Wachstumsveränderungen von Tomatensämlingen als Reaktion auf Natriumsalz von α

Jul 31, 2023

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 4024 (2023) Diesen Artikel zitieren

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In der vorliegenden Studie wurden Natriumsalz der α-Naphthalinessigsäure (NA), Kaliumsalz der Fulvosäure (KF) und ihre Kombinationen auf die Wachstumssubstrate von Tomatensämlingen (Solanum lycopersicum L.) unter Kältestress angewendet. Untersucht wurden die Veränderungen der oberirdischen Biomasse, der Wurzeleigenschaften, des Pigmentgehalts, der Chlorophyllfluoreszenz, der Photosynthese, der osmotischen Regulierungssubstanzen und der antioxidativen Enzymaktivität der Tomatensämlinge als Reaktion auf NA und KF. Die Anwendung von NA, KF und ihrer Kombination könnte das Wachstum der Pflanzenhöhe und des Stammdurchmessers von Tomatensämlingen unter Kältestress in unterschiedlichem Maße fördern und die Wurzeleigenschaften durch Erhöhung des Wurzelvolumens, der Wurzellänge und der Wurzelaktivität verbessern und die Ansammlung von Trockenmasse erhöhen. Darüber hinaus verbesserte die kombinierte Verwendung von NA und KF den Chlorophyllgehalt der Sämlingsblätter, qP, Fv/Fm, ΦPSII, Pn und erhöhte die Aktivität antioxidativer Enzyme in den Tomatenpflanzen. Die obigen Ergebnisse lassen auf einen synergistischen Effekt zwischen NA und KF zur Stimulierung des Keimlingswachstums und zur Verbesserung der ROS-Fängerfähigkeit von Tomaten schließen, über den in früheren Untersuchungen noch nie berichtet wurde. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um den physiologischen und molekularen Mechanismus zu untersuchen, der dem synergistischen Effekt zwischen NA und KF zugrunde liegt.

Das Bevölkerungswachstum und die wirtschaftliche Entwicklung haben die Nachfrage nach einer Steigerung der Pflanzenproduktivität, einschließlich Feldfrüchten, Obst und Gemüse, geweckt1,2. In den letzten Jahren wurde die gesamte Pflanzenproduktion jedoch ständig durch Umweltzerstörung, Zerstörung natürlicher Ökosysteme und Verlust der Artenvielfalt in Frage gestellt3,4,5,6,7,8,9,10, und die gesteigerte Produktion muss durch Verbesserungen erreicht werden Ernteertrag und Landnutzungseffizienz. Obwohl durch die genetischen Verbesserungen große Anstrengungen zur Steigerung des Ernteertragspotenzials unternommen wurden, hat die Ertragslücke in der tatsächlichen Produktion, die durch Umweltfaktoren, Düngemittelanwendung sowie verschiedene biotische und abiotische Belastungen beeinflusst wird, die Ertragsstabilität stark beeinträchtigt11. Daher werden dringend Ansätze zur Verbesserung des Pflanzenwachstums und zur Verringerung der negativen Auswirkungen von abiotischem Stress und unangemessenem Pflanzenmanagement auf die Ertragsstabilität benötigt. Die Regulierung des Pflanzenwachstums durch Pflanzenwachstumsregulatoren (PGR) ist ein wichtiger Ansatz in der modernen Landwirtschaft12,13. In den letzten Jahrzehnten wurden mehrere PGRs, darunter Paclobutrazol, Gibberelline, Chlormequatchlorid und Mepiquatchlorid, erfolgreich entwickelt und in der Produktion verschiedener Nutzpflanzen eingesetzt. Ihre Auswirkungen und Regulierungsmechanismen auf Ernteertrag, Qualität und Stresstoleranz wurden intensiv untersucht14,15, 16,17,18. Zu den Vorteilen der PGRs gehören die Verbesserung des Ernteertrags, die Veränderung der Wachstumsgeschwindigkeit der Pflanzen, die Regulierung der Ernährungsqualität und die Verbesserung der Stresstoleranz19,20,21,22. Der übermäßige Einsatz von PGRs kann jedoch Bedenken hinsichtlich möglicher Gesundheitsrisiken für Verbraucher und Umweltverschmutzung hervorrufen23. Pflanzliches Biostimulans bezeichnet ein Material, das Substanzen und/oder Mikroorganismen enthält, deren Funktion bei der Anwendung auf Pflanzen oder der Rhizosphäre darin besteht, natürliche Prozesse zu stimulieren, um unabhängig davon die Nährstoffaufnahme, die Nährstoffeffizienz, die Toleranz gegenüber abiotischem Stress und/oder die Erntequalität zu verbessern sein Nährstoffgehalt24. Das Biostimulans hatte eine ähnliche oder bessere Funktion, birgt jedoch im Vergleich zu PGRs ein geringeres Risiko für die menschliche Gesundheit und Umweltverschmutzung und wird mittlerweile häufig in der Obst- und Gemüseproduktion eingesetzt.

