन दो वाणिज्यिक चावल जीनोटाइप का Fv/Fm अनुपात) और जैव रासायनिक चर (मैलोनडायल्डिहाइड (MDA) और प्रोलिनिक एसिड सामग्री) का मूल्यांकन करना था। पहला और दूसरा प्रयोग क्रमशः दो चावल जीनोटाइप फेडरोज़ 67 ("F67") और फेडरोज़ 2000 ("F2000") के पौधों का उपयोग करके किया गया था। दोनों प्रयोगों का एक साथ प्रयोगों की एक श्रृंखला के रूप में विश्लेषण किया गया था। स्थापित उपचार इस प्रकार थे: पूर्ण नियंत्रण (AC) (इष्टतम तापमान (दिन/रात का तापमान 30/25°C) पर उगाए गए चावल के पौधे 30°C)], और चावल के पौधों पर तनाव डाला गया और पौध वृद्धि नियामकों (तनाव+AUX, तनाव+BR, तनाव+CK या तनाव+GA) का दो बार (ताप तनाव से 5 दिन पहले और 5 दिन बाद) छिड़काव किया गया। SA के साथ छिड़काव करने से दोनों किस्मों (चावल के पौधों “F67″ और “F2000″ का ताजा वजन क्रमशः 3.25 और 3.65 mg/g था) की कुल क्लोरोफिल सामग्री में SC पौधों (F67″ पौधों का ताजा वजन 2.36 और 2.56 mg/g था) की तुलना में वृद्धि हुई। ताप तनाव नियंत्रण की तुलना में CK का पत्तियों पर प्रयोग करने से चावल “F2000″ पौधों की रंध्र चालकता में भी आम तौर पर सुधार हुआ (499.25 बनाम 150.60 mmol m-2 s)। सापेक्ष सहनशीलता सूचकांक से पता चलता है कि सीके (97.69%) और बीआर (60.73%) का पत्तियों पर छिड़काव मुख्य रूप से एफ2000 चावल के पौधों में संयुक्त ताप तनाव की समस्या को कम करने में मदद कर सकता है। निष्कर्ष में, बीआर या सीके का पत्तियों पर छिड़काव चावल के पौधों के शारीरिक व्यवहार पर संयुक्त ताप तनाव की स्थिति के नकारात्मक प्रभावों को कम करने में मदद करने के लिए एक कृषि संबंधी रणनीति के रूप में माना जा सकता है।
चावल (ओरिज़ा सातिवा) पोएसी परिवार से संबंधित है और मक्का और गेहूं के साथ दुनिया में सबसे अधिक खेती की जाने वाली अनाज फसलों में से एक है (बजाज और मोहंती, 2005)। चावल की खेती का क्षेत्रफल 617,934 हेक्टेयर है, और 2020 में राष्ट्रीय उत्पादन 2,937,840 टन था, जिसकी औसत उपज 5.02 टन/हेक्टेयर थी (फेडेरारोज़ (फेडेरासिओन नैशनल डी एरोसेरोस), 2021)।
ग्लोबल वार्मिंग चावल की फसलों को प्रभावित कर रही है, जिससे विभिन्न प्रकार के अजैविक तनाव जैसे उच्च तापमान और सूखे की अवधि पैदा हो रही है। जलवायु परिवर्तन से वैश्विक तापमान बढ़ रहा है; 21वीं सदी में तापमान में 1.0–3.7°C की वृद्धि होने का अनुमान है, जो ताप तनाव की आवृत्ति और तीव्रता में वृद्धि कर सकता है। बढ़ते पर्यावरणीय तापमान ने चावल को प्रभावित किया है, जिससे फसल की पैदावार में 6-7% की गिरावट आई है। दूसरी ओर, जलवायु परिवर्तन से फसलों के लिए प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियाँ भी उत्पन्न होती हैं, जैसे उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में गंभीर सूखे या उच्च तापमान की अवधि। इसके अलावा, अल नीनो जैसी परिवर्तनशीलता की घटनाएँ ताप तनाव को जन्म दे सकती हैं और कुछ उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में फसल की क्षति को बढ़ा सकती हैं। कोलंबिया में, चावल उत्पादक क्षेत्रों में तापमान 2050 तक 2–2.5°C बढ़ने का अनुमान
अधिकांश चावल की फ़सलें ऐसे क्षेत्रों में उगाई जाती हैं जहाँ तापमान फ़सल वृद्धि के लिए इष्टतम सीमा के करीब होता है (शाह एट अल., 2011)। यह बताया गया है कि इष्टतम औसत दिन और रात का तापमानचावल की वृद्धि और विकासआम तौर पर क्रमशः 28 डिग्री सेल्सियस और 22 डिग्री सेल्सियस होते हैं (किलासी एट अल., 2018; काल्डेरोन-पेज़ एट अल., 2021)। इन सीमाओं से ऊपर का तापमान चावल के विकास के संवेदनशील चरणों (टिलरिंग, एंथेसिस, फूल और अनाज भरना) के दौरान मध्यम से गंभीर गर्मी के तनाव की अवधि पैदा कर सकता है, जिससे अनाज की उपज पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। उपज में यह कमी मुख्य रूप से लंबे समय तक गर्मी के तनाव के कारण होती है, जो पौधे के शरीर क्रिया विज्ञान को प्रभावित करती है। तनाव की अवधि और अधिकतम तापमान तक पहुँचने जैसे विभिन्न कारकों की परस्पर क्रिया के कारण, गर्मी का तनाव पौधे के चयापचय और विकास को कई तरह की अपरिवर्तनीय क्षति पहुँचा सकता है।
गर्मी का तनाव पौधों में विभिन्न शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को प्रभावित करता है। पत्ती प्रकाश संश्लेषण चावल के पौधों में गर्मी के तनाव के लिए सबसे अधिक संवेदनशील प्रक्रियाओं में से एक है, क्योंकि दैनिक तापमान 35 डिग्री सेल्सियस से अधिक होने पर प्रकाश संश्लेषण की दर 50% कम हो जाती है। चावल के पौधों की शारीरिक प्रतिक्रियाएँ गर्मी के तनाव के प्रकार के आधार पर भिन्न होती हैं। उदाहरण के लिए, जब पौधे दिन के समय उच्च तापमान (33-40 डिग्री सेल्सियस) या दिन और रात के समय उच्च तापमान (दिन के दौरान 35-40 डिग्री सेल्सियस, 28-30 डिग्री सेल्सियस) के संपर्क में आते हैं, तो प्रकाश संश्लेषण दर और रंध्र चालकता बाधित हो जाती है। C का मतलब रात है) (Lü et al., 2013; Fahad et al., 2016; Chaturvedi et al., 2017)। रात का उच्च तापमान (30 डिग्री सेल्सियस) प्रकाश संश्लेषण के मध्यम अवरोध का कारण बनता है लेकिन रात में श्वसन को बढ़ाता है (Fahad et al., 2016; Alvarado-Sanabria et al., 2017)। तनाव की अवधि के बावजूद, ताप तनाव पत्ती क्लोरोफिल सामग्री, क्लोरोफिल परिवर्तनीय प्रतिदीप्ति से अधिकतम क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति (एफवी/एफएम) के अनुपात और चावल के पौधों में रुबिस्को सक्रियण को भी प्रभावित करता है (काओ एट अल. 2009; यिन एट अल. 2010)। ) सांचेज़ रेनोसो एट अल., 2014)।
जैव रासायनिक परिवर्तन पौधे के ताप तनाव के अनुकूलन का एक और पहलू है (वाहिद एट अल., 2007)। प्रोलाइन सामग्री का उपयोग पौधे के तनाव के जैव रासायनिक संकेतक के रूप में किया गया है (अहमद और हसन 2011)। प्रोलाइन पौधे के चयापचय में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है क्योंकि यह कार्बन या नाइट्रोजन स्रोत के रूप में कार्य करता है और उच्च तापमान की स्थिति में झिल्ली स्टेबलाइज़र के रूप में कार्य करता है (सांचेज़-रेइनोसो एट अल., 2014)। उच्च तापमान लिपिड पेरोक्सीडेशन के माध्यम से झिल्ली स्थिरता को भी प्रभावित करता है, जिससे मालोनडायल्डिहाइड (एमडीए) का निर्माण होता है (वाहिद एट अल., 2007)। इसलिए, एमडीए सामग्री का उपयोग ताप तनाव के तहत कोशिका झिल्ली की संरचनात्मक अखंडता को समझने के लिए भी किया गया है (काओ एट अल., 2009; चावेज़-एरियस एट अल., 2018)। अंत में, संयुक्त ताप तनाव [37/30°C (दिन/रात)] ने चावल में इलेक्ट्रोलाइट रिसाव और मैलोनडायल्डिहाइड सामग्री के प्रतिशत में वृद्धि की (लियू एट अल., 2013)।
