Ilmastonmuutos ja nopea väestönkasvu ovat nousseet keskeisiksi haasteiksi maailmanlaajuiselle ruokaturvalle. Yksi lupaava ratkaisu onkasvien kasvunsäätelijät(PGR) satojen lisäämiseksi ja epäsuotuisten kasvuolosuhteiden, kuten aavikkoilmaston, voittamiseksi. Karotenoidi zaksinoni ja kaksi sen analogia (MiZax3 ja MiZax5) ovat äskettäin osoittaneet lupaavaa kasvua edistävää vaikutusta vilja- ja vihanneskasveissa sekä kasvihuone- että pelto-olosuhteissa. Tässä tutkimuksessa tutkimme edelleen eri MiZax3- ja MiZax5-pitoisuuksien (5 μM ja 10 μM vuonna 2021; 2,5 μM ja 5 μM vuonna 2022) vaikutuksia kahden arvokkaan vihanneskasvin, perunan ja saudiarabian mansikan, kasvuun ja satoon Kambodžassa. Viidessä riippumattomassa kenttäkokeessa vuosina 2021–2022 molempien MiZax-yhdisteiden käyttö paransi merkittävästi kasvien viljelyominaisuuksia, satokomponentteja ja kokonaissatoa. On syytä huomata, että MiZaxia käytetään paljon pienempinä annoksina kuin humiinihappoa (laajasti käytetty kaupallinen yhdiste, jota käytetään tässä vertailun vuoksi). Tuloksemme osoittavat siis, että MiZax on erittäin lupaava kasvunsäätelyaine, jota voidaan käyttää vihanneskasvien kasvun ja sadon stimulointiin jopa aavikko-olosuhteissa ja suhteellisen pieninä pitoisuuksina.
Yhdistyneiden Kansakuntien elintarvike- ja maatalousjärjestön (FAO) mukaan ruoantuotantojärjestelmiemme on lähes kolminkertaistettava vuoteen 2050 mennessä kasvavan maailman väestön ruokkimiseksi (FAO: Maailma tarvitsee 70 % enemmän ruokaa vuoteen 2050 mennessä1). Itse asiassa nopea väestönkasvu, saastuminen, tuholaisten liikkeet ja erityisesti ilmastonmuutoksen aiheuttamat korkeat lämpötilat ja kuivuudet ovat kaikki maailmanlaajuisen ruokaturvan haasteita2. Tässä suhteessa maatalouskasvien bruttosadon lisääminen epäoptimaalisissa olosuhteissa on yksi kiistattomista ratkaisuista tähän polttavaan ongelmaan. Kasvien kasvu ja kehitys riippuvat kuitenkin pääasiassa maaperän ravinteiden saatavuudesta, ja niitä rajoittavat vakavasti haitalliset ympäristötekijät, kuten kuivuus, suolapitoisuus tai bioottinen stressi3,4,5. Nämä stressit voivat vaikuttaa negatiivisesti kasvien terveyteen ja kehitykseen ja johtaa lopulta satojen vähenemiseen6. Lisäksi rajalliset makean veden varat vaikuttavat vakavasti kasteluun, kun taas maailmanlaajuinen ilmastonmuutos väistämättä vähentää viljelysmaan pinta-alaa ja tapahtumat, kuten helleaallot, vähentävät satojen tuottavuutta7,8. Korkeat lämpötilat ovat yleisiä monissa osissa maailmaa, myös Saudi-Arabiassa. Biostimulanttien tai kasvunsäätelijöiden (PGR) käyttö on hyödyllistä kasvusyklin lyhentämiseksi ja sadon maksimoimiseksi. Se voi parantaa sadon vastustuskykyä ja auttaa kasveja selviytymään epäsuotuisista kasvuolosuhteista9. Tässä suhteessa biostimulantteja ja kasvunsäätelijöitä voidaan käyttää optimaalisina pitoisuuksina kasvien kasvun ja tuottavuuden parantamiseksi10,11.