Das KF ist ein typisches Biostimulans, und NA ist ein synthetisches Auxin, das seit Jahrzehnten bekannt und als PGR, also ein Pflanzenschutzmittel, registriert ist. KF ist die aktive organische Verbindung in der Bodenfeuchtsäure. Es handelt sich um eine hocheffiziente makromolekulare organische Verbindung mit einer Molekülstruktur mit kurzen Kohlenstoffketten und hoher Löslichkeit25. KF hat ein niedriges Molekulargewicht und kann leicht von Nutzpflanzen aufgenommen und verwertet werden26, wodurch es nicht nur das Pflanzenwachstum regulieren, sondern auch Kalium für das Pflanzenwachstum liefern kann27. KF kann die Bildung neuer Wurzeln fördern, den Gehalt an Chlorophyll, Indolenzsäure und Abszissensäure erhöhen, die Ansammlung von Trockenmasse fördern, die Aktivität antioxidativer Enzyme steigern, die Magenöffnung verringern, die Transpirationsrate verringern und die Netto-Photosyntheserate verbessern, um so zu steigern Stressresistenz der Pflanzen und Verbesserung von Ernteertrag, -qualität und -nutzen28. NA ist eine Art Breitspektrum-Pflanzenwachstumsregulator mit hoher Effizienz und geringer Toxizität. NA kann die Zellteilung und -expansion fördern, die Blühgeschwindigkeit und den Fruchtansatz verbessern, das Fallen von Blüten und Früchten verhindern29, Früchte vergrößern, die frühe Reife fördern, den Ertrag steigern30 und die Qualität verbessern. Gleichzeitig kann NA auch die Dürreresistenz, die Kälteresistenz, die Beständigkeit gegen Staunässe sowie die Salz- und Alkaliresistenz der Pflanzen wirksam verbessern. Zuvor wurden die regulierenden Wirkungen von NA und KF in Weizen28, Sojabohnen31, Baumwolle32, Pfeffer33, Koriander34 und Ficus religiosa35 beobachtet. Dennoch blieb die Kombinationswirkung von NA und KF unbekannt.

Die Tomate (Solanum lycopersicum L.) stammt ursprünglich aus Ecuador und anderen Orten in Südamerika. Die Anbaufläche und der Ertrag von Tomaten in China gehören zu den besten der Welt und es handelt sich um eines der häufigsten Gemüse- und Obstsorten, die für das tägliche Leben der Menschen notwendig sind. In den letzten Jahrzehnten hat die Entwicklung des industriellen Anbaus den Übergang der Tomatenproduktion vom Freiland- zum Gewächshaus- oder Pflanzenfabrikanbau erheblich vorangetrieben, was die Produktionseffizienz und die Gewinne der Landwirte erheblich verbessert hat. Und es besteht ein wachsender Bedarf, das Wachstum von Tomatensämlingen durch PGRs oder Biostimulanzien unter intensiven Produktionsbedingungen zu fördern. Die vorliegende Studie untersuchte die Auswirkungen von NA, KF und ihren Kombinationen auf das Keimlingswachstum, die Photosynthese und die stresstoleranten Eigenschaften von Tomaten unter Kältestress. Wir fanden überraschenderweise heraus, dass NA, KF und ihre Kombination das Wachstum von Tomatensämlingen unter Kältestress beeinflussten. Darüber hinaus verbesserte der kombinierte Einsatz von NA und KF die Qualität der Tomatensämlinge deutlich. Nach unserem besten Wissen ist dies die erste Studie, die den synergistischen Effekt von NA und KF auf die Verbesserung des Pflanzenwachstums beobachtet hat.