पौधों की वृद्धि नियामकों (जीआर) के उपयोग का मूल्यांकन गर्मी के तनाव के नकारात्मक प्रभावों को कम करने के लिए किया गया है, क्योंकि ये पदार्थ पौधों की प्रतिक्रियाओं या इस तरह के तनाव के खिलाफ शारीरिक रक्षा तंत्र में सक्रिय रूप से शामिल होते हैं (पेलेग और ब्लमवाल्ड, 2011; यिन एट अल। एट अल।, 2011; अहमद एट अल।, 2015)। आनुवंशिक संसाधनों के बहिर्जात अनुप्रयोग ने विभिन्न फसलों में गर्मी के तनाव की सहनशीलता पर सकारात्मक प्रभाव डाला है। अध्ययनों से पता चला है कि जिबरेलिन (जीए), साइटोकाइनिन (सीके), ऑक्सिन (एयूएक्स) या ब्रैसिनोस्टेरॉइड्स (बीआर) जैसे फाइटोहोर्मोन विभिन्न शारीरिक और जैव रासायनिक चर में वृद्धि करते हैं (पेलेग और ब्लमवाल्ड, 2011; यिन एट अल। रेन, 2011; मिटलर एट अल।, 2012; झोउ एट अल।, 2014 हालाँकि, एक पिछले अध्ययन से पता चला है कि बीआर का पत्तियों पर छिड़काव चावल के पौधों की पत्तियों में गैस विनिमय विशेषताओं, क्लोरोफिल या प्रोलाइन सामग्री में सुधार करके चावल की सहनशीलता में सुधार कर सकता है (क्विंटेरो-काल्डेरोन एट अल., 2021)।
साइटोकाइनिन पौधों की अजैविक तनावों, जिसमें ताप तनाव भी शामिल है, के प्रति प्रतिक्रियाओं में मध्यस्थता करते हैं (हा एट अल., 2012)। इसके अलावा, यह बताया गया है कि सीके का बहिर्जात अनुप्रयोग तापीय क्षति को कम कर सकता है। उदाहरण के लिए, ज़ेटिन के बहिर्जात अनुप्रयोग ने ताप तनाव के दौरान रेंगने वाले बेंटग्रास (एग्रोटिस एस्टोलोनिफेरा) में प्रकाश संश्लेषण दर, क्लोरोफिल ए और बी सामग्री और इलेक्ट्रॉन परिवहन दक्षता को बढ़ाया (जू और हुआंग, 2009; जेस्पर्सन और हुआंग, 2015)। ज़ेटिन का बहिर्जात अनुप्रयोग एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि में भी सुधार कर सकता है, विभिन्न प्रोटीनों के संश्लेषण को बढ़ा सकता है, पौधों के ऊतकों में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) की क्षति और मैलोनडायल्डिहाइड (एमडीए) उत्पादन को कम कर सकता है (चेर्न्याडेव, 2009; यांग एट अल., 2009)। , 2016; कुमार एट अल., 2020)।
जिबरेलिक एसिड के उपयोग ने भी गर्मी के तनाव के प्रति सकारात्मक प्रतिक्रिया दिखाई है। अध्ययनों से पता चला है कि GA जैवसंश्लेषण विभिन्न चयापचय मार्गों की मध्यस्थता करता है और उच्च तापमान की स्थिति में सहनशीलता को बढ़ाता है (अलोंसो-रामिरेज़ एट अल. 2009; खान एट अल. 2020)। अब्देल-नबी एट अल. (2020) ने पाया कि बहिर्जात GA (25 या 50 mg*L) का पत्तियों पर छिड़काव नियंत्रण पौधों की तुलना में गर्मी से प्रभावित नारंगी पौधों में प्रकाश संश्लेषण दर और एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि को बढ़ा सकता है। यह भी देखा गया है कि HA का बहिर्जात अनुप्रयोग सापेक्ष नमी सामग्री, क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड सामग्री को बढ़ाता है और गर्मी के तनाव के तहत खजूर (फीनिक्स डेक्टिलिफेरा) में लिपिड पेरोक्सीडेशन को कम करता है (खान एट अल., 2020)। ऑक्सिन उच्च तापमान स्थितियों के लिए अनुकूली वृद्धि प्रतिक्रियाओं को विनियमित करने में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है (सन एट अल., 2012; वांग एट अल., 2016)। यह वृद्धि नियामक विभिन्न प्रक्रियाओं में जैव रासायनिक मार्कर के रूप में कार्य करता है जैसे कि अजैविक तनाव के तहत प्रोलाइन संश्लेषण या गिरावट (अली एट अल. 2007)। इसके अलावा, AUX एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि को भी बढ़ाता है, जो लिपिड पेरोक्सीडेशन में कमी के कारण पौधों में MDA में कमी लाता है (बिएलाच एट अल., 2017)। सर्गेव एट अल. (2018) ने देखा कि गर्मी के तनाव के तहत मटर के पौधों (पिसम सैटिवम) में, प्रोलाइन - डाइमिथाइलैमिनोएथोक्सीकार्बोनिलमेथिल)नेफ्थिलक्लोरोमेथिल ईथर (TA-14) की मात्रा बढ़ जाती है। इसी प्रयोग में, उन्होंने AUX से उपचारित न किए गए पौधों की तुलना में उपचारित पौधों में MDA के निम्न स्तर भी देखे।
ब्रासिनोस्टेरॉइड्स वृद्धि विनियामकों का एक और वर्ग है जिसका उपयोग ताप तनाव के प्रभावों को कम करने के लिए किया जाता है। ओग्वेनो एट अल. (2008) ने बताया कि बहिर्जात BR स्प्रे ने 8 दिनों के लिए ताप तनाव के तहत टमाटर (सोलनम लाइकोपर्सिकम) के पौधों की शुद्ध प्रकाश संश्लेषण दर, रंध्र चालन और रुबिस्को कार्बोक्सिलेशन की अधिकतम दर को बढ़ाया। एपिब्रासिनोस्टेरॉइड्स का पर्ण छिड़काव ताप तनाव के तहत ककड़ी (कुकुमिस सैटिवस) के पौधों की शुद्ध प्रकाश संश्लेषण दर को बढ़ा सकता है (यू एट अल., 2004)। इसके अलावा, BR का बहिर्जात अनुप्रयोग क्लोरोफिल क्षरण में देरी करता है और ताप तनाव के तहत पौधों में पानी के उपयोग की दक्षता और PSII फोटोकैमिस्ट्री की अधिकतम क्वांटम उपज को बढ़ाता है (होला एट अल., 2010; टूसागुनपनिट एट अल., 2015)।
जलवायु परिवर्तन और परिवर्तनशीलता के कारण, चावल की फसलों को उच्च दैनिक तापमान का सामना करना पड़ता है (लेस्क एट अल., 2016; गार्स, 2020; फेडेरारोज़ (फेडेरासिओन नैशनल डी एरोसेरोस), 2021)। प्लांट फेनोटाइपिंग में, चावल उगाने वाले क्षेत्रों में गर्मी के तनाव को कम करने की रणनीति के रूप में फाइटोन्यूट्रिएंट्स या बायोस्टिमुलेंट्स के उपयोग का अध्ययन किया गया है (अल्वाराडो-सनाब्रिया एट अल., 2017; काल्डेरोन-पेज़ एट अल., 2021; क्विंटरो-काल्डेरोन एट अल., 2021)। इसके अलावा, जैव रासायनिक और शारीरिक चर (पत्ती का तापमान, रंध्र चालकता, क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति पैरामीटर, क्लोरोफिल और सापेक्ष जल सामग्री, मैलोनडायल्डिहाइड और प्रोलाइन संश्लेषण) का उपयोग स्थानीय और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर गर्मी के तनाव के तहत चावल के पौधों की जांच के लिए एक विश्वसनीय उपकरण है (सांचेज़-रेनोसो एट अल, 2014; अल्वाराडो-सनाब्रिया एट अल, 2017; हालांकि, स्थानीय स्तर पर चावल में पर्ण फाइटोहोर्मोनल स्प्रे के उपयोग पर शोध दुर्लभ है। इसलिए, इसके लिए व्यावहारिक कृषि संबंधी रणनीतियों के प्रस्ताव के लिए पादप वृद्धि नियामकों के अनुप्रयोग की शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं का अध्ययन बहुत महत्व रखता है। चावल में जटिल ताप तनाव की अवधि के नकारात्मक प्रभावों को संबोधित करना। (प्रकाश संश्लेषक वर्णक, मैलोनडायल्डिहाइड और प्रोलाइन सामग्री) दो वाणिज्यिक चावल जीनोटाइप में चर संयुक्त ताप तनाव (उच्च दिन/रात तापमान) के अधीन हैं।
