Lähes 7,0 % maailman maapinta-alasta on suolapitoisuuden vaikutusalueella1, mikä tarkoittaa, että yli 900 miljoonaa hehtaaria maata maailmassa on sekä suolapitoisuuden että natriumin suolapitoisuuden vaikutusalueella2. Tämä kattaa 20 % viljelymaasta ja 10 % keinokastellusta maasta. Suolapitoinen maaperä on merkittävä ongelma Pakistanin maataloudelle4,5. Tästä noin 6,3 miljoonaa hehtaaria eli 14 % keinokastellusta maasta on tällä hetkellä suolapitoisuuden vaikutusalueella6.
Abioottinen stressi voi muuttaakasvien kasvuhormonivasteen, mikä johtaa sadon kasvun ja lopullisen sadon heikkenemiseen7. Kun kasvit altistetaan suolastressille, tasapaino reaktiivisten happilajien (ROS) tuotannon ja antioksidanttientsyymien sammutusvaikutuksen välillä häiriintyy, mikä johtaa kasvien oksidatiiviseen stressiin8. Kasveilla, joilla on korkeammat antioksidanttientsyymien (sekä konstitutiivisten että indusoituvien) pitoisuudet, on terve vastustuskyky oksidatiivisille vaurioille, kuten superoksididismutaasi (SOD), guajakoliperoksidaasi (POD), peroksidaasi-katalaasi (CAT), askorbaattiperoksidaasi (APOX) ja glutationi-reduktaasi (GR), jotka voivat parantaa kasvien suolansietokykyä suolastressin alaisina9. Lisäksi fytohormonien on raportoitu säätelevän kasvien kasvua ja kehitystä, ohjelmoitua solukuolemaa ja selviytymistä muuttuvissa ympäristöolosuhteissa10. Triakontanoli on tyydyttynyt primaarinen alkoholi, joka on osa kasvien epidermaalista vahaa ja jolla on kasvien kasvua edistäviä ominaisuuksia11,12 sekä kasvua edistäviä ominaisuuksia pieninä pitoisuuksina13. Lehtikäsittely voi parantaa merkittävästi kasvien fotosynteettisen pigmentin tilaa, liuenneiden aineiden kertymistä, kasvua ja biomassan tuotantoa14,15. Triakontanolin lehtikäsittely voi parantaa kasvien stressinsietokykyä16 säätelemällä useiden antioksidanttientsyymien17 aktiivisuutta, lisäämällä kasvien lehtikudosten osmoprotektiivisten aineiden pitoisuutta11,18,19 ja parantamalla välttämättömien mineraalien K+ ja Ca2+, mutta ei Na+, ottokykyä.14 Lisäksi triakontanoli tuottaa stressiolosuhteissa enemmän pelkistäviä sokereita, liukoisia proteiineja ja aminohappoja20,21,22.
Vihannekset ovat runsaasti fytokemikaaleja ja ravinteita, ja ne ovat välttämättömiä monille ihmiskehon aineenvaihduntaprosesseille23. Kasvisten tuotantoa uhkaa maaperän suolapitoisuuden lisääntyminen, erityisesti keinokastelluilla maatalousmailla, jotka tuottavat 40,0 % maailman ruoasta24. Vihannekset, kuten sipuli, kurkku, munakoiso, paprika ja tomaatti, ovat herkkiä suolapitoisuudelle25, ja kurkku on tärkeä vihannes ihmisten ravitsemukselle maailmanlaajuisesti26. Suolastressillä on merkittävä vaikutus kurkun kasvunopeuteen, mutta yli 25 mM:n suolapitoisuus johtaa jopa 13 %:n sadon laskuun27,28. Suolapitoisuuden haitalliset vaikutukset kurkkuun johtavat kasvien kasvun ja sadon heikkenemiseen5,29,30. Siksi tämän tutkimuksen tavoitteena oli arvioida triakontanolin roolia suolastressin lievittämisessä kurkun genotyypeissä ja arvioida triakontanolin kykyä edistää kasvien kasvua ja tuottavuutta. Nämä tiedot ovat myös ratkaisevan tärkeitä suolapitoisille maille soveltuvien strategioiden kehittämisessä. Lisäksi määritimme ionihomeostaasin muutokset kurkun genotyypeissä NaCl-stressin alaisena.
Triakontanolin vaikutus epäorgaanisiin osmoottisiin säätelijöihin neljän kurkun genotyypin lehdissä normaalissa ja suolastressissä.
Kun kurkkugenotyyppejä kylvettiin suolastressiolosuhteissa, hedelmien kokonaismäärä ja keskimääräinen hedelmäpaino vähenivät merkittävästi (kuva 4). Nämä vähenemiset olivat selvempiä Summer Green- ja 20252-genotyypeissä, kun taas Marketmore- ja Green Long -genotyypit säilyttivät suurimman hedelmien lukumäärän ja painon suolapitoisuusaltistuksen jälkeen. Triakontanolin lehtikäsittely vähensi suolastressin haitallisia vaikutuksia ja lisäsi hedelmien lukumäärää ja painoa kaikissa arvioiduissa genotyypeissä. Triakontanolilla käsitelty Marketmore tuotti kuitenkin eniten hedelmiä ja niiden keskimääräinen paino oli korkeampi sekä stressaantuneissa että kontrolloiduissa olosuhteissa verrattuna käsittelemättömiin kasveihin. Summer Green- ja 20252-genotyypeillä oli korkein liukoisten kiintoaineiden pitoisuus kurkkuhedelmissä, ja ne pärjäsivät huonosti verrattuna Marketmore- ja Green Long -genotyyppeihin, joilla oli alhaisin liukoisten kiintoaineiden kokonaispitoisuus.
Triakontanolin vaikutus neljän kurkkugenotyypin satoon normaaleissa ja suolastressiolosuhteissa.
Triakontanolin optimaalinen pitoisuus oli 0,8 mg/l, mikä mahdollisti tutkittujen genotyyppien letaalien vaikutusten lieventämisen sekä suolastressissä että stressittömissä olosuhteissa. Triakontanolin vaikutus Green-Longiin ja Marketmoreen oli kuitenkin selvempi. Kun otetaan huomioon näiden genotyyppien suolansietokyky ja triakontanolin tehokkuus suolastressin vaikutusten lieventämisessä, on mahdollista suositella näiden genotyyppien viljelyä suolapitoisilla mailla triakontanoliruiskutuksella.
Julkaisuaika: 27.11.2024