Die Auswirkungen von NA, KF und ihrer Kombination auf die oberirdischen Sämlingsmerkmale (Pflanzenhöhe und Stammdurchmesser), Frischgewicht und Trockengewicht bei Tomatensämlingen wurden untersucht. Die Anwendung von NA, KF und ihrer Kombination zeigte im Vergleich zur Kontrolle einen signifikanten Einfluss auf die Pflanzenhöhe, den Stammdurchmesser, das Frischgewicht und das Trockengewicht (Abb. 1). Die Pflanzenhöhe, der Stammdurchmesser, das Frischgewicht und das Trockengewicht der Tomatensämlinge wiesen bei der NA + KF-Behandlung alle die Maximalwerte auf und waren deutlich höher als bei anderen Behandlungen. Im Vergleich zu CK wurde eine Zunahme der Pflanzenhöhe, des Stammdurchmessers, des Frischgewichts und des Trockengewichts von Tomatensämlingen bei der NA + KF-Behandlung um 13,04 %, 25,14 %, 18,39 % und 17,16 % beobachtet. Darüber hinaus waren die Pflanzenhöhe, der Stängeldurchmesser, das Frischgewicht und das Trockengewicht der mit der Einzelmaterialbehandlung (NA, KF) behandelten Tomatensämlinge signifikant höher als bei CK, mit Ausnahme des bei der NA-Behandlung verwendeten Trockengewichts. Es lässt sich eindeutig ableiten, dass NA, KF und ihre Kombination die Pflanzenhöhe, den Stammdurchmesser, das Frischgewicht und das Trockengewicht bei Tomatensämlingen verbesserten, gleichzeitig war die kombinierte Anwendung der NA + KF-Behandlung besser.

Auswirkungen verschiedener Behandlungen auf Pflanzenhöhe, Stammdurchmesser, Frischgewicht und Trockengewicht von Tomatensämlingen. (A) Pflanzenhöhe, (B) Stammdurchmesser, (C) Frischgewicht, (D) Trockengewicht, NA, 5 mg·kg−1 NA; KF, 60 mg·kg−1 KF; NA + KF, 5 mg·kg−1 NA und 60 mg·kg−1 KF. Unterschiedliche Kleinbuchstaben kennzeichnen statistische Unterschiede zwischen den Behandlungen von Tomatensämlingen auf dem 5 %-Niveau gemäß LSD-Test. Die Fehlerbalken über dem Mittelwert geben den Standardfehler an (n = 3).

Die Auswirkungen von NA, KF und ihrer Kombination auf die Sämlingswurzelparameter bei Tomatensämlingen wurden untersucht. Die Anwendung von NA, KF und ihrer Kombination zeigte im Vergleich zur Kontrolle einen signifikanten Einfluss auf die Wurzelparameter der Sämlinge (Abb. 2). Das Wurzelvolumen, die maximale Wurzellänge und die Wurzelaktivität der Tomatensämlinge erreichten bei der NA + KF-Behandlung jeweils die höchsten Werte und waren deutlich höher als bei anderen Behandlungen. Im Vergleich zu CK wurde eine Zunahme des Wurzelvolumens, der maximalen Wurzellänge und der Wurzelaktivität von Tomatensämlingen bei der NA + KF-Behandlung um 32,88 %, 13,34 % und 30,44 % beobachtet. Darüber hinaus waren das Wurzelvolumen, die maximale Wurzellänge und die Wurzelaktivität der mit der KF-Behandlung behandelten Tomatensämlinge signifikant höher als bei CK. Es lässt sich eindeutig ableiten, dass die kombinierte Anwendung der NA + KF-Behandlung das Wurzelvolumen, die maximale Wurzellänge und die Wurzelaktivität bei den Tomatensämlingen deutlich verbesserte.

