A biostimuláns megakadályozza a termésveszteséget és csökkenti az oxidatív károsodást a csökkent NPK táplálékkal termesztett paradicsomnövényekben *

* Ezt a kutatást a Banja Luka Egyetem Mezőgazdasági Karán végezték.

Töltse le az idézetet
https://doi.org/10.1080/17429145.2017.1319503
CrossMark

Növény-talaj kölcsönhatások (beleértve a növény-víz kölcsönhatásokat)

Teljes cikk
Ábrák és adatok
Hivatkozások
Kiegészítő
Idézetek
Metrikák
Engedélyezés
Újranyomtatások és engedélyek
PDF

ABSZTRAKT

A növényi biostimulánsok olyan anyagok, amelyek képesek módosítani a növények fiziológiai folyamatait oly módon, hogy potenciális előnyökkel járjanak a növekedés, fejlődés vagy stresszválasz szempontjából. A biostimuláns alkalmazás két paradicsomhibridre (Ombeline F1 és Bostina F1) csökkentett nitrogén-, foszfor- és káliumtartalmú (NPK) táplálékra történő alkalmazásának hatásait vizsgálták az oxidatív stressz kialakulásának megakadályozása, valamint a termés és a gyümölcs minőségének romlása érdekében. A kapott eredmények szerint a lombozat alkalmazott Viva® biostimuláns csökkentette a szuperoxid-diszmutáz (SOD, EC 1.15.1.1) és a peroxidáz (POD, EC 1.11.1.7) aktivitását a paradicsomlevelekben, még akkor is, ha az ajánlott NPK-táplálkozás 40% -kal csökkent. A gyümölcs minőségi paraméterei (az összes oldható szilárd anyag, az összes savasság, az aszkorbinsav és a likopintartalom) és a hozam a makroszintű tápanyag-megtermékenyítésben is megmaradtak, amikor biostimulánst adtak hozzá. A biostimuláns és a csökkent NPK-műtrágya kombinációja lehetővé tette a sejtek homeosztázisának stabilitását a paradicsomnövényekben és jobb alkalmazkodást a stressz körülményekhez. Megvitatták annak lehetőségét, hogy a biostimuláns környezetbarát eszközként alkalmazható legyen az ásványi műtrágyák csökkentésében, a termés és a gyümölcs minőségének negatív következményei nélkül.

1. Bemutatkozás

2. Anyag és módszerek

Online közzététel:

1. táblázat: A VIVA® biostimuláns összetétele és fizikai tulajdonságai (www.valagro.com).

Online közzététel:

2. táblázat: Alkalmazott ásványi táplálkozás (NPK) növényenként (g/növény).

2.1. Levelek és gyümölcsök mintavétele

Összetett levelekből (levéllemez levélnyél nélkül) vettünk mintát a második, harmadik és negyedik gyümölcsöt adó ág alatt, hogy homogén mintát kapjunk. A mintákat két csoportra osztottuk: az első részt folyékony nitrogénben porítottuk fel, és enzimes extrakcióhoz, valamint fotoszintetikus pigmentek elemzéséhez használtuk fel. A levelek második részét normál szobahőmérsékleten szárítottuk, és az összes fenol és az összes antioxidáns kapacitás (TAC) elemzésére használtuk.

A gyümölcsökből az első, a második, a harmadik és a negyedik gyümölcstermő ágból vettünk mintát, turmixgépben homogenizáltuk, és a kapott cefrét használtuk az összes oldható szilárd anyag, az összes savasság, a likopin és az aszkorbinsav elemzésére.

2.2. A teljes hozam meghatározása

A teljes terméshozam meghatározásához az összes gyümölcsöt gyümölcsöző ágakból vettük mintába, tömegüket a KERN 440 technikai mérleg segítségével mértük, és az eredményeket gramm/növény formájában adtuk meg.

