İklim değişikliği ve hızlı nüfus artışı, küresel gıda güvenliği için en önemli zorluklar haline gelmiştir. Umut vadeden çözümlerden biri ise şudur:bitki büyüme düzenleyicileri(Bitki Büyümesini Teşvik Eden Maddeler - PGR'ler), mahsul verimini artırmak ve çöl iklimi gibi elverişsiz yetiştirme koşullarının üstesinden gelmek için kullanılmaktadır. Son zamanlarda, karotenoid zaksinon ve iki analogu (MiZax3 ve MiZax5), sera ve tarla koşullarında tahıl ve sebze mahsullerinde umut vadeden büyüme teşvik edici aktivite göstermiştir. Burada, Kamboçya'da iki yüksek değerli sebze mahsulünün (patates ve Suudi Arabistan çileği) büyümesi ve verimi üzerindeki farklı konsantrasyonlardaki MiZax3 ve MiZax5'in (2021'de 5 μM ve 10 μM; 2022'de 2,5 μM ve 5 μM) etkilerini daha ayrıntılı olarak araştırdık. 2021-2022 yılları arasında beş bağımsız tarla denemesinde, her iki MiZax uygulamasının da bitki agronomik özelliklerini, verim bileşenlerini ve genel verimi önemli ölçüde iyileştirdiği gözlemlenmiştir. MiZax'ın, humik asitten (burada karşılaştırma için kullanılan yaygın olarak kullanılan ticari bir bileşik) çok daha düşük dozlarda kullanıldığına dikkat çekmekte fayda var. Dolayısıyla, sonuçlarımız MiZax'ın, çöl koşullarında ve nispeten düşük konsantrasyonlarda bile sebze bitkilerinin büyümesini ve verimini artırmak için kullanılabilecek çok um promising bir bitki büyüme düzenleyicisi olduğunu göstermektedir.
Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü'ne (FAO) göre, artan küresel nüfusu beslemek için gıda üretim sistemlerimizin 2050 yılına kadar neredeyse üç katına çıkması gerekiyor (FAO: Dünya 2050 yılına kadar %70 daha fazla gıdaya ihtiyaç duyacak¹). Aslında, hızlı nüfus artışı, kirlilik, zararlı böceklerin yayılması ve özellikle iklim değişikliğinin neden olduğu yüksek sıcaklıklar ve kuraklıklar, küresel gıda güvenliğinin karşı karşıya olduğu zorluklardır². Bu bağlamda, optimum olmayan koşullarda tarımsal ürünlerin brüt verimini artırmak, bu acil soruna tartışılmaz çözümlerden biridir. Bununla birlikte, bitki büyümesi ve gelişimi esas olarak topraktaki besin maddelerinin mevcudiyetine bağlıdır ve kuraklık, tuzluluk veya biyotik stres gibi olumsuz çevresel faktörler tarafından ciddi şekilde kısıtlanır³⁻⁵. Bu stresler, ürünlerin sağlığını ve gelişimini olumsuz etkileyebilir ve nihayetinde ürün veriminin azalmasına yol açabilir⁶. Ayrıca, sınırlı tatlı su kaynakları ürün sulamasını ciddi şekilde etkilerken, küresel iklim değişikliği kaçınılmaz olarak ekilebilir arazi alanını azaltır ve sıcak hava dalgaları gibi olaylar ürün verimliliğini düşürür⁷⁻⁸. Suudi Arabistan da dahil olmak üzere dünyanın birçok yerinde yüksek sıcaklıklar yaygındır. Biyostimülanların veya bitki büyüme düzenleyicilerinin (PGR'ler) kullanımı, büyüme döngüsünü kısaltmak ve verimi en üst düzeye çıkarmak için faydalıdır. Bitki dayanıklılığını artırabilir ve bitkilerin elverişsiz büyüme koşullarıyla başa çıkmasını sağlayabilir⁹. Bu bağlamda, biyostimülanlar ve bitki büyüme düzenleyicileri, bitki büyümesini ve verimliliğini artırmak için optimum konsantrasyonlarda kullanılabilir¹⁰,¹¹.