Karotenoidit ovat tetraterpenoideja, jotka toimivat myös esiasteina fytohormoneille abskissihapolle (ABA) ja strigolaktonille (SL)12,13,14, sekä äskettäin löydetyille kasvunsäätelyaineille zaksinonille, anoreenille ja syklositraalille15,16,17,18,19. Useimmilla todellisilla metaboliiteilla, mukaan lukien karotenoidijohdannaiset, on kuitenkin rajalliset luonnolliset lähteet ja/tai ne ovat epästabiileja, mikä tekee niiden suorasta käytöstä tällä alalla vaikeaa. Siksi viime vuosina on kehitetty ja testattu useita ABA- ja SL-analogeja/mimeettejä maataloussovelluksiin20,21,22,23,24,25. Samoin kehitimme äskettäin zaksinonin (MiZax) mimeettejä. Zaksinoni on kasvua edistävä metaboliitti, joka voi vaikuttaa tehostamalla sokeriaineenvaihduntaa ja säätelemällä SL:n homeostaasia riisin juurissa19,26. Zaksinonin 3 (MiZax3) ja MiZax5:n mimeetit (kemialliset rakenteet esitetty kuvassa 1A) osoittivat zaksinonin kanssa verrattavissa olevaa biologista aktiivisuutta villityypin riisikasveissa, joita kasvatettiin vesiviljelyllä ja maaperässä26. Lisäksi tomaatin, taatelipalmun, vihreän paprikan ja kurpitsan käsittely zaksinonilla, MiZax3:lla ja MiZx5:llä paransi kasvien kasvua ja tuottavuutta eli paprikan satoa ja laatua sekä kasvihuone- että avomaaolosuhteissa, mikä viittaa niiden rooliin biostimulantteina ja PGR27:n käyttöön. Mielenkiintoista on, että MiZax3 ja MiZax5 paransivat myös kohonneessa suolapitoisuudessa kasvatettujen vihreiden paprikoiden suolankestävyyttä, ja MiZax3 lisäsi hedelmien sinkkipitoisuutta, kun ne kapseloitiin sinkkiä sisältäviin metalliorgaanisiin runkoihin7,28.
(A) MiZax3:n ja MiZax5:n kemialliset rakenteet. (B) MZ3:n ja MZ5:n lehtiruiskutuksen vaikutus perunakasveihin avomaaolosuhteissa pitoisuuksina 5 µM ja 10 µM. Koe toteutetaan vuonna 2021. Tiedot esitetään keskiarvona ± keskihajonta. n≥15. Tilastollinen analyysi suoritettiin käyttämällä yksisuuntaista varianssianalyysia (ANOVA) ja Tukeyn post hoc -testiä. Asteriskit osoittavat tilastollisesti merkitseviä eroja simulaatioon verrattuna (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, ei merkitsevä). HA – humiinihappo; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – humiinihappo; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Tässä työssä arvioimme MiZaxia (MiZax3 ja MiZax5) kolmella lehtiliuospitoisuudella (5 µM ja 10 µM vuonna 2021 ja 2,5 µM ja 5 µM vuonna 2022) ja vertasimme niitä perunaan (Solanum tuberosum L). Kaupallista kasvunsäätelyaine humushappoa (HA) verrattiin mansikoihin (Fragaria ananassa) mansikkalaskelkokeissa vuosina 2021 ja 2022 sekä neljässä kenttäkokeessa Saudi-Arabian kuningaskunnassa, tyypillisellä aavikkoilmastoalueella. Vaikka HA on laajalti käytetty biostimulantti, jolla on monia hyödyllisiä vaikutuksia, kuten ravinteiden saatavuuden lisääminen maaperässä ja kasvien kasvun edistäminen säätelemällä hormonaalista homeostaasia, tuloksemme osoittavat, että MiZax on HA:ta parempi.