Auswirkungen verschiedener Behandlungen auf Wurzelparameter von Tomatensämlingen. (A) Wurzelvolumen, (B) maximale Wurzellänge, (C) Wurzelaktivität, NA, 5 mg·kg−1 NA; KF, 60 mg·kg−1 KF; NA + KF, 5 mg·kg−1 NA und 60 mg·kg−1 KF. Unterschiedliche Kleinbuchstaben kennzeichnen statistische Unterschiede zwischen den Behandlungen von Tomatensämlingen auf dem 5 %-Niveau gemäß LSD-Test. Die Fehlerbalken über dem Mittelwert geben den Standardfehler an (n = 3).

Die Auswirkungen von NA, KF und ihrer Kombination auf den Chlorophyllgehalt der Sämlingsblätter in Tomatensämlingen wurden untersucht. Die Anwendung von NA und KF zeigte im Vergleich zur Kontrolle keinen signifikanten Einfluss auf den Chlorophyllgehalt der Sämlingsblätter (Abb. 3A – C). Die kombinierte Anwendung von NA und KF steigerte jedoch den Chlorophyllgehalt der Tomatensämlingsblätter erheblich. Im Vergleich zur CK-, NA + KF-Behandlung wurden Chlorophyll a, Chlorophyll b und Chlorophyll a + b um 29,33 %, 27,86 % und 28,96 % erhöht. Dennoch war das Chlorophyll a/b des Tomatenkeimlings bei allen Behandlungen nicht signifikant (Abb. 3D). Es lässt sich eindeutig ableiten, dass die kombinierte Anwendung der NA + KF-Behandlung den Chlorophyllgehalt der Sämlingsblätter in den Tomatenpflanzen verbesserte.

Auswirkungen verschiedener Behandlungen auf den Blattchlorophyllgehalt von Tomatensämlingen. (A) Chlorophyll a, (B) Chlorophyll b, (C) Chlorophyll a + b, (D) Chlorophyll a/b, NA, 5 mg·kg−1 NA; KF, 60 mg·kg−1 KF; NA + KF, 5 mg·kg−1 NA und 60 mg·kg−1 KF. Unterschiedliche Kleinbuchstaben kennzeichnen statistische Unterschiede zwischen den Behandlungen von Tomatensämlingen auf dem 5 %-Niveau gemäß LSD-Test. Die Fehlerbalken über dem Mittelwert geben den Standardfehler an (n = 3).

Die Veränderungen der Chlorophyllfluoreszenz der Tomatensämlinge unter verschiedenen Behandlungen hinsichtlich NPQ, qP, Fv/Fm und ΦPSII sind in Abb. 4 dargestellt. Die Werte qP, Fv/Fm und ΦPSII der Tomatensämlinge wiesen bei der NA + KF-Behandlung alle die Maximalwerte auf und waren deutlich höher als bei anderen Behandlungen. Im Vergleich zu CK wurde ein Anstieg von qP, Fv/Fm und ΦPSII von Tomatensämlingen für die NA + KF-Behandlung um 21,33 %, 17,39 % bzw. 17,91 % beobachtet (Abb. 4B – D). Darüber hinaus wiesen qP, Fv/Fm und ΦPSII von Tomatensämlingen alle die zweiten Werte bei der KF-Behandlung auf und waren signifikant höher als CK. Im Vergleich zu CK wurde ein Anstieg von qP, Fv/Fm und ΦPSII von Tomatensämlingen für die KF-Behandlung um 9,33 %, 9,70 % bzw. 4,48 % beobachtet (Abb. 4B – D). Die Anwendung aller Behandlungen zeigte jedoch keine signifikanten Auswirkungen auf den NPQ im Vergleich zur CK (Abb. 4A). Insgesamt lässt sich klar ableiten, dass die kombinierte Anwendung der NA + KF-Behandlung qP, Fv/Fm und ΦPSII in den Tomatenpflanzen verbesserte.