Karotenoidler, fitohormonlar absisik asit (ABA) ve strigolakton (SL)12,13,14'ün yanı sıra yakın zamanda keşfedilen büyüme düzenleyicileri zaksinon, anoren ve siklositral15,16,17,18,19 için de öncü görevi gören tetraterpenoidlerdir. Bununla birlikte, karotenoid türevleri de dahil olmak üzere çoğu gerçek metabolitin doğal kaynakları sınırlıdır ve/veya kararsızdır, bu da bunların bu alanda doğrudan uygulanmasını zorlaştırmaktadır. Bu nedenle, son birkaç yıldır tarımsal uygulamalar için çeşitli ABA ve SL analogları/mimetikleri geliştirilmiş ve test edilmiştir20,21,22,23,24,25. Benzer şekilde, biz de yakın zamanda pirinç köklerinde şeker metabolizmasını artırarak ve SL homeostazını düzenleyerek etkilerini gösterebilen büyüme teşvik edici bir metabolit olan zaksinon (MiZax) mimetiklerini geliştirdik19,26. Zaxinone 3 (MiZax3) ve MiZax5'in (kimyasal yapıları Şekil 1A'da gösterilmiştir) taklitleri, hidroponik olarak ve toprakta yetiştirilen yabani tip pirinç bitkilerinde zaxinone ile karşılaştırılabilir biyolojik aktivite göstermiştir26. Dahası, domates, hurma, yeşil biber ve kabak bitkilerinin zaxinone, MiZax3 ve MiZax5 ile muamele edilmesi, sera ve açık alan koşullarında bitki büyümesini ve verimliliğini, yani biber verimini ve kalitesini iyileştirmiş, bu da biyostimülan olarak rollerini ve bitki büyüme düzenleyicisi (PGR) olarak kullanımlarını göstermiştir27. İlginç bir şekilde, MiZax3 ve MiZax5 ayrıca yüksek tuzluluk koşullarında yetiştirilen yeşil biberin tuz toleransını da iyileştirmiş ve MiZax3, çinko içeren metal-organik çerçevelerle kaplandığında meyvelerin çinko içeriğini artırmıştır7,28.
(A) MiZax3 ve MiZax5'in kimyasal yapıları. (B) Açık alan koşullarında patates bitkilerine 5 µM ve 10 µM konsantrasyonlarında MZ3 ve MZ5'in yaprak püskürtmesinin etkisi. Deney 2021 yılında gerçekleştirilecektir. Veriler ortalama ± standart sapma olarak sunulmuştur. n≥15. İstatistiksel analiz, tek yönlü varyans analizi (ANOVA) ve Tukey'nin post hoc testi kullanılarak yapılmıştır. Yıldız işaretleri, simülasyona kıyasla istatistiksel olarak anlamlı farklılıkları göstermektedir (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, anlamlı değil). HA – hümik asit; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – hümik asit; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Bu çalışmada, MiZax'ı (MiZax3 ve MiZax5) üç farklı yaprak uygulama konsantrasyonunda (2021'de 5 µM ve 10 µM, 2022'de 2,5 µM ve 5 µM) değerlendirdik ve patates (Solanum tuberosum L.) ile karşılaştırdık. Ticari büyüme düzenleyici hümik asit (HA), 2021 ve 2022 yıllarında çilek sera denemelerinde ve tipik bir çöl iklimi bölgesi olan Suudi Arabistan Krallığı'ndaki dört tarla denemesinde çilek (Fragaria ananassa) ile karşılaştırıldı. HA, toprakta besin bulunabilirliğini artırmak ve hormonal homeostazı düzenleyerek bitki büyümesini teşvik etmek de dahil olmak üzere birçok faydalı etkiye sahip, yaygın olarak kullanılan bir biyostimülan olmasına rağmen, sonuçlarımız MiZax'ın HA'dan daha üstün olduğunu göstermektedir.
