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

कोलंबिया में जलवायु परिवर्तन और परिवर्तनशीलता के कारण चावल का उत्पादन घट रहा है।पादप 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 (एमडीए) 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 (एसी) (इष्टतम तापमान (दिन/रात का तापमान 30/25 डिग्री सेल्सियस) पर उगाए गए चावल के पौधे 30°C)], और चावल के पौधों पर दबाव डाला गया और उन पर 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 छिड़काव से दोनों किस्मों (चावल के पौधों “F67″ और “F2000″ का ताज़ा वज़न क्रमशः 3.25 और 3.65 mg/g था) की कुल क्लोरोफिल सामग्री में वृद्धि हुई, जबकि SC पौधों (“F67″ पौधों का ताज़ा वज़न 2.36 और 2.56 mg/g था) में क्लोरोफिल की मात्रा में वृद्धि हुई। CG के पर्णीय अनुप्रयोग ने भी आम तौर पर चावल “F2000″ पौधों (499.25 बनाम 150.60 mmol m-2 s) के रंध्र चालन में सुधार किया। ताप तनाव में, पौधे के मुकुट का तापमान 2–3°C कम हो जाता है, और पौधों में MDA सामग्री कम हो जाती है। सापेक्षिक सहनशीलता सूचकांक दर्शाता है कि सीके (97.69%) और बीआर (60.73%) का पर्णीय छिड़काव, मुख्यतः F2000 चावल के पौधों में संयुक्त तापीय तनाव की समस्या को कम करने में मदद कर सकता है। निष्कर्षतः, बीआर या सीके का पर्णीय छिड़काव, चावल के पौधों के शारीरिक व्यवहार पर संयुक्त तापीय तनाव की स्थितियों के नकारात्मक प्रभावों को कम करने में मदद करने वाली एक कृषि-संबंधी रणनीति के रूप में माना जा सकता है।
चावल (ओरिज़ा सातिवा) पोएसी परिवार से संबंधित है और मक्का और गेहूँ के साथ दुनिया में सबसे अधिक उगाए जाने वाले अनाजों 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 अरोसेरोस), 2021)।
ग्लोबल वार्मिंग चावल की फसलों को प्रभावित कर रही है, जिससे विभिन्न प्रकार के अजैविक तनाव जैसे उच्च तापमान और सूखे की अवधि बढ़ 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, जिससे ताप तनाव की आवृत्ति और तीव्रता बढ़ सकती 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 की अवधि या उच्च तापमान। इसके अलावा, अल नीनो जैसी परिवर्तनशीलता की घटनाएं ताप तनाव पैदा कर 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 उन क्षेत्रों में उगाई जाती हैं जहाँ तापमान फसल 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°C और 22°C होते हैं (किलासी एट अल., 2018; काल्डेरोन-पेज़ एट अल., 2021)। इन सीमाओं से ऊपर का तापमान चावल के विकास के संवेदनशील चरणों (टिलरिंग, एन्थेसिस, पुष्पन और दाना भरना) के दौरान मध्यम से गंभीर ताप 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 ताप तनाव के कारण होती है, जो पादप शरीर क्रिया विज्ञान को प्रभावित करती है। विभिन्न कारकों, जैसे तनाव की अवधि और पहुँचे हुए अधिकतम तापमान, की परस्पर क्रिया के कारण, ताप तनाव पौधे के चयापचय और विकास को कई तरह की अपरिवर्तनीय क्षति पहुँचा सकता है।
ताप तनाव पौधों में विभिन्न शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को प्रभावित करता है। पत्ती प्रकाश संश्लेषण चावल के पौधों में ताप तनाव के लिए सबसे अधिक संवेदनशील प्रक्रियाओं में से एक है, क्योंकि दैनिक तापमान 35°C से अधिक होने पर प्रकाश संश्लेषण की दर 50% कम हो जाती है। चावल के पौधों की शारीरिक प्रतिक्रियाएं ताप तनाव के प्रकार के आधार पर भिन्न होती हैं। उदाहरण के लिए, जब पौधे दिन के उच्च तापमान (33-40°C) या दिन और रात के उच्च तापमान (दिन के दौरान 35-40°C, 28-30°C का अर्थ है रात) के संपर्क में आते हैं, तो प्रकाश संश्लेषण दर और रंध्र चालकता बाधित हो जाती है (Lü एट अल., 2013; फहद एट अल., 2016; चतुर्वेदी एट अल., 2017)। उच्च रात्रि तापमान (30°C) प्रकाश संश्लेषण के मध्यम अवरोध का कारण बनता है तनाव की अवधि के बावजूद, ताप तनाव पत्ती क्लोरोफिल सामग्री, अधिकतम क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति (एफवी/एफएम) के लिए क्लोरोफिल परिवर्तनीय प्रतिदीप्ति का 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 पौधों के ताप तनाव के अनुकूलन का एक अन्य पहलू हैं (वाहिद एट अल., 2007)। प्रोलाइन की मात्रा का उपयोग पौधों के तनाव के जैव रासायनिक संकेतक के रूप में किया गया है (अहमद और हसन 2011)। प्रोलाइन पौधों के चयापचय में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है क्योंकि यह कार्बन या नाइट्रोजन के स्रोत के रूप में और उच्च तापमान की स्थितियों में झिल्ली स्थिरक 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 मैलोनडायल्डिहाइड (एमडीए) का निर्माण होता है (वाहिद एट अल., 2007)। इसलिए, एमडीए की मात्रा का उपयोग ताप तनाव के तहत कोशिका झिल्लियों 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)।