Auswirkungen verschiedener Behandlungen auf die Chlorophyllfluoreszenz von Tomatensämlingen. (A) NPQ, (B) qP, (C) Fv/Fm, (D) ΦPSII, NA, 5 mg·kg−1 NA; KF, 60 mg·kg−1 KF; NA + KF, 5 mg·kg−1 NA und 60 mg·kg−1 KF. Unterschiedliche Kleinbuchstaben kennzeichnen statistische Unterschiede zwischen den Behandlungen von Tomatensämlingen auf dem 5 %-Niveau gemäß LSD-Test. Die Fehlerbalken über dem Mittelwert geben den Standardfehler an (n = 3).

Die Veränderungen der Photosynthese der Tomatensämlinge unter verschiedenen Behandlungen hinsichtlich Photosyntheserate (Pn), Stomata-Leitfähigkeit (Gs), interzellulärer CO2-Konzentration (Ci) und Transpirationsraten der Blätter (E) sind in Abb. 5 dargestellt. Die Photosyntheseparameter (Pn , Gs, Ci und E) von Tomatensämlingen wiesen alle die Maximalwerte bei der NA + KF-Behandlung auf, außerdem waren die photosynthetischen Parameter (außer Ci) signifikant höher als bei anderen Behandlungen. Im Vergleich zu CK wurde ein Anstieg von Pn, Gs, Ci und E von Tomatensämlingen bei der NA + KF-Behandlung um 18,45 %, 32,06 %, 5,51 % bzw. 30,77 % beobachtet (Abb. 5). Im Vergleich zu CK unterschieden sich Pn und E von Tomatensämlingen jedoch unter der Behandlung mit Einzelmaterial (NA, KF) nicht signifikant (Abb. 5A, D). Daraus lässt sich klar ableiten, dass die Behandlung mit einem einzelnen Material (NA, KF) den Pn-Wert in Tomatensämlingen nicht verbesserte, im Gegensatz dazu verbesserte die kombinierte Anwendung der NA + KF-Behandlung den Pn-Wert in den Tomatensämlingen signifikant.

Auswirkungen verschiedener Behandlungen auf die Photosynthese von Tomatensämlingen. (A) Photosyntheserate (Pn), (B) stomatäre Leitfähigkeit (Gs), (C) interzelluläre CO2-Konzentration (Ci), (D) Transpirationsraten der Blätter (E), NA, 5 mg·kg−1 NA; KF, 60 mg·kg−1 KF; NA + KF, 5 mg·kg−1 NA und 60 mg·kg−1 KF. Unterschiedliche Kleinbuchstaben kennzeichnen statistische Unterschiede zwischen den Behandlungen von Tomatensämlingen auf dem 5 %-Niveau gemäß LSD-Test. Die Fehlerbalken über dem Mittelwert geben den Standardfehler an (n = 3).

In Abb. 6 wurde der Fokus auf den löslichen Zucker, das lösliche Protein, die Saccharose-Synthase (SS) und die Saccharose-Phosphat-Synthase (SPS) der Tomatensämlinge gelegt, und bei verschiedenen Behandlungen wurden signifikante Schwankungen bei löslichem Zucker, löslichem Protein, SS und SPS beobachtet. Der lösliche Zucker, das lösliche Protein, die SS und die SPS der Tomatensämlinge wiesen alle die Maximalwerte bei der NA + KF-Behandlung auf und waren signifikant höher als bei anderen Behandlungen. Im Vergleich zu CK wurde ein Anstieg des löslichen Zuckers, des löslichen Proteins, der SS und des SPS von Tomatensämlingen bei der NA + KF-Behandlung um 11,57 %, 24,34 %, 5,80 % bzw. 9,67 % beobachtet (Abb. 8). Darüber hinaus wiesen der lösliche Zucker, SS und SPS von Tomatensämlingen bei der KF-Behandlung die zweitgrößten Werte auf und waren signifikant höher als CK. Im Vergleich zu CK wurde ein Anstieg des löslichen Zuckers, der SS und des SPS von Tomatensämlingen für die KF-Behandlung um 3,24 %, 1,80 % bzw. 5,11 % beobachtet (Abb. 6A – C). Daraus lässt sich eindeutig ableiten, dass die kombinierte Anwendung der NA + KF-Behandlung den löslichen Zucker, das lösliche Protein, die SS und die SPS in den Blättern des Tomatensämlings verbesserte.