Elmas çeşidi patates yumruları Suudi Arabistan, Cidde'deki Jabbar Nasser Al Bishi Ticaret Şirketi'nden satın alındı. "Sweet Charlie" ve "Festival" olmak üzere iki çilek çeşidinin fideleri ve hümik asit Suudi Arabistan, Riyad'daki Modern Agritech Şirketi'nden satın alındı. Bu çalışmada kullanılan tüm bitki materyali, Nesli Tehlike Altında Olan Türlerle İlgili Araştırmalar Hakkında IUCN Politika Bildirisi ve Nesli Tehlike Altında Olan Yabani Hayvan ve Bitki Türlerinin Ticareti Sözleşmesi'ne uygundur.
Deney alanı Suudi Arabistan'ın Hada Al-Sham şehrinde (21°48′3″N, 39°43′25″E) bulunmaktadır. Toprak kumlu tınlı olup pH değeri 7,8, EC değeri ise 1,79 dcm-130'dur. Toprak özellikleri Ek Tablo S1'de gösterilmiştir.
Gerçek yaprak aşamasındaki üç çilek (Fragaria x ananassa D. var. Festival) fidesi, sera koşullarında 10 μM MiZax3 ve MiZax5 ile yaprak püskürtmesinin büyüme özellikleri ve çiçeklenme zamanı üzerindeki etkisini değerlendirmek için üç gruba ayrıldı. Modelleme işlemi olarak yapraklara su ( %0,1 aseton içeren) püskürtüldü. MiZax yaprak püskürtmeleri birer haftalık aralıklarla 7 kez uygulandı. İki bağımsız deney sırasıyla 15 ve 28 Eylül 2021 tarihlerinde gerçekleştirildi. Her bir bileşiğin başlangıç dozu 50 ml olup, daha sonra kademeli olarak 250 ml'lik nihai doza kadar artırıldı. İki ardışık hafta boyunca, çiçek açan bitki sayısı her gün kaydedildi ve çiçeklenme oranı dördüncü haftanın başında hesaplandı. Büyüme özelliklerini belirlemek için, büyüme fazının sonunda ve üreme fazının başında yaprak sayısı, bitki taze ve kuru ağırlığı, toplam yaprak alanı ve bitki başına sürgün sayısı ölçüldü. Yaprak alanı, yaprak alanı ölçüm cihazı kullanılarak ölçüldü ve taze örnekler 100°C'de 48 saat boyunca fırında kurutuldu.
İki tarla deneyi gerçekleştirildi: erken ve geç sürüm. “Diamant” çeşidi patates yumruları, sırasıyla erken ve geç olgunlaşma dönemleri için Kasım ve Şubat aylarında ekildi. Biyostimülanlar (MiZax-3 ve -5), 5,0 ve 10,0 µM (2021) ve 2,5 ve 5,0 µM (2022) konsantrasyonlarında kullanıldı. Humik asit (HA) 1 g/l haftada 8 kez püskürtüldü. Negatif kontrol olarak su veya aseton kullanıldı. Tarla deneyi tasarımı (Ek Şekil S1)'de gösterilmiştir. Tarla deneylerini yürütmek için 2,5 m × 3,0 m parsel alanına sahip rastgele tam blok tasarımı (RCBD) kullanıldı. Her uygulama, bağımsız tekrarlar olarak üç kez tekrarlandı. Her parsel arasındaki mesafe 1,0 m, her blok arasındaki mesafe 2,0 m'dir. Bitkiler arasındaki mesafe 0,6 m, sıralar arasındaki mesafe 1 m'dir. Patates bitkileri, her damlalık başına 3,4 litre oranında damla sulama yöntemiyle günlük olarak sulandı. Sistem, bitkilere su sağlamak için günde iki kez, her seferinde 10 dakika süreyle çalıştırıldı. Kuraklık koşullarında patates yetiştirmek için önerilen tüm tarımsal teknikler uygulandı31. Dikimden dört ay sonra, standart teknikler kullanılarak bitki boyu (cm), bitki başına dal sayısı, patates bileşimi ve verimi ile yumru kalitesi ölçüldü.