इस अध्ययन में, दो स्वतंत्र प्रयोग किए गए। जीनोटाइप फेडेररोज 67 (F67: पिछले दशक के दौरान उच्च तापमान में विकसित एक जीनोटाइप) और फेडेररोज 2000 (F2000: 20वीं सदी के अंतिम दशक में विकसित एक जीनोटाइप जो सफेद पत्ती वायरस के प्रति प्रतिरोध दर्शाता है) का पहली बार इस्तेमाल किया गया। बीज। और दूसरा प्रयोग, क्रमशः। दोनों जीनोटाइप को कोलंबियाई किसानों द्वारा व्यापक रूप से उगाया जाता है। बीजों को 10-एल ट्रे (लंबाई 39.6 सेमी, चौड़ाई 28.8 सेमी, ऊंचाई 16.8 सेमी) में बोया गया था जिसमें 2% कार्बनिक पदार्थ के साथ रेतीली दोमट मिट्टी थी। प्रत्येक ट्रे में पाँच पूर्व-अंकुरित बीज लगाए गए थे। पैलेटों को कोलंबिया के राष्ट्रीय विश्वविद्यालय के कृषि विज्ञान संकाय के ग्रीनहाउस में रखा गया था, बोगोटा परिसर (43 ° 50′56″ एन, 74 ° 04′051″ डब्ल्यू), समुद्र तल से 2556 मीटर की ऊंचाई पर (एएसएल)। मी।) और अक्टूबर से दिसंबर 2019 तक किया गया। 2020 के एक ही सीज़न में एक प्रयोग (फ़ेडररोज़ 67) और दूसरा प्रयोग (फ़ेडररोज़ 2000)।
प्रत्येक रोपण मौसम के दौरान ग्रीनहाउस में पर्यावरणीय स्थितियां निम्नानुसार हैं: दिन और रात का तापमान 30/25 डिग्री सेल्सियस, सापेक्ष आर्द्रता 60 ~ 80%, प्राकृतिक फोटोपेरियोड 12 घंटे (प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण 1500 µmol (फोटॉन) m-2 s-)। दोपहर 1 बजे)। सांचेज़-रेइनोसो एट अल। (2019) के अनुसार, पौधों को बीज निकलने के 20 दिन बाद प्रत्येक तत्व की सामग्री के अनुसार निषेचित किया गया: प्रति पौधा 670 मिलीग्राम नाइट्रोजन, प्रति पौधा 110 मिलीग्राम फॉस्फोरस, प्रति पौधा 350 मिलीग्राम पोटैशियम, प्रति पौधा 68 मिलीग्राम कैल्शियम, प्रति पौधा 20 मिलीग्राम मैग्नीशियम, प्रति पौधा 20 मिलीग्राम सल्फर, प्रति पौधा 17 मिलीग्राम सिलिकॉन। पौधों में प्रति पौधा 10 मिलीग्राम बोरॉन, प्रति पौधा 17 मिलीग्राम तांबा और प्रति पौधा 44 मिलीग्राम जस्ता होता है पिछले अध्ययनों से पता चला है कि यह फेनोलॉजिकल चरण चावल में ताप तनाव अध्ययन करने के लिए एक उपयुक्त समय है (सांचेज़-रेइनोसो एट अल., 2014; अल्वाराडो-सनाब्रिया एट अल., 2017)।
प्रत्येक प्रयोग में, पत्ती वृद्धि नियामक के दो अलग-अलग अनुप्रयोग किए गए। पौधों को पर्यावरणीय तनाव के लिए तैयार करने के लिए ताप तनाव उपचार (42 DAE) से 5 दिन पहले पर्ण फाइटोहोर्मोन स्प्रे का पहला सेट लगाया गया था। पौधों के तनाव की स्थिति के संपर्क में आने के 5 दिन बाद दूसरा पर्ण स्प्रे दिया गया (52 DAE)। चार फाइटोहोर्मोन का इस्तेमाल किया गया और इस अध्ययन में छिड़के गए प्रत्येक सक्रिय घटक के गुणों को पूरक तालिका 1 में सूचीबद्ध किया गया है। इस्तेमाल किए गए पत्ती वृद्धि नियामकों की सांद्रता इस प्रकार थी: (i) ऑक्सिन (1-नेफ़थाइलएसेटिक एसिड: NAA) 5 × 10−5 M की सांद्रता पर (ii) 5 × 10 (iii) साइटोकाइनिन (ट्रांस-ज़ेटिन) 1 × 10-5 एम (iv) ब्रासिनोस्टेरॉइड्स [स्पिरोस्तान-6-वन, 3,5-डायहाइड्रॉक्सी-, (3बी,5ए,25आर)] 5 × 10-5; एम। इन सांद्रताओं को इसलिए चुना गया क्योंकि वे सकारात्मक प्रतिक्रियाएं उत्पन्न करते हैं और पौधे की गर्मी के तनाव के प्रति प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ाते हैं (ज़हीर एट अल., 2001; वेन एट अल., 2010; एल-बैसियोनी एट अल., 2012; सालेहिफ़र एट अल., 2017)। बिना किसी पादप वृद्धि नियामक स्प्रे वाले चावल के पौधों का उपचार केवल आसुत जल से किया गया। सभी चावल के पौधों पर एक हैंड स्प्रेयर से छिड़काव किया गया। पत्तियों की ऊपरी और निचली सतहों को नम करने के लिए पौधे पर 20 मिली H2O लगाएं। सभी पर्ण स्प्रे में कृषि सहायक (एग्रोटिन, बेयर क्रॉपसाइंस, कोलंबिया) पॉट और स्प्रेयर के बीच की दूरी 30 सेमी है।
प्रत्येक प्रयोग में पहले पर्ण स्प्रे (47 DAE) के 5 दिन बाद हीट स्ट्रेस उपचार दिए गए। हीट स्ट्रेस स्थापित करने या समान पर्यावरणीय स्थितियों (47 DAE) को बनाए रखने के लिए चावल के पौधों को ग्रीनहाउस से 294 L ग्रोथ चैंबर (MLR-351H, Sanyo, IL, USA) में स्थानांतरित किया गया। चैंबर को निम्नलिखित दिन/रात के तापमान पर सेट करके संयुक्त हीट स्ट्रेस उपचार किया गया: दिन का उच्च तापमान [5 घंटे के लिए 40°C (11:00 से 16:00 तक)] और रात की अवधि [5 घंटे के लिए 30°C]। लगातार 8 दिन (19:00 से 24:00 तक)। पिछले अध्ययनों (सांचेज़-रेनोसो एट अल. 2014; अल्वाराडो-सनाब्रिया एट अल. 2017) के आधार पर तनाव तापमान और एक्सपोज़र समय का चयन किया गया था। दूसरी ओर, विकास कक्ष में स्थानांतरित पौधों के एक समूह को लगातार 8 दिनों तक एक ही तापमान (दिन में 30°C/रात में 25°C) पर ग्रीनहाउस में रखा गया।
प्रयोग के अंत में, निम्नलिखित उपचार समूह प्राप्त किए गए: (i) वृद्धि तापमान की स्थिति + आसुत जल का अनुप्रयोग [पूर्ण नियंत्रण (AC)], (ii) ताप तनाव की स्थिति + आसुत जल का अनुप्रयोग [ताप तनाव नियंत्रण (SC)], (iii) स्थितियाँ ताप तनाव की स्थिति + ऑक्सिन अनुप्रयोग (AUX), (iv) ताप तनाव की स्थिति + जिबरेलिन अनुप्रयोग (GA), (v) ताप तनाव की स्थिति + साइटोकाइनिन अनुप्रयोग (CK), और (vi) ताप तनाव की स्थिति + ब्रासिनोस्टेरॉइड (BR) परिशिष्ट। इन उपचार समूहों का उपयोग दो जीनोटाइप (F67 और F2000) के लिए किया गया था। सभी उपचार पूरी तरह से यादृच्छिक डिजाइन में पाँच प्रतिकृतियों के साथ किए गए थे, जिनमें से प्रत्येक में एक पौधा था।
स्टोमेटल कंडक्टेंस (जीएस) को पोर्टेबल पोरोसोमीटर (एससी-1, मीटर ग्रुप इंक., यूएसए) का उपयोग करके मापा गया था, जो 0 से 1000 एमएमओएल एम-2 एस-1 तक था, जिसमें 6.35 मिमी का सैंपल चैंबर एपर्चर था। पौधे की मुख्य टहनी पूरी तरह से फैली हुई एक परिपक्व पत्ती पर स्टोमेटर जांच को जोड़कर माप लिया जाता है। प्रत्येक उपचार के लिए, 11:00 से 16:00 के बीच प्रत्येक पौधे की तीन पत्तियों पर जीएस रीडिंग ली गई और औसत निकाला गया।
