Pengatur pertumbuhan pepelakan (PGR)mangrupa cara anu hemat biaya pikeun ningkatkeun pertahanan tutuwuhan dina kaayaan setrés. Panilitian ieu nalungtik kamampuan duaPGR, tiourea (TU) sareng arginin (Arg), pikeun ngirangan setrés uyah dina gandum. Hasilna nunjukkeun yén TU sareng Arg, khususna nalika dianggo babarengan, tiasa ngatur kamekaran pepelakan dina setrés uyah. Perlakuanna sacara signifikan ningkatkeun kagiatan énzim antioksidan bari ngirangan tingkat spésiés oksigén réaktif (ROS), malondialdehida (MDA), sareng bocor éléktrolit relatif (REL) dina bibit gandum. Salian ti éta, perlakuan ieu sacara signifikan ngirangan konsentrasi Na+ sareng Ca2+ sareng rasio Na+/K+, bari sacara signifikan ningkatkeun konsentrasi K+, sahingga ngajaga kasaimbangan ion-osmotik. Anu langkung penting, TU sareng Arg sacara signifikan ningkatkeun eusi klorofil, laju fotosintésis bersih, sareng laju pertukaran gas bibit gandum dina setrés uyah. TU sareng Arg anu dianggo nyalira atanapi digabungkeun tiasa ningkatkeun akumulasi bahan garing ku 9,03–47,45%, sareng paningkatanana paling ageung nalika dianggo babarengan. Dina kacindekanana, panilitian ieu nyorot yén ngajaga homeostasis rédoks sareng kasaimbangan ion penting pikeun ningkatkeun toleransi pepelakan kana setrés uyah. Salaku tambahan, TU sareng Arg disarankeun salaku poténsialpangatur pertumbuhan pepelakan,utamana nalika dianggo babarengan, pikeun ningkatkeun hasil panén gandum.
Parobahan anu gancang dina iklim sareng prakték tatanén ningkatkeun degradasi ékosistem tatanén1. Salah sahiji akibat anu paling serius nyaéta salinisasi lahan, anu ngancam kaamanan pangan global2. Salinisasi ayeuna mangaruhan sakitar 20% lahan subur di sakumna dunya, sareng angka ieu tiasa ningkat janten 50% dina taun 20503. Setrés uyah-alkali tiasa nyababkeun setrés osmotik dina akar pepelakan, anu ngaganggu kasaimbangan ionik dina pepelakan4. Kaayaan anu goréng sapertos kitu ogé tiasa nyababkeun karusakan klorofil anu dipercepat, turunna laju fotosintésis, sareng gangguan métabolik, anu pamustunganana nyababkeun turunna hasil pepelakan5,6. Leuwih ti éta, pangaruh serius anu umum nyaéta ningkatna generasi spésiés oksigén réaktif (ROS), anu tiasa nyababkeun karusakan oksidatif kana rupa-rupa biomolekul, kalebet DNA, protéin, sareng lipid7.
Gandum (Triticum aestivum) nyaéta salah sahiji pepelakan sereal anu paling penting di dunya. Ieu téh lain ngan ukur pepelakan sereal anu paling loba dipelak tapi ogé pepelakan komérsial anu penting8. Nanging, gandum sénsitip kana uyah, anu tiasa ngahalangan kamekaranana, ngaganggu prosés fisiologis sareng biokimia na, sareng sacara signifikan ngirangan hasil panénna. Strategi utama pikeun ngirangan pangaruh setrés uyah kalebet modifikasi genetik sareng panggunaan régulator pertumbuhan pepelakan. Organisme anu dirobih sacara genetik (GM) nyaéta panggunaan éditing gén sareng téknik sanés pikeun ngembangkeun variétas gandum anu toleran uyah9,10. Di sisi anu sanés, régulator pertumbuhan pepelakan ningkatkeun toleransi uyah dina gandum ku cara ngatur kagiatan fisiologis sareng tingkat zat anu aya hubunganana sareng uyah, ku kituna ngirangan karusakan setrés11. Régulator ieu umumna langkung ditampi sareng seueur dianggo tibatan pendekatan transgenik. Éta tiasa ningkatkeun toleransi pepelakan kana rupa-rupa setrés abiotik sapertos salinitas, halodo sareng logam beurat, sareng ngamajukeun pengecambahan siki, serapan nutrisi sareng pertumbuhan réproduktif, ku kituna ningkatkeun hasil sareng kualitas pepelakan.12 Régulator pertumbuhan pepelakan penting pisan pikeun mastikeun pertumbuhan pepelakan sareng ngajaga hasil sareng kualitas kusabab ramah lingkungan, gampang dianggo, efektifitas biaya sareng praktis. 13 Nanging, kumargi modulator ieu gaduh mékanisme aksi anu sami, nganggo salah sahijina nyalira panginten henteu efektif. Milarian kombinasi pangatur pertumbuhan anu tiasa ningkatkeun toleransi uyah dina gandum penting pisan pikeun beternak gandum dina kaayaan anu goréng, ningkatkeun hasil panén sareng mastikeun kaamanan pangan.