İki çilek çeşidinin (Sweet Charlie ve Festival) fideleri tarla koşullarında test edildi. Biyostimülanlar (MiZax-3 ve -5), 2021 yılında 5,0 ve 10,0 µM, 2022 yılında ise 2,5 ve 5,0 µM konsantrasyonlarında haftada sekiz kez yaprak spreyi olarak kullanıldı. MiZax-3 ve -5 ile paralel olarak, litre başına 1 g HA yaprak spreyi olarak kullanıldı; negatif kontrol olarak ise H2O kontrol karışımı veya aseton kullanıldı. Çilek fideleri, kasım ayı başlarında 2,5 x 3 m'lik bir alana, 0,6 m bitki aralığı ve 1 m sıra aralığı ile dikildi. Deney, Rastgele Blok Tasarımı (RCBD) yöntemiyle gerçekleştirildi ve üç kez tekrarlandı. Bitkiler, 0,6 m aralıklarla yerleştirilmiş ve 3,4 L kapasiteli damlatıcılar içeren bir damlama sulama sistemi kullanılarak her gün saat 7:00 ve 17:00'de 10 dakika süreyle sulandı. Büyüme mevsimi boyunca tarımsal teknik bileşenler ve verim parametreleri ölçüldü. Toplam çözünmüş katı madde (TSS%), C vitamini32, asitlik ve toplam fenolik bileşikler33 dahil olmak üzere meyve kalitesi, Kral Abdulaziz Üniversitesi Hasat Sonrası Fizyoloji ve Teknoloji Laboratuvarı'nda değerlendirildi.
Veriler ortalama olarak, varyasyonlar ise standart sapma olarak ifade edilmiştir. İstatistiksel anlamlılık, p < 0,05 olasılık düzeyinde Tukey'nin çoklu karşılaştırma testi kullanılarak tek yönlü ANOVA (tek yönlü ANOVA) veya iki yönlü ANOVA veya anlamlı farklılıkları tespit etmek için iki kuyruklu Student's t testi kullanılarak belirlenmiştir (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001). Tüm istatistiksel yorumlamalar GraphPad Prism sürüm 8.3.0 kullanılarak yapılmıştır. İlişkiler, çok değişkenli istatistiksel bir yöntem olan temel bileşen analizi (PCA) kullanılarak R paketi 34 ile test edilmiştir.
Önceki bir raporda, MiZax'ın 5 ve 10 μM konsantrasyonlarında bahçe bitkilerinde büyümeyi teşvik edici aktivitesini gösterdik ve Toprak Bitki Deneyi (SPAD)27'de klorofil göstergesini iyileştirdik. Bu sonuçlara dayanarak, 2021 yılında çöl iklimlerinde yapılan saha denemelerinde, önemli bir küresel gıda ürünü olan patates üzerindeki MiZax etkilerini değerlendirmek için aynı konsantrasyonları kullandık. Özellikle, MiZax'ın fotosentezin son ürünü olan nişasta birikimini artırıp artırmayacağını test etmekle ilgilendik. Genel olarak, MiZax uygulaması, hümik aside (HA) kıyasla patates bitkilerinin büyümesini iyileştirdi ve bitki boyunda, biyokütlede ve dal sayısında artışa neden oldu (Şekil 1B). Ayrıca, 5 μM MiZax3 ve MiZax5'in, 10 μM'ye kıyasla bitki boyunu, dal sayısını ve bitki biyokütlesini artırmada daha güçlü bir etkiye sahip olduğunu gözlemledik (Şekil 1B). MiZax, büyümedeki iyileşmenin yanı sıra, hasat edilen yumruların sayısı ve ağırlığı ile ölçülen verimi de artırdı. Genel faydalı etki, MiZax 10 μM konsantrasyonda uygulandığında daha az belirgindi; bu da bu bileşiklerin bu konsantrasyonun altında uygulanması gerektiğini düşündürmektedir (Şekil 1B). Ek olarak, aseton (sahte) ve su (kontrol) uygulamaları arasında kaydedilen tüm parametrelerde herhangi bir fark gözlemlemedik; bu da gözlemlenen büyüme modülasyonu etkilerinin çözücüden kaynaklanmadığını göstermektedir ve bu durum önceki raporumuzla tutarlıdır27.