आरडब्ल्यूसी का निर्धारण घोलम एट अल. (2002) द्वारा वर्णित विधि के अनुसार किया गया था। जी निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल की गई पूरी तरह से विस्तारित शीट का उपयोग आरडब्ल्यूसी को मापने के लिए भी किया गया था। डिजिटल स्केल का उपयोग करके कटाई के तुरंत बाद ताजा वजन (एफडब्ल्यू) निर्धारित किया गया था। फिर पत्तियों को पानी से भरे एक प्लास्टिक कंटेनर में रखा गया और कमरे के तापमान (22 डिग्री सेल्सियस) पर 48 घंटे के लिए अंधेरे में छोड़ दिया गया। फिर डिजिटल स्केल पर वजन करें और विस्तारित वजन (टीडब्ल्यू) रिकॉर्ड करें। सूजी हुई पत्तियों को 48 घंटे के लिए 75 डिग्री सेल्सियस पर ओवन में सुखाया गया और उनका सूखा वजन (डीडब्ल्यू) रिकॉर्ड किया गया।
सापेक्ष क्लोरोफिल सामग्री को क्लोरोफिल मीटर (एटलीफमीटर, एफटी ग्रीन एलएलसी, यूएसए) का उपयोग करके निर्धारित किया गया था और एटलीफ इकाइयों (डे एट अल., 2016) में व्यक्त किया गया था। PSII अधिकतम क्वांटम दक्षता रीडिंग (Fv/Fm अनुपात) को निरंतर उत्तेजना क्लोरोफिल फ्लोरीमीटर (हैंडी पीईए, हंसटेक इंस्ट्रूमेंट्स, यूके) का उपयोग करके रिकॉर्ड किया गया था। Fv/Fm माप से पहले 20 मिनट के लिए पत्ती क्लैंप का उपयोग करके पत्तियों को अंधेरे में अनुकूलित किया गया था (रेस्ट्रेपो-डियाज़ और गार्सेस-वरोन, 2013)। पत्तियों को अंधेरे में अनुकूलित करने के बाद, बेसलाइन (F0) और अधिकतम प्रतिदीप्ति (Fm) को मापा गया। इन आंकड़ों से, परिवर्तनशील प्रतिदीप्ति (Fv = Fm – F0), परिवर्तनशील प्रतिदीप्ति से अधिकतम प्रतिदीप्ति का अनुपात (Fv/Fm), PSII फोटोकैमिस्ट्री की अधिकतम क्वांटम उपज (Fv/F0) और अनुपात Fm/F0 की गणना की गई (बेकर, 2008; ली एट अल., 2017)। सापेक्ष क्लोरोफिल और क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति रीडिंग जीएस माप के लिए उपयोग की जाने वाली समान पत्तियों पर ली गई थी।
जैव रासायनिक चर के रूप में लगभग 800 मिलीग्राम पत्ती का ताजा वजन एकत्र किया गया था। फिर पत्ती के नमूनों को तरल नाइट्रोजन में समरूप बनाया गया और आगे के विश्लेषण के लिए संग्रहीत किया गया। ऊतक क्लोरोफिल ए, बी और कैरोटीनॉयड सामग्री का अनुमान लगाने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली स्पेक्ट्रोमेट्रिक विधि वेलबर्न (1994) द्वारा वर्णित विधि और समीकरणों पर आधारित है। पत्ती ऊतक के नमूने (30 मिलीग्राम) एकत्र किए गए और 80% एसीटोन के 3 मिलीलीटर में समरूप बनाया गया। फिर नमूनों को कणों को हटाने के लिए 10 मिनट के लिए 5000 आरपीएम पर सेंट्रीफ्यूज किया गया (मॉडल 420101, बेक्टन डिकिंसन प्राइमरी केयर डायग्नोस्टिक्स, यूएसए)। 80% एसीटोन (सिम्स और गैमन, 2002) जोड़कर सतह पर तैरने वाले पदार्थ को 6 मिलीलीटर की अंतिम मात्रा में पतला किया गया। स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (स्पेक्ट्रॉनिक बायोमेट 3 यूवी-विज़, थर्मो, यूएसए) का उपयोग करके क्लोरोफिल की मात्रा 663 (क्लोरोफिल ए) और 646 (क्लोरोफिल बी) एनएम, और कैरोटीनॉयड की मात्रा 470 एनएम पर निर्धारित की गई।
होजेस एट अल. (1999) द्वारा वर्णित थायोबार्बिट्यूरिक एसिड (टीबीए) विधि का उपयोग झिल्ली लिपिड पेरोक्सीडेशन (एमडीए) का आकलन करने के लिए किया गया था। लगभग 0.3 ग्राम पत्ती ऊतक को भी तरल नाइट्रोजन में समरूप बनाया गया था। नमूनों को 5000 आरपीएम पर सेंट्रीफ्यूज किया गया और 440, 532 और 600 एनएम पर स्पेक्ट्रोफोटोमीटर पर अवशोषण को मापा गया। अंत में, विलुप्ति गुणांक (157 एम एमएल−1) का उपयोग करके एमडीए सांद्रता की गणना की गई।
सभी उपचारों में प्रोलाइन की मात्रा बेट्स एट अल. (1973) द्वारा वर्णित विधि का उपयोग करके निर्धारित की गई थी। संग्रहित नमूने में सल्फोसैलिसिलिक एसिड के 3% जलीय घोल के 10 मिली को मिलाएं और वॉटमैन फिल्टर पेपर (नंबर 2) के माध्यम से छान लें। फिर इस छानने वाले पदार्थ के 2 मिली को 2 मिली निनहाइड्रिक एसिड और 2 मिली ग्लेशियल एसिटिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया दी गई। मिश्रण को 1 घंटे के लिए 90 डिग्री सेल्सियस पर पानी के स्नान में रखा गया था। बर्फ पर ऊष्मायन करके प्रतिक्रिया को रोकें। एक भंवर शेकर का उपयोग करके ट्यूब को जोर से हिलाएं और परिणामी घोल को 4 मिली टोल्यूनि में घोलें। प्रकाश संश्लेषक वर्णकों (स्पेक्ट्रॉनिक बायोमेट 3 यूवी-विज़, थर्मो, मैडिसन, WI, यूएसए) की मात्रा का पता लगाने के लिए उपयोग किए जाने वाले समान स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग करके 520 एनएम पर अवशोषण रीडिंग निर्धारित की गई थी।
कैनोपी तापमान और सीएसआई की गणना करने के लिए गेरहार्ड्स एट अल. (2016) द्वारा वर्णित विधि। तनाव अवधि के अंत में ±2°C की सटीकता के साथ FLIR 2 कैमरा (FLIR सिस्टम्स इंक., बोस्टन, MA, USA) से थर्मल तस्वीरें ली गईं। फोटोग्राफी के लिए पौधे के पीछे एक सफेद सतह रखें। फिर से, दो कारखानों को संदर्भ मॉडल के रूप में माना गया। पौधों को एक सफेद सतह पर रखा गया था; एक को सभी रंध्रों के खुलने का अनुकरण करने के लिए एक कृषि सहायक (एग्रोटिन, बेयर क्रॉपसाइंस, बोगोटा, कोलंबिया) के साथ लेपित किया गया था [गीला मोड (Twet)], और दूसरा बिना किसी अनुप्रयोग के एक पत्ता था [सूखा मोड (Tdry)] (कास्त्रो-ड्यूक एट अल., 2020)।
इस अध्ययन में मूल्यांकित उपचारित जीनोटाइप की सहनशीलता निर्धारित करने के लिए नियंत्रण पौधों (तनाव उपचार के बिना और विकास नियामकों के साथ पौधे) की तुलना में उपचारित पौधों के स्टोमेटल कंडक्टेंस (जीएस) का उपयोग करके सापेक्ष सहनशीलता सूचकांक की गणना अप्रत्यक्ष रूप से की गई थी। आरटीआई को चावेज़-एरियस एट अल. (2020) से अनुकूलित समीकरण का उपयोग करके प्राप्त किया गया था।
प्रत्येक प्रयोग में, ऊपर वर्णित सभी शारीरिक चर निर्धारित किए गए और ऊपरी छतरी से एकत्रित पूरी तरह से फैली हुई पत्तियों का उपयोग करके 55 DAE पर रिकॉर्ड किए गए। इसके अलावा, पौधों के बढ़ने की पर्यावरणीय परिस्थितियों को बदलने से बचने के लिए एक विकास कक्ष में माप किए गए थे।