Diamond-lajikkeen perunan mukulat hankittiin Jabbar Nasser Al Bishi Trading Companylta Jeddasta, Saudi-Arabiasta. Kahden mansikkalajikkeen, ”Sweet Charlie” ja ”Festival”, taimet sekä humushappo hankittiin Modern Agritech Companylta Riadista, Saudi-Arabiasta. Kaikki tässä työssä käytetty kasvimateriaali on IUCN:n uhanalaisten lajien tutkimusta koskevan periaatelausunnon ja uhanalaisten villieläin- ja kasvilajien kauppaa koskevan yleissopimuksen mukaista.
Koepaikka sijaitsee Hada Al-Shamissa, Saudi-Arabiassa (21°48′3″N, 39°43′25″E). Maaperä on hiekkaa, pH 7,8, EC 1,79 dcm-130. Maaperän ominaisuudet on esitetty lisätaulukossa S1.
Kolme aidon lehtivaiheen mansikan (Fragaria x ananassa D. var. Festival) tainta jaettiin kolmeen ryhmään, jotta voitaisiin arvioida 10 μM MiZax3- ja MiZax5-lehtisumutteiden vaikutusta kasvuominaisuuksiin ja kukinta-aikaan kasvihuoneolosuhteissa. Mallinnuskäsittelynä käytettiin lehtien ruiskuttamista vedellä (joka sisälsi 0,1 % asetonia). MiZax-lehtisumutteita käytettiin 7 kertaa viikon välein. Kaksi itsenäistä koetta tehtiin 15. ja 28. syyskuuta 2021. Kunkin yhdisteen aloitusannos oli 50 ml, ja sitä nostettiin sitten vähitellen lopulliseen annokseen 250 ml. Kahden peräkkäisen viikon ajan kukkivien kasvien lukumäärä tallennettiin joka päivä ja kukintaprosentti laskettiin neljännen viikon alussa. Kasvuominaisuuksien määrittämiseksi mitattiin lehtien lukumäärä, kasvien tuore- ja kuivapaino, kokonaislehtipinta-ala ja stolonien lukumäärä kasvia kohden kasvuvaiheen lopussa ja lisääntymisvaiheen alussa. Lehtipinta-ala mitattiin lehtipinta-alamittarilla ja tuoreita näytteitä kuivattiin uunissa 100 °C:ssa 48 tuntia.
Kenttäkokeita tehtiin kaksi: aikainen ja myöhäinen kyntö. ”Diamant”-lajikkeen perunan mukulat istutettiin marras- ja helmikuussa, ja niiden kypsymisajat olivat vastaavasti varhais- ja myöhäisvaiheessa. Biostimulantit (MiZax-3 ja -5) olivat pitoisuuksina 5,0 ja 10,0 µM (2021) sekä 2,5 ja 5,0 µM (2022). Humiinihappoa (HA) ruiskutettiin 1 g/l 8 kertaa viikossa. Negatiivisena kontrollina käytettiin vettä tai asetonia. Kenttäkoeasetelma on esitetty (lisäkuva S1). Kenttäkokeissa käytettiin satunnaistettua kokonaislohkoasetelmaa (RCBD), jonka koeala oli 2,5 m × 3,0 m. Jokainen käsittely toistettiin kolme kertaa itsenäisinä rinnakkaisnäytteinä. Koealojen välinen etäisyys oli 1,0 m ja lohkojen välinen etäisyys 2,0 m. Kasvien välinen etäisyys oli 0,6 m ja rivien välinen etäisyys 1 m. Perunakasveja kasteltiin päivittäin tiputuksella 3,4 l tiputinta kohden. Järjestelmä käy kahdesti päivässä 10 minuuttia kerrallaan kastelemaan kasveja. Kaikkia suositeltuja agroteknisiä menetelmiä perunoiden kasvattamiseen kuivuusolosuhteissa käytettiin31. Neljä kuukautta istutuksen jälkeen kasvien korkeus (cm), oksien lukumäärä kasvia kohden, perunan koostumus ja sato sekä mukuloiden laatu mitattiin standardimenetelmillä.