Suudi Arabistan'da patates yetiştirme mevsimi erken ve geç olgunlaşma dönemlerinden oluştuğu için, açık alanların mevsimsel etkisini değerlendirmek amacıyla 2022 yılında düşük konsantrasyonlarda (2,5 ve 5 µM) iki mevsim boyunca ikinci bir saha çalışması gerçekleştirdik (Ek Şekil S2A). Beklendiği gibi, 5 µM MiZax'ın her iki uygulaması da ilk denemeye benzer büyüme artırıcı etkiler gösterdi: bitki boyunda artış, dallanmada artış, daha yüksek biyokütle ve yumru sayısında artış (Şekil 2; Ek Şekil S3). Önemli olarak, bu PGR'lerin 2,5 µM konsantrasyonunda önemli etkiler gösterdiğini gözlemledik, oysa GA uygulaması tahmin edilen etkileri göstermedi. Bu sonuç, MiZax'ın beklenenden daha düşük konsantrasyonlarda bile kullanılabileceğini göstermektedir. Ayrıca, MiZax uygulaması yumruların uzunluğunu ve genişliğini de artırdı (Ek Şekil S2B). Ayrıca yumru ağırlığında da önemli bir artış tespit ettik, ancak 2,5 µM konsantrasyonu yalnızca her iki ekim sezonunda uygulandı;
2022 yılında KAU tarlasında erken olgunlaşan patates bitkileri üzerindeki MiZax'ın etkisinin bitki fenotipik değerlendirmesi. Veriler ortalama ± standart sapmayı temsil etmektedir. n≥15. İstatistiksel analiz, tek yönlü varyans analizi (ANOVA) ve Tukey'nin post hoc testi kullanılarak yapılmıştır. Yıldız işaretleri, simülasyona kıyasla istatistiksel olarak anlamlı farklılıkları göstermektedir (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, anlamlı değil). HA – hümik asit; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – hümik asit; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Tedavi (T) ve yılın (Y) etkilerini daha iyi anlamak için, etkileşimlerini (T x Y) incelemek üzere iki yönlü ANOVA kullanıldı. Tüm biyostimülanlar (T) patates bitkisinin boyunu ve biyokütlesini önemli ölçüde artırmış olsa da, sadece MiZax3 ve MiZax5 yumru sayısını ve ağırlığını önemli ölçüde artırmıştır; bu da patates yumrularının iki MiZax'a karşı çift yönlü tepkilerinin esasen benzer olduğunu göstermektedir (Şekil 3). Ek olarak, sezonun başında hava (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) daha sıcak hale gelir (ortalama 28 °C ve nem %52 (2022)), bu da genel yumru biyokütlesini önemli ölçüde azaltır (Şekil 2; Ek Şekil S3).
