Regulatores Crescentiae Plantarum (RPP)sunt modus sumptu-efficientis ad defensiones plantarum sub condicionibus stressis augendas. Hoc studium facultatem duorum investigavitPGRs, thiourea (TU) et argininum (Arg), ad levandam tensionem salinam in tritico. Resultata demonstraverunt TU et Arg, praesertim cum simul adhibitae sunt, incrementum plantarum sub tensione salina moderari posse. Curationes earum actiones enzymorum antioxidantium significanter auxerunt, dum gradus specierum oxygenii reactivarum (ROS), malondialdehydi (MDA), et effusionem electrolyticam relativam (REL) in plantulis tritici minuebant. Praeterea, hae curationes concentrationes Na+ et Ca2+ et rationem Na+/K+ significanter diminuerunt, dum concentrationem K+ significanter augebant, ita aequilibrium ion-osmoticum servans. Magis autem interest quod TU et Arg contentum chlorophylli, ratem photosyntheticam netam, et ratem commutationis gasorum plantularum tritici sub tensione salina significanter auxerunt. TU et Arg solae vel in combinatione adhibitae accumulationem materiae siccae 9.03–47.45% augere potuerunt, et incrementum maximum erat cum simul adhibitae sunt. In conclusione, hoc studium illustrat conservationem homeostasis redox et aequilibrii ionum magni momenti esse ad tolerantiam plantarum ad tensionem salinam augendam. Praeterea, TU et Arg ut potentiales commendati sunt.regulatores incrementi plantarum,praesertim cum simul adhibentur, ad augendum tritici proventum.
Celeres mutationes in climate et rationibus agriculturae degradationem oecosystematum agriculturalium augent1. Una ex gravissimis consequentiis est salinizatio terrae, quae securitatem alimentariam globalem minatur2. Salinizatio nunc circiter 20% terrae arabilis toto orbe afficit, et haec figura ad 50% crescere potest anno 20503. Stress salis et alcalini potest stress osmoticum in radicibus plantarum causare, quod aequilibrium ionicum in planta perturbat4. Tales condiciones adversae etiam ad dissolutionem chlorophylli acceleratam, rates photosyntheseos imminutas, et perturbationes metabolicas ducere possunt, quae tandem ad proventus plantarum imminutos resultant5,6. Praeterea, effectus gravis communis est generatio aucta specierum oxygenii reactivarum (ROS), quae damnum oxidativum variis biomoleculis, inter quas DNA, proteinas, et lipida7, causare potest.
Triticum (Triticum aestivum) inter fruges frumenti maximi momenti in mundo numeratur. Non solum est fruges frumenti latissime cultae, sed etiam messis commercialis magni momenti8. Attamen, triticum ad salem sensibile est, quod incrementum eius impedire, processus physiologicos et biochemicos perturbare, et proventum eius significanter reducere potest. Inter rationes principales ad effectus accentus salis mitigandos sunt modificationes geneticae et usus regulatorum incrementi plantarum. Organismi genetice modificati (GM) sunt usus editionis genorum aliarumque technicarum ad varietates tritici salem tolerantes evolvendas9,10. Ex altera parte, regulatores incrementi plantarum tolerantiam salis in tritico augent, actiones physiologicas et gradus substantiarum salis conexarum regulando, ita damnum accentus mitigando11. Hi regulatores plerumque magis accepti et late adhibentur quam modi transgenici. Tolerantiam plantarum ad varias accentus abioticas, ut salinitatem, siccitatem et metalla gravia, augere possunt, et germinationem seminum, absorptionem nutrimentorum et incrementum reproductivum promovere, ita proventum et qualitatem frugum augentes.12 Regulatores incrementi plantarum magni momenti sunt ad incrementum frugum curandum et proventum et qualitatem conservandum propter eorum amicabilitatem erga ambitum, facilitatem usus, efficaciam sumptuum et utilitatem. 13 Quoniam autem hi modulatores similes actionis rationes habent, usus unius ex eis solius fortasse non erit efficax. Invenire combinationem moderatorum incrementi quae tolerantiam salis in tritico emendare possit est maximi momenti ad tritici propagationem sub condicionibus adversis, ad augendos proventus et ad securitatem alimentariam confirmandam.
Nullae sunt investigationes quae usum coniunctum TU et Arg investigant. Incertum est utrum haec combinatio nova synergistice incrementum tritici sub pressione salis promovere possit. Ergo, propositum huius studii erat determinare utrum hi duo regulatores incrementi synergistice effectus adversos pressionis salis in tritico lenire possint. Ad hunc finem, experimentum hydroponicum breve tempus in plantis tritici egimus ut utilitates applicationis coniunctae TU et Arg ad triticum sub pressione salis investigaremus, in aequilibrio redox et ionico plantarum intendentes. Hypothesim fecimus combinationem TU et Arg synergistice operari posse ad damnum oxidativum a pressione salis inductum reducendum et inaequilibrium ionicum moderandum, ita tolerantiam salis in tritico augendam.
Contentum MDA in exemplaribus per methodum acidi thiobarbiturici determinatum est. Accurate pondera 0.1 g pulveris recentis exempli, extrahe cum 1 ml acidi trichloroacetici 10% per 10 min, centrifuga ad 10 000 g per 20 min, et supernatans collige. Extractum cum pari volumine acidi thiobarbiturici 0.75% mixtum et ad 100°C per 15 min incubatum est. Post incubationem, supernatans centrifugatione collectum est, et valores OD ad 450 nm, 532 nm, et 600 nm mensurati sunt. Concentratio MDA hoc modo calculata est:
Similiter ac curatione tridui, applicatio Arg et Tu etiam significanter auxit actiones enzymorum antioxidantium plantularum tritici sub curatione sex dierum. Combinatio TU et Arg adhuc efficacissima erat. Attamen, post sex dies a curatione, actiones quattuor enzymorum antioxidantium sub diversis condicionibus curationis decrescentem ostenderunt comparatae cum tribus diebus post curationem (Figura 6).
Photosynthesis est basis accumulationis materiae siccae in plantis et fit in chloroplastis, quae ad salem maxime sensibilia sunt. Stress salis oxidationem membranae plasmaticae, perturbationem aequilibrii osmotici cellularis, laesionem ultrastructurae chloroplasti36, degradationem chlorophylli causare, activitatem enzymorum cycli Calvini (Rubisco inclusa) diminuere, et translationem electronum a PS II ad PS I37 reducere potest. Praeterea, stress salis clausuram stomatum inducere potest, ita concentrationem CO2 foliorum minuens et photosynthesis38 inhibens. Nostrae conclusiones confirmaverunt priora inventa quae stress salis conductantiam stomatum in tritico reducere dicunt, quod ad minorem transpirationem foliorum et concentrationem CO2 intracellularem ducit, quae tandem ad minorem capacitatem photosyntheticam et minorem biomassam tritici ducit (Fig. 1 et 3). Notandum est applicatio TU et Arg efficaciam photosyntheticam plantarum tritici sub stress salis augere posse. Emendatio efficaciae photosyntheticae praesertim significativa erat cum TU et Arg simul applicatae sunt (Fig. 3). Hoc fortasse ex eo oritur quod TU et Arg aperturam et clausuram stomatum regulant, ita efficaciam photosyntheticam augentes, quod studiis prioribus confirmatur. Exempli gratia, Bencarti et al. invenerunt sub pressione salis, TU conductantiam stomatum, ratem assimilationis CO2, et maximam efficaciam quanticam photochemiae PSII in Atriplex portulacoides L.39 significanter auxisse. Quamquam nullae relationes directae probant Arg aperturam et clausuram stomatum in plantis pressioni salis expositis moderari posse, Silveira et al. indicaverunt Arg commutationem gasorum in foliis sub condicionibus siccitatis promovere posse22.
Summa summarum, hoc studium illustrat TU et Arg, quamvis inter se differant actionis mechanismis et proprietatibus physico-chemicis, comparabilem resistentiam contra accentum NaCl in plantulis tritici praebere posse, praesertim cum simul adhibentur. Applicatio TU et Arg systema defensionis enzymaticae antioxidantis plantularum tritici activare, contentum ROS reducere, et stabilitatem lipidorum membranae conservare potest, ita photosynthesin et aequilibrium Na+/K+ in plantulis servans. Attamen, hoc studium etiam limitationes habet; quamquam effectus synergicus TU et Arg confirmatus est et eius mechanismus physiologicus quodammodo explicatus est, mechanismus molecularis complexior incertus manet. Quapropter, ulterius studium mechanismi synergici TU et Arg per methodos transcriptomicas, metabolomicas, aliasque necessarium est.
Collectiones datorum in hoc studio adhibitae et/vel analysatae ab auctore correspondenti, si rationabile petatur, praesto sunt.
Tempus publicationis: XIX Maii, MMXXXV