पहले और दूसरे प्रयोगों के डेटा का विश्लेषण प्रयोगों की एक श्रृंखला के रूप में एक साथ किया गया। प्रत्येक प्रायोगिक समूह में 5 पौधे शामिल थे, और प्रत्येक पौधे ने एक प्रायोगिक इकाई का गठन किया। विचरण का विश्लेषण (ANOVA) किया गया (P ≤ 0.05)। जब महत्वपूर्ण अंतर पाए गए, तो ट्यूकी के पोस्ट हॉक तुलनात्मक परीक्षण का उपयोग P ≤ 0.05 पर किया गया। प्रतिशत मानों को परिवर्तित करने के लिए आर्कसाइन फ़ंक्शन का उपयोग करें। डेटा का विश्लेषण स्टैटिस्टिक्स v 9.0 सॉफ़्टवेयर (एनालिटिकल सॉफ़्टवेयर, तल्हासी, FL, USA) का उपयोग करके किया गया और सिग्माप्लॉट (संस्करण 10.0; सिस्टैट सॉफ़्टवेयर, सैन जोस, CA, USA) का उपयोग करके प्लॉट किया गया। अध्ययन के तहत सबसे अच्छे प्लांट ग्रोथ रेगुलेटर की पहचान करने के लिए इन्फोस्टैट 2016 सॉफ़्टवेयर (एनालिसिस सॉफ़्टवेयर, नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ़ कॉर्डोबा, अर्जेंटीना) का उपयोग करके मुख्य घटक विश्लेषण किया गया।
तालिका 1 में प्रयोगों, विभिन्न उपचारों और पत्ती प्रकाश संश्लेषक वर्णकों (क्लोरोफिल ए, बी, कुल और कैरोटीनॉयड), मैलोनडायल्डिहाइड (एमडीए) और प्रोलाइन सामग्री और रंध्र चालकता के साथ उनकी अंतःक्रियाओं को दर्शाने वाले एनोवा का सारांश दिया गया है। जीएस का प्रभाव, सापेक्ष जल सामग्री। (आरडब्ल्यूसी), क्लोरोफिल सामग्री, क्लोरोफिल अल्फा प्रतिदीप्ति पैरामीटर, क्राउन तापमान (पीसीटी) (° सेल्सियस), फसल तनाव सूचकांक (सीएसआई) और 55 डीएई पर चावल के पौधों का सापेक्ष सहिष्णुता सूचकांक।
तालिका 1. प्रयोगों (जीनोटाइप) और ताप तनाव उपचारों के बीच चावल के शारीरिक और जैव रासायनिक चर पर एनोवा डेटा का सारांश।
प्रयोग और उपचार के बीच पत्ती प्रकाश संश्लेषक वर्णक अंतःक्रियाओं, सापेक्ष क्लोरोफिल सामग्री (एटलीफ रीडिंग) और अल्फा-क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति मापदंडों में अंतर (P≤0.01) तालिका 2 में दिखाए गए हैं। दिन और रात के उच्च तापमान ने कुल क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड सामग्री को बढ़ा दिया। फाइटोहोर्मोन के किसी भी पर्ण छिड़काव के बिना चावल के पौधों (2.36 मिलीग्राम जी-1 "एफ67" के लिए और 2.56 मिलीग्राम जी-1 "एफ2000" के लिए) की तुलना में इष्टतम तापमान स्थितियों (2.67 मिलीग्राम जी -1) के तहत उगाए गए पौधों में कुल क्लोरोफिल सामग्री कम देखी गई। दोनों प्रयोगों में, "एफ67" 2.80 मिलीग्राम जी-1 और "एफ2000" 2.80 मिलीग्राम जी-1 था। इसके अलावा, ताप तनाव के तहत AUX और GA स्प्रे के संयोजन के साथ इलाज किए गए चावल के पौधों ने भी दोनों जीनोटाइप में क्लोरोफिल सामग्री में कमी दिखाई (AUX = 1.96 mg g-1 और GA = 1.45 mg g-1 “F67” के लिए; AUX = 1.96 mg g-1 और GA = 1.45 mg g-1 “F67″ के लिए; AUX = 2.24 mg) g-1 और GA = 1.43 mg g-1 (“F2000″ के लिए) ताप तनाव की स्थिति में। ताप तनाव की स्थिति में, BR के साथ पत्तियों के उपचार से दोनों जीनोटाइप में इस चर में मामूली वृद्धि हुई। अंत में, CK पर्ण छिड़काव ने सभी उपचारों (AUX, GA, BR, SC और AC उपचार) के बीच जीनोटाइप F67 (3.24 mg g-1) और F2000 (3.65 mg g-1) में उच्चतम प्रकाश संश्लेषक वर्णक मान दिखाए। संयुक्त ताप तनाव से क्लोरोफिल (एटलीफ इकाई) की सापेक्ष सामग्री भी कम हो गई थी। दोनों जीनोटाइप में CC के साथ छिड़काव किए गए पौधों में भी उच्चतम मूल्य दर्ज किए गए थे (F67 के लिए 41.66 और F2000 के लिए 49.30)। Fv और Fv/Fm अनुपातों ने उपचारों और किस्मों के बीच महत्वपूर्ण अंतर दिखाया (तालिका 2)। कुल मिलाकर, इन चरों में से, किस्म F67, किस्म F2000 की तुलना में ताप तनाव के प्रति कम संवेदनशील थी तनावग्रस्त 'F2000' अंकुर जिन पर किसी भी फाइटोहॉर्मोन का छिड़काव नहीं किया गया था, उनमें सबसे कम Fv मान (2120.15) और Fv/Fm अनुपात (0.59) थे, लेकिन CK के साथ पत्तियों पर छिड़काव करने से ये मान बहाल करने में मदद मिली (Fv: 2591, 89, Fv/Fm अनुपात: 0.73)। , इष्टतम तापमान की स्थिति में उगाए गए "F2000" पौधों पर दर्ज की गई रीडिंग के समान रीडिंग प्राप्त कर रहे हैं (Fv: 2955.35, Fv/Fm अनुपात: 0.73:0.72)। प्रारंभिक प्रतिदीप्ति (F0), अधिकतम प्रतिदीप्ति (Fm), PSII की अधिकतम प्रकाश रासायनिक क्वांटम उपज (Fv/F0) और Fm/F0 अनुपात में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं थे
तालिका 2. संयुक्त ताप तनाव (40°/30°C दिन/रात) का पत्ती प्रकाश संश्लेषक वर्णकों [कुल क्लोरोफिल (Chl कुल), क्लोरोफिल a (Chl a), क्लोरोफिल b (Chl b) और कैरोटीनॉयड Cx+c] पर प्रभाव, सापेक्ष क्लोरोफिल सामग्री (एट्लिफ़ इकाई), क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति पैरामीटर (प्रारंभिक प्रतिदीप्ति (F0), अधिकतम प्रतिदीप्ति (Fm), परिवर्तनशील प्रतिदीप्ति (Fv), अधिकतम PSII दक्षता (Fv/Fm), PSII (Fv/F0 ) और Fm/F0 की प्रकाश रासायनिक अधिकतम क्वांटम उपज दो चावल जीनोटाइप [फेडररोज़ 67 (F67) और फेडररोज़ 2000 (F2000)] के पौधों में उद्भव के 55 दिन बाद (DAE))।
भिन्न रूप से उपचारित चावल के पौधों की सापेक्ष जल सामग्री (RWC) ने प्रयोगात्मक और पर्ण उपचारों के बीच परस्पर क्रिया में अंतर (P ≤ 0.05) दिखाया (चित्र 1A)। SA से उपचारित करने पर, दोनों जीनोटाइप के लिए सबसे कम मान दर्ज किए गए (F67 के लिए 74.01% और F2000 के लिए 76.6%)। ताप तनाव की स्थिति में, विभिन्न फाइटोहोर्मोन से उपचारित दोनों जीनोटाइप के चावल के पौधों का RWC काफी बढ़ गया। कुल मिलाकर, CK, GA, AUX, या BR के पर्ण अनुप्रयोगों ने प्रयोग के दौरान इष्टतम स्थितियों में उगाए गए पौधों के समान RWC मूल्यों को बढ़ाया। पूर्ण नियंत्रण और पर्ण छिड़काव वाले पौधों ने दोनों जीनोटाइप के लिए लगभग 83% के मान दर्ज किए। पूर्ण नियंत्रण (AC) संयंत्र ने प्रत्येक जीनोटाइप (F67 के लिए 440.65 mmol m-2s-1 और F2000 के लिए 511.02 mmol m-2s-1) के लिए उच्चतम मान भी दर्ज किए। संयुक्त ताप तनाव के अधीन चावल के पौधों ने अकेले दोनों जीनोटाइप (F67 के लिए 150.60 mmol m-2s-1 और F2000 के लिए 171.32 mmol m-2s-1) के लिए सबसे कम gs मान दिखाए। सभी पौधों की वृद्धि नियामकों के साथ पत्तियों पर उपचार करने से भी g में वृद्धि हुई। CC के साथ छिड़काव किए गए F2000 चावल के पौधों पर, फाइटोहोर्मोन के साथ पत्तियों पर छिड़काव का प्रभाव अधिक स्पष्ट था। पौधों के इस समूह ने पूर्ण नियंत्रण पौधों (AC 511.02 और CC 499.25 mmol m-2s-1) की तुलना में कोई अंतर नहीं दिखाया।