2.3. A gyümölcsök aszkorbinsav-tartalmának meghatározása

Az aszkorbinsav-tartalom meghatározása titrimetriás módszerrel történt, standardizált analitikai eljárás alkalmazásával (AOAC 1990). A gyümölcspépet (25 g) habarcsban 20 ml 1% -os vizes sósavoldattal homogenizáltuk. Szűrés után az extraktumot 100 ml 1% -os oxálsavban oldjuk, és 10 ml alikvot részt 2,6-diklór-fenol-indofenollal (Tillman reagens) titrálunk. A titrálás végpontját rózsaszínűnek határoztuk meg, amely legalább 15 másodpercig tartó örvénylésen keresztül fennmarad. A kereskedelmi forgalomban kapható L-aszkorbinsavat használták standardként, és a számított értékeket μg × g -1 FW-ben fejezték ki.

2.4. A gyümölcsök összes oldható szilárd anyagának meghatározása

A gyümölcspépből származó friss paradicsomlevet vettük az összes oldható szilárdanyag-tartalom meghatározásához digitális refraktométer segítségével. A mintából készült gyümölcslevet közvetlenül egy refraktométerre préseltük, és az értékeket ° Brix egységben fejeztük ki a törésmutatóval szemben.

2.5. A gyümölcsök összes savtartalmának meghatározása

A gyümölcspépet (25 g) habarcsban extraháltuk dH2O-val, és a homogenátumot vízfürdőben 80 ° C-on 30 percig inkubáltuk. Szűrés után az extraktumot 250 ml dH2O-ban oldjuk. A titrálható savak tartalmát potenciometriás titrálással határoztuk meg, 0,1 M nátrium-hidroxidot és fenolftaleint használva indikátorként (Caretto és mtsai 2008). Az értékeket mg × g –1 FW-ben fejezzük ki.

2.6. A gyümölcsök likopintartalmának meghatározása

Az extrakciós módszert Fish és mtsai. (2002). 0,5 g gyümölcspépet 5 ml 0,05% butilezett hidroxi-toluolban (BHT) homogenizáltunk acetonban feloldva (w/v), és 15 ml etanol: hexán (1: 2) elegyet adtunk hozzá. Ezután a mintákat mágneses keverőlapon 15 percig keverjük, majd rázás után 3 ml dH2O-t adunk hozzá. Miután a fázisokat szobahőmérsékleten 5 percig elválasztottuk, a hexánréteget alkalmaztuk az abszorbancia mérésére 503 nm-nél, hexánt használva vakként. Kereskedelmi likopinelegyet használtunk standard vegyületként, és a paradicsomgyümölcs likopintartalmát μg × g −1 FW-ben fejezzük ki.

2.7. A fotoszintetikus pigmentkoncentráció meghatározása

Vettünk 0,5 g növényi anyagot (levéllemez levélnyél nélkül), és mozsárban mozsárral homogenizáltuk 100% aceton alkalmazásával. Szűrés és 25 ml térfogat hígítása után az abszorbanciát 662, 644 és 440 nm-en mértük vakon acetonnal. A becsléshez Holm (1954) és Wettstein (1957) molabszorpciós együtthatóit használtuk, és az eredményeket mg × g −1 FW-ben fejezzük ki.

2.8. A teljes fenolkoncentráció (TP) és a TAC meghatározása a levelekben

A száraz leveleket porítottuk és habarcsban 30% etanollal (1:40 tömeg/térfogat) homogenizáltuk. A homogenizátumot vízfürdőben inkubáltuk egy órán át 60 ° C-on, visszafolyató hűtő alkalmazásával. Szűrés után az extraktumot 30% etanolban oldjuk, és további elemzésre használjuk. A teljes fenoltartalmat spektrofotometriásan határoztuk meg, a Folin-Ciocalteu reagenssel reagált fenolok alapján (Ough & Amerine 1988). Gallusavat (GA) használtunk standardként, és a fenolkoncentrációt mg GA × g-1 DW-ben fejeztük ki. A TAC-ot FRAP (Ferric Reducing/Antioxidative Power) módszerrel (Benzie & Strain 1996) határozták meg, amely azon alapul, hogy az extraktum képes a Fe 3+ ionokat Fe 2+ ionokká redukálni a 2, 4, 6-tripiridil- Az s-triazint (TPTZ) és a TAC-t Fe 2+ × g-1 DW-ben fejezzük ki.