पादप वृद्धि नियामकों (जीआर) के उपयोग का मूल्यांकन ताप तनाव के नकारात्मक प्रभावों को कम करने के लिए किया गया है, क्योंकि ये पदार्थ ऐसे तनाव के विरुद्ध पादप प्रतिक्रियाओं या शारीरिक रक्षा तंत्रों 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 का विभिन्न फसलों में ताप तनाव सहनशीलता पर सकारात्मक प्रभाव पड़ा है। अध्ययनों से पता चला है कि जिबरेलिन (जीए), साइटोकाइनिन (सीके), ऑक्सिन (एयूएक्स) या ब्रैसिनोस्टेरॉइड्स (बीआर) जैसे फाइटोहॉर्मोन विभिन्न शारीरिक और जैव रासायनिक चर में वृद्धि का कारण बनते हैं (पेलेग और ब्लमवाल्ड, 2011 हालांकि, एक पिछले अध्ययन से पता चला है कि बीआर का पर्ण छिड़काव चावल के अंकुर के पत्तों की गैस विनिमय विशेषताओं, क्लोरोफिल या प्रोलाइन सामग्री में सुधार करके चावल की सहनशीलता में सुधार कर सकता है (क्विंटरो-काल्डेरोन एट अल., 2021)।
साइटोकाइनिन पौधों की अजैविक तनावों, जिनमें तापीय तनाव भी शामिल है, के प्रति प्रतिक्रियाओं की मध्यस्थता करते हैं (हा एट अल., 2012)। इसके अतिरिक्त, यह बताया गया है कि CK का बहिर्जात अनुप्रयोग तापीय क्षति को कम कर सकता है। उदाहरण के लिए, ज़ेटिन के बहिर्जात अनुप्रयोग ने तापीय तनाव के दौरान रेंगने वाले बेंटग्रास (एग्रोटिस एस्टोलोनिफेरा) में प्रकाश संश्लेषण दर, क्लोरोफिल a और b की मात्रा, और इलेक्ट्रॉन परिवहन दक्षता में वृद्धि की (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 (ROS) की क्षति और मैलोनडायल्डिहाइड (MDA) के उत्पादन को कम कर सकता है (चेर्न्यादेव, 2009; यांग एट अल., 2009)। , 2016; कुमार एट अल., 2020)।
जिबरेलिक अम्ल के उपयोग ने भी तापीय तनाव के प्रति सकारात्मक प्रतिक्रिया दिखाई है। अध्ययनों से पता चला है कि GA जैवसंश्लेषण विभिन्न उपापचयी मार्गों की मध्यस्थता करता है और उच्च तापमान की स्थितियों में सहनशीलता बढ़ाता है (अलोंसो-रामिरेज़ एट अल. 2009; खान एट अल. 2020)। अब्देल-नबी एट अल. (2020) ने पाया कि बाह्य GA (25 या 50 मिलीग्राम*लीटर) का पत्तियों पर छिड़काव, तापीय तनावग्रस्त संतरे के पौधों में नियंत्रण पौधों की तुलना में प्रकाश संश्लेषण दर और एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि को बढ़ा सकता है। यह भी देखा गया है कि HA का बाह्य अनुप्रयोग तापीय तनाव के तहत खजूर (फीनिक्स डेक्टिलिफेरा) में सापेक्षिक नमी की मात्रा, क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड की मात्रा को बढ़ाता है और लिपिड पेरोक्सीडेशन को कम करता है (खान एट अल., 2020)। ऑक्सिन उच्च तापमान की स्थितियों के अनुकूली विकास प्रतिक्रियाओं को विनियमित करने में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है (सन एट अल., 2012; वांग एट अल., 2016)। यह विकास नियामक विभिन्न प्रक्रियाओं में जैव रासायनिक मार्कर के रूप में कार्य करता है, जैसे कि अजैविक तनाव के तहत प्रोलाइन संश्लेषण या क्षरण (अली एट अल. 2007)। इसके अलावा, AUX एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि को भी बढ़ाता है, जिससे लिपिड पेरोक्सीडेशन में कमी के कारण पौधों में MDA में कमी आती है (बिएलाच एट अल., 2017)। सर्गेव एट अल. (2018) ने देखा कि मटर के पौधों (पिसम सैटिवम) में ताप तनाव के तहत, प्रोलाइन - डाइमिथाइलएमिनोएथोक्सीकार्बोनिलमिथाइल)नेफ्थाइलक्लोरोमिथाइल ईथर (TA-14) की मात्रा बढ़ जाती है।
ब्रासिनोस्टेरॉइड्स वृद्धि नियामकों का एक अन्य वर्ग है जिसका उपयोग तापीय तनाव के प्रभावों को कम करने के लिए किया जाता है। ओग्वेनो एट अल. (2008) ने बताया कि बहिर्जात BR छिड़काव ने तापीय तनाव में टमाटर (सोलनम लाइकोपर्सिकम) के पौधों की शुद्ध प्रकाश संश्लेषण दर, रंध्र चालकता और रुबिस्को कार्बोक्सिलीकरण की अधिकतम दर को 8 दिनों तक बढ़ा दिया। एपिब्रासिनोस्टेरॉइड्स का पर्णीय छिड़काव तापीय तनाव में खीरे (कुकुमिस सैटिवस) के पौधों की शुद्ध प्रकाश संश्लेषण दर को बढ़ा सकता है (यू एट अल., 2004)। इसके अतिरिक्त, BR का बहिर्जात अनुप्रयोग क्लोरोफिल क्षरण को विलंबित करता है और तापीय तनाव में पौधों में जल उपयोग दक्षता और PSII प्रकाश रसायन की अधिकतम क्वांटम उपज को बढ़ाता है (होला एट अल., 2010; टूसागुनपनित 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 (सेंचेज-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 पौधों के विकास नियामकों के आवेदन की शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं का अध्ययन बहुत महत्वपूर्ण