Kahden mansikkalajikkeen (Sweet Charlie ja Festival) taimia testattiin kenttäolosuhteissa. Biostimulantit (MiZax-3 ja -5) käytettiin lehtisumutteina pitoisuuksina 5,0 ja 10,0 µM (2021) sekä 2,5 ja 5,0 µM (2022) kahdeksan kertaa viikossa. Lehtisumutteena käytettiin 1 g HA:ta litrassa rinnakkain MiZax-3:n ja -5:n kanssa, ja negatiivisena kontrollina käytettiin H2O-kontrolliseosta tai asetonia. Mansikantaimet istutettiin 2,5 x 3 m kokoiseen kasveen marraskuun alussa 0,6 m:n taimien ja 1 m:n rivivälin välillä. Koe suoritettiin RCBD:ssä ja toistettiin kolme kertaa. Kasveja kasteltiin 10 minuuttia päivittäin klo 7.00 ja 17.00 käyttämällä tippukastelujärjestelmää, jossa tippusuuttimet olivat 0,6 metrin päässä toisistaan ja tilavuudeltaan 3,4 litraa. Agroteknisiä komponentteja ja satoparametreja mitattiin kasvukauden aikana. Hedelmien laatu, mukaan lukien kokonaissaippuapitoisuus (%), C-vitamiini32, happamuus ja fenoliyhdisteiden kokonaismäärä33, arvioitiin King Abdulazizin yliopiston sadonkorjuun jälkeisen fysiologian ja teknologian laboratoriossa.
Tiedot ilmaistaan keskiarvoina ja vaihtelut keskihajontoina. Tilastollinen merkitsevyys määritettiin käyttämällä yksisuuntaista ANOVAa (yksisuuntainen ANOVA) tai kaksisuuntaista ANOVAa käyttäen Tukeyn monivertailutestiä todennäköisyystasolla p < 0,05 tai kaksisuuntaista Studentin t-testiä merkitsevien erojen havaitsemiseksi (*p < 0,05, * *p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001). Kaikki tilastolliset tulkinnat tehtiin käyttämällä GraphPad Prism -ohjelmiston versiota 8.3.0. Yhteyksien testaus tehtiin pääkomponenttianalyysillä (PCA), joka on monimuuttujainen tilastollinen menetelmä, käyttäen R-pakettia 34.
Edellisessä raportissa osoitimme MiZaxin kasvua edistävän vaikutuksen puutarhakasveissa 5 ja 10 μM:n pitoisuuksina ja paransimme klorofylli-indikaattoria maaperäkasvimäärityksessä (SPAD)27. Näiden tulosten perusteella käytimme samoja pitoisuuksia arvioidaksemme MiZaxin vaikutuksia perunaan, joka on tärkeä maailmanlaajuinen ravintokasvi, kenttäkokeissa aavikkoilmastossa vuonna 2021. Olimme erityisesti kiinnostuneita testaamaan, voisiko MiZax lisätä fotosynteesin lopputuotteen, tärkkelyksen, kertymistä. Kaiken kaikkiaan MiZaxin käyttö paransi perunakasvien kasvua verrattuna humiinihappoon (HA), mikä johti kasvien korkeuden, biomassan ja oksien lukumäärän kasvuun (kuva 1B). Lisäksi havaitsimme, että 5 μM MiZax3:lla ja MiZax5:llä oli voimakkaampi vaikutus kasvien korkeuden, oksien lukumäärän ja kasvien biomassan kasvuun verrattuna 10 μM:iin (kuva 1B). Parannetun kasvun ohella MiZax lisäsi myös satoa, mitattuna korjattujen mukuloiden lukumäärällä ja painolla. Kokonaisvaltainen hyödyllinen vaikutus oli vähemmän selvä, kun MiZaxia annettiin 10 μM:n pitoisuutena, mikä viittaa siihen, että näitä yhdisteitä tulisi antaa tätä alhaisempina pitoisuuksina (kuva 1B). Lisäksi emme havainneet eroja missään kirjatuissa parametreissa asetonin (kontrolli) ja veden (kontrolli) käsittelyjen välillä, mikä viittaa siihen, että havaitut kasvun säätelyvaikutukset eivät johtuneet liuottimesta. Tämä on yhdenmukaista aiemman raporttimme27 kanssa.
