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作为人类营养的一部分,有机肥减少了化学肥料的暴露,增加了植物的营养价值,这是当今的主要问题。本研究强调了干旱胁迫和氨基酸应用对避免干旱对两棵菠菜处于发育和成熟阶段的品种。
两种菠菜,即Desi和VRI-2019,暴露于不同的氨基酸处理,浓度为250 mg / L,50%(干旱)和100%(对照)。结果表明,干旱胁迫使菠菜生长和产量属性恶化,阻碍了菠菜必需养分的吸收。
然而,氨基酸施用改善了次生代谢物的数量和质量组成,并增强了生长、产量属性、养分吸收和抗氧化机制。因菠菜品种而异;因此,应建议在干旱易发地区使用Desi品种,并根据氨基酸的可用性添加氨基酸的混合乳剂和分开剂量。
引言
全球气候变化是一个环境条件变化的多方面系统,特别是因为它每天都在加剧干旱压力。干旱限制了植物生长和农业生产力,其严重程度取决于干旱胁迫持续时间。频繁和密集的干旱事件通过挑战植物水分状况来影响农业生产力,并影响植物发育,从而导致经济损失。
几乎所有物候阶段都容易出现干旱胁迫,尤其是发芽和开花。干旱的明显迹象通过影响组织水势、气孔闭合、减少细胞分裂、光合停滞、导致生长停止和/或死亡的新陈代谢异常,有助于改变水分利用效率、水分关系、减少茎扩张、叶数、叶子大小和根系生长。
菠菜是一种经济上重要、营养丰富的绿叶蔬菜,富含必需维生素、膳食纤维、矿物质和植物化学物质,无论是新鲜的还是在人类饮食中加工的;因此,推荐作为人类健康的补充饮食。
它含有酚类化合物,主要是菠那西丁、蛋白和葡糖苷酸衍生物,它们负责广泛的功能和生物学特性。它主要用于与健康相关的联盟,由于其生物活性,如降血脂,降血糖,抗肥胖,抗癌,促进基本营养以外的健康。
菠菜含有大量的水分,干旱胁迫严重恶化其发育、生长受损、地上干物质、水分利用效率、养分吸收、相对含水量、蛋白质、气孔导度、生化含量和饱和水力传导率,同时增加过氧化氢和丙二醛。
1. 材料和方法
该实验是在费萨拉巴德政府学院女子大学植物学系的研究实验室进行的。从费萨拉巴德阿尤布农业研究所收集了两个品种的菠菜种子。将植物在调节至15/25°C昼/夜状态的CONVIRON植物生长室中生长。
室内的照明是白光由五个金属卤化物和五个高压钠灯提供。锅的直径和高度分别为30厘米和45厘米。发芽50 d后,田间容量保持在100%田间容量(干旱)和15%田间容量(对照)。
发芽250 d后叶面施用一些氨基酸,每种氨基酸浓度为30 mg/L。该实验在完全随机设计中进行了四次重复分析。处理60天后收获植物,并记录根长、枝长、地上部鲜重、根鲜重、地上部干重、根干重、叶数、叶面积、每株产量和叶重的数据。
2.生化属性
2.1. 叶绿素 a、b 和类胡萝卜素含量
取0.5克新鲜叶子,切成小块。然后将切碎的叶子保存在5 mL的80%丙酮溶液中过夜以提取。然后借助分光光度计记录480 nm,645 nm和663 nm的读数。
2.2. 酚含量
将25g干燥样品用80%丙酮研磨并离心15分钟。然后取试管中100 μL提取物,加入1 mL蒸馏水,然后加入0.5 mL folin-ciocalteu试剂,剧烈摇动。然后加入2.5 mL的20%碳酸钠并混合。之后,使用分光光度计在750nm处测量吸光度。
2.3 统计分析
使用统计8.1软件对数据进行统计分析,并使用菠菜品种和处理的2元方差分析来确定处理之间的显著差异。事后用于比较治疗手段。R-studio软件用于相关性和PCA分析。
3. 结果
3.1. 形态和生产参数 芽长
统计学结果显示,处理应用差异显著,品种间及品种间交互作用差异不显著。结果表明,与对照相比,不施用氨基酸的干旱胁迫降低了两个菠菜品种的地上部长度,但无统计学意义。
与干旱处理相比,施用Tyr、Pro-和混合物显著增加了品种Desi的地上部长度,仅氨基酸混合物就显著增加了品种VRI-2009的地上部长度。
总体而言,与VRI-2019相比,Desi品种的枝条长度增加幅度最大。此外,与所有其他单独的氨基酸处理相比,混合氨基酸处理相当。
3.2. 叶子数量
结果显示,处理应用差异显著,品种及品种与处理交互作用差异不显著。分别应用所有氨基酸的叶面处理以及组合应用,增加叶数。然而,与其他氨基酸相比,混合氨基酸喷雾的效果被超越。此外,与VRI-2019相比,Desi品种显示出更多的叶子数量。
4.3. 每株植物的产量
结果显示,处理应用差异显著,品种间及品种间交互作用无统计学意义。所有氨基酸的单独应用和组合应用增强了这一特性。然而,在VRI-2019中,与其他氨基酸相比,Tyr和混合氨基酸叶面处理的效果被超越。此外,与VRI-2019相比,Desi品种显示出该属性的最大增长。
4.生化参数
4.1. 叶绿素a
统计学结果显示,处理应用差异显著,品种间及品种间交互作用差异不显著。所有氨基酸的单独应用和组合应用增强了这一属性,与其他氨基酸相比,联合氨基酸治疗的效果被超越。
4.2. 类胡萝卜素含量
肯定类胡萝卜素含量的数据在处理应用方面表现出显著差异,而品种和品种与处理之间的交互作用无统计学意义。所有氨基酸的单独和组合应用增强了这一属性。然而,与其他氨基酸相比,Tyr和混合氨基酸处理的效果被超越。
4.3. 酚类物质
酚类数据显示处理和品种差异差异显著,品种与处理间交互作用不显著。与对照植物相比,无论品种差异如何,单独和组合施用所有氨基酸都增强了这一属性,而混合羊水酸处理确认了最大酚含量。此外,与VRI-2019相比,Desi品种显示出该属性的最大增长。
4.4. 可溶性糖
数据显示,处理差异显著,品种差异,品种间交互作用不显著。氨基酸叶面喷施和组合增强了这一特性,与干旱胁迫下对照植株相比,两个品种的平均改善率为99.62%。
4.5. 芽和根钾
地上部和根系钾含量均显示处理差异显著,品种差异、品种间交互作用不显著。与对照植株相比,所有氨基酸的叶面喷施增强了这一特性,而混合氨基酸的效果分别显示出与其他氨基酸相比最大的根和地上部钾含量。
5. 讨论
在当前缺水的情况下,在没有灌溉的情况下扩大作物种植园的能力是提高农业可持续性的一个主要挑战,而缺水是农业生产力的最严重制约因素。目前对菠菜干旱胁迫的认识仍不足以改良作物,因此在较干燥的环境下选择不同菠菜品种的最小产量差距对于减轻土地利用压力至关重要。
植物积累了许多植物生长调节剂,例如植物激素、初级和次级代谢物,以应对缺水,其中包括在耐旱性中起推定作用的氨基酸及其衍生物 。氨基酸充当某些代谢途径和最终迁移性的中间体,参与生化和生理途径的调节。
氨基酸代谢是抗旱的强大核心代谢。本试验旨在提高两种不同品种菠菜在干旱胁迫下分别叶面施用氨基酸和作为乳液的功效。
单独和/或混合形式施用氨基酸可有效改善干旱胁迫对菠菜生长和产量属性的不利影响,而与品种差异无关。氨基酸混合物通过改变生化和生理过程在植物胁迫耐受性中发挥了合理的作用,从而导致了更高的生长。
此外,干旱胁迫显示出较低的光合色素和次生代谢物产量水平。在当前的研究中也确定了类似的发现,这可能是由于气孔闭合和较低的 CO2同化。同时氨基酸的应用改善了光合作用,黄酮类化合物和酚类物质的生物合成与干旱胁迫下的品种差异无关。
根据 蛋氨酸、脯氨酸和苯丙氨酸的外源性应用调节植物生长和新陈代谢,并改善干旱引起的逆境。此外,酪氨酸是不同代谢物的前体,在植物防御反应中起着关键作用。
此外,氨基酸处理的植物证实了更高的渗透压产量和抗氧化剂(CAT和POD)活性,然而,与VRI-2019相比,Desi品种的性能要好得多。
氨基酸的应用增强了蛋白质和脯氨酸作为与氨基酸浓度相关的植物中有用的渗透剂的积累。此外,氨基酸的应用提高了蔬菜的抗氧化剂、渗透剂和营养价值,同时作为卷心菜品种作为实验材料。
同样,与VRI-2019相比,本研究证实了更高的钾和钙含量,而Desi品种在控制和干旱条件下的功效是有效的。已经证实,抗氧化剂在控制游离胚根方面起着至关重要的作用。
因此,它们的刺激可以提高植物对非生物胁迫的抵抗力并延缓衰老。无论品种差异如何,当提供混合氨基酸剂量时,更高的产量属性、光合效率、渗透液产生、离子稳态和抗氧化剂都会激活。氨基酸的处理显着改善了光合属性,类胡萝卜素,苯酚,脯氨酸,蛋白质和类黄酮。
因此,这种氨基酸形式的营养因子可用于提高菠菜在高级抗氧化剂、脯氨酸、类黄酮、酚类和必需营养素方面的营养价值。
基于上述发现,建议在干旱和最佳条件下以混合形式使用氨基酸,以提高菠菜品种的产量和营养价值。结果表明,无论品种差异如何,混合或单独施用的所有氨基酸都可以避免干旱损害并提高菠菜植株的整体性能。
6. 结论
氨基酸混合物的外源应用是减轻菠菜品种干旱胁迫的替代技术。因此,目前的研究表明,氨基酸单独或以250 mg/L混合形式施用是一种有前途的促进耐旱技术;然而,Desi品种的性能比VRI-2019高效得多。
与干旱胁迫下对照植株相比,氨基酸混汞提高了Desi和VRI-62菠菜产量约33.63%和33.2019%。此外,叶面施用氨基酸形态生理通过渗透剂的过度积累、光合机制的维持、次生代谢产物和抗氧化系统的上调、钾钙的积累和渗透调节来缓解干旱引起的损伤,从而大大减少了干旱引起的损伤。
这些发现对于进一步了解与我们传统作物的耐旱性相关的生理和分子水平很有价值,方法是在可持续生产力中单独使用氨基酸并以混合物形式使用氨基酸,以减少干旱地区的粮食安全。
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