Ургамлын өсөлтийн зохицуулагч (PGRs)стрессийн нөхцөлд ургамлын хамгаалалтыг сайжруулах зардал багатай арга юм. Энэхүү судалгаагаар хоёрын чадварыг судалсанPGR-үүд, тиоуреа (TU) болон аргинин (Arg) ашиглан улаан буудайн давсны стрессийг тайлах боломжтой. Үр дүнгээс харахад TU болон Arg нь ялангуяа хамт хэрэглэхэд давсны стрессийн дор ургамлын өсөлтийг зохицуулж чаддаг болохыг харуулсан. Тэдгээрийн эмчилгээ нь улаан буудайн суулгац дахь реактив хүчилтөрөгчийн төрөл (ROS), малониальдегид (MDA) болон харьцангуй электролитийн алдагдал (REL)-ийн түвшинг бууруулж, антиоксидант ферментийн идэвхийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлсэн. Үүнээс гадна эдгээр эмчилгээ нь Na+ болон Ca2+ концентраци болон Na+/K+ харьцааг мэдэгдэхүйц бууруулж, K+ концентрацийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлж, улмаар ион-осмосын тэнцвэрийг хадгалсан. Хамгийн чухал нь TU болон Arg нь давсны стрессийн дор улаан буудайн суулгацын хлорофиллын агууламж, цэвэр фотосинтезийн хурд, хийн солилцооны хурдыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлсэн. TU болон Arg-ийг дангаар нь эсвэл хослуулан хэрэглэх нь хуурай бодисын хуримтлалыг 9.03–47.45%-иар нэмэгдүүлэх боломжтой бөгөөд тэдгээрийг хамт хэрэглэхэд өсөлт хамгийн их байсан. Эцэст нь хэлэхэд, энэхүү судалгаагаар исэлдэн ангижрах гомеостаз болон ионы тэнцвэрийг хадгалах нь ургамлын давсны стресст тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэхэд чухал болохыг онцолсон. Үүнээс гадна, TU болон Arg-ийг боломжит гэж зөвлөж байна.ургамлын өсөлтийн зохицуулагч,ялангуяа улаан буудайн ургацыг нэмэгдүүлэхийн тулд хамт хэрэглэх үед.
Уур амьсгал болон хөдөө аж ахуйн практикийн хурдацтай өөрчлөлт нь хөдөө аж ахуйн экосистемийн доройтлыг нэмэгдүүлж байна1. Хамгийн ноцтой үр дагаврын нэг бол дэлхийн хүнсний аюулгүй байдалд заналхийлж буй газрын давсжилт юм2. Давсжилт одоогоор дэлхий даяарх тариалангийн газрын 20 орчим хувийг эзэлж байгаа бөгөөд энэ тоо 2050 он гэхэд 50% хүртэл нэмэгдэх боломжтой3. Давс-шүлтийн стресс нь ургацын үндэст осмосын стресс үүсгэж, ургамлын ионы тэнцвэрийг алдагдуулдаг4. Ийм сөрөг нөхцөл байдал нь хлорофилл задрах хурдацтай байдал, фотосинтезийн түвшин буурах, бодисын солилцооны хямралд хүргэж, эцэст нь ургамлын ургац буурахад хүргэдэг5,6. Түүнээс гадна, нийтлэг ноцтой үр дагавар бол реактив хүчилтөрөгчийн төрөл зүйл (ROS) үүсэх явдал бөгөөд энэ нь ДНХ, уураг, липид зэрэг янз бүрийн биомолекулуудад исэлдэлтийн гэмтэл учруулж болзошгүй юм7.
Улаан буудай (Triticum aestivum) нь дэлхийн хамгийн чухал үр тарианы ургацын нэг юм. Энэ нь зөвхөн хамгийн өргөн тархсан үр тарианы ургац төдийгүй чухал арилжааны ургац юм8. Гэсэн хэдий ч улаан буудай нь давсанд мэдрэмтгий тул өсөлтийг нь саатуулж, физиологийн болон биохимийн процессыг алдагдуулж, ургацыг нь мэдэгдэхүйц бууруулдаг. Давсны стрессийн нөлөөллийг бууруулах гол стратегид генетикийн өөрчлөлт, ургамлын өсөлтийн зохицуулагч ашиглах зэрэг орно. Генетикийн хувьд өөрчлөгдсөн организмууд (GM) нь давс тэсвэртэй улаан буудайн сортуудыг боловсруулахын тулд генийн засварлалт болон бусад техникийг ашиглах явдал юм9,10. Нөгөөтэйгүүр, ургамлын өсөлтийн зохицуулагч нь физиологийн идэвхжил, давстай холбоотой бодисын түвшинг зохицуулснаар улаан буудайн давсны тэсвэрлэлтийг сайжруулж, улмаар стрессийн хохирлыг бууруулдаг11. Эдгээр зохицуулагчдыг трансген аргуудаас илүү хүлээн зөвшөөрөгдөж, өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр нь давсжилт, ган гачиг, хүнд металл зэрэг янз бүрийн абиотик стрессд ургамлын тэсвэрлэлтийг сайжруулж, үрийн соёололт, шим тэжээлийн шингээлт, нөхөн үржихүйн өсөлтийг дэмжиж, улмаар ургацын ургац, чанарыг нэмэгдүүлдэг. 12 Ургамлын өсөлтийн зохицуулагч нь байгаль орчинд ээлтэй, хэрэглэхэд хялбар, өртөг хэмнэлттэй, практик байдлаасаа шалтгаалан ургацын өсөлтийг хангах, ургац, чанарыг хадгалахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. 13 Гэсэн хэдий ч эдгээр модуляторууд нь ижил төстэй үйлчлэх механизмтай тул тэдгээрийн аль нэгийг нь дангаар нь ашиглах нь үр дүнтэй биш байж магадгүй юм. Улаан буудайн давсны тэсвэрлэлтийг сайжруулж чадах өсөлтийн зохицуулагчдын хослолыг олох нь сөрөг нөхцөлд улаан буудайн үржүүлэг, ургацыг нэмэгдүүлэх, хүнсний аюулгүй байдлыг хангахад чухал ач холбогдолтой юм.
TU болон Arg-ийг хослуулан хэрэглэх талаар судалгаа хийгдээгүй байна. Энэхүү шинэлэг хослол нь давсны стрессийн үед улаан буудайн өсөлтийг синергетик байдлаар дэмжиж чадах эсэх нь тодорхойгүй байна. Тиймээс энэхүү судалгааны зорилго нь эдгээр хоёр өсөлтийн зохицуулагч нь давсны стрессийн улаан буудайд үзүүлэх сөрөг нөлөөллийг синергетик байдлаар бууруулж чадах эсэхийг тодорхойлох явдал байв. Үүний тулд бид ургамлын исэлдэн ангижрах болон ионы тэнцвэрт байдалд анхаарлаа төвлөрүүлж, давсны стрессийн үед улаан буудайд TU болон Arg-ийг хослуулан хэрэглэхийн ашиг тусыг судлах зорилгоор богино хугацааны гидропоник улаан буудайн суулгацын туршилт хийсэн. Бид TU болон Arg-ийн хослол нь давсны стрессээс үүдэлтэй исэлдэлтийн гэмтлийг бууруулж, ионы тэнцвэргүй байдлыг зохицуулж, улмаар улаан буудайн давсны тэсвэрлэлтийг нэмэгдүүлэхийн тулд синергетик байдлаар ажиллаж чадна гэж таамагласан.
Дээжийн MDA-ийн агууламжийг тиобарбитурын хүчлийн аргаар тодорхойлсон. Шинэхэн дээжийн нунтаг 0.1 г-ийг нарийн жигнэж, 1 мл 10% трихлорцууны хүчилтэй хандалж, 10 минут байлгаж, 10,000 г-д 20 минут центрифугээр гаргаж, дээд давхаргыг цуглуулна. Хандыг тэнцүү эзэлхүүнтэй 0.75% тиобарбитурын хүчилтэй хольж, 100°C-д 15 минут инкубацлав. Инкубацийн дараа дээд давхаргыг центрифугээр цуглуулж, 450 нм, 532 нм, 600 нм-ийн OD утгыг хэмжсэн. MDA-ийн концентрацийг дараах байдлаар тооцоолсон:
3 хоногийн эмчилгээтэй адил Arg болон Tu-г хэрэглэснээр 6 хоногийн эмчилгээний үед улаан буудайн суулгацын антиоксидант ферментийн идэвхжил мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн. TU болон Arg-ийн хослол хамгийн үр дүнтэй хэвээр байсан. Гэсэн хэдий ч эмчилгээ хийснээс хойш 6 хоногийн дараа эмчилгээний өөр нөхцөлд дөрвөн антиоксидант ферментийн идэвхжил эмчилгээний дараах 3 хоногийнхтой харьцуулахад буурах хандлагатай байв (Зураг 6).