आकृति 1. दो चावल जीनोटाइप (F67 और F2000) के पौधों में उद्भव के 55 दिन बाद (DAE) सापेक्ष जल सामग्री (RWC) (A), रंध्र चालकता (gs) (B), मैलोनडायल्डिहाइड (MDA) उत्पादन (C), और प्रोलाइन सामग्री (D) पर संयुक्त ताप तनाव (40°/30°C दिन/रात) का प्रभाव। प्रत्येक जीनोटाइप के लिए मूल्यांकित उपचारों में शामिल हैं: पूर्ण नियंत्रण (AC), ताप तनाव नियंत्रण (SC), ताप तनाव + ऑक्सिन (AUX), ताप तनाव + जिबरेलिन (GA), ताप तनाव + कोशिका माइटोजन (CK), और ताप तनाव + ब्रासिनोस्टेरॉइड। (BR)। प्रत्येक कॉलम पाँच डेटा बिंदुओं की औसत ± मानक त्रुटि का प्रतिनिधित्व करता है (n = 5)। बराबर चिह्न वाले अक्षर दर्शाते हैं कि माध्य सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण नहीं है (≤ 0.05)।
एमडीए (पी ≤ 0.01) और प्रोलाइन (पी ≤ 0.01) सामग्री ने प्रयोग और फाइटोहोर्मोन उपचार (चित्र 1 सी, डी) के बीच बातचीत में भी महत्वपूर्ण अंतर दिखाया। दोनों जीनोटाइप (चित्र 1 सी) में एससी उपचार के साथ लिपिड पेरोक्सीडेशन में वृद्धि देखी गई, हालांकि पत्ती विकास नियामक स्प्रे के साथ इलाज किए गए पौधों ने दोनों जीनोटाइप में लिपिड पेरोक्सीडेशन में कमी देखी; सामान्य तौर पर, फाइटोहोर्मोन (सीए, एयूसी, बीआर या जीए) के उपयोग से लिपिड पेरोक्सीडेशन (एमडीए सामग्री) में कमी आती है। दो जीनोटाइप के एसी पौधों और ताप तनाव के तहत पौधों और फाइटोहॉर्मोन के साथ छिड़काव किए गए पौधों के बीच कोई अंतर नहीं पाया गया (एफ 67 पौधों में देखे गए एफडब्ल्यू मान 4.38-6.77 µmol g-1 और एफडब्ल्यू "एफ 2000" पौधों में देखे गए मान 2.84 से 9.18 µmol g-1 (पौधे) तक थे)। दूसरी तरफ, संयुक्त तनाव के तहत "एफ 67" पौधों में प्रोलाइन संश्लेषण "एफ 2000" पौधों की तुलना में कम था, जिसके कारण प्रोलाइन उत्पादन में वृद्धि हुई। ताप-तनाव वाले चावल के पौधों में, दोनों प्रयोगों में, यह देखा गया कि इन हार्मोनों के प्रशासन ने एफ 2000 पौधों की एमिनो एसिड सामग्री में उल्लेखनीय वृद्धि की (
पौधों के चंदवा तापमान और सापेक्ष सहिष्णुता सूचकांक (आरटीआई) पर पर्णीय पौध वृद्धि नियामक छिड़काव और संयुक्त ताप तनाव के प्रभाव को आंकड़े 2ए और बी में दिखाया गया है। दोनों जीनोटाइप के लिए, एसी पौधों का चंदवा तापमान 27 डिग्री सेल्सियस के करीब था, और एससी पौधों का लगभग 28 डिग्री सेल्सियस था। यह भी देखा गया कि सीके और बीआर के साथ पर्णीय उपचार से एससी पौधों की तुलना में चंदवा तापमान में 2-3 डिग्री सेल्सियस की कमी आई (चित्र 2ए)। आरटीआई ने अन्य शारीरिक चर के समान व्यवहार प्रदर्शित किया, जो प्रयोग और उपचार के बीच बातचीत में महत्वपूर्ण अंतर (पी ≤ 0.01) दर्शाता है (चित्र 2बी)। एससी पौधों ने दोनों जीनोटाइप में कम पौध सहिष्णुता दिखाई यह प्रभाव CC के साथ छिड़काव किए गए "F2000" पौधों में अधिक स्पष्ट था, जिसमें RTI 97.69 था। दूसरी ओर, केवल पर्ण कारक स्प्रे तनाव की स्थिति (P ≤ 0.01) (चित्र 2B) के तहत चावल के पौधों के उपज तनाव सूचकांक (CSI) में महत्वपूर्ण अंतर देखा गया। केवल जटिल ताप तनाव के अधीन चावल के पौधों ने उच्चतम तनाव सूचकांक मूल्य (0.816) दिखाया। जब चावल के पौधों पर विभिन्न फाइटोहोर्मोन का छिड़काव किया गया, तो तनाव सूचकांक कम था (मान 0.6 से 0.67 तक)। अंत में, इष्टतम स्थितियों के तहत उगाए गए चावल के पौधे का मूल्य 0.138 था।
चित्र 2. दो पौधों की प्रजातियों के कैनोपी तापमान (ए), सापेक्ष सहिष्णुता सूचकांक (आरटीआई) (बी), और फसल तनाव सूचकांक (सीएसआई) (सी) पर संयुक्त ताप तनाव (40 डिग्री/30 डिग्री सेल्सियस दिन/रात) के प्रभाव। वाणिज्यिक चावल जीनोटाइप (F67 और F2000) को विभिन्न ताप उपचारों के अधीन किया गया। प्रत्येक जीनोटाइप के लिए मूल्यांकन किए गए उपचारों में शामिल थे: पूर्ण नियंत्रण (एसी), ताप तनाव नियंत्रण (एससी), ताप तनाव + ऑक्सिन (एयूएक्स), ताप तनाव + जिबरेलिन (जीए), ताप तनाव + सेल माइटोजन (सीके), और ताप तनाव + ब्रासिनोस्टेरॉयड (बीआर)। संयुक्त ताप तनाव में चावल के पौधों को उच्च दिन/रात के तापमान (40 डिग्री/30 डिग्री सेल्सियस दिन/रात) के संपर्क में लाना शामिल है। प्रत्येक कॉलम पाँच डेटा बिंदुओं (n = 5) के औसत ± मानक त्रुटि का प्रतिनिधित्व करता है। विभिन्न अक्षरों के बाद वाले कॉलम ट्यूकी के परीक्षण (पी ≤ 0.05) के अनुसार सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण अंतर दर्शाते हैं। बराबर चिह्न वाले अक्षर दर्शाते हैं कि माध्य सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण नहीं है (≤ 0.05)।
प्रमुख घटक विश्लेषण (पीसीए) से पता चला है कि 55 डीएई पर मूल्यांकित चर, वृद्धि नियामक स्प्रे से उपचारित ताप-तनावग्रस्त चावल के पौधों की 66.1% शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की व्याख्या करते हैं (चित्र 3)। वेक्टर चरों को दर्शाते हैं और बिंदु पादप वृद्धि नियामकों (जीआर) को दर्शाते हैं। जीएस के वेक्टर, क्लोरोफिल सामग्री, पीएसआईआई की अधिकतम क्वांटम दक्षता (एफवी/एफएम) और जैव रासायनिक पैरामीटर (टीसीएचएल, एमडीए और प्रोलाइन) मूल के करीबी कोणों पर हैं, जो पौधों के शारीरिक व्यवहार और उनके बीच उच्च सहसंबंध को दर्शाता है। चर। एक समूह (V) में इष्टतम तापमान (एटी) पर उगाए गए चावल के पौधे और सीके और बीए से उपचारित एफ2000 पौधे शामिल थे। इसके विपरीत, फाइटोहॉर्मोन के किसी भी पर्णीय छिड़काव के बिना ताप-तनावग्रस्त चावल के पौधे (समूह I और III) (दोनों जीनोटाइप SC थे) समूह V के विपरीत क्षेत्र में स्थित थे, जो पौधे की शारीरिकी पर ताप तनाव के प्रभाव को दर्शाता है।
आकृति 3. दो चावल जीनोटाइप (F67 और F2000) के पौधों पर उभरने के 55 दिन बाद संयुक्त ताप तनाव (40°/30°C दिन/रात) के प्रभावों का चित्रमय विश्लेषण (DAE)। संक्षेपण: AC F67, पूर्ण नियंत्रण F67; SC F67, ताप तनाव नियंत्रण F67; AUX F67, ताप तनाव + ऑक्सिन F67; GA F67, ताप तनाव + जिबरेलिन F67; CK F67, ताप तनाव + कोशिका विभाजन BR F67, ताप तनाव + ब्रासिनोस्टेरॉयड। F67; AC F2000, पूर्ण नियंत्रण F2000; SC F2000, ताप तनाव नियंत्रण F2000; AUX F2000, ताप तनाव + ऑक्सिन F2000; GA F2000, ताप तनाव + जिबरेलिन F2000; सीके एफ2000, हीट स्ट्रेस + साइटोकाइनिन, बीआर एफ2000, हीट स्ट्रेस + ब्रास स्टेरॉयड; एफ2000.