है। चावल में जटिल गर्मी के तनाव की अवधि के नकारात्मक प्रभावों को संबोधित करना। इसलिए, इस अध्ययन का उद्देश्य चार पौधों के विकास नियामकों (AUX, CK, GA और बीआर). (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। फेडेररोज़ 67 (F67: पिछले दशक के दौरान उच्च तापमान में विकसित एक जीनोटाइप) और फेडेररोज़ 2000 (F2000: 20वीं सदी के अंतिम दशक में विकसित एक जीनोटाइप जो श्वेतपर्णी विषाणु के प्रति प्रतिरोधक क्षमता प्रदर्शित करता है) जीनोटाइप का पहली बार उपयोग किया गया। क्रमशः बीजों और दूसरे प्रयोग में। दोनों जीनोटाइप की कोलंबियाई किसानों द्वारा व्यापक रूप से खेती की जाती है। बीजों को 10-लीटर ट्रे (लंबाई 39.6 सेमी, चौड़ाई 28.8 सेमी, ऊँचाई 16.8 सेमी) में बोया गया, जिसमें 2% कार्बनिक पदार्थ वाली रेतीली दोमट मिट्टी थी। प्रत्येक ट्रे में पाँच पूर्व-अंकुरित बीज बोए गए। 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)। मीटर) और अक्टूबर से दिसंबर 2019 तक किए गए थे। 2020 के एक ही सीज़न में एक प्रयोग (फेडेरोज़ 67) और दूसरा प्रयोग (फेडेरोज़ 2000)।
प्रत्येक रोपण मौसम के दौरान ग्रीनहाउस में पर्यावरण की स्थिति निम्नानुसार है: दिन और रात का तापमान 30/25 डिग्री सेल्सियस, सापेक्ष आर्द्रता 60 ~ 80%, प्राकृतिक फोटोपेरियोड 12 घंटे (प्रकाश संश्लेषक सक्रिय विकिरण 1500 µmol (फोटॉन) m-2 s-)। दोपहर 1 बजे)। सेंचेज-रेइनोसो एट अल के अनुसार, बीज निकलने के 20 दिन बाद (डीएई) प्रत्येक तत्व की सामग्री के अनुसार पौधों को निषेचित किया गया था। (2019): प्रति पौधा 670 मिलीग्राम नाइट्रोजन, प्रति पौधा 110 मिलीग्राम फास्फोरस, प्रति पौधा 350 मिलीग्राम पोटेशियम, 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 (सेंचेज-रेइनोसो एट अल., 2014; अल्वाराडो-सनाब्रिया एट अल., 2017)।
प्रत्येक प्रयोग में, पत्ती वृद्धि नियामक के दो अलग-अलग अनुप्रयोग किए गए थे। पर्यावरणीय तनाव के लिए पौधों को तैयार करने के लिए ताप तनाव उपचार (42 DAE) से 5 दिन पहले पर्ण फाइटोहॉर्मोन स्प्रे का पहला सेट लागू किया गया था। पौधों को तनाव की स्थिति (52 DAE) के संपर्क में आने के 5 दिन बाद एक दूसरा पर्ण स्प्रे दिया गया था। चार फाइटोहॉर्मोन का इस्तेमाल किया गया था 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 निम्नानुसार थी: (i) ऑक्सिन (1-नैफ्थाइलैसिटिक एसिड: NAA) 5 × 10−5 M की सांद्रता पर (ii) 5 × 10 (iii) साइटोकाइनिन (ट्रांस-ज़ेटिन) 1 × 10-5 M (iv) ब्रासिनोस्टेरॉइड्स [स्पिरोस्तान-6-वन, 3,5-डायहाइड्रॉक्सी-, (3b,5a,25R)] 5 × 10-5; M. 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 पौध 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 0.1% (v/v) पर कृषि सहायक (एग्रोटिन, बायर क्रॉपसाइंस, कोलंबिया) का उपयोग किया गया। गमले और स्प्रेयर के बीच की दूरी 30 सेमी है।
प्रत्येक प्रयोग में, पहले पर्ण छिड़काव (47 DAE) के 5 दिन बाद ताप-तनाव उपचार दिए गए। ताप-तनाव स्थापित करने या समान पर्यावरणीय स्थितियाँ बनाए रखने (47 DAE) के लिए चावल के पौधों को ग्रीनहाउस से 294 लीटर के विकास कक्ष (MLR-351H, सान्यो, IL, USA) में स्थानांतरित किया गया। कक्ष को निम्नलिखित दिन/रात के तापमान पर सेट करके संयुक्त ताप-तनाव उपचार किया गया: दिन का उच्च तापमान [5 घंटे के लिए 40°C (11:00 से 16:00 तक)] और रात का तापमान [5 घंटे के लिए 30°C]। लगातार 8 दिन (19:00 से 24:00 तक)। तनाव तापमान और एक्सपोज़र समय का चयन पिछले अध्ययनों (सांचेज़-रेनोसो एट अल. 2014; अल्वाराडो-सनाब्रिया एट अल. 2017) के आधार पर 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 + ब्रैसिनोस्टेरॉइड (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, प्रत्येक में एक पौधा था।
रंध्र चालकता (gs) को एक पोर्टेबल पोरोसोमीटर (SC-1, मीटर ग्रुप इंक., यूएसए) का उपयोग करके मापा गया, जिसकी सीमा 0 से 1000 mmol m-2 s-1 थी, और जिसका नमूना कक्ष द्वार 6.35 मिमी था। मापन एक रंध्रमापी जांच को एक परिपक्व पत्ती पर लगाकर किया जाता है, जिसमें पौधे की मुख्य टहनी पूरी तरह से फैली हुई हो। प्रत्येक उपचार के लिए, प्रत्येक पौधे की तीन पत्तियों पर 11:00 से 16:00 बजे के बीच gs रीडिंग ली गई और औसत निकाला गया।
RWC का निर्धारण घोलम एट अल. (2002) द्वारा वर्णित विधि के अनुसार किया गया था। g निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल की गई पूरी तरह से फैली हुई शीट का इस्तेमाल RWC मापने के लिए भी किया गया था। कटाई के तुरंत बाद, एक डिजिटल स्केल का उपयोग करके, ताज़ा वज़न (FW) निर्धारित किया गया। फिर पत्तियों को पानी से भरे एक प्लास्टिक कंटेनर में रखा गया और कमरे के तापमान (22°C) पर 48 घंटे के लिए अंधेरे में छोड़ दिया गया। फिर एक डिजिटल स्केल पर वज़न करके बढ़ा हुआ वज़न (TW) दर्ज किया गया। फूली हुई पत्तियों को 75°C पर 48 घंटे के लिए ओवन में सुखाया गया और उनका सूखा वज़न (DW) दर्ज किया गया।
सापेक्ष क्लोरोफिल मात्रा का निर्धारण एक क्लोरोफिल मीटर (एटलीफमीटर, एफटी ग्रीन एलएलसी, यूएसए) का उपयोग करके किया गया और इसे एटलीफ इकाइयों में व्यक्त किया गया (डे एट अल., 2016)। PSII अधिकतम क्वांटम दक्षता रीडिंग (Fv/Fm अनुपात) एक सतत उत्तेजन क्लोरोफिल फ्लोरीमीटर (हैंडी पीईए, हंसाटेक इंस्ट्रूमेंट्स, यूके) का उपयोग करके दर्ज की गई। Fv/Fm माप से पहले पत्तियों को 20 मिनट के लिए लीफ क्लैंप का उपयोग करके अंधेरे के अनुकूल बनाया गया (रेस्ट्रेपो-डियाज़ और गार्सेस-वैरोन, 2013)। पत्तियों को अंधेरे के अनुकूल बनाने के बाद, बेसलाइन (F0) और अधिकतम प्रतिदीप्ति (Fm) मापी गई। इन आँकड़ों से, परिवर्तनशील प्रतिदीप्ति (Fv = Fm – F0), परिवर्तनशील प्रतिदीप्ति का अधिकतम प्रतिदीप्ति से अनुपात (Fv/Fm), PSII प्रकाश रसायन विज्ञान की अधिकतम क्वांटम उपज (Fv/F0) और Fm/F0 अनुपात की गणना की गई (बेकर, 2008; ली एट अल., 2017)। सापेक्ष क्लोरोफिल और क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति रीडिंग उन्हीं पत्तियों पर ली गईं जिनका उपयोग gs मापन के लिए किया गया था।
जैवरासायनिक चर के रूप में लगभग 800 मिलीग्राम पत्ती के ताजे भार को एकत्र किया गया। फिर पत्ती के नमूनों को द्रव नाइट्रोजन में समरूपित किया गया और आगे के विश्लेषण के लिए संग्रहीत किया गया। ऊतक क्लोरोफिल a, b और कैरोटीनॉयड की मात्रा का आकलन करने के लिए प्रयुक्त स्पेक्ट्रोमेट्रिक विधि, वेलबर्न (1994) द्वारा वर्णित विधि और समीकरणों पर आधारित है। पत्ती ऊतक के नमूने (30 मिलीग्राम) एकत्र किए गए और 3 मिलीलीटर 80% एसीटोन में समरूपित किए गए। फिर कणों को हटाने के लिए नमूनों को 5000 आरपीएम पर 10 मिनट के लिए सेंट्रीफ्यूज किया गया (मॉडल 420101, बेक्टन डिकिंसन प्राइमरी केयर डायग्नोस्टिक्स, यूएसए)। सतह पर तैरने वाले तरल को 80% एसीटोन मिलाकर 6 मिलीलीटर की अंतिम मात्रा तक तनु किया गया (सिम्स और गैमन, 2002)। 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 द्रव नाइट्रोजन में समरूपित किया गया। नमूनों को 5000 आरपीएम पर अपकेंद्रित किया गया और 440, 532 और 600 एनएम पर स्पेक्ट्रोफोटोमीटर पर अवशोषण क्षमता मापी गई। अंत में, विलुप्ति गुणांक (157 M mL−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 अम्ल के 3% जलीय घोल की 10 मिली मात्रा डालें और व्हाटमैन फिल्टर पेपर (संख्या 2) से छान लें। फिर इस निस्यंद के 2 मिली को 2 मिली निनहाइड्रिक अम्ल और 2 मिली ग्लेशियल एसिटिक अम्ल के साथ अभिक्रिया कराई गई। मिश्रण को 90°C पर 1 घंटे के लिए जल स्नान में रखा गया। बर्फ पर ऊष्मायन करके अभिक्रिया रोकें। एक भंवर शेकर का उपयोग करके ट्यूब को जोर से हिलाएँ और परिणामी घोल को 4 मिली टोल्यूनि में घोलें। प्रकाश संश्लेषक वर्णकों के परिमाणीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले उसी स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (स्पेक्ट्रॉनिक बायोमेट 3 यूवी-विज़, थर्मो, मैडिसन, WI, यूएसए) का उपयोग करके 520 एनएम पर अवशोषण रीडिंग निर्धारित की गई।
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, बायर 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, उपचारित पौधों की रंध्र चालकता (जीएस) का उपयोग करके, नियंत्रण पौधों (बिना तनाव उपचार वाले और वृद्धि नियामकों वाले पौधे) की तुलना में, सापेक्ष सहनशीलता सूचकांक की अप्रत्यक्ष रूप से गणना की गई। आरटीआई चावेज़-एरियस एट अल. (2020) से अनुकूलित एक समीकरण का उपयोग करके प्राप्त किया गया था।
प्रत्येक प्रयोग में, ऊपर वर्णित सभी शारीरिक चरों को ऊपरी छतरी से एकत्रित पूर्णतः विकसित पत्तियों का उपयोग करके 55 DAE पर निर्धारित और रिकॉर्ड किया गया। इसके अतिरिक्त, पौधों के विकास के लिए पर्यावरणीय परिस्थितियों में परिवर्तन से बचने के लिए मापन एक वृद्धि कक्ष में किए गए।