5 µm'lik işlem (T), yıl (Y) ve bunların etkileşiminin (T x Y) patatesler üzerindeki etkilerini inceleyin. Veriler ortalama ± standart sapmayı temsil etmektedir. n ≥ 30. İstatistiksel analiz, iki yönlü varyans analizi (ANOVA) kullanılarak yapılmıştır. Yıldız işaretleri, simülasyona kıyasla istatistiksel olarak anlamlı farklılıkları göstermektedir (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, anlamlı değil). HA – hümik asit; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Ancak, Myzax uygulaması yine de geç olgunlaşan bitkilerin büyümesini teşvik etme eğilimindeydi. Genel olarak, üç bağımsız deneyimiz, MiZax uygulamasının dal sayısını artırarak bitki yapısı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu şüphe götürmez bir şekilde gösterdi. Aslında, MiZax uygulamasından sonra dal sayısı üzerinde (T) ve (Y) arasında önemli bir iki yönlü etkileşim etkisi vardı (Şekil 3). Bu sonuç, strigolakton (SL) biyosentezinin negatif düzenleyicileri olarak aktiviteleriyle tutarlıdır26. Ek olarak, daha önce Zaxinone uygulamasının pirinç köklerinde nişasta birikimine neden olduğunu göstermiştik35; bu da yumruların esas olarak nişastadan oluşması nedeniyle MiZax uygulamasından sonra patates yumrularının boyut ve ağırlığındaki artışı açıklayabilir.
Meyve bitkileri önemli ekonomik bitkilerdir. Çilekler kuraklık ve yüksek sıcaklık gibi abiyotik stres koşullarına karşı hassastır. Bu nedenle, MiZax'ın çilekler üzerindeki etkisini yapraklara püskürterek araştırdık. İlk olarak, çilek büyümesi üzerindeki etkisini değerlendirmek için 10 µM konsantrasyonda MiZax uyguladık (Festival çeşidi). İlginç bir şekilde, MiZax3'ün sürgün sayısını önemli ölçüde artırdığını, bunun da dallanmayı artırdığını, MiZax5'in ise sera koşullarında çiçeklenme oranını, bitki biyokütlesini ve yaprak alanını iyileştirdiğini gözlemledik (Ek Şekil S4), bu da bu iki bileşiğin biyolojik olarak farklılık gösterebileceğini düşündürmektedir. Gerçek yaşam tarım koşullarında çilekler üzerindeki etkilerini daha iyi anlamak için, 2021 yılında yarı kumlu toprakta yetiştirilen çilek bitkilerine (cv. Sweet Charlie) 5 ve 10 µM MiZax uygulayarak saha denemeleri gerçekleştirdik (Şekil S5A). GC ile karşılaştırıldığında, bitki biyokütlesinde bir artış gözlemlemedik, ancak meyve sayısında bir artış eğilimi bulduk (Şekil C6A-B). Bununla birlikte, MiZax uygulaması tek meyve ağırlığında önemli bir artışa neden oldu ve konsantrasyon bağımlılığına işaret etti (Ek Şekil S5B; Ek Şekil S6B), bu da bu bitki büyüme düzenleyicilerinin çöl koşullarında uygulandığında çilek meyve kalitesi üzerindeki etkisini göstermektedir.
Büyüme teşvik edici etkinin çeşit tipine bağlı olup olmadığını anlamak için, Suudi Arabistan'da iki ticari çilek çeşidi (Sweet Charlie ve Festival) seçtik ve 2022 yılında düşük konsantrasyonlarda MiZax (2,5 ve 5 µM) kullanarak iki saha çalışması gerçekleştirdik. Sweet Charlie için, toplam meyve sayısı önemli ölçüde artmasa da, MiZax ile işlem görmüş bitkilerde meyve biyokütlesi genel olarak daha yüksekti ve MiZax3 uygulamasından sonra parsel başına meyve sayısı arttı (Şekil 4). Bu veriler, MiZax3 ve MiZax5'in biyolojik aktivitelerinin farklı olabileceğini daha da göstermektedir. Ek olarak, MiZax ile işlemden sonra, bitkilerin taze ve kuru ağırlığında ve bitki sürgünlerinin uzunluğunda bir artış gözlemledik. Sürgün sayısı ve yeni bitki sayısı ile ilgili olarak, sadece 5 µM MiZax'ta bir artış bulduk (Şekil 4), bu da optimal MiZax koordinasyonunun bitki türüne bağlı olduğunu göstermektedir.