Фотосинтез нь ургамалд хуурай бодисын хуримтлалын үндэс суурь бөгөөд давсанд маш мэдрэмтгий хлоропластуудад явагддаг. Давсны стресс нь плазмын мембраны исэлдэлт, эсийн осмосын тэнцвэр алдагдахад, хлоропластын хэт бүтцийг гэмтээхэд хүргэдэг36, хлорофилл задралд хүргэж, Кальвины мөчлөгийн ферментүүдийн идэвхжилийг (Rubisco орно) бууруулж, PS II-ээс PS I37 руу электрон дамжуулалтыг бууруулдаг. Үүнээс гадна, давсны стресс нь омотыг хааж, улмаар навчны CO2-ийн концентрацийг бууруулж, фотосинтезийг дарангуйлдаг38. Бидний үр дүнгээс харахад давсны стресс нь улаан буудайн омот дамжуулалтыг бууруулж, навчны транспирацийн хурд болон эсийн доторх CO2-ийн концентрацийг бууруулж, улмаар фотосинтезийн чадавхийг бууруулж, улаан буудайн биомассыг бууруулдаг гэсэн өмнөх олдворуудыг баталсан (Зураг 1 ба 3). TU болон Arg-ийг хэрэглэх нь давсны стрессийн үед улаан буудайн ургамлын фотосинтезийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх боломжтой. TU болон Arg-ийг нэгэн зэрэг хэрэглэхэд фотосинтезийн үр ашгийн сайжралт онцгой ач холбогдолтой байсан (Зураг 3). Энэ нь TU болон Arg нь омотатын нээлт, хаалтыг зохицуулж, улмаар фотосинтезийн үр ашгийг нэмэгдүүлдэгтэй холбоотой байж болох бөгөөд үүнийг өмнөх судалгаанууд баталж байна. Жишээлбэл, Бенкарти нар давсны стрессийн үед TU нь Atriplex portulacoides L.39-д омотатын дамжуулалт, CO2 шингээлтийн хурд, PSII фотохимийн хамгийн их квант үр ашгийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлсэн болохыг тогтоожээ. Давсны стресст өртсөн ургамалд Arg нь омотатын нээлт, хаалтыг зохицуулж чадна гэдгийг нотлох шууд мэдээлэл байхгүй ч Сильвейра нар Arg нь ган гачгийн нөхцөлд навчинд хийн солилцоог сайжруулж чадна гэж үзсэн22.
Товчхондоо, энэхүү судалгаагаар үйлчлэх механизм болон физик-химийн шинж чанарууд нь өөр өөр байдаг ч TU болон Arg нь улаан буудайн суулгацанд, ялангуяа хамт хэрэглэхэд NaCl стресст тэсвэртэй байдлыг харьцуулж болохыг онцолсон. TU болон Arg-ийг хэрэглэх нь улаан буудайн суулгацын антиоксидант ферментийн хамгаалалтын системийг идэвхжүүлж, ROS-ийн агууламжийг бууруулж, мембраны липидийн тогтвортой байдлыг хадгалж, улмаар суулгацанд фотосинтез болон Na+/K+ тэнцвэрийг хадгалж чадна. Гэсэн хэдий ч энэхүү судалгаа нь хязгаарлалттай; TU болон Arg-ийн синергетик нөлөөг баталж, физиологийн механизмыг тодорхой хэмжээгээр тайлбарласан боловч илүү нарийн төвөгтэй молекулын механизм нь тодорхойгүй хэвээр байна. Тиймээс транскриптомик, метаболомик болон бусад аргыг ашиглан TU болон Arg-ийн синергетик механизмыг цаашид судлах шаардлагатай байна.
Одоогийн судалгааны явцад ашигласан болон/эсвэл шинжилсэн өгөгдлийн багцыг зохих зохиогчоос зохих хүсэлтийн дагуу авах боломжтой.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 5-р сарын 19