Auswirkungen verschiedener Behandlungen auf löslichen Zucker, lösliches Protein, Saccharose-Synthase und Saccharose-Phosphat von Tomatensämlingen. (A) löslicher Zucker, (B) lösliches Protein, (C) Saccharose-Synthase (SS), (D) Saccharose-Phosphat-Synthase (SPS), NA, 5 mg·kg−1 NA; KF, 60 mg·kg−1 KF; NA + KF, 5 mg·kg−1 NA und 60 mg·kg−1 KF. Unterschiedliche Kleinbuchstaben kennzeichnen statistische Unterschiede zwischen den Behandlungen von Tomatensämlingen auf dem 5 %-Niveau gemäß LSD-Test. Die Fehlerbalken über dem Mittelwert geben den Standardfehler an (n = 3).

Daten der antioxidativen Enzymaktivitäten (SOD-Aktivität, POD-Aktivität) von Tomatensämlingen sowie des MDA-Gehalts sind in Abb. 7 dargestellt. Die Anwendung von NA, KF und ihrer Kombination zeigte einen signifikanten Einfluss auf die antioxidativen Enzymaktivitäten und MDA-Gehalte der Sämlinge im Vergleich zu Steuerung (Abb. 7). Die SOD-Aktivität und die POD-Aktivität von Tomatensämlingen erreichten bei der NA + KF-Behandlung jeweils die höchsten Werte und waren deutlich höher als bei anderen Behandlungen. Im Vergleich zu CK wurde ein Anstieg der SOD- und POD-Aktivität von Tomatensämlingen bei der NA + KF-Behandlung um 56,15 % bzw. 98,32 % beobachtet. Darüber hinaus waren die SOD-Aktivität und POD-Aktivität von Tomatensämlingen, die mit der Einzelmaterialbehandlung (NA, KF) behandelt wurden, signifikant höher als die CK. Der MDA-Gehalt aller Tomatensämlinge hatte bei der NA + KF-Behandlung die Mindestwerte und war deutlich geringer als bei anderen Behandlungen. Im Vergleich zu CK wurde eine Verringerung des MDA-Gehalts von Tomatensämlingen bei der NA + KF-Behandlung um 33,62 % beobachtet. Darüber hinaus war der MDA-Gehalt von Tomatensämlingen, die mit der Einzelmaterialbehandlung (NA, KF) behandelt wurden, deutlich geringer als der CK-Gehalt. Es lässt sich eindeutig ableiten, dass NA, KF und ihre Kombination die antioxidativen Enzymaktivitäten der Sämlinge in den Tomatenpflanzen verbesserten, gleichzeitig war die kombinierte Anwendung der NA + KF-Behandlung besser.

Auswirkungen verschiedener Behandlungen auf antioxidative Enzymaktivitäten und MDA-Gehalt von Tomatensämlingen. (A) Superoxiddismutase (SOD), (B) Peroxidase (POD), (C) Malondialdehyd (MDA), NA, 5 mg·kg−1 NA; KF, 60 mg·kg−1 KF; NA + KF, 5 mg·kg−1 NA und 60 mg·kg−1 KF. Unterschiedliche Kleinbuchstaben kennzeichnen statistische Unterschiede zwischen den Behandlungen von Tomatensämlingen auf dem 5 %-Niveau gemäß LSD-Test. Die Fehlerbalken über dem Mittelwert geben den Standardfehler an (n = 3).