Koska perunan kasvukausi Saudi-Arabiassa koostuu varhaisesta ja myöhäisestä kypsymisestä, teimme vuonna 2022 toisen kenttätutkimuksen käyttäen matalia pitoisuuksia (2,5 ja 5 µM) kahden kauden ajan arvioidaksemme avomaan kausiluonteisia vaikutuksia (lisäkuva S2A). Kuten odotettua, molemmat 5 μM MiZax-käsittelyt tuottivat kasvua edistäviä vaikutuksia, jotka olivat samanlaisia kuin ensimmäisessä kokeessa: lisääntynyt kasvin korkeus, lisääntynyt haarautuminen, suurempi biomassa ja lisääntynyt mukuloiden lukumäärä (kuva 2; lisäkuva S3). Tärkeää on, että havaitsimme näiden kasvukasvutekijöiden merkittäviä vaikutuksia 2,5 μM:n pitoisuudella, kun taas GA-käsittely ei osoittanut ennustettuja vaikutuksia. Tämä tulos viittaa siihen, että MiZaxia voidaan käyttää jopa odotettua alhaisemmilla pitoisuuksilla. Lisäksi MiZax-käsittely lisäsi myös mukuloiden pituutta ja leveyttä (lisäkuva S2B). Havaitsimme myös merkittävän mukuloiden painon kasvun, mutta 2,5 µM:n pitoisuutta käytettiin vain molempina istutuskausina;
MiZaxin vaikutuksen fenotyyppinen arviointi varhaisessa kypsymisessä oleviin perunakasveihin KAU-pellolla, suoritettu vuonna 2022. Tiedot edustavat keskiarvoa ± keskihajonta. n≥15. Tilastollinen analyysi suoritettiin käyttämällä yksisuuntaista varianssianalyysia (ANOVA) ja Tukeyn post hoc -testiä. Asteriskit osoittavat tilastollisesti merkitseviä eroja simulaatioon verrattuna (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, ei merkitsevä). HA – humiinihappo; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – humiinihappo; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Käsittelyn (T) ja vuoden (Y) vaikutusten paremmaksi ymmärtämiseksi käytettiin kaksisuuntaista ANOVAa niiden vuorovaikutuksen (T x Y) tutkimiseen. Vaikka kaikki biostimulantit (T) lisäsivät merkittävästi perunan kasvin korkeutta ja biomassaa, vain MiZax3 ja MiZax5 lisäsivät merkittävästi mukuloiden lukumäärää ja painoa, mikä osoittaa, että perunan mukuloiden kaksisuuntaiset vasteet kahteen MiZaxiin olivat olennaisesti samanlaiset (kuva 3)). Lisäksi kauden alussa sää (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) kuumenee (keskiarvo 28 °C ja kosteus 52 % (2022)), mikä vähentää merkittävästi mukuloiden kokonaisbiomassaa (kuva 2; lisäkuva S3).
Tutki 5 µm:n käsittelyn (T), vuoden (Y) ja niiden vuorovaikutuksen (T x Y) vaikutuksia perunoihin. Tiedot edustavat keskiarvoa ± keskihajonta. n ≥ 30. Tilastollinen analyysi suoritettiin käyttämällä kaksisuuntaista varianssianalyysia (ANOVA). Asteriskit osoittavat tilastollisesti merkitseviä eroja simulaatioon verrattuna (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, ei merkitsevä). HA – humushappo; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Myzax-käsittely kuitenkin stimuloi edelleen myöhään kypsyvien kasvien kasvua. Kaiken kaikkiaan kolme riippumatonta koettamme osoittivat kiistatta, että MiZaxin käytöllä on merkittävä vaikutus kasvin rakenteeseen lisäämällä haarojen määrää. Itse asiassa (T):n ja (Y):n välillä oli merkittävä kaksisuuntainen vuorovaikutus haarojen lukumäärään MiZax-käsittelyn jälkeen (kuva 3). Tämä tulos on yhdenmukainen niiden aktiivisuuden kanssa strigolaktonin (SL) biosynteesin negatiivisina säätelijöinä26. Lisäksi olemme aiemmin osoittaneet, että Zaxinone-käsittely aiheuttaa tärkkelyksen kertymistä riisin juuriin35, mikä voi selittää perunan mukuloiden koon ja painon kasvun MiZax-käsittelyn jälkeen, koska mukulat koostuvat pääasiassa tärkkelyksestä.
Hedelmäkasvit ovat tärkeitä taloudellisia kasveja. Mansikat ovat herkkiä abioottisille stressitekijöille, kuten kuivuudelle ja korkeille lämpötiloille. Siksi tutkimme MiZaxin vaikutusta mansikoihin suihkuttamalla niiden lehtiä. Annoimme ensin MiZaxia 10 µM:n pitoisuutena arvioidaksemme sen vaikutusta mansikan kasvuun (lajike Festival). Mielenkiintoista kyllä, havaitsimme, että MiZax3 lisäsi merkittävästi stolonien määrää, mikä vastasi lisääntynyttä haarautumista, kun taas MiZax5 paransi kukinta-aikaa, kasvien biomassaa ja lehtipinta-alaa kasvihuoneolosuhteissa (lisäkuva S4), mikä viittaa siihen, että nämä kaksi yhdistettä voivat vaihdella biologisesti. Tapahtumat 26,27. Ymmärtääksemme paremmin niiden vaikutuksia mansikoihin todellisissa maatalousolosuhteissa, teimme kenttäkokeita, joissa levitimme 5 ja 10 μM MiZaxia mansikkalasveille (lajike Sweet Charlie), joita kasvatettiin puolihiekkaisessa maaperässä vuonna 2021 (kuva S5A). Verrattuna vihreään maaperään emme havainneet kasvien biomassan kasvua, mutta havaitsimme trendin kohti hedelmien määrän kasvua (kuva C6A-B). MiZax-levitys johti kuitenkin merkittävään yksittäisten hedelmien painon kasvuun ja viittasi pitoisuusriippuvuuteen (lisäkuva S5B; lisäkuva S6B), mikä osoittaa näiden kasvunsäätelyaineiden vaikutuksen mansikan hedelmien laatuun aavikko-olosuhteissa käytettynä.
Ymmärtääksemme, riippuuko kasvunedistämisvaikutus lajikkeesta, valitsimme kaksi kaupallista mansikkalajiketta Saudi-Arabiassa (Sweet Charlie ja Festival) ja teimme kaksi kenttätutkimusta vuonna 2022 käyttäen pieniä MiZax-pitoisuuksia (2,5 ja 5 µM). Sweet Charlien tapauksessa, vaikka hedelmien kokonaismäärä ei lisääntynyt merkittävästi, hedelmien biomassa oli yleisesti ottaen suurempi MiZaxilla käsitellyillä kasveilla, ja hedelmien määrä koealaa kohden kasvoi MiZax3-käsittelyn jälkeen (kuva 4). Nämä tiedot viittaavat edelleen siihen, että MiZax3:n ja MiZax5:n biologiset aktiivisuudet voivat vaihdella. Lisäksi Myzax-käsittelyn jälkeen havaitsimme kasvien tuore- ja kuivapainon sekä kasvinversojen pituuden kasvua. Rönssien ja uusien kasvien lukumäärän osalta havaitsimme kasvun vain 5 μM MiZax-pitoisuudella (kuva 4), mikä osoittaa, että optimaalinen MiZax-koordinaatio riippuu kasvilajista.
MiZaxin vaikutus kasvien rakenteeseen ja mansikan satoon (Sweet Charlie -lajike) KAU-pelloilla, tehty vuonna 2022. Tiedot edustavat keskiarvoa ± keskihajonta. n ≥ 15, mutta hedelmien lukumäärä koealaa kohden laskettiin keskimäärin 15 kasvista kolmelta koealalta (n = 3). Tilastollinen analyysi suoritettiin käyttämällä yksisuuntaista varianssianalyysia (ANOVA) ja Tukeyn post hoc -testiä tai kaksisuuntaista Studentin t-testiä. Asteriskit osoittavat tilastollisesti merkitseviä eroja simulaatioon verrattuna (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, ei merkitsevä). HA – humushappo; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Havaitsimme myös samanlaista kasvua stimuloivaa vaikutusta hedelmän painoon ja kasvimassaan liittyen Festival-lajikkeen mansikoissa (kuva 5), emme kuitenkaan löytäneet merkittäviä eroja hedelmien kokonaismäärässä kasvia tai palstaa kohden (kuva 5). Mielenkiintoista on, että MiZaxin käyttö lisäsi kasvin pituutta ja stolonien määrää, mikä osoittaa, että näitä kasvunsäätelijöitä voidaan käyttää hedelmäkasvien kasvun parantamiseen (kuva 5). Lisäksi mittasimme useita biokemiallisia parametreja ymmärtääksemme pellolta kerättyjen kahden lajikkeen hedelmien laatua, mutta emme havainneet eroja kaikkien käsittelyjen välillä (lisäkuva S7; lisäkuva S8).
MiZaxin vaikutus kasvien rakenteeseen ja mansikan satoon KAU-pellolla (Festival-lajike), 2022. Tiedot ovat keskiarvo ± keskihajonta. n ≥ 15, mutta hedelmien lukumäärä koealaa kohden laskettiin keskimäärin 15 kasvista kolmelta koealalta (n = 3). Tilastollinen analyysi suoritettiin käyttämällä yksisuuntaista varianssianalyysia (ANOVA) ja Tukeyn post hoc -testiä tai kaksisuuntaista Studentin t-testiä. Asteriskit osoittavat tilastollisesti merkitseviä eroja simulaatioon verrattuna (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, ei merkitsevä). HA – humushappo; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Mansikoilla tehdyissä tutkimuksissamme MiZax3:n ja MiZax5:n biologiset aktiivisuudet osoittautuivat erilaisiksi. Ensin tutkimme käsittelyn (T) ja vuoden (Y) vaikutuksia samaan lajikkeeseen (Sweet Charlie) käyttämällä kaksisuuntaista ANOVAa niiden vuorovaikutuksen (T x Y) määrittämiseksi. Näin ollen GA:lla ei ollut vaikutusta mansikkalajikkeeseen (Sweet Charlie), kun taas 5 μM MiZax3 ja MiZax5 lisäsivät merkittävästi kasvien ja hedelmien biomassaa (kuva 6), mikä osoittaa, että kahden MiZax:n kaksisuuntaiset vuorovaikutukset ovat hyvin samankaltaisia mansikan sadontuotannon edistämisessä.
Arvioi 5 µM -käsittelyn (T), vuoden (Y) ja niiden vuorovaikutuksen (T x Y) vaikutuksia mansikoihin (lajike Sweet Charlie). Tiedot edustavat keskiarvoa ± keskihajonta. n ≥ 30. Tilastollinen analyysi suoritettiin käyttämällä kaksisuuntaista varianssianalyysia (ANOVA). Asteriskit osoittavat tilastollisesti merkitseviä eroja simulaatioon verrattuna (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, ei merkitsevä). HA – humushappo; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Lisäksi, koska MiZaxin aktiivisuus kahdella lajikkeella oli hieman erilainen (kuva 4; kuva 5), suoritimme kaksisuuntaisen ANOVAn vertaamalla käsittelyä (T) ja kahta lajiketta (C). Ensinnäkin, mikään käsittely ei vaikuttanut hedelmien lukumäärään koealaa kohden (kuva 7), mikä viittaa siihen, ettei (T x C) välillä ollut merkittävää vuorovaikutusta ja että MiZax tai HA eivät kumpikaan vaikuta hedelmien kokonaismäärään. Sitä vastoin MiZax (mutta ei HA) lisäsi merkittävästi kasvien painoa, hedelmien painoa, rönsyjä ja uusien kasvien määrää (kuva 7), mikä osoittaa, että MiZax3 ja MiZax5 edistävät merkittävästi eri mansikkalajikkeiden kasvua. Kaksisuuntaisen ANOVAn (T x Y) ja (T x C) perusteella voimme päätellä, että MiZax3:n ja MiZax5:n kasvua edistävät vaikutukset kenttäolosuhteissa ovat hyvin samankaltaisia ja johdonmukaisia.