2.9. A levelek POD- és SOD-aktivitásának meghatározása

A növényi anyagot 100 mM Na-Pi pufferban (pH = 6,4) extraháltuk, amely 0,2% TWEEN-t és 1 mM fenil-metánszulfonil-fluoridot tartalmazott. A homogenátumot 10 percig 10 000 fordulat/perc sebességgel + 4 ° C-on centrifugáltuk, és a felülúszót használtuk az oldható fehérje elemzéséhez. Az összes fehérjetartalmat Lowry és munkatársai határozták meg. (1951). A natív elektroforézist 10% poliakrilamid gélen hajtottuk végre, 0,025 M Tris elektroforézis pufferrel és 0,192 M glicinnel (pH 8,3) és 120 és 160 V elektromos áram intenzitással. A gélre töltés előtt a mintákat töltő pufferrel (50 mM Tris pH 6,8, 10% glicerin és 0,1% bróm-fenol kék) 2: 1 arányban és 15 μg fehérjét alkalmaztunk.

A SOD esetében a vizualizáló géleket 30 percig inkubáltuk egy specifikus haldokló oldatban (100 mM Tris puffer, pH 7,8, 0,1 M EDTA, 0,245 mM nitroblue tetrazolium, 0,133 mM riboflavin, 1,72 mM TEMED). Inkubálás után a géleket UV-fény alatt megvilágítottuk, és a SOD izoformákat fehér csíkként detektáltuk az ibolya gélen.

A POD izoformákat ibolya sávként detektáltuk gél inkubálás után specifikus haldokló oldatban (0,01% 4-klór-a-naftol és 0,03% hidrogén-peroxid 0,1 M Na-Pi-ben, pH 6,4). Az összes gélt beolvastuk, majd Rf az izoformákat és az enzimatikus aktivitásokat denzitometriás módszerrel határoztuk meg Image Master Total Lab TL 120 szoftverrel (Nonlinear Dynamics Ltd., Durham, USA).

2.10. Statisztikai adatfeldolgozás

Az adatokat az SPSS Statistics 23 (2013) segítségével elemeztük. A varianciaanalízist (ANOVA) elvégeztük, és a kezelés közötti különbségek szignifikanciáját a legkevésbé szignifikáns különbség (LSD) segítségével teszteltük. A különbségeket jelentősnek nyilvánították a következő időpontban: o A biostimuláns megakadályozza a terméskiesést és csökkenti az oxidatív károsodásokat a csökkent NPK táplálékkal termesztett paradicsomnövényekben *

Online közzététel:

3. táblázat: Teljes gyümölcshozam (g) növényenként ± SE az Ombeline F1 és a Bostina F1 paradicsomhibrideknél különböző táplálkozási változatoknál.

3.2. A gyümölcs minőségi paraméterei

A csökkent NPK-táplálkozás statisztikailag szignifikáns csökkenést eredményezett az oldható szilárd anyagok és az összes savasság csökkenésében mindkét hibridben a kontrollhoz képest (1. ábra (a) és (b)). Fontos hangsúlyozni, hogy a teljes savtartalom tartalma jobban csökkent, mint az oldható szilárd anyag tartalma. Tehát az Ombeline F1-ben a csökkent táplálkozás az oldható szilárdanyag-tartalom 20% -kal, a teljes savasság pedig 30% -kal csökkentette, míg a Bostina F1-ben az oldható szilárd anyagok 21% -kal, a teljes savasság pedig 32% -kal csökkentek. Ezek az eredmények arra utalhatnak, hogy az NPK-hiány erősen gátolta a savak szintézisét, mint az oldható szilárd anyagok mindkét hibrid gyümölcsében. Az oldható szilárd anyag tartalom enyhe csökkenését figyelték meg a paradicsomgyümölcsöknél, standard NPK táplálékkal, biostimulánssal (az Ombeline F1 12% -kal, a Bostina F1 10% -kal). A standard NPK táplálékban alkalmazott biostimuláns alkalmazás csak a hibrid Ombeline F1-ben csökkentette a gyümölcs összes savtartalmát, 11% -kal. A biostimulánssal csökkentett NPK-tápanyagon növő növényekben statisztikailag szignifikáns csökkenést figyeltek meg az oldható szilárd anyagok, de megnövekedett a gyümölcs teljes savtartalma a Bostina F1 hibridben. A hibrid Ombeline F1-ben nem figyeltek meg jelentős változásokat e két paraméterben.