Eine Wärmekarte, die die Reaktion der gemessenen Parameter synthetisiert, lieferte einen integrierten Überblick über die Wirkung verschiedener Behandlungen auf die Morphogenese, antioxidative Enzymaktivitäten und photosynthetische Merkmale von Tomatensämlingen (Abb. 8). Bei den meisten gemessenen Parametern von Tomatensetzlingen unter verschiedenen Behandlungen (NA, KF und NA + KF) waren die Behandlungen signifikant höher als die CK. Darüber hinaus lagen die meisten gemessenen Parameter der Tomatensämlinge unter der NA + KF-Behandlung deutlich über denen der anderen Behandlungen. Unter den Tomatensämlingen liegen die NA- und FK-Cluster hinsichtlich der gemessenen Parameterreaktionen am nächsten beieinander, und die NA- und FK-Cluster sind vom Cluster CK gleich weit entfernt. Gleichzeitig ist Cluster NA + KF erheblich von den anderen drei Clustern (CK, NA und FK) getrennt: NA + KF reduzierten den MDA-Gehalt und erhöhten ΦPSII, Fv/Fm, qP, NPQ, Ci, SOD, SPS, Trockengewicht, Wurzelaktivität, maximale Wurzellänge, Wurzelvolumen, lösliches Protein, E, Chlorophyll b, löslicher Zucker, SS, Chlorophyll a + b, Chlorophyll a, Gs, Pn, Stammdurchmesser, POD, Frischgewicht und Pflanzenhöhe im Vergleich zu CK, NA und FK tragen dazu bei, den NA + KF-Cluster von den anderen zu trennen.

Cluster-Heatmap-Analyse, die die Reaktionen von Tomatensämlingen auf verschiedene Behandlungen zusammenfasst. NA, 5 mg·kg−1 NA; KF, 60 mg·kg−1 KF; NA + KF, 5 mg·kg−1 NA und 60 mg·kg−1 KF. Die Ergebnisse werden mithilfe einer Falschfarbenskala visualisiert, wobei Blau einen Anstieg und Rot einen Rückgang der Antwortparameter anzeigt.

Abkühlung ist einer der größten abiotischen Stressfaktoren, der das Wachstum und die Produktivität vieler Nutzpflanzen einschränkt36. In dieser Studie wurden die Auswirkungen von NA, KF und ihren Kombinationsbehandlungen auf das Keimlingswachstum von Tomaten unter Kältestress untersucht. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie stimmten mit früheren Untersuchungen überein37, dass die Pflanzenhöhe, der Stammdurchmesser, das Wurzelvolumen, die maximale Wurzellänge und Wurzelaktivität, das Frischgewicht und das Trockengewicht des Tomatensämlings unter NA und KF und ihren Kombinationsbehandlungen höher waren als diese unter CK (Abb. 1,2). NA, KF und ihre Kombinationsbehandlungen können das Wachstum von Tomatensämlingen fördern, indem sie den Chlorophyllgehalt der Blätter erhöhen und die Photosynthese von Pflanzen unter Kältestress fördern (Abb. 3, 5).

Unter niedrigen Temperaturbedingungen bestimmt die Wurzelstärke von Tomatensämlingen direkt den Wachstumsstatus der Pflanzen38. Die Ergebnisse von NA und KF und ihren Kombinationsbehandlungen können zur Entwicklung des Wurzelsystems, zur Ausdehnung und Verlängerung der Wurzel und zur Verbesserung der Wurzelvitalität führen, was zu einer verbesserten Aufnahme von Wasser und Nährstoffen führt39. Abgesehen davon könnte dieses Phänomen in gewissem Zusammenhang mit der Fülle an organischen Kohlenstoff- und Kaliumelementen in KF stehen, und die Anwendung von KF erhöht die Nährstoffe und die Verfügbarkeit26 und ermöglicht die Wechselwirkung der Nährstoffe untereinander und teilt sie in die einfachsten Formen auf durch den KF-Elektrolyten. Der physiologische Mechanismus, wie NA und KF und ihre Kombinationsbehandlungen die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Bodens und dann das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzenwurzeln beeinflussen, muss jedoch noch weiter untersucht werden.