क्लोरोफिल सामग्री, रंध्र चालकता, Fv/Fm अनुपात, CSI, MDA, RTI और प्रोलाइन सामग्री जैसे चर चावल जीनोटाइप के अनुकूलन को समझने और गर्मी के तनाव के तहत कृषि संबंधी रणनीतियों के प्रभाव का मूल्यांकन करने में मदद कर सकते हैं (सरसु एट अल., 2018; क्विंटेरो-कैल्डेरॉन एट अल., 2021)। इस प्रयोग का उद्देश्य जटिल गर्मी तनाव की स्थितियों के तहत चावल के पौधों के शारीरिक और जैव रासायनिक मापदंडों पर चार विकास नियामकों के आवेदन के प्रभाव का मूल्यांकन करना था। अंकुर परीक्षण चावल के पौधों के आकार या उपलब्ध बुनियादी ढांचे की स्थिति के आधार पर एक साथ आकलन के लिए एक सरल और तेज़ तरीका है (सरसु एट अल. 2018)। इस अध्ययन के परिणामों से पता चला है कि संयुक्त गर्मी का तनाव दो चावल जीनोटाइप में विभिन्न शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करता है, जो एक अनुकूलन प्रक्रिया का संकेत देता है। इन परिणामों से यह भी पता चलता है कि पर्णीय वृद्धि नियामक छिड़काव (मुख्य रूप से साइटोकाइनिन और ब्रासिनोस्टेरॉयड) चावल को जटिल ताप तनाव के अनुकूल होने में मदद करते हैं, क्योंकि यह मुख्य रूप से जीएस, आरडब्ल्यूसी, एफवी/एफएम अनुपात, प्रकाश संश्लेषक रंगद्रव्य और प्रोलाइन सामग्री को प्रभावित करता है।
वृद्धि नियामकों के प्रयोग से गर्मी के तनाव के तहत चावल के पौधों की पानी की स्थिति में सुधार करने में मदद मिलती है, जो उच्च तनाव और कम पौधे के चंदवा तापमान से जुड़ा हो सकता है। इस अध्ययन से पता चला है कि "F2000" (संवेदनशील जीनोटाइप) पौधों में, मुख्य रूप से CK या BR से उपचारित चावल के पौधों में SC से उपचारित पौधों की तुलना में उच्च gs मान और कम PCT मान थे। पिछले अध्ययनों से यह भी पता चला है कि gs और PCT सटीक शारीरिक संकेतक हैं जो चावल के पौधों की अनुकूली प्रतिक्रिया और गर्मी के तनाव पर कृषि संबंधी रणनीतियों के प्रभावों को निर्धारित कर सकते हैं (रेस्ट्रेपो-डियाज़ और गार्सेस-वरोन, 2013; सरसु एट अल।, 2018; क्विंटेरो)। -कार डीलॉन्ग एट अल।, 2021)। पत्ती सीके या बीआर तनाव के तहत जी को बढ़ाते हैं क्योंकि ये पौधे हार्मोन अन्य सिग्नलिंग अणुओं जैसे एबीए (अजैविक तनाव के तहत रंध्र बंद करने के प्रमोटर) के साथ सिंथेटिक इंटरैक्शन के माध्यम से रंध्र खोलने को बढ़ावा दे सकते हैं (मैककोवा एट अल।, 2013; झोउ एट अल।, 2013)। )। , 2014)। रंध्र खोलना पत्ती को ठंडा करने को बढ़ावा देता है और चंदवा के तापमान को कम करने में मदद करता है (सोनजारून एट अल।, 2018; क्विंटेरो-कैल्डेरोन एट अल।, 2021)। इन कारणों से, सीके या बीआर के साथ छिड़के गए चावल के पौधों का चंदवा तापमान संयुक्त ताप तनाव के तहत कम हो सकता है।
उच्च तापमान का तनाव पत्तियों की प्रकाश संश्लेषक वर्णक सामग्री को कम कर सकता है (चेन एट अल., 2017; अहमद एट अल., 2018)। इस अध्ययन में, जब चावल के पौधे ताप तनाव में थे और किसी भी पौधे के विकास नियामकों के साथ छिड़काव नहीं किया गया था, तो प्रकाश संश्लेषक वर्णक दोनों जीनोटाइप (तालिका 2) में कम हो गए थे। फेंग एट अल. (2013) ने ताप तनाव के संपर्क में आने वाले दो गेहूं जीनोटाइप की पत्तियों में क्लोरोफिल सामग्री में महत्वपूर्ण कमी की भी सूचना दी है। उच्च तापमान के संपर्क में आने से अक्सर क्लोरोफिल सामग्री में कमी आती है, जो क्लोरोफिल जैवसंश्लेषण में कमी, वर्णकों के क्षरण या ताप तनाव के तहत उनके संयुक्त प्रभावों के कारण हो सकता है (फहद एट अल., 2017)। (2015), जिन्होंने क्रमशः गर्मी से प्रभावित बेंटग्रास और चावल में ज़ेटिन और एपिब्रैसिनोस्टेरॉइड हार्मोन के उपयोग के बाद पत्ती क्लोरोफिल सामग्री में वृद्धि देखी। संयुक्त गर्मी के तनाव के तहत सीके और बीआर बढ़ी हुई पत्ती क्लोरोफिल सामग्री को बढ़ावा क्यों देते हैं, इसके लिए एक उचित व्याख्या यह है कि सीके अभिव्यक्ति प्रमोटरों (जैसे कि सेनेसेंस-एक्टिवेटिंग प्रमोटर (एसएजी12) या एचएसपी18 प्रमोटर) के निरंतर प्रेरण की शुरुआत को बढ़ा सकता है और पत्तियों में क्लोरोफिल की कमी को कम कर सकता है। , पत्ती की जीर्णता में देरी करता है और गर्मी के प्रति पौधे के प्रतिरोध को बढ़ाता है (लियू एट अल., 2020)। बीआर तनाव की स्थिति में क्लोरोफिल जैवसंश्लेषण में शामिल एंजाइमों के संश्लेषण को सक्रिय या प्रेरित करके पत्ती क्लोरोफिल की रक्षा कर सकता है और पत्ती क्लोरोफिल सामग्री को बढ़ा सकता है (शर्मा एट अल., 2017; सिद्दीकी एट अल., 2018)। अंत में, दो फाइटोहॉर्मोन (सीके और बीआर) भी हीट शॉक प्रोटीन की अभिव्यक्ति को बढ़ावा देते हैं और विभिन्न चयापचय अनुकूलन प्रक्रियाओं में सुधार करते हैं, जैसे कि क्लोरोफिल जैवसंश्लेषण में वृद्धि (शर्मा एट अल., 2017; लियू एट अल., 2020)।
क्लोरोफिल ए प्रतिदीप्ति पैरामीटर एक तेज़ और गैर-विनाशकारी विधि प्रदान करते हैं जो पौधे की सहनशीलता या अजैविक तनाव स्थितियों के अनुकूलन का आकलन कर सकते हैं (चेरले एट अल. 2007; कलाजी एट अल. 2017)। Fv/Fm अनुपात जैसे पैरामीटर का उपयोग तनाव स्थितियों के लिए पौधे के अनुकूलन के संकेतक के रूप में किया गया है (अल्वाराडो-सनाब्रिया एट अल. 2017; चावेज़-एरियस एट अल. 2020)। इस अध्ययन में, एससी पौधों ने इस चर के सबसे कम मान दिखाए, मुख्य रूप से "F2000" चावल के पौधे। यिन एट अल. (2010) ने यह भी पाया कि सबसे अधिक टिलरिंग वाले चावल के पत्तों का Fv/Fm अनुपात 35°C से ऊपर के तापमान पर काफी कम हो गया (2013), ताप तनाव के तहत कम Fv/Fm अनुपात यह दर्शाता है कि PSII प्रतिक्रिया केंद्र द्वारा उत्तेजना ऊर्जा कैप्चर और रूपांतरण की दर कम हो जाती है, यह दर्शाता है कि PSII प्रतिक्रिया केंद्र ताप तनाव के तहत विघटित हो जाता है। यह अवलोकन हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है कि प्रकाश संश्लेषक तंत्र में गड़बड़ी प्रतिरोधी किस्मों (फेडेरोज 67) की तुलना में संवेदनशील किस्मों (फेडेरोज 2000) में अधिक स्पष्ट है।
सीके या बीआर के उपयोग ने आम तौर पर जटिल ताप तनाव स्थितियों के तहत पीएसआईआई के प्रदर्शन को बढ़ाया। इसी तरह के परिणाम सुचसागुनपनित एट अल. (2015) द्वारा प्राप्त किए गए थे, जिन्होंने देखा कि बीआर के अनुप्रयोग ने चावल में ताप तनाव के तहत पीएसआईआई की दक्षता में वृद्धि की। कुमार एट अल. (2020) ने यह भी पाया कि सीके (6-बेंजाइलाडेनिन) के साथ इलाज किए गए और ताप तनाव के अधीन किए गए चने के पौधों में एफवी/एफएम अनुपात में वृद्धि हुई, जिससे यह निष्कर्ष निकला कि ज़ेक्सैंथिन वर्णक चक्र को सक्रिय करके सीके का पत्तियों पर छिड़काव करने से पीएसआईआई गतिविधि को बढ़ावा मिला। इसके अलावा, बीआर लीफ स्प्रे ने संयुक्त तनाव स्थितियों के तहत पीएसआईआई प्रकाश संश्लेषण को बढ़ावा दिया, यह दर्शाता है कि इस फाइटोहोर्मोन के अनुप्रयोग के परिणामस्वरूप पीएसआईआई एंटीना की उत्तेजना ऊर्जा का अपव्यय कम हुआ और क्लोरोप्लास्ट में छोटे हीट शॉक प्रोटीन के संचय को बढ़ावा मिला (ओग्वेनो एट अल. 2008; कोठारी और लाचोविट्ज़)। , 2021)।