2022 yılında KAU tarlalarında yapılan çalışmada MiZax'ın bitki yapısı ve çilek verimi (Sweet Charlie çeşidi) üzerindeki etkisi gösterilmiştir. Veriler ortalama ± standart sapma olarak verilmiştir. n ≥ 15, ancak parsel başına meyve sayısı üç parselden (n = 3) 15 bitkiden ortalama alınarak hesaplanmıştır. İstatistiksel analiz, tek yönlü varyans analizi (ANOVA) ve Tukey'nin post hoc testi veya iki kuyruklu Student's t testi kullanılarak yapılmıştır. Yıldız işaretleri, simülasyona kıyasla istatistiksel olarak anlamlı farklılıkları göstermektedir (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, anlamlı değil). HA – hümik asit; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Festival çeşidi çileklerde meyve ağırlığı ve bitki biyokütlesi ile ilgili olarak benzer büyüme uyarıcı aktivite gözlemledik (Şekil 5); ancak bitki başına veya parsel başına toplam meyve sayısında anlamlı farklılıklar bulamadık (Şekil 5). İlginç bir şekilde, MiZax uygulaması bitki uzunluğunu ve sürgün sayısını artırdı, bu da bu bitki büyüme düzenleyicilerinin meyve mahsullerinin büyümesini iyileştirmek için kullanılabileceğini gösteriyor (Şekil 5). Ek olarak, tarladan toplanan iki çeşidin meyve kalitesini anlamak için çeşitli biyokimyasal parametreler ölçtük, ancak tüm uygulamalar arasında herhangi bir fark elde edemedik (Ek Şekil S7; Ek Şekil S8).
MiZax'ın KAU tarlasındaki (Festival çeşidi) çilek bitki yapısı ve verimi üzerindeki etkisi, 2022. Veriler ortalama ± standart sapma olarak verilmiştir. n ≥ 15, ancak parsel başına meyve sayısı üç parselden (n = 3) 15 bitkiden ortalama alınarak hesaplanmıştır. İstatistiksel analiz, tek yönlü varyans analizi (ANOVA) ve Tukey'nin post hoc testi veya iki kuyruklu Student's t testi kullanılarak yapılmıştır. Yıldız işaretleri, simülasyona kıyasla istatistiksel olarak anlamlı farklılıkları göstermektedir (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, anlamlı değil). HA – hümik asit; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Çilekler üzerinde yaptığımız çalışmalarda, MiZax3 ve MiZax5'in biyolojik aktivitelerinin farklı olduğu ortaya çıktı. İlk olarak, aynı çeşit (Sweet Charlie) üzerinde uygulama (T) ve yıl (Y) etkilerini, etkileşimlerini (T x Y) belirlemek için iki yönlü ANOVA kullanarak inceledik. Buna göre, GA'nın çilek çeşidi (Sweet Charlie) üzerinde hiçbir etkisi olmadı, oysa 5 μM MiZax3 ve MiZax5 bitki ve meyve biyokütlesini önemli ölçüde artırdı (Şekil 6), bu da iki MiZax'ın çilek üretimini teşvik etmedeki iki yönlü etkileşimlerinin çok benzer olduğunu göstermektedir.