Löslicher Zucker und lösliches Protein sind wichtige osmotische Regulierungssubstanzen in Pflanzen, da sie aufgrund ihrer starken Wasseraufnahme40 den Gefrierpunkt der Zellflüssigkeit senken und die Wasserverlustfähigkeit des Protoplasmas verringern können, was direkt oder indirekt den Wachstums- und Entwicklungsprozess von Pflanzen regulieren könnte41 . Daher spielen löslicher Zucker und lösliches Protein eine wichtige Rolle bei der Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegen Kältestress42. Diese Forschung ergab, dass die kombinierte Anwendung der NA + KF-Behandlung den löslichen Zucker und das lösliche Protein in den Blättern des Tomatensämlings verbesserte (Abb. 6A, B). Darüber hinaus stellten wir fest, dass die kombinierte Verwendung von NA und KF SS und SPS verbesserte (Abb. 6C, D) und sich somit positiv auf die Synthese und Anreicherung von löslichem Zucker auswirkte.

Unter Kältestress können Pflanzen durch Selbstregulierung den Abbau übermäßiger Erregungsenergie beschleunigen43. Aufgrund der eingeschränkten Selbstregulierung gibt es jedoch immer noch einen bestimmten Anteil der Anregungsenergie, der nicht effektiv genutzt oder abgeführt werden kann, und ein Teil dieser Energie wird in elektrische Energie umgewandelt, was zu einer übermäßigen Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) führt ). Die überschüssigen ROS reagieren mit der Plasmamembran unter Bildung von MDA, zerstören das pflanzliche Membransystem, verursachen eine Verformung von Chloroplasten und anderen Organen, führen zu Proteindegeneration, DNA-Schäden, Enzympassivierung und stören verschiedene physiologische Prozesse wie den Calvin-Zyklus. Es wurde gezeigt, dass NA und KF die durch Stress wie Salzstress, Dürre, Schwermetalle und Seneszenz verursachte ROS-Erzeugung wirksam lindern können44,45,46. Diese Forschung ergab, dass NA, KF und ihre Kombination die antioxidativen Enzymaktivitäten der Sämlinge verbesserten und die MDA-Anreicherung in den Tomatenpflanzen unter Kältestress verringerten. Dennoch sind weitere Studien erforderlich, um die physio-biochemischen und molekularen Mechanismen von NA, KF und ihren Kombinationsbehandlungen in der Pflanzenproduktion zur Verbesserung der Kälteresistenz zu untersuchen.

In dieser Studie zeigte die einmalige Anwendung von NA und KF positive Auswirkungen auf die verschiedenen Indikatoren von Tomatensämlingen im Vergleich zur Kontrolle. Dennoch zeigten die innovativen Ergebnisse dieser Studie, dass die kombinierte Anwendung von NA und KF signifikante positive Auswirkungen auf das Frischgewicht, das Trockengewicht, die Wurzelparameter und die Kältetoleranz von Tomatensetzlingspflanzen zeigte, die unter Kältestress kultiviert wurden. Mit anderen Worten: Die synergistischen Wirkungen von NA und KF auf die Keimlingswachstumsleistung von Tomaten unter Kältestress und der Mechanismus hinter diesem Synergiemechanismus wurden bisher noch nicht untersucht. Das Wachstum von Pflanzen ist untrennbar mit einer guten Photosynthese verbunden. Photosynthetisches Pigment ist die materielle Grundlage der Photosynthese in Pflanzen47, und sein Gehalt bestimmt direkt die Fähigkeit von Pflanzen, Lichtenergie zu absorbieren und zu speichern, was ein direkter Ausdruck der Stärke der Photosynthesekapazität von Pflanzen ist48. Die Ergebnisse der Anwendungsergebnisse der einmaligen Anwendung von NA und KF erhöhten den Chlorophyllgehalt der Sämlingsblätter, hatten jedoch im Vergleich zur Kontrolle keine signifikante Wirkung (Abb. 3). Interessant ist jedoch, dass die kombinierte Anwendung von NA und KