ზაქსინონის მიმეტიკი (MiZax) ეფექტურად უწყობს ხელს კარტოფილისა და მარწყვის მცენარეების ზრდას და პროდუქტიულობას უდაბნოს კლიმატში.

კლიმატის ცვლილება და მოსახლეობის სწრაფი ზრდა გლობალური სასურსათო უსაფრთხოების მთავარ გამოწვევად იქცა. ერთ-ერთი პერსპექტიული გამოსავალია...მცენარეთა ზრდის რეგულატორები(PGRs) მოსავლიანობის გაზრდისა და ისეთი არახელსაყრელი ზრდის პირობების დასაძლევად, როგორიცაა უდაბნოს კლიმატი. ცოტა ხნის წინ, კაროტინოიდმა ზაქსინონმა და მისმა ორმა ანალოგმა (MiZax3 და MiZax5) აჩვენეს პერსპექტიული ზრდის ხელშემწყობი აქტივობა მარცვლეულ და ბოსტნეულ კულტურებში სათბურისა და მინდვრის პირობებში. აქ ჩვენ დამატებით გამოვიკვლიეთ MiZax3-ისა და MiZax5-ის სხვადასხვა კონცენტრაციის (5 μM და 10 μM 2021 წელს; 2.5 μM და 5 μM 2022 წელს) გავლენა კამბოჯაში ორი მაღალი ღირებულების ბოსტნეული კულტურის: კარტოფილისა და მარწყვის ზრდასა და მოსავლიანობაზე. არაბეთი. 2021 წლიდან 2022 წლამდე ხუთ დამოუკიდებელ საველე კვლევაში, ორივე MiZax-ის გამოყენებამ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა მცენარის აგრონომიული მახასიათებლები, მოსავლიანობის კომპონენტები და საერთო მოსავლიანობა. აღსანიშნავია, რომ MiZax გამოიყენება გაცილებით დაბალი დოზებით, ვიდრე ჰუმუსის მჟავა (ფართოდ გამოყენებული კომერციული ნაერთი, რომელიც აქ შედარებისთვის გამოიყენება). ამგვარად, ჩვენი შედეგები აჩვენებს, რომ MiZax წარმოადგენს მცენარეთა ზრდის ძალიან პერსპექტიულ რეგულატორს, რომლის გამოყენება შესაძლებელია ბოსტნეული კულტურების ზრდისა და მოსავლიანობის სტიმულირებისთვის უდაბნოს პირობებშიც კი და შედარებით დაბალი კონცენტრაციით.
გაეროს სურსათისა და სოფლის მეურნეობის ორგანიზაციის (FAO) მონაცემებით, ჩვენი სურსათის წარმოების სისტემები თითქმის სამჯერ უნდა გაიზარდოს 2050 წლისთვის, რათა გამოკვებოთ მზარდი გლობალური მოსახლეობა (FAO: მსოფლიოს 2050 წლისთვის 70%-ით მეტი საკვები დასჭირდება1). სინამდვილეში, მოსახლეობის სწრაფი ზრდა, დაბინძურება, მავნებლების გადაადგილება და განსაკუთრებით კლიმატის ცვლილებით გამოწვეული მაღალი ტემპერატურა და გვალვები გლობალური სურსათის უვნებლობის წინაშე არსებული გამოწვევებია2. ამ მხრივ, არაოპტიმალურ პირობებში სასოფლო-სამეურნეო კულტურების მთლიანი მოსავლიანობის გაზრდა ამ აქტუალური პრობლემის ერთ-ერთი უდავო გადაწყვეტაა. თუმცა, მცენარეთა ზრდა და განვითარება ძირითადად დამოკიდებულია ნიადაგში საკვები ნივთიერებების ხელმისაწვდომობაზე და მნიშვნელოვნად შეზღუდულია არახელსაყრელი გარემო ფაქტორებით, მათ შორის გვალვით, მარილიანობით ან ბიოტიკური სტრესით3,4,5. ამ სტრესებმა შეიძლება უარყოფითად იმოქმედოს კულტურების ჯანმრთელობასა და განვითარებაზე და საბოლოოდ გამოიწვიოს მოსავლიანობის შემცირება6. გარდა ამისა, მტკნარი წყლის შეზღუდული რესურსები სერიოზულად მოქმედებს კულტურების მორწყვაზე, ხოლო გლობალური კლიმატის ცვლილება გარდაუვლად ამცირებს სახნავ-სათესი მიწების ფართობს და ისეთი მოვლენები, როგორიცაა სიცხის ტალღები, ამცირებს კულტურების პროდუქტიულობას7,8. მაღალი ტემპერატურა ხშირია მსოფლიოს მრავალ ნაწილში, მათ შორის საუდის არაბეთში. ბიოსტიმულატორების ან მცენარეთა ზრდის რეგულატორების (PGR) გამოყენება სასარგებლოა ზრდის ციკლის შესამცირებლად და კულტურების მოსავლიანობის გაზრდისთვის. მას შეუძლია გააუმჯობესოს კულტურისადმი ტოლერანტობა და მცენარეებს საშუალება მისცეს გაუმკლავდნენ არახელსაყრელ ზრდის პირობებს9. ამ მხრივ, ბიოსტიმულატორების და მცენარეთა ზრდის რეგულატორების გამოყენება შესაძლებელია ოპტიმალურ კონცენტრაციებში მცენარის ზრდისა და პროდუქტიულობის გასაუმჯობესებლად10,11.
კაროტინოიდები ტეტრატერპენოიდებია, რომლებიც ასევე წარმოადგენენ ფიტოჰორმონების, აბსცისის მჟავას (ABA) და სტრიგოლაქტონის (SL) წინამორბედებს12,13,14, ასევე ახლახან აღმოჩენილი ზრდის რეგულატორების, ზაქსინონის, ანორენის და ციკლოციტრალის15,16,17,18,19, წინამორბედებს. თუმცა, მეტაბოლიტების უმეტესობას, მათ შორის კაროტინოიდების წარმოებულებს, შეზღუდული ბუნებრივი წყაროები აქვთ და/ან არასტაბილურია, რაც მათ პირდაპირ გამოყენებას ამ სფეროში ართულებს. ამრიგად, ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში, შემუშავდა და გამოიცადა რამდენიმე ABA და SL ანალოგი/მიმეტიკა სოფლის მეურნეობის გამოყენებისთვის20,21,22,23,24,25. ანალოგიურად, ჩვენ ახლახან შევიმუშავეთ ზაქსინონის (MiZax) მიმეტიკები, ზრდის ხელშემწყობი მეტაბოლიტის, რომელიც შეიძლება მოქმედებდეს შაქრის მეტაბოლიზმის გაძლიერებით და ბრინჯის ფესვებში SL ჰომეოსტაზის რეგულირებით19,26. ზაქსინონ 3-ის (MiZax3) და MiZax5-ის მიმიტიკებმა (ქიმიური სტრუქტურები ნაჩვენებია ნახაზ 1A-ზე) აჩვენეს ბიოლოგიური აქტივობა, რომელიც შედარებადია ზაქსინონთან ჰიდროპონიკურად და ნიადაგში გაზრდილ ველური ტიპის ბრინჯის მცენარეებში26. გარდა ამისა, პომიდვრის, ფინიკის პალმის, მწვანე წიწაკის და გოგრის ზაქსინონით, MiZax3-ით და MiZx5-ით დამუშავებამ გააუმჯობესა მცენარის ზრდა და პროდუქტიულობა, ანუ წიწაკის მოსავლიანობა და ხარისხი, სათბურის და ღია მინდვრის პირობებში, რაც მიუთითებს მათ როლზე, როგორც ბიოსტიმულატორებისა და PGR27-ის გამოყენებაზე. საინტერესოა, რომ MiZax3-მა და MiZax5-მა ასევე გააუმჯობესეს მაღალი მარილიანობის პირობებში გაზრდილი მწვანე წიწაკის მარილისადმი ტოლერანტობა, ხოლო MiZax3-მა გაზარდა ნაყოფში თუთიის შემცველობა თუთიის შემცველობა, როდესაც კაფსულირებული იყო თუთიის შემცველი მეტალო-ორგანული ჩარჩოებით7,28.
(A) MiZax3-ისა და MiZax5-ის ქიმიური სტრუქტურა. (B) MZ3-ისა და MZ5-ის ფოთლოვანი შესხურების ეფექტი 5 µM და 10 µM კონცენტრაციებით კარტოფილის მცენარეებზე ღია მინდვრის პირობებში. ექსპერიმენტი ჩატარდება 2021 წელს. მონაცემები წარმოდგენილია საშუალო ± სტანდარტული გადახრით. n≥15. სტატისტიკური ანალიზი ჩატარდა ცალმხრივი ვარიაციის ანალიზის (ANOVA) და ტუკის პოსტ ჰოკ ტესტის გამოყენებით. ვარსკვლავი მიუთითებს სტატისტიკურად მნიშვნელოვან განსხვავებებზე სიმულაციასთან შედარებით (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, არ არის მნიშვნელოვანი). HA – ჰუმუსის მჟავა; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5. HA – ჰუმუსის მჟავა; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
ამ ნაშრომში ჩვენ შევაფასეთ MiZax (MiZax3 და MiZax5) სამი ფოთლოვანი კონცენტრაციით (5 µM და 10 µM 2021 წელს და 2.5 µM და 5 µM 2022 წელს) და შევადარეთ ისინი კარტოფილს (Solanum tuberosum L). კომერციული ზრდის რეგულატორი ჰუმუსის მჟავა (HA) შევადარეთ მარწყვს (Fragaria ananassa) მარწყვის სათბურის კვლევებში 2021 და 2022 წლებში და საუდის არაბეთის სამეფოში, ტიპურ უდაბნოს კლიმატის რეგიონში, ოთხ საველე კვლევაში. მიუხედავად იმისა, რომ HA ფართოდ გამოიყენება ბიოსტიმულატორი მრავალი სასარგებლო ეფექტით, მათ შორის ნიადაგის საკვები ნივთიერებების გამოყენების ზრდით და ჰორმონალური ჰომეოსტაზის რეგულირებით მოსავლის ზრდის ხელშეწყობით, ჩვენი შედეგები მიუთითებს, რომ MiZax აღემატება HA-ს.
„დაიმონდის“ ჯიშის კარტოფილის ტუბერები შეძენილი იქნა „ჯაბარ ნასერ ალ ბიშის“ სავაჭრო კომპანიისგან, ჯიდა, საუდის არაბეთი. მარწყვის ორი ჯიშის „Sweet Charlie“ და „Festival“ ნერგები და ჰუმუსის მჟავა შეძენილი იქნა „Modern Agritech Company“-სგან, ერ-რიადი, საუდის არაბეთი. ამ ნაშრომში გამოყენებული ყველა მცენარეული მასალა შეესაბამება „IUCN“-ის გადაშენების პირას მყოფი სახეობების კვლევის პოლიტიკის განცხადებას და „გადაშენების პირას მყოფი ველური ფაუნისა და ფლორის სახეობებით ვაჭრობის შესახებ კონვენციას“.
ექსპერიმენტის ადგილი მდებარეობს ჰადა ალ-შამში, საუდის არაბეთში (21°48′3″N, 39°43′25″E). ნიადაგი ქვიშიანი თიხნარია, pH 7.8, EC 1.79 dcm-130. ნიადაგის თვისებები ნაჩვენებია დამატებით ცხრილში S1.
მარწყვის (Fragaria x ananassa D. var. Festival) 3 ნამდვილი ფოთლის სტადიაზე მყოფი ნერგები დაიყო სამ ჯგუფად, რათა შეფასებულიყო 10 μM MiZax3 და MiZax5-ით ფოთლოვანი შესხურების ეფექტი ზრდის მახასიათებლებსა და ყვავილობის დროზე სათბურის პირობებში. მოდელირების მიზნით გამოყენებული იქნა ფოთლების წყლით (0.1% აცეტონის შემცველი) შესხურება. MiZax-ის ფოთლოვანი შესხურება გამოყენებული იქნა 7-ჯერ ერთკვირიანი ინტერვალებით. ჩატარდა ორი დამოუკიდებელი ექსპერიმენტი, შესაბამისად, 2021 წლის 15 და 28 სექტემბერს. თითოეული ნაერთის საწყისი დოზა იყო 50 მლ, შემდეგ თანდათან გაიზარდა საბოლოო დოზამდე 250 მლ. ზედიზედ ორი კვირის განმავლობაში, ყვავილოვანი მცენარეების რაოდენობა ყოველდღიურად იწერებოდა და ყვავილობის სიჩქარე გამოითვლებოდა მეოთხე კვირის დასაწყისში. ზრდის მახასიათებლების დასადგენად, ზრდის ფაზის ბოლოს და რეპროდუქციული ფაზის დასაწყისში გაიზომა ფოთლების რაოდენობა, მცენარის ახალი და მშრალი წონა, ფოთლების საერთო ფართობი და თითო მცენარეზე სტელონების რაოდენობა. ფოთლის ფართობი გაიზომა ფოთლის ფართობის მრიცხველის გამოყენებით და ახალი ნიმუშები გაშრეს ღუმელში 100°C ტემპერატურაზე 48 საათის განმავლობაში.
ჩატარდა ორი საველე ცდა: ადრეული და გვიანი ხვნა. „Diamant“-ის ჯიშის კარტოფილის ტუბერები ითესება ნოემბერსა და თებერვალში, შესაბამისად, ადრეული და გვიანი დამწიფების პერიოდებით. ბიოსტიმულატორები (MiZax-3 და -5) შეჰყავთ 5.0 და 10.0 µM (2021) და 2.5 და 5.0 µM (2022) კონცენტრაციით. კვირაში 8-ჯერ შესხურეთ ჰუმუსის მჟავა (HA) 1 გ/ლ. უარყოფითი კონტროლის სახით გამოყენებული იყო წყალი ან აცეტონი. საველე ტესტის დიზაინი ნაჩვენებია (დამატებითი სურათი S1). საველე ექსპერიმენტების ჩასატარებლად გამოყენებული იქნა რანდომიზებული სრული ბლოკის დიზაინი (RCBD) 2.5 მ × 3.0 მ ნაკვეთის ფართობით. თითოეული დამუშავება განმეორდა სამჯერ, როგორც დამოუკიდებელი რეპლიკატები. თითოეულ ნაკვეთს შორის მანძილია 1.0 მ, ხოლო თითოეულ ბლოკს შორის მანძილია 2.0 მ. მცენარეებს შორის მანძილია 0.6 მ, რიგებს შორის მანძილია 1 მ. კარტოფილის მცენარეები ყოველდღიურად ირწყვებოდა წვეთოვანი გზით, თითოეულ საწვეთურზე 3.4 ლიტრი სიჩქარით. სისტემა დღეში ორჯერ, 10 წუთის განმავლობაში მუშაობს, რათა მცენარეებს წყალი მიაწოდოს. გვალვის პირობებში კარტოფილის მოყვანის ყველა რეკომენდებული აგროტექნიკური მეთოდი გამოყენებული იქნა31. დარგვიდან ოთხი თვის შემდეგ, სტანდარტული ტექნიკის გამოყენებით გაიზომა მცენარის სიმაღლე (სმ), ტოტების რაოდენობა თითოეულ მცენარეზე, კარტოფილის შემადგენლობა და მოსავლიანობა, ასევე ბოლქვის ხარისხი.
მარწყვის ორი ჯიშის (Sweet Charlie და Festival) ნერგები გამოსცადეს საველე პირობებში. ბიოსტიმულატორები (MiZax-3 და -5) გამოიყენებოდა ფოთლის შესასხურებლად კვირაში რვაჯერ 5.0 და 10.0 µM (2021) და 2.5 და 5.0 µM (2022) კონცენტრაციით. ფოთლის შესასხურებლად გამოიყენეთ 1 გ HA ლიტრზე MiZax-3-თან და -5-თან პარალელურად, H2O საკონტროლო ნარევით ან აცეტონით, როგორც უარყოფითი კონტროლისთვის. მარწყვის ნერგები დაირგო 2.5 x 3 მ ნაკვეთზე ნოემბრის დასაწყისში, მცენარეების 0.6 მ და რიგებს შორის 1 მ დაშორებით. ექსპერიმენტი ჩატარდა RCBD-ში და განმეორდა სამჯერ. მცენარეები ირწყვებოდა ყოველდღე 10 წუთის განმავლობაში, 7:00 და 17:00 საათზე, წვეთოვანი სარწყავი სისტემის გამოყენებით, რომელიც შეიცავდა 0.6 მ დაშორებით განლაგებული წვეთოვანების სისტემას და 3.4 ლიტრი ტევადობით. აგროტექნიკური კომპონენტები და მოსავლიანობის პარამეტრები იზომებოდა ვეგეტაციის პერიოდში. ნაყოფის ხარისხი, მათ შორის TSS (%), ვიტამინი C32, მჟავიანობა და ფენოლების საერთო შემცველობა33, შეფასდა მეფე აბდულაზიზის უნივერსიტეტის მოსავლის აღების შემდგომი ფიზიოლოგიისა და ტექნოლოგიის ლაბორატორიაში.
მონაცემები გამოხატულია საშუალო მნიშვნელობებით, ხოლო ვარიაციები - სტანდარტული გადახრებით. სტატისტიკური მნიშვნელობა განისაზღვრა ცალმხრივი ANOVA-ს (ერთმხრივი ANOVA) ან ორმხრივი ANOVA-ს გამოყენებით Tukey-ის მრავალჯერადი შედარების ტესტის გამოყენებით p < 0.05 ალბათობის დონის ან ორმხრივი სტუდენტის t ტესტის გამოყენებით მნიშვნელოვანი განსხვავებების დასადგენად (*p < 0.05, * *p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001). ყველა სტატისტიკური ინტერპრეტაცია ჩატარდა GraphPad Prism ვერსიის 8.3.0 გამოყენებით. ასოციაციები შემოწმდა პრინციპული კომპონენტების ანალიზის (PCA) გამოყენებით, რომელიც მრავალვარიანტული სტატისტიკური მეთოდია, R პაკეტის 34 გამოყენებით.
წინა ანგარიშში ჩვენ ვაჩვენეთ MiZax-ის ზრდის ხელშემწყობი აქტივობა 5 და 10 μM კონცენტრაციით მებაღეობის მცენარეებში და გავაუმჯობესეთ ქლოროფილის ინდიკატორი ნიადაგის მცენარეთა ანალიზში (SPAD)27. ამ შედეგებზე დაყრდნობით, ჩვენ გამოვიყენეთ იგივე კონცენტრაციები, რათა შეგვეფასებინა MiZax-ის გავლენა კარტოფილზე, მნიშვნელოვან გლობალურ საკვებ კულტურაზე, უდაბნოს კლიმატში 2021 წელს ჩატარებული საველე კვლევების დროს. კერძოდ, ჩვენ დაინტერესებული ვიყავით იმის შემოწმებით, შეეძლო თუ არა MiZax-ს სახამებლის დაგროვების გაზრდა, ფოტოსინთეზის საბოლოო პროდუქტი. საერთო ჯამში, MiZax-ის გამოყენებამ გააუმჯობესა კარტოფილის მცენარეების ზრდა ჰუმუსის მჟავასთან (HA) შედარებით, რამაც გამოიწვია მცენარის სიმაღლის, ბიომასის და ტოტების რაოდენობის ზრდა (სურ. 1B). გარდა ამისა, ჩვენ დავაკვირდით, რომ 5 μM MiZax3-ს და MiZax5-ს უფრო ძლიერი გავლენა ჰქონდა მცენარის სიმაღლის, ტოტების რაოდენობის და მცენარის ბიომასის ზრდაზე 10 μM-თან შედარებით (სურათი 1B). გაუმჯობესებულ ზრდასთან ერთად, MiZax-მა ასევე გაზარდა მოსავლიანობა, რომელიც იზომება აღებული ტუბერების რაოდენობითა და წონით. საერთო სასარგებლო ეფექტი ნაკლებად გამოხატული იყო, როდესაც MiZax-ი 10 μM კონცენტრაციით იქნა მიღებული, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ ეს ნაერთები ამ კონცენტრაციაზე დაბალი უნდა იყოს (სურათი 1B). გარდა ამისა, ჩვენ არ დავაკვირდით განსხვავებას აცეტონით (სატესტო) და წყლით (კონტროლი) დამუშავებას შორის ჩაწერილ პარამეტრებში, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ დაფიქსირებული ზრდის მოდულაციის ეფექტები გამხსნელით არ იყო გამოწვეული, რაც თანხვედრაშია ჩვენს წინა ანგარიშთან27.
ვინაიდან საუდის არაბეთში კარტოფილის მოყვანის სეზონი ადრეული და გვიანი მომწიფებისგან შედგება, 2022 წელს ჩავატარეთ მეორე საველე კვლევა ორი სეზონის განმავლობაში დაბალი კონცენტრაციების (2.5 და 5 µM) გამოყენებით, რათა შეგვეფასებინა ღია მინდვრების სეზონური გავლენა (დამატებითი სურათი S2A). როგორც მოსალოდნელი იყო, 5 μM MiZax-ის ორივე გამოყენებამ გამოიწვია ზრდის ხელშემწყობი ეფექტები, პირველი ცდის მსგავსი: მცენარის სიმაღლის ზრდა, განტოტვის გაზრდა, ბიომასის გაზრდა და ბოლქვების რაოდენობის ზრდა (სურ. 2; დამატებითი სურათი S3). მნიშვნელოვანია, რომ ამ PGR-ების მნიშვნელოვანი ეფექტები 2.5 μM კონცენტრაციისას დავაკვირდით, მაშინ როდესაც GA-ს დამუშავებამ არ აჩვენა პროგნოზირებული ეფექტები. ეს შედეგი მიუთითებს, რომ MiZax-ის გამოყენება შესაძლებელია მოსალოდნელზე დაბალი კონცენტრაციითაც კი. გარდა ამისა, MiZax-ის გამოყენებამ ასევე გაზარდა ბოლქვების სიგრძე და სიგანე (დამატებითი სურათი S2B). ასევე აღმოვაჩინეთ ბოლქვების წონის მნიშვნელოვანი ზრდა, მაგრამ 2.5 µM კონცენტრაცია გამოყენებული იქნა მხოლოდ ორივე დარგვის სეზონზე.
MiZax-ის ზემოქმედების მცენარის ფენოტიპური შეფასება ადრეული მომწიფების კარტოფილის მცენარეებზე KAU ველზე, ჩატარდა 2022 წელს. მონაცემები წარმოადგენს საშუალო ± სტანდარტულ გადახრას. n≥15. სტატისტიკური ანალიზი ჩატარდა ცალმხრივი ვარიაციის ანალიზის (ANOVA) და ტუკის პოსტ ჰოკ ტესტის გამოყენებით. ვარსკვლავი მიუთითებს სტატისტიკურად მნიშვნელოვან განსხვავებებზე სიმულაციასთან შედარებით (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, არ არის მნიშვნელოვანი). HA – ჰუმუსის მჟავა; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5. HA – ჰუმუსის მჟავა; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
დამუშავების (T) და წლის (Y) ეფექტების უკეთ გასაგებად, მათი ურთიერთქმედების (T x Y) შესასწავლად გამოყენებული იქნა ორმხრივი ANOVA. მიუხედავად იმისა, რომ ყველა ბიოსტიმულატორმა (T) მნიშვნელოვნად გაზარდა კარტოფილის მცენარის სიმაღლე და ბიომასა, მხოლოდ MiZax3-მა და MiZax5-მა გაზარდა მნიშვნელოვნად ბოლქვების რაოდენობა და წონა, რაც მიუთითებს, რომ კარტოფილის ბოლქვების ორმხრივი რეაქციები ორ MiZax-ზე არსებითად მსგავსი იყო (სურ. 3)). გარდა ამისა, სეზონის დასაწყისში ამინდი (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) უფრო ცხელი ხდება (საშუალო ტემპერატურა 28 °C და ტენიანობა 52% (2022), რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს ბოლქვების საერთო ბიომასას (სურ. 2; დამატებითი სურ. S3).
შეისწავლეთ 5 µm დამუშავების (T), წლის (Y) და მათი ურთიერთქმედების (T x Y) ეფექტები კარტოფილზე. მონაცემები წარმოადგენს საშუალო ± სტანდარტულ გადახრას. n ≥ 30. სტატისტიკური ანალიზი ჩატარდა ვარიაციის ორმხრივი ანალიზის (ANOVA) გამოყენებით. ვარსკვლავით მონიშნული მაჩვენებლები მიუთითებს სტატისტიკურად მნიშვნელოვან განსხვავებებზე სიმულაციასთან შედარებით (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, არამნიშვნელოვანი). HA – ჰუმუსის მჟავა; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
თუმცა, Myzax-ით დამუშავება მაინც ასტიმულირებდა გვიან მომწიფებული მცენარეების ზრდას. საერთო ჯამში, ჩვენმა სამმა დამოუკიდებელმა ექსპერიმენტმა უდავოა, რომ MiZax-ის გამოყენებას მნიშვნელოვანი გავლენა აქვს მცენარის სტრუქტურაზე ტოტების რაოდენობის გაზრდით. სინამდვილეში, MiZax-ით დამუშავების შემდეგ (T)-სა და (Y)-ს შორის მნიშვნელოვანი ორმხრივი ურთიერთქმედების ეფექტი იყო ტოტების რაოდენობაზე (სურ. 3). ეს შედეგი შეესაბამება მათ აქტივობას, როგორც სტრიგოლაქტონის (SL) ბიოსინთეზის უარყოფითი რეგულატორების26. გარდა ამისა, ჩვენ ადრე ვაჩვენეთ, რომ Zaxinone-ით დამუშავება იწვევს სახამებლის დაგროვებას ბრინჯის ფესვებში35, რაც შეიძლება ხსნიდეს კარტოფილის ტუბერების ზომისა და წონის ზრდას MiZax-ით დამუშავების შემდეგ, რადგან ტუბერები ძირითადად სახამებლისგან შედგება.
ხილის კულტურები მნიშვნელოვანი ეკონომიკური მცენარეებია. მარწყვი მგრძნობიარეა აბიოტური სტრესული პირობების მიმართ, როგორიცაა გვალვა და მაღალი ტემპერატურა. ამიტომ, ჩვენ გამოვიკვლიეთ MiZax-ის გავლენა მარწყვზე ფოთლების შესხურებით. თავდაპირველად, მარწყვის ზრდაზე მისი გავლენის შესაფასებლად, MiZax 10 µM კონცენტრაციით მივაწოდეთ (კულტივირებული ფესტივალი). საინტერესოა, რომ ჩვენ დავაკვირდით, რომ MiZax3-მა მნიშვნელოვნად გაზარდა სტელონების რაოდენობა, რაც შეესაბამებოდა განტოტების ზრდას, ხოლო MiZax5-მა გააუმჯობესა ყვავილობის სიჩქარე, მცენარის ბიომასა და ფოთლების ფართობი სათბურის პირობებში (დამატებითი სურათი S4), რაც იმაზე მიუთითებს, რომ ეს ორი ნაერთი შეიძლება ბიოლოგიურად განსხვავდებოდეს. მოვლენები 26,27. რეალურ სასოფლო-სამეურნეო პირობებში მარწყვზე მათი გავლენის უკეთ გასაგებად, ჩვენ ჩავატარეთ საველე კვლევები, სადაც 2021 წელს ნახევრად ქვიშიან ნიადაგში გაზრდილ მარწყვის მცენარეებზე (cv. Sweet Charlie) გამოვიყენეთ 5 და 10 μM MiZax (სურ. S5A). GC-სთან შედარებით, ჩვენ არ დავაკვირდით მცენარის ბიომასის ზრდას, მაგრამ აღმოვაჩინეთ ნაყოფის რაოდენობის ზრდის ტენდენცია (სურ. C6A-B). თუმცა, MiZax-ის გამოყენებამ გამოიწვია ცალკეული ნაყოფის წონის მნიშვნელოვანი ზრდა და მიანიშნა კონცენტრაციაზე დამოკიდებულებაზე (დამატებითი სურათი S5B; დამატებითი სურათი S6B), რაც მიუთითებს ამ მცენარის ზრდის რეგულატორების გავლენას მარწყვის ნაყოფის ხარისხზე უდაბნოს პირობებში გამოყენებისას.
იმის გასაგებად, იცვლება თუ არა ზრდის ხელშეწყობის ეფექტი ჯიშის ტიპის მიხედვით, საუდის არაბეთში შევარჩიეთ ორი კომერციული მარწყვის ჯიში (Sweet Charlie და Festival) და 2022 წელს ჩავატარეთ ორი საველე კვლევა MiZax-ის დაბალი კონცენტრაციების გამოყენებით (2.5 და 5 µM). Sweet Charlie-ს შემთხვევაში, მიუხედავად იმისა, რომ ნაყოფის საერთო რაოდენობა მნიშვნელოვნად არ გაზრდილა, MiZax-ით დამუშავებული მცენარეების ნაყოფის ბიომასა ზოგადად უფრო მაღალი იყო და ნაკვეთზე ნაყოფის რაოდენობა MiZax3-ით დამუშავების შემდეგ გაიზარდა (სურ. 4). ეს მონაცემები ასევე მიუთითებს, რომ MiZax3-ისა და MiZax5-ის ბიოლოგიური აქტივობები შეიძლება განსხვავდებოდეს. გარდა ამისა, Myzax-ით დამუშავების შემდეგ, ჩვენ დავაკვირდით მცენარეების ახალი და მშრალი წონის ზრდას, ასევე მცენარის ყლორტების სიგრძეს. რაც შეეხება სტოლონების და ახალი მცენარეების რაოდენობას, ჩვენ აღმოვაჩინეთ ზრდა მხოლოდ 5 μM MiZax-ზე (სურ. 4), რაც მიუთითებს, რომ MiZax-ის ოპტიმალური კოორდინაცია დამოკიდებულია მცენარის სახეობაზე.
MiZax-ის გავლენა მცენარის სტრუქტურასა და მარწყვის (Sweet Charlie-ის ჯიში) მოსავლიანობაზე KAU ველებიდან, ჩატარდა 2022 წელს. მონაცემები წარმოადგენს საშუალო ± სტანდარტულ გადახრას. n ≥ 15, მაგრამ ნაკვეთზე ხილის რაოდენობა გამოითვალა საშუალოდ სამი ნაკვეთის 15 მცენარისგან (n = 3). სტატისტიკური ანალიზი ჩატარდა ცალმხრივი ვარიაციის ანალიზის (ANOVA) და ტუკის პოსტ ჰოკ ტესტის ან ორმხრივი სტუდენტის t ტესტის გამოყენებით. ვარსკვლავი მიუთითებს სტატისტიკურად მნიშვნელოვან განსხვავებებზე სიმულაციასთან შედარებით (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, არ არის მნიშვნელოვანი). HA – ჰუმუსის მჟავა; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
მსგავსი ზრდის მასტიმულირებელი აქტივობა ნაყოფის წონისა და მცენარის ბიომასის თვალსაზრისით ჩვენ ასევე დავაკვირდით ფესტივალის ჯიშის მარწყვს (სურ. 5), მაგრამ ვერ აღმოვაჩინეთ მნიშვნელოვანი განსხვავებები ნაყოფის საერთო რაოდენობაში მცენარეზე ან ნაკვეთზე (სურ. 5). საინტერესოა, რომ MiZax-ის გამოყენებამ გაზარდა მცენარის სიგრძე და სტელონების რაოდენობა, რაც მიუთითებს, რომ მცენარის ზრდის ამ რეგულატორების გამოყენება შესაძლებელია ხილის კულტურების ზრდის გასაუმჯობესებლად (სურ. 5). გარდა ამისა, ჩვენ გავზომეთ რამდენიმე ბიოქიმიური პარამეტრი, რათა გაგვეგო მინდვრიდან შეგროვებული ორი ჯიშის ნაყოფის ხარისხი, მაგრამ ვერ მივიღეთ რაიმე განსხვავება ყველა დამუშავებას შორის (დამატებითი სურათი S7; დამატებითი სურათი S8).
MiZax-ის გავლენა მცენარის სტრუქტურასა და მარწყვის მოსავლიანობაზე KAU ველზე (ფესტივალის ჯიში), 2022. მონაცემები წარმოადგენს საშუალო ± სტანდარტულ გადახრას. n ≥ 15, მაგრამ ნაკვეთზე ხილის რაოდენობა საშუალოდ გამოითვალა სამი ნაკვეთის 15 მცენარიდან (n = 3). სტატისტიკური ანალიზი ჩატარდა ცალმხრივი ვარიაციის ანალიზის (ANOVA) და ტუკის პოსტ ჰოკ ტესტის ან ორმხრივი სტუდენტის t ტესტის გამოყენებით. ვარსკვლავი მიუთითებს სტატისტიკურად მნიშვნელოვან განსხვავებებზე სიმულაციასთან შედარებით (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, არ არის მნიშვნელოვანი). HA – ჰუმუსის მჟავა; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
მარწყვზე ჩატარებული ჩვენი კვლევების დროს, MiZax3-ისა და MiZax5-ის ბიოლოგიური აქტივობები განსხვავებული აღმოჩნდა. თავდაპირველად, ორმხრივი ANOVA-ს გამოყენებით შევისწავლეთ დამუშავების (T) და წლის (Y) ეფექტები ერთსა და იმავე ჯიშზე (Sweet Charlie), რათა დაგვედგინა მათი ურთიერთქმედება (T x Y). შესაბამისად, HA-ს არანაირი გავლენა არ მოუხდენია მარწყვის ჯიშზე (Sweet Charlie), მაშინ როდესაც 5 μM MiZax3-მა და MiZax5-მა მნიშვნელოვნად გაზარდა მცენარისა და ნაყოფის ბიომასა (სურ. 6), რაც მიუთითებს, რომ ორი MiZax-ის ორმხრივი ურთიერთქმედება ძალიან ჰგავს მარწყვის წარმოების ხელშეწყობას.