Online közzététel:

1. ábra Az összes oldható szilárd anyag (A), az összes titrálható savasság (B), az aszkorbinsav (C) és a likopin (D) tartalma az Ombeline F1 és a Bostina F1 paradicsomhibridek gyümölcsében különböző táplálkozási változatoknál: S: standard táplálék 100 % NPK); R: csökkent táplálkozás (40% NPK); SV: standard táplálék (100% NPK) biostimulánsok hozzáadásával; RV: csökkent táplálkozás (40% NPK) biostimulánsok hozzáadásával. *: Jelentősen eltérőo 1. ábra Az összes oldható szilárd anyag (A), az összes titrálható savasság (B), az aszkorbinsav (C) és a likopin (D) tartalma az Ombeline F1 és a Bostina F1 paradicsomhibridek gyümölcsében különböző táplálkozási változatoknál: S: standard táplálék 100 % NPK); R: csökkent táplálkozás (40% NPK); SV: standard táplálék (100% NPK) biostimulánsok hozzáadásával; RV: csökkent táplálkozás (40% NPK) biostimulánsok hozzáadásával. *: Jelentősen eltérőo A biostimuláns megakadályozza a termésveszteséget és csökkenti az oxidatív károsodást a csökkent NPK táplálékkal termesztett paradicsomnövényekben *

Online közzététel:

4. táblázat: Az oldható fehérje és a fotoszintetikus pigment (összes klorofill és karotinoidok) koncentrációja ± SE az Ombeline F1 és a Bostina F1 paradicsomhibridek leveleiben különböző táplálkozási változatoknál.

3.4. Levél antioxidáns kapacitása és fenoltartalma

A kapott eredmények statisztikailag szignifikáns növekedést mutattak a csökkent táplálkozással növelt növények teljes fenoltartalmában (TPC) a standard táplálkozáshoz képest mindkét vizsgált hibridben (Ombeline F1 28% és Bostina F1 71%) (2. ábra a)). Ezenkívül a csökkent táplálkozás a TAC növekedését eredményezte, az Ombeline F1-ben 43%, a Bostina F1-ben pedig 80% -kal (2. ábra (b)). A standard táplálással kombinált biostimuláns mindkét vizsgált hibridben statisztikai szignifikanciával növelte a TP-t és a TAC-ot, míg a csökkent táplálkozású biostimuláns a TC és a TAC szignifikáns csökkenéséhez vezetett a paradicsomlevelekben. Az Ombeline F1-ben a csökkent táplálkozáshoz tartozó biostimuláns hozzáadása a TP-t 57% -kal és a TAC-ot 59% -kal csökkentette, míg a Bostina F1-ben a meghatározott kezelés 14% -kal és a TAC 24% -kal csökkent.

Online közzététel:

2. ábra Az összes fenol, a TP (A) és az összes antioxidáns kapacitás, a TAC (B) koncentrációja az Ombeline F1 és a Bostina F1 paradicsomhibridek leveleiben különböző táplálkozási változatoknál. S: standard táplálék (100% NPK); R: csökkent táplálkozás (40% NPK); SV: standard táplálék (100% NPK) biostimulánsok hozzáadásával; RV: csökkent táplálkozás (40% NPK) biostimulánsok hozzáadásával. *: Jelentősen eltérőo 2. ábra Az összes fenol, a TP (A) és az összes antioxidáns kapacitás, a TAC (B) koncentrációja az Ombeline F1 és a Bostina F1 paradicsomhibridek leveleiben különböző táplálkozási változatoknál. S: standard táplálék (100% NPK); R: csökkent táplálkozás (40% NPK); SV: standard táplálék (100% NPK) biostimulánsok hozzáadásával; RV: csökkent táplálkozás (40% NPK) biostimulánsok hozzáadásával. *: Jelentősen eltérőo .105). A csökkent táplálkozású biostimuláns alkalmazása statisztikai szignifikanciával csökkent POD aktivitást (o .191). A csökkent táplálkozás mellett a biostimuláns mellett statisztikailag szignifikánsan csökkent a SOD aktivitás mindkét hibridben, mint a biostimuláns nélküli csökkent táplálékban (o A biostimuláns megakadályozza a termésveszteséget és csökkenti az oxidatív károsodást a csökkent NPK táplálékkal termesztett paradicsomnövényekben *

Online közzététel:

4.1. A gyümölcs minőségi paraméterei

4.2. Levélfehérje és fotoszintetikus pigmentkoncentráció

Mivel a nitrogén az aminosavak és a fehérje szerkezetének egyik kulcseleme, hiánya gyakran korrelál a megnövekedett bioszintézisükkel (Jiang et al. 2011). A kálium elengedhetetlen eleme a nitrát-reduktáz aktiválásának, és a káliumhiány gyakran társul a fehérjetartalom csökkenésével (Lavres Junior et al. 2010). A foszforhiány közvetetten csökkenti a fehérjeszintézist a fotoszintetikus készülék károsodásának és az alacsonyabb asszimilációnak köszönhetően (Terry & Ulrich 1973). Eredményeink a teljes fehérjetartalom növekedését jelzik biostimuláns hozzáadásával, ami várható volt, tekintve, hogy a növények további aminosavforrást kaptak így (4. táblázat). A növények nitrogénnel való ellátása közvetlenül befolyásolja a növekedést és fejlődést, elsősorban ennek a makroelemnek a fotoszintetikus folyamatokban betöltött alapvető szerepének és a karboxilációs enzimekkel való kapcsolatának köszönhetően (Pandey et al. 2000). A nitrogén, valamint a kálium és a foszfor elégtelen ellátása szinte mindig a klorofill koncentrációjának és a fotoszintetikus folyamatok sebességének csökkenéséhez vezet (Zhao et al. 2001; Bown et al. 2009). A biostimulánsok készítményeiben található huminsavak járulnak hozzá leginkább a növények klorofilltartalmának megőrzéséhez abiotikus stressz körülmények között (Selim et al. 2012). Kimutatták, hogy a huminsavak exogén alkalmazása aktiválja a fotoszintetikus folyamatok szempontjából fontos fehérjék transzkripciójában szereplő specifikus géneket (Trevisan és mtsai 2011). Eredményeink megerősítették, hogy a biostimuláns csak a hibrid Ombeline F1-ben akadályozta meg az NPK-redukció okozta fotoszintetikus pigmentvesztést, míg a Bostina F1 érzékenyebb volt, mivel a Viva® alkalmazás nem segített a pigmentek megőrzésében (4. táblázat).

4.3. Levél antioxidáns kapacitása és fenoltartalma

4.4. Levél enzim antioxidáns aktivitása

5. Következtetés

A csökkentett NPK-tápérték mellett növekvő paradicsomnövényeknél alkalmazott Viva® biostimuláns megakadályozta az oxidatív stressz előfordulását mindkét vizsgált hibrid leveleiben anélkül, hogy befolyásolta volna a gyümölcs hozamát és minőségét. A kutatás összes elért eredményét figyelembe véve arra a következtetésre juthatunk, hogy a biostimuláns alkalmazása csökkentheti az ásványi műtrágyák ésszerűtlen és környezetkárosító felhasználását.

Megjegyzések: S: szokásos táplálkozás (100% NPK); R: csökkent táplálkozás (40% NPK); SV: standard táplálék (100% NPK) biostimulánssal; RV: csökkent táplálkozás (40% NPK) biostimulánssal.

Megjegyzések: S: szokásos táplálkozás (100% NPK); R: csökkent táplálkozás (40% NPK); SV: standard táplálék (100% NPK) biostimuláns hozzáadásával; RV: csökkent táplálkozás (40% NPK) biostimuláns hozzáadásával.

Köszönetnyilvánítás

Hálásan köszönjük Mišo Milaković professzornak az angol fordításban nyújtott segítségét és Borut Bosančić urat (Banja Luka Egyetem Agrártudományi Kar) statisztikai elemzésekért.

Közzétételi nyilatkozat

Potenciális összeférhetetlenségről a szerzők nem számoltak be.

Megjegyzések

* Ezt a kutatást a Banja Luka Egyetem Mezőgazdasági Karán végezték.