जब पौधे इष्टतम स्थितियों में उगाए गए पौधों की तुलना में अजैविक तनाव में होते हैं, तो MDA और प्रोलाइन की मात्रा अक्सर बढ़ जाती है (अल्वाराडो-सनाब्रिया एट अल. 2017)। पिछले अध्ययनों से यह भी पता चला है कि MDA और प्रोलाइन का स्तर जैव रासायनिक संकेतक हैं जिनका उपयोग दिन या रात के उच्च तापमान के तहत चावल में अनुकूलन प्रक्रिया या कृषि संबंधी प्रथाओं के प्रभाव को समझने के लिए किया जा सकता है (अल्वाराडो-सनाब्रिया एट अल., 2017; क्विंटेरो-कैल्डेरोन एट अल. . . , 2021)। इन अध्ययनों से यह भी पता चला है कि MDA और प्रोलाइन की मात्रा क्रमशः रात या दिन के दौरान उच्च तापमान के संपर्क में आने वाले चावल के पौधों में अधिक होती है। हालांकि, सीके और बीआर के पर्ण छिड़काव ने एमडीए में कमी और प्रोलाइन के स्तर में वृद्धि में योगदान दिया, मुख्य रूप से सहनशील जीनोटाइप में (फेडेरोज़ 67)। सीके स्प्रे साइटोकाइनिन ऑक्सीडेज/डीहाइड्रोजनेज के अतिउत्पादन को बढ़ावा दे सकता है, जिससे बीटाइन और प्रोलाइन जैसे सुरक्षात्मक यौगिकों की मात्रा बढ़ जाती है (लियू एट अल., 2020)। बीआर बीटाइन, शर्करा और अमीनो एसिड (फ्री प्रोलाइन सहित) जैसे ऑस्मोप्रोटेक्टेंट्स के प्रेरण को बढ़ावा देता है, जिससे कई प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियों में सेलुलर ऑस्मोटिक संतुलन बनाए रखा जाता है (कोठारी और लाचोविक, 2021)।
फसल तनाव सूचकांक (सीएसआई) और सापेक्ष सहिष्णुता सूचकांक (आरटीआई) का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि क्या मूल्यांकन किए जा रहे उपचार विभिन्न तनावों (अजैविक और जैविक) को कम करने में मदद करते हैं और पौधे के शरीर क्रिया विज्ञान पर सकारात्मक प्रभाव डालते हैं (कास्त्रो-ड्यूक एट अल., 2020; चावेज़-एरियस एट अल., 2020)। सीएसआई मान 0 से 1 तक हो सकते हैं, जो क्रमशः गैर-तनाव और तनाव की स्थिति का प्रतिनिधित्व करते हैं (ली एट अल., 2010)। ताप-तनावग्रस्त (एससी) पौधों के सीएसआई मान 0.8 से 0.9 (चित्र 2बी) तक थे, जो दर्शाता है कि चावल के पौधे संयुक्त तनाव से नकारात्मक रूप से प्रभावित हुए थे। हालांकि, बीसी (0.6) या सीके (0.6) के पर्ण छिड़काव से मुख्य रूप से एससी चावल के पौधों की तुलना में अजैविक तनाव की स्थिति में इस सूचक में कमी आई। एफ2000 पौधों में, एसए (33.52%) की तुलना में सीए (97.69%) और बीसी (60.73%) का उपयोग करते समय आरटीआई में अधिक वृद्धि देखी गई, जो दर्शाता है कि ये पौध वृद्धि नियामक भी संरचना की सहनशीलता के प्रति चावल की प्रतिक्रिया को बेहतर बनाने में योगदान करते हैं। ज़रूरत से ज़्यादा गरम करना। ये सूचकांक विभिन्न प्रजातियों में तनाव की स्थिति का प्रबंधन करने के लिए प्रस्तावित किए गए हैं। ली एट अल (2010) द्वारा किए गए एक अध्ययन से पता चला है कि मध्यम जल तनाव के तहत दो कपास किस्मों का सीएसआई लगभग 0.85 था, जबकि अच्छी तरह से सिंचित किस्मों का सीएसआई मान 0.4 से 0.6 के बीच था, जिससे यह निष्कर्ष निकला कि यह सूचकांक किस्मों के जल अनुकूलन का एक संकेतक है। तनावपूर्ण स्थितियां। इसके अलावा, चावेज़-एरियस एट अल (2020) उपरोक्त के आधार पर, सीके और बीआर को कृषि संबंधी रणनीति के रूप में माना जा सकता है, जिसका उद्देश्य जटिल ताप तनाव के प्रति चावल की सहनशीलता को बढ़ाना है, क्योंकि ये पौध वृद्धि नियामक सकारात्मक जैव रासायनिक और शारीरिक प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करते हैं।
पिछले कुछ वर्षों में, कोलंबिया में चावल अनुसंधान ने शारीरिक या जैव रासायनिक लक्षणों (सांचेज़-रेइनोसो एट अल., 2014; अल्वाराडो-सनाब्रिया एट अल., 2021) का उपयोग करके दिन या रात के समय उच्च तापमान के प्रति सहनशील जीनोटाइप का मूल्यांकन करने पर ध्यान केंद्रित किया है। हालांकि, पिछले कुछ वर्षों में, देश में गर्मी के तनाव की जटिल अवधि के प्रभावों को सुधारने के लिए एकीकृत फसल प्रबंधन का प्रस्ताव करने के लिए व्यावहारिक, किफायती और लाभदायक तकनीकों का विश्लेषण तेजी से महत्वपूर्ण हो गया है (कैल्डेरोन-पेज़ एट अल., 2021; क्विंटेरो-कैल्डेरोन एट अल., 2021)। इस प्रकार, इस अध्ययन में देखे गए जटिल गर्मी के तनाव (40 डिग्री सेल्सियस दिन/30 डिग्री सेल्सियस रात) के लिए चावल के पौधों की शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं बताती हैं कि सीके या बीआर के साथ पत्तियों पर छिड़काव प्रतिकूल प्रभावों को कम करने के लिए एक उपयुक्त फसल प्रबंधन विधि हो सकती है। मध्यम गर्मी के तनाव की अवधि का प्रभाव। इन उपचारों ने चावल के दोनों जीनोटाइप (कम सीएसआई और उच्च आरटीआई) की सहनशीलता में सुधार किया, जो संयुक्त ताप तनाव के तहत पौधे की शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में एक सामान्य प्रवृत्ति को प्रदर्शित करता है। चावल के पौधों की मुख्य प्रतिक्रिया जीसी, कुल क्लोरोफिल, क्लोरोफिल α और β और कैरोटीनॉयड की मात्रा में कमी थी। इसके अलावा, पौधे PSII क्षति (Fv/Fm अनुपात जैसे क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति मापदंडों में कमी) और बढ़े हुए लिपिड पेरोक्सीडेशन से पीड़ित हैं। दूसरी ओर, जब चावल को CK और BR से उपचारित किया गया, तो ये नकारात्मक प्रभाव कम हो गए और प्रोलाइन की मात्रा बढ़ गई (चित्र 4)।
चित्र 4. चावल के पौधों पर संयुक्त ताप तनाव और पत्तियों पर पौधों की वृद्धि नियामक स्प्रे के प्रभावों का संकल्पनात्मक मॉडल। लाल और नीले तीर ताप तनाव और BR (ब्रासिनोस्टेरॉइड) और CK (साइटोकाइनिन) के पत्तियों पर छिड़काव के बीच परस्पर क्रिया के नकारात्मक या सकारात्मक प्रभावों को दर्शाते हैं। gs: रंध्र चालकता; कुल Chl: कुल क्लोरोफिल सामग्री; Chl α: क्लोरोफिल β सामग्री; Cx+c: कैरोटीनॉयड सामग्री;
संक्षेप में, इस अध्ययन में शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं दर्शाती हैं कि फेडेररोज़ 2000 चावल के पौधे फेडेररोज़ 67 चावल के पौधों की तुलना में जटिल ताप तनाव की अवधि के लिए अधिक संवेदनशील हैं। इस अध्ययन में मूल्यांकित सभी वृद्धि नियामकों (ऑक्सिन, जिबरेलिन, साइटोकाइनिन, या ब्रासिनोस्टेरॉइड्स) ने कुछ हद तक संयुक्त ताप तनाव में कमी का प्रदर्शन किया। हालांकि, साइटोकाइनिन और ब्रासिनोस्टेरॉइड्स ने बेहतर पौधा अनुकूलन प्रेरित किया क्योंकि दोनों पौध वृद्धि नियामकों ने बिना किसी अनुप्रयोग के चावल के पौधों की तुलना में क्लोरोफिल सामग्री, अल्फा-क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति मापदंडों, जीएस और आरडब्ल्यूसी को बढ़ाया और एमडीए सामग्री और चंदवा तापमान को भी कम किया। संक्षेप में, हम निष्कर्ष निकालते हैं कि पौध वृद्धि नियामकों (साइटोकाइनिन और ब्रासिनोस्टेरॉइड्स) का उपयोग उच्च तापमान की अवधि के दौरान गंभीर ताप तनाव के कारण चावल की फसलों में तनाव की स्थिति का प्रबंधन करने में एक उपयोगी उपकरण है।
अध्ययन में प्रस्तुत मूल सामग्री लेख के साथ शामिल की गई है, तथा आगे की पूछताछ संबंधित लेखक से की जा सकती है।