Mansikan käsittelyn arviointi 5 µM:lla (T), kahdella lajikkeella (C) ja niiden vuorovaikutuksesta (T x C). Tiedot edustavat keskiarvoa ± keskihajonta. n ≥ 30, mutta hedelmien lukumäärä koealaa kohden laskettiin keskimäärin 15 kasvista kolmelta koealalta (n = 6). Tilastollinen analyysi suoritettiin käyttämällä kaksisuuntaista varianssianalyysia (ANOVA). Asteriskit osoittavat tilastollisesti merkitseviä eroja simulaatioon verrattuna (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, ei merkitsevä). HA – humushappo; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Lopuksi käytimme pääkomponenttianalyysiä (PCA) arvioidaksemme käytettyjen yhdisteiden vaikutuksia perunoihin (T x Y) ja mansikoihin (T x C). Nämä luvut osoittavat, että HA-käsittely on samanlainen kuin asetoni perunoissa tai vesi mansikoissa (kuva 8), mikä viittaa suhteellisen pieneen positiiviseen vaikutukseen kasvien kasvuun. Mielenkiintoista on, että MiZax3:n ja MiZax5:n kokonaisvaikutukset osoittivat saman jakautumisen perunassa (kuva 8A), kun taas näiden kahden yhdisteen jakautuminen mansikoissa oli erilainen (kuva 8B). Vaikka MiZax3 ja MiZax5 osoittivat pääasiassa positiivista jakautumista kasvien kasvussa ja sadossa, PCA-analyysi osoitti, että kasvunsäätelyaktiivisuus voi riippua myös kasvilajista.
Pääkomponenttianalyysi (PCA) (A) perunoille (T x Y) ja (B) mansikoille (T x C). Pisteytä kaaviot molemmille ryhmille. Kutakin komponenttia yhdistävä viiva johtaa klusterin keskelle.
Yhteenvetona voidaan todeta, että viiden riippumattoman kenttätutkimuksemme perusteella, jotka koskivat kahta arvokasta viljelykasvia, ja aiempien, vuosilta 2020–20222 saatujen raporttien26,27 mukaisesti, MiZax3 ja MiZax5 ovat lupaavia kasvunsäätelijöitä, jotka voivat parantaa kasvien kasvua ja satoa, mukaan lukien viljat, puuvartiset kasvit (taatelipalmut) ja puutarhakasvit26,27. Vaikka niiden biologisen aktiivisuuden ulkopuoliset molekyylimekanismit ovat edelleen vaikeasti ymmärrettäviä, niillä on suuri potentiaali kenttäsovelluksissa. Mikä parasta, MiZaxia käytetään paljon pienempinä määrinä (mikromolaarinen tai milligrammatasolla) verrattuna humushappoon, ja positiiviset vaikutukset ovat selvempiä. Siksi arvioimme MiZax3:n annostuksen levityskertaa kohden (pienestä korkeaan pitoisuuteen): 3, 6 tai 12 g/ha ja MiZx5:n annostuksen: 4, 7 tai 13 g/ha, mikä tekee näistä kasvunsäätelijöistä hyödyllisiä satojen parantamiseksi. Melko toteuttamiskelpoisia.
Julkaisuaika: 29.7.2024