Teu aya panilitian anu nalungtik panggunaan gabungan TU sareng Arg. Teu acan jelas naha kombinasi inovatif ieu tiasa sacara sinergis ningkatkeun kamekaran gandum dina kaayaan setrés uyah. Ku kituna, tujuan panilitian ieu nyaéta pikeun nangtukeun naha dua régulator pertumbuhan ieu tiasa sacara sinergis ngirangan pangaruh négatif tina setrés uyah kana gandum. Pikeun tujuan ieu, kami ngalaksanakeun ékspérimén bibit gandum hidroponik jangka pondok pikeun nalungtik mangpaat tina aplikasi gabungan TU sareng Arg kana gandum dina kaayaan setrés uyah, fokus kana kasaimbangan rédoks sareng ionik pepelakan. Kami ngahipotesiskeun yén kombinasi TU sareng Arg tiasa dianggo sacara sinergis pikeun ngirangan karusakan oksidatif anu diinduksi ku setrés uyah sareng ngatur ketidakseimbangan ionik, sahingga ningkatkeun toleransi uyah dina gandum.
Kandungan MDA dina sampel ditangtukeun ku metode asam tiobarbiturat. Timbang sacara akurat 0,1 g bubuk sampel seger, ekstrak ku 1 ml asam trikloroasetat 10% salami 10 menit, sentrifugasi dina 10.000 g salami 20 menit, teras kumpulkeun supernatanna. Ekstrak dicampur sareng volume anu sami nyaéta asam tiobarbiturat 0,75% teras diinkubasi dina suhu 100 °C salami 15 menit. Saatos inkubasi, supernatan dikumpulkeun ku cara sentrifugasi, teras nilai OD dina 450 nm, 532 nm, sareng 600 nm diukur. Konsentrasi MDA diitung sapertos kieu:
Sarupa sareng perlakuan 3 dinten, aplikasi Arg sareng Tu ogé ningkatkeun sacara signifikan aktivitas énzim antioksidan bibit gandum dina perlakuan 6 dinten. Kombinasi TU sareng Arg masih anu paling efektif. Nanging, dina 6 dinten saatos perlakuan, aktivitas opat énzim antioksidan dina kaayaan perlakuan anu béda nunjukkeun tren anu turun dibandingkeun sareng 3 dinten saatos perlakuan (Gambar 6).
Fotosintésis mangrupikeun dasar akumulasi bahan garing dina pepelakan sareng lumangsung dina kloroplas, anu sénsitip pisan kana uyah. Setrés uyah tiasa nyababkeun oksidasi mémbran plasma, gangguan kasaimbangan osmotik sél, karusakan ultrastruktur kloroplas36, nyababkeun degradasi klorofil, ngirangan aktivitas énzim siklus Calvin (kalebet Rubisco), sareng ngirangan transfer éléktron ti PS II ka PS I37. Salaku tambahan, setrés uyah tiasa nyababkeun panutupan stomata, sahingga ngirangan konsentrasi CO2 daun sareng ngahambat fotosintésis38. Hasil kami mastikeun panemuan sateuacana yén setrés uyah ngirangan konduktansi stomata dina gandum, anu nyababkeun turunna laju transpirasi daun sareng konsentrasi CO2 intraseluler, anu pamustunganana nyababkeun turunna kapasitas fotosintésis sareng turunna biomassa gandum (Gambar 1 sareng 3). Khususna, aplikasi TU sareng Arg tiasa ningkatkeun efisiensi fotosintésis pepelakan gandum dina setrés uyah. Peningkatan efisiensi fotosintésis penting pisan nalika TU sareng Arg diterapkeun sacara simultan (Gambar 3). Ieu tiasa disababkeun ku kanyataan yén TU sareng Arg ngatur muka sareng nutup stomata, sahingga ningkatkeun efisiensi fotosintésis, anu didukung ku panilitian sateuacana. Contona, Bencarti et al. mendakan yén dina kaayaan setrés uyah, TU ningkatkeun konduktansi stomata, laju asimilasi CO2, sareng efisiensi kuantum maksimum fotokimia PSII dina Atriplex portulacoides L.39 sacara signifikan. Sanaos teu aya laporan langsung anu ngabuktikeun yén Arg tiasa ngatur muka sareng nutupna stomata dina pepelakan anu kakeunaan setrés uyah, Silveira et al. nunjukkeun yén Arg tiasa ngamajukeun pertukaran gas dina daun dina kaayaan halodo22.
Singkatna, ieu panilitian nyorot yén sanajan mékanisme aksi sareng sipat fisikokimia anu béda, TU sareng Arg tiasa nyayogikeun résistansi anu sami kana setrés NaCl dina bibit gandum, khususna nalika diterapkeun babarengan. Aplikasi TU sareng Arg tiasa ngaktipkeun sistem pertahanan énzim antioksidan tina bibit gandum, ngirangan eusi ROS, sareng ngajaga stabilitas lipid mémbran, ku kituna ngajaga fotosintésis sareng kasaimbangan Na+/K+ dina bibit. Nanging, ieu panilitian ogé ngagaduhan watesan; sanaos pangaruh sinergis TU sareng Arg parantos dikonfirmasi sareng mékanisme fisiologisna dijelaskeun dugi ka tingkat anu tangtu, mékanisme molekuler anu langkung rumit masih teu jelas. Ku alatan éta, panilitian salajengna ngeunaan mékanisme sinergis TU sareng Arg nganggo metode transkriptomik, metabolomik sareng metode sanésna diperyogikeun.
Kumpulan data anu dianggo sareng/atanapi dianalisis salami panilitian ayeuna sayogi ti panulis anu saluyu upami aya pamundut anu wajar.
Waktos posting: 19 Méi-2025