पहले और दूसरे प्रयोगों के आँकड़ों का विश्लेषण प्रयोगों की एक श्रृंखला के रूप में एक साथ किया गया। प्रत्येक प्रायोगिक समूह में 5 पौधे शामिल थे, और प्रत्येक पौधा एक प्रायोगिक इकाई का गठन करता था। विचरण का विश्लेषण (ANOVA) किया गया (P ≤ 0.05)। जब महत्वपूर्ण अंतर पाए गए, तो P ≤ 0.05 पर टुकी का पोस्ट हॉक तुलनात्मक परीक्षण इस्तेमाल किया गया। प्रतिशत मानों को परिवर्तित करने के लिए आर्कसाइन फ़ंक्शन का उपयोग करें। आँकड़ों का विश्लेषण Statistix v 9.0 सॉफ़्टवेयर (एनालिटिकल सॉफ़्टवेयर, तल्लाहसी, FL, USA) का उपयोग करके किया गया और SigmaPlot (संस्करण 10.0; Systat सॉफ़्टवेयर, सैन जोस, CA, USA) का उपयोग करके प्लॉट किया गया। अध्ययन के तहत सर्वोत्तम पादप वृद्धि नियामकों की पहचान करने के लिए InfoStat 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 a, b, कुल और कैरोटीनॉयड), मैलोनडायल्डिहाइड (MDA) और प्रोलाइन की मात्रा, तथा रंध्र चालकता के साथ उनकी अंतःक्रियाओं को दर्शाते हुए ANOVA का सारांश दिया गया है। 55 DAE पर चावल के पौधों पर gs, सापेक्ष जल मात्रा (RWC), क्लोरोफिल मात्रा, क्लोरोफिल अल्फा प्रतिदीप्ति पैरामीटर, मुकुट तापमान (PCT) (°C), फसल तनाव सूचकांक (CSI) और सापेक्ष सहनशीलता सूचकांक का प्रभाव।
तालिका 1. प्रयोगों (जीनोटाइप) और ताप तनाव उपचारों के बीच चावल के शारीरिक और जैव रासायनिक चर पर एनोवा डेटा का सारांश।
प्रयोगों और उपचारों के बीच पत्ती प्रकाश संश्लेषक वर्णक अंतःक्रियाओं, सापेक्ष क्लोरोफिल मात्रा (एटलीफ रीडिंग) और अल्फा-क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति मापदंडों में अंतर (P≤0.01) तालिका 2 में दर्शाए गए हैं। दिन और रात के उच्च तापमान ने कुल क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड मात्रा में वृद्धि की। फाइटोहॉर्मोन के किसी भी पर्णीय छिड़काव के बिना चावल के पौधों (“F67” के लिए 2.36 mg g-1 और “F2000” के लिए 2.56 mg g-1) की तुलना में इष्टतम तापमान स्थितियों (2.67 mg g -1) में उगाए गए पौधों में कुल क्लोरोफिल की मात्रा कम देखी गई। दोनों प्रयोगों में, “F67” 2.80 mg g-1 और “F2000” 2.80 mg g-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 देखी (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। बीआर के साथ पर्ण उपचार के परिणामस्वरूप दोनों जीनोटाइप में इस चर में मामूली वृद्धि हुई। अंत में, CK पर्ण स्प्रे 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 छिड़के 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' पौधों पर, जिन पर किसी भी फाइटोहॉर्मोन का छिड़काव नहीं किया गया था, सबसे कम Fv मान (2120.15) और Fv/Fm अनुपात (0.59) थे, लेकिन CK के साथ पत्तियों पर छिड़काव करने से इन मूल्यों को पुनः प्राप्त करने में मदद मिली (Fv: 2591, 89, Fv/Fm अनुपात: 0.73)। , इष्टतम तापमान स्थितियों (Fv: 2955.35, Fv/Fm अनुपात: 0.73:0.72) के तहत उगाए गए "F2000" पौधों पर दर्ज की गई रीडिंग के समान रीडिंग प्राप्त हुई। 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. पत्ती प्रकाश संश्लेषक वर्णकों [कुल क्लोरोफिल (Chl कुल), क्लोरोफिल ए (Chl ए), क्लोरोफिल बी (Chl बी) और कैरोटीनॉयड Cx+c] पर संयुक्त ताप तनाव (40°/30° सेल्सियस दिन/रात) का प्रभाव, सापेक्ष क्लोरोफिल सामग्री (एटलिफ 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 [फेडररोस 67 (F67) और फेडररोस 2000 (F2000)] के पौधों में उद्भव के 55 दिन बाद (DAE))।
भिन्न रूप से उपचारित चावल के पौधों की सापेक्ष जल सामग्री (आरडब्ल्यूसी) ने प्रयोगात्मक और पर्ण उपचारों के बीच परस्पर क्रिया में अंतर (पी ≤ 0.05) दिखाया (चित्र 1 ए)। एसए के साथ इलाज करने पर, दोनों जीनोटाइप के लिए न्यूनतम मूल्य दर्ज किए गए (एफ 67 के लिए 74.01% और एफ 2000 के लिए 76.6%)। ताप तनाव की स्थिति में, विभिन्न फाइटोहॉर्मोन के साथ इलाज किए गए दोनों जीनोटाइप के चावल के पौधों का आरडब्ल्यूसी काफी बढ़ गया। कुल मिलाकर, सीके, जीए, ऑक्स, या बीआर के पर्ण अनुप्रयोगों ने प्रयोग के दौरान इष्टतम स्थितियों के तहत उगाए गए पौधों के समान मूल्यों के लिए आरडब्ल्यूसी में वृद्धि की। पूर्ण नियंत्रण और पर्ण छिड़काव वाले पौधों ने दोनों जीनोटाइप के लिए लगभग 83% के मूल्य दर्ज किए। पूर्ण नियंत्रण (AC) पौधे ने भी प्रत्येक जीनोटाइप के लिए उच्चतम मान दर्ज किए (F67 के लिए 440.65 mmol m-2s-1 और F2000 के लिए 511.02 mmol m-2s-1)। केवल संयुक्त ताप तनाव के अधीन चावल के पौधों ने दोनों जीनोटाइप के लिए सबसे कम gs मान दिखाए (F67 के लिए 150.60 mmol m-2s-1 और F2000 के लिए 171.32 mmol m-2s-1)। सभी पादप वृद्धि नियामकों के साथ पर्ण उपचार से भी g में वृद्धि हुई। CC के साथ छिड़काव किए गए F2000 चावल के पौधों पर, फाइटोहोर्मोन के साथ पर्ण 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।
चित्र 1. चावल के दो जीनोटाइप (F67 और F2000) के पौधों में अंकुरण 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 प्रतिबल (40°/30°C दिन/रात) का प्रभाव। प्रत्येक जीनोटाइप के लिए मूल्यांकित उपचारों में शामिल हैं: पूर्ण नियंत्रण (AC), ताप प्रतिबल नियंत्रण (SC), ताप प्रतिबल + ऑक्सिन (AUX), ताप प्रतिबल + जिबरेलिन (GA), ताप प्रतिबल + कोशिका माइटोजन (CK), और ताप प्रतिबल + ब्रैसिनोस्टेरॉइड (BR)। प्रत्येक कॉलम पाँच डेटा बिंदुओं (n = 5) की औसत ± मानक त्रुटि को दर्शाता है। विभिन्न अक्षरों के बाद वाले कॉलम ट्यूकी परीक्षण (P ≤ 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)।
एमडीए (P ≤ 0.01) और प्रोलाइन (P ≤ 0.01) की मात्रा ने भी प्रयोग और फाइटोहोर्मोन उपचारों के बीच परस्पर क्रिया में महत्वपूर्ण अंतर दिखाया (चित्र 1C, D)। दोनों जीनोटाइप्स (चित्र 1C) में एससी उपचार से लिपिड पेरोक्सीडेशन में वृद्धि देखी गई, हालाँकि पत्ती वृद्धि नियामक स्प्रे से उपचारित पौधों में दोनों जीनोटाइप्स में लिपिड पेरोक्सीडेशन में कमी देखी गई; 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 गर्मी के तनाव के तहत पौधों और फाइटोहोर्मोन के साथ छिड़काव किए गए पौधों के बीच कोई अंतर नहीं पाया गया (“एफ 67” पौधों में एफडब्ल्यू मान 4.38-6.77 µmol g-1 तक थे, और एफडब्ल्यू “एफ 2000” पौधों में “मान्यता प्राप्त मान 2.84 से 9.18 µmol g-1 (पौधे) तक थे। दूसरी ओर, “एफ ​​67” पौधों में प्रोलाइन संश्लेषण संयुक्त तनाव के तहत “एफ 2000” पौधों की तुलना में कम था, जिससे प्रोलाइन उत्पादन में वृद्धि हुई। गर्मी से तनावग्रस्त चावल के पौधों में, दोनों प्रयोगों में, यह देखा गया कि इन हार्मोनों के प्रशासन ने एफ 2000 पौधों (एयूएक्स और बीआर 30.44 और 18.34 µmol g-1) की अमीनो एसिड सामग्री को काफी बढ़ा दिया
पौधों के चंदवा तापमान और सापेक्ष सहिष्णुता सूचकांक (आरटीआई) पर पर्णीय पौध वृद्धि नियामक स्प्रे और संयुक्त ताप तनाव के प्रभाव को चित्र 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। साथ में। 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, प्रयोग और उपचार के बीच बातचीत में महत्वपूर्ण अंतर (पी ≤ 0.01) दिखाया (चित्र 2बी)। एससी पौधों ने दोनों जीनोटाइप में कम पौध सहिष्णुता दिखाई (क्रमशः "एफ67" और "एफ2000" चावल के पौधों के लिए 34.18% और 33.52%)। यह प्रभाव CC के छिड़काव वाले "F2000" पौधों में अधिक स्पष्ट था, जिसमें RTI 97.69 था। दूसरी ओर, केवल पर्ण कारक छिड़काव तनाव स्थितियों (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 मान (0.816) दिखाया। जब चावल के पौधों पर विभिन्न फाइटोहॉर्मोन का छिड़काव किया गया, तो तनाव सूचकांक कम था (मान 0.6 से 0.67 तक)। अंत में, इष्टतम परिस्थितियों में उगाए गए चावल के पौधे का मान 0.138 था।
चित्र 2. दो पौधों की प्रजातियों के चंदवा तापमान (ए), सापेक्ष सहिष्णुता सूचकांक (आरटीआई) (बी), और फसल तनाव सूचकांक (सीएसआई) (सी) पर संयुक्त ताप तनाव (40°/30° सेल्सियस दिन/रात) के प्रभाव। वाणिज्यिक चावल जीनोटाइप (F67 और F2000) को विभिन्न ताप उपचारों के अधीन किया गया था। प्रत्येक जीनोटाइप के लिए मूल्यांकित 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 + ब्रैसिनोस्टेरॉयड। (बीआर)। संयुक्त ताप तनाव में चावल के पौधों को उच्च दिन/रात के तापमान (40°/30° सेल्सियस दिन/रात) के संपर्क में लाना शामिल है। प्रत्येक कॉलम पांच डेटा बिंदुओं (n = 5) के औसत ± मानक त्रुटि का प्रतिनिधित्व करता बराबर चिह्न वाले अक्षर दर्शाते हैं कि माध्य सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण नहीं है (≤ 0.05)।
प्रमुख घटक विश्लेषण (पीसीए) से पता चला कि 55 डीएई पर मूल्यांकित चर ने विकास नियामक स्प्रे (चित्रा 3) के साथ इलाज किए गए ताप-तनावग्रस्त चावल के पौधों की 66.1% शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को समझाया। वेक्टर चर का प्रतिनिधित्व करते हैं और डॉट्स पौधे विकास नियामकों (जीआर) का प्रतिनिधित्व करते हैं। जीएस, क्लोरोफिल सामग्री, पीएसआईआई (एफवी / एफएम) की अधिकतम क्वांटम दक्षता और जैव रासायनिक मापदंडों (टीसीएचएल, एमडीए और प्रोलाइन) के वेक्टर मूल के करीबी कोणों पर हैं, जो पौधों और उनके शारीरिक व्यवहार के बीच उच्च सहसंबंध का संकेत देते हैं। चर। एक समूह (V) में इष्टतम तापमान (एटी) पर उगाए गए चावल के पौधे और सीके और बीए के साथ इलाज किए गए F2000 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 प्रदर्शित करता है।
चित्र 3. चावल की दो जीनोटाइप (F67 और F2000) के पौधों पर अंकुरण के 55 दिन बाद (DAE) संयुक्त ताप प्रतिबल (40°/30°C दिन/रात) के प्रभावों का चित्रमय विश्लेषण। संक्षिप्त रूप: AC F67, पूर्ण नियंत्रण F67; SC F67, ताप प्रतिबल नियंत्रण F67; AUX F67, ताप प्रतिबल + ऑक्सिन F67; GA F67, ताप प्रतिबल + जिबरेलिन F67; CK F67, ताप प्रतिबल + कोशिका विभाजन BR F67, ताप प्रतिबल + ब्रासिनोस्टेरॉइड F67; AC F2000, पूर्ण नियंत्रण F2000; SC F2000, ताप प्रतिबल नियंत्रण F2000; AUX F2000, ताप प्रतिबल + ऑक्सिन F2000; GA F2000, ताप प्रतिबल + 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 ताप तनाव के तहत कृषि संबंधी रणनीतियों के प्रभाव का मूल्यांकन करने में मदद कर सकते हैं (सरसु एट अल., 2018; क्विंटरो-काल्डेरोन एट अल., 2021)। इस प्रयोग का उद्देश्य जटिल ताप तनाव स्थितियों के तहत चावल के पौधों के शारीरिक और जैव रासायनिक मापदंडों पर चार विकास नियामकों के अनुप्रयोग के प्रभाव का मूल्यांकन करना था। अंकुर परीक्षण उपलब्ध बुनियादी ढांचे के आकार या स्थिति के आधार पर चावल के पौधों के 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 ताप तनाव दो चावल जीनोटाइप में विभिन्न शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करता है इन परिणामों से यह भी पता चलता है कि पर्णीय वृद्धि नियामक स्प्रे (मुख्य रूप से साइटोकाइनिन और ब्रैसिनोस्टेरॉइड) चावल को जटिल ताप तनाव के अनुकूल होने में मदद करते हैं क्योंकि यह मुख्य रूप से जीएस, आरडब्ल्यूसी, एफवी/एफएम अनुपात, प्रकाश संश्लेषक रंजक और प्रोलाइन सामग्री को प्रभावित करता है।
वृद्धि नियामकों के अनुप्रयोग से ताप तनाव के तहत चावल के पौधों की जल स्थिति में सुधार करने में मदद मिलती है, जो उच्च तनाव और कम पौधे 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 ताप तनाव पर कृषि संबंधी रणनीतियों के प्रभावों को निर्धारित कर सकते हैं (रेस्ट्रेपो-डियाज़ और गार्स-वरोन, 2013; सरसु एट अल।, 2018; क्विंटरो)। -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 होने के प्रमोटर) के साथ सिंथेटिक इंटरैक्शन के माध्यम से रंध्र के उद्घाटन को बढ़ावा दे सकते हैं (मैककोवा एट अल।, 2013; झोउ एट अल।, 2013)। )। , 2014)। रंध्र का उद्घाटन पत्ती के शीतलन को बढ़ावा देता है और चंदवा के तापमान को कम करने में मदद करता है (सोनजारून एट अल।, 2018; क्विंटरो-काल्डेरोन 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 की वृद्धि नियामकों के साथ छिड़काव नहीं किया गया था, तो दोनों जीनोटाइप में प्रकाश संश्लेषक वर्णक कम हो गए (तालिका 2)। फेंग एट अल. (2013) ने ताप तनाव के संपर्क में आने वाले दो गेहूं जीनोटाइप की पत्तियों में क्लोरोफिल सामग्री में उल्लेखनीय कमी की भी सूचना दी। उच्च तापमान के संपर्क में 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)। हालांकि, मुख्य रूप से सीके और बीए के साथ इलाज किए गए चावल के पौधों (2015), जिन्होंने क्रमशः ताप-तनावग्रस्त बेंटग्रास और चावल में ज़ेटिन और एपिब्रैसिनोस्टेरॉइड हार्मोन के प्रयोग के बाद पत्ती क्लोरोफिल सामग्री में वृद्धि देखी। संयुक्त ताप तनाव के तहत सीके और बीआर पत्ती क्लोरोफिल सामग्री में वृद्धि को बढ़ावा क्यों देते हैं, इसके लिए एक उचित स्पष्टीकरण यह है कि सीके अभिव्यक्ति प्रमोटरों (जैसे कि जीर्णता-सक्रिय करने वाला प्रमोटर (एसएजी12) या एचएसपी18 प्रमोटर) के निरंतर प्रेरण की शुरुआत को बढ़ा सकता है और पत्तियों में क्लोरोफिल की हानि को कम कर सकता है, पत्ती जीर्णता में देरी कर सकता है और गर्मी के प्रति पौधे के प्रतिरोध को बढ़ा सकता है (लियू एट अल., 2020)। बीआर पत्ती क्लोरोफिल की रक्षा कर सकता है और तनाव की स्थिति में क्लोरोफिल जैवसंश्लेषण में शामिल एंजाइमों के संश्लेषण को सक्रिय या प्रेरित करके पत्ती क्लोरोफिल सामग्री को बढ़ा सकता है (शर्मा एट अल., 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 (चार्ले 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 मूल्य 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), ऊष्मा प्रतिबल में कम Fv/Fm अनुपात दर्शाता है कि PSII अभिक्रिया केंद्र द्वारा उत्तेजन ऊर्जा ग्रहण और रूपांतरण की दर कम हो जाती है, जो दर्शाता है कि PSII अभिक्रिया केंद्र ऊष्मा प्रतिबल में विघटित हो जाता है। यह अवलोकन हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है कि प्रकाश संश्लेषक तंत्र में गड़बड़ी प्रतिरोधी किस्मों (Fedearroz 67) की तुलना में संवेदनशील किस्मों (Fedearroz 2000) में अधिक स्पष्ट होती 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 Suchsagunpanit एट अल (2015) द्वारा प्राप्त किए गए थे, जिन्होंने देखा कि बीआर 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 चने के पौधों में एफवी/एफएम अनुपात में वृद्धि हुई, जिससे यह निष्कर्ष निकला कि ज़ेक्सैंथिन वर्णक चक्र को सक्रिय करके सीके का पत्ती पर अनुप्रयोग पीएसआईआई गतिविधि को बढ़ावा देता है। इसके अलावा, बीआर लीफ स्प्रे ने संयुक्त तनाव स्थितियों के तहत पीएसआईआई प्रकाश संश्लेषण का पक्ष लिया, यह दर्शाता है कि इस फाइटोहोर्मोन के अनुप्रयोग के परिणामस्वरूप पीएसआईआई एंटीना की उत्तेजना ऊर्जा का अपव्यय कम हुआ
इष्टतम परिस्थितियों में उगाए गए पौधों की तुलना में जब पौधे अजैविक तनाव में होते हैं तो एमडीए और प्रोलाइन की मात्रा अक्सर बढ़ जाती है (अल्वाराडो-सनाब्रिया एट अल. 2017)। पिछले अध्ययनों से यह भी पता चला है कि एमडीए 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-काल्डेरोन एट अल., 2021)। इन अध्ययनों से यह भी पता चला है कि रात या दिन के दौरान उच्च तापमान के संपर्क में आने वाले चावल के पौधों में एमडीए और प्रोलाइन की मात्रा क्रमशः अधिक होती है। हालांकि, सीके और बीआर के पर्ण छिड़काव से एमडीए में कमी और प्रोलाइन के स्तर में वृद्धि हुई, सीके स्प्रे साइटोकाइनिन ऑक्सीडेज/डिहाइड्रोजनेज की अतिअभिव्यक्ति 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 (मुक्त प्रोलाइन सहित) जैसे ऑस्मोप्रोटेक्टेंट्स के प्रेरण को बढ़ावा देता है, जिससे कई प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियों में कोशिकीय आसमाटिक संतुलन बनाए रखा जा सकता है (कोठारी और लाचोविएक, 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 का सीएसआई मान 0.8 से 0.9 (चित्र 2 बी) तक था, 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 द्वारा किया गया एक अध्ययन। (2010) 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 तक था, जिससे यह निष्कर्ष निकला कि यह सूचकांक किस्मों के जल अनुकूलन का सूचक है। तनावपूर्ण स्थितियां। इसके अलावा, चावेज़-एरियस एट अल। (2020) ने सी। एलिगेंस पौधों में एक व्यापक तनाव प्रबंधन रणनीति के रूप में सिंथेटिक एलिसिटर की प्रभावशीलता का आकलन किया उपरोक्त के आधार पर, सी.के. और बी.आर. को कृषि-संबंधी रणनीतियों के रूप में माना जा सकता है, जिनका 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 उच्च दिन या रात के तापमान के प्रति सहिष्णु जीनोटाइप का मूल्यांकन करने पर ध्यान केंद्रित किया है। हालांकि, पिछले कुछ वर्षों में, देश में ताप 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 (काल्डेरोन-पेज़ एट अल।, 2021; क्विंटरो-काल्डेरोन एट अल।, 2021)। इस प्रकार, इस अध्ययन में देखे गए जटिल ताप तनाव (40°C दिन/30°C रात) के लिए चावल के पौधों की शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं बताती हैं कि सीके या बीआर के साथ पर्ण छिड़काव प्रतिकूल प्रभावों को कम करने के लिए एक उपयुक्त फसल प्रबंधन विधि हो सकती है। मध्यम ताप तनाव की अवधि का प्रभाव। इन उपचारों ने चावल के दोनों जीनोटाइप (कम सीएसआई और उच्च आरटीआई) की सहनशीलता में सुधार किया, जिससे संयुक्त तापीय तनाव के तहत पौधों की शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में एक सामान्य प्रवृत्ति प्रदर्शित हुई। चावल के पौधों की मुख्य प्रतिक्रिया जीसी, कुल क्लोरोफिल, क्लोरोफिल α और β और कैरोटीनॉयड की मात्रा में कमी थी। इसके अलावा, पौधे पीएसआईआई क्षति (क्लोरोफिल प्रतिदीप्ति मापदंडों जैसे Fv/Fm अनुपात में कमी) और लिपिड पेरोक्सीडेशन में वृद्धि से ग्रस्त हैं। दूसरी ओर, जब चावल को सीके और बीआर 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 तापीय तनाव और पर्णीय पौध वृद्धि नियामक छिड़काव के प्रभावों का संकल्पनात्मक मॉडल। लाल और नीले तीर तापीय तनाव और BR (ब्रासिनोस्टेरॉइड) तथा CK (साइटोकाइनिन) के पर्णीय अनुप्रयोग के बीच परस्पर क्रिया के नकारात्मक या सकारात्मक प्रभावों को दर्शाते हैं। gs: रंध्र चालकता; कुल Chl: कुल क्लोरोफिल मात्रा; Chl α: क्लोरोफिल β मात्रा; Cx+c: कैरोटीनॉयड मात्रा;
संक्षेप में, इस अध्ययन में शारीरिक और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं यह संकेत देती हैं कि फेडेररोज़ 2000 चावल के पौधे फेडेररोज़ 67 चावल के पौधों की तुलना में जटिल ताप तनाव की अवधि के प्रति अधिक संवेदनशील हैं। इस अध्ययन में मूल्यांकित सभी वृद्धि नियामकों (ऑक्सिन, जिबरेलिन, साइटोकाइनिन, या ब्रैसिनोस्टेरॉइड्स) ने कुछ हद तक संयुक्त ताप तनाव में कमी का प्रदर्शन किया। हालांकि, साइटोकाइनिन और ब्रैसिनोस्टेरॉइड्स ने बेहतर पौध अनुकूलन को 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 ब्रैसिनोस्टेरॉइड्स) 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।