შეაფასეთ 5 µM დამუშავების (T), წელი (Y) და მათი ურთიერთქმედების (T x Y) ეფექტები მარწყვზე (cv. Sweet Charlie). მონაცემები წარმოადგენს საშუალო ± სტანდარტულ გადახრას. n ≥ 30. სტატისტიკური ანალიზი ჩატარდა ვარიაციის ორმხრივი ანალიზის (ANOVA) გამოყენებით. ვარსკვლავი მიუთითებს სტატისტიკურად მნიშვნელოვან განსხვავებებზე სიმულაციასთან შედარებით (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, არ არის მნიშვნელოვანი). HA – ჰუმუსის მჟავა; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
გარდა ამისა, იმის გათვალისწინებით, რომ MiZax-ის აქტივობა ორ ჯიშზე ოდნავ განსხვავებული იყო (სურ. 4; სურ. 5), ჩვენ ჩავატარეთ ორმხრივი ANOVA, რომელშიც შევადარეთ დამუშავება (T) და ორი ჯიში (C). პირველ რიგში, არცერთმა დამუშავებამ გავლენა არ მოახდინა ნაკვეთზე ნაყოფის რაოდენობაზე (სურ. 7), რაც მიუთითებს (T x C)-ს შორის მნიშვნელოვან ურთიერთქმედებაზე და მიუთითებს, რომ არც MiZax და არც HA არ უწყობს ხელს ნაყოფის საერთო რაოდენობას. ამის საპირისპიროდ, MiZax-მა (მაგრამ არა HA-მ) მნიშვნელოვნად გაზარდა მცენარის წონა, ნაყოფის წონა, სტელონები და ახალი მცენარეები (სურ. 7), რაც მიუთითებს, რომ MiZax3 და MiZax5 მნიშვნელოვნად უწყობენ ხელს მარწყვის მცენარის სხვადასხვა ჯიშის ზრდას. ორმხრივი ANOVA-ს (T x Y) და (T x C) საფუძველზე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ MiZax3-ის და MiZax5-ის ზრდის ხელშემწყობი აქტივობები საველე პირობებში ძალიან მსგავსი და თანმიმდევრულია.
მარწყვის 5 µM (T) დამუშავების შეფასება, ორი ჯიში (C) და მათი ურთიერთქმედება (T x C). მონაცემები წარმოადგენს საშუალო ± სტანდარტულ გადახრას. n ≥ 30, მაგრამ ნაკვეთზე ხილის რაოდენობა გამოითვალა საშუალოდ სამი ნაკვეთის 15 მცენარისგან (n = 6). სტატისტიკური ანალიზი ჩატარდა ვარიაციის ორმხრივი ანალიზის (ANOVA) გამოყენებით. ვარსკვლავი მიუთითებს სტატისტიკურად მნიშვნელოვან განსხვავებებზე სიმულაციასთან შედარებით (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, არ არის მნიშვნელოვანი). HA – ჰუმუსის მჟავა; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
და ბოლოს, გამოყენებული ნაერთების კარტოფილზე (T x Y) და მარწყვზე (T x C) ზემოქმედების შესაფასებლად გამოვიყენეთ ძირითადი კომპონენტების ანალიზი (PCA). ეს მაჩვენებლები აჩვენებს, რომ HA-ს დამუშავება კარტოფილში აცეტონის ან მარწყვში წყლის მსგავსია (სურათი 8), რაც მცენარის ზრდაზე შედარებით მცირე დადებით ეფექტზე მიუთითებს. საინტერესოა, რომ MiZax3-ისა და MiZax5-ის საერთო ეფექტებმა კარტოფილში იგივე განაწილება აჩვენა (სურათი 8A), მაშინ როდესაც ამ ორი ნაერთის განაწილება მარწყვში განსხვავებული იყო (სურათი 8B). მიუხედავად იმისა, რომ MiZax3-მა და MiZax5-მა მცენარის ზრდასა და მოსავლიანობაში უპირატესად დადებითი განაწილება აჩვენეს, PCA ანალიზმა აჩვენა, რომ ზრდის რეგულირების აქტივობა ასევე შეიძლება დამოკიდებული იყოს მცენარის სახეობაზე.
(A) კარტოფილის (T x Y) და (B) მარწყვის (T x C) ძირითადი კომპონენტების ანალიზი (PCA). ორივე ჯგუფის ქულების დიაგრამები. თითოეული კომპონენტის დამაკავშირებელი ხაზი მიდის კლასტერის ცენტრამდე.
შეჯამებისთვის, ორ ძვირფას კულტურაზე ჩატარებულ ჩვენს ხუთ დამოუკიდებელ საველე კვლევაზე დაყრდნობით და 2020 წლიდან 2022 წლამდე ჩატარებული ჩვენი წინა ანგარიშების შესაბამისად26, MiZax3 და MiZax5 წარმოადგენენ პერსპექტიულ მცენარეთა ზრდის რეგულატორებს, რომლებსაც შეუძლიათ გააუმჯობესონ სხვადასხვა კულტურების ზრდა, მათ შორის მარცვლეულის, ხის მცენარეების (ფინიკის პალმები) და მებაღეობის ხილის კულტურების26,27. მიუხედავად იმისა, რომ მათი ბიოლოგიური აქტივობის მიღმა მოლეკულური მექანიზმები ჯერ კიდევ გაურკვეველია, მათ დიდი პოტენციალი აქვთ საველე გამოყენებისთვის. რაც მთავარია, ჰუმუსის მჟავასთან შედარებით, MiZax გამოიყენება გაცილებით მცირე რაოდენობით (მიკრომოლური ან მილიგრამის დონეზე) და დადებითი ეფექტები უფრო გამოხატულია. ამიტომ, ჩვენ ვვარაუდობთ MiZax3-ის დოზას ერთ გამოყენებაზე (დაბალიდან მაღალ კონცენტრაციამდე): 3, 6 ან 12 გ/ჰა და MiZx5-ის დოზას: 4, 7 ან 13 გ/ჰა, რაც ამ PGR-ებს სასარგებლოს ხდის მოსავლიანობის გასაუმჯობესებლად. საკმაოდ განხორციელებადია.