5 µM'lik uygulama (T), yıl (Y) ve bunların etkileşiminin (T x Y) çilekler (cv. Sweet Charlie) üzerindeki etkilerini değerlendirin. Veriler ortalama ± standart sapmayı temsil eder. n ≥ 30. İstatistiksel analiz, iki yönlü varyans analizi (ANOVA) kullanılarak yapılmıştır. Yıldız işaretleri, simülasyona kıyasla istatistiksel olarak anlamlı farklılıkları gösterir (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, anlamlı değil). HA – hümik asit; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Ek olarak, MiZax aktivitesinin iki çeşitte biraz farklı olduğu göz önüne alındığında (Şekil 4; Şekil 5), tedavi (T) ve iki çeşidi (C) karşılaştıran iki yönlü ANOVA gerçekleştirdik. İlk olarak, hiçbir tedavi parsel başına meyve sayısını etkilemedi (Şekil 7), bu da (T x C) arasında anlamlı bir etkileşim olmadığını ve ne MiZax'ın ne de HA'nın toplam meyve sayısına katkıda bulunmadığını göstermektedir. Buna karşılık, MiZax (ancak HA değil) bitki ağırlığını, meyve ağırlığını, sürgünleri ve yeni bitkileri önemli ölçüde artırdı (Şekil 7), bu da MiZax3 ve MiZax5'in farklı çilek bitki çeşitlerinin büyümesini önemli ölçüde teşvik ettiğini göstermektedir. İki yönlü ANOVA (T x Y) ve (T x C)'ye dayanarak, MiZax3 ve MiZax5'in tarla koşullarındaki büyüme teşvik edici aktivitelerinin çok benzer ve tutarlı olduğu sonucuna varabiliriz.
5 µM (T), iki çeşit (C) ve bunların etkileşimi (T x C) ile çilek muamelesinin değerlendirilmesi. Veriler ortalama ± standart sapmayı temsil etmektedir. n ≥ 30, ancak parsel başına meyve sayısı üç parselden 15 bitkiden ortalama olarak hesaplanmıştır (n = 6). İstatistiksel analiz iki yönlü varyans analizi (ANOVA) kullanılarak yapılmıştır. Yıldız işaretleri simülasyona kıyasla istatistiksel olarak anlamlı farklılıkları göstermektedir (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, anlamlı değil). HA – hümik asit; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Son olarak, uygulanan bileşiklerin patates (T x Y) ve çilek (T x C) üzerindeki etkilerini değerlendirmek için temel bileşen analizini (PCA) kullandık. Bu şekiller, HA uygulamasının patateslerde aseton veya çileklerde su ile benzer olduğunu (Şekil 8) ve bitki büyümesi üzerinde nispeten küçük bir pozitif etki gösterdiğini ortaya koymaktadır. İlginç bir şekilde, MiZax3 ve MiZax5'in genel etkileri patateste aynı dağılımı gösterirken (Şekil 8A), bu iki bileşiğin çilekteki dağılımı farklıydı (Şekil 8B). MiZax3 ve MiZax5 bitki büyümesi ve veriminde ağırlıklı olarak pozitif bir dağılım gösterse de, PCA analizi büyüme düzenleme aktivitesinin bitki türüne de bağlı olabileceğini göstermiştir.
(A) Patates (T x Y) ve (B) Çilek (T x C) için temel bileşen analizi (PCA). Her iki grup için puan grafikleri. Her bir bileşeni birbirine bağlayan çizgi, kümenin merkezine doğru uzanır.
Özetle, iki yüksek değerli ürün üzerinde yaptığımız beş bağımsız saha çalışmasına ve 2020-2022 yılları arasındaki önceki raporlarımızla tutarlı olarak26,27, MiZax3 ve MiZax5, tahıllar, odunsu bitkiler (hurma ağaçları) ve bahçe meyveleri26,27 dahil olmak üzere bitki büyümesini ve verimini artırabilen umut vadeden bitki büyüme düzenleyicileridir. Biyolojik aktivitelerinin ötesindeki moleküler mekanizmalar belirsizliğini korusa da, saha uygulamaları için büyük potansiyele sahiptirler. En önemlisi, hümik aside kıyasla MiZax çok daha küçük miktarlarda (mikromolar veya miligram seviyesinde) uygulanır ve olumlu etkileri daha belirgindir. Bu nedenle, MiZax3'ün uygulama başına dozajını (düşükten yüksek konsantrasyona): 3, 6 veya 12 g/ha ve MiZax5'in dozajını: 4, 7 veya 13 g/ha olarak tahmin ediyoruz; bu da bu bitki büyüme düzenleyicilerini ürün verimini artırmak için oldukça uygulanabilir kılıyor.
Yayın tarihi: 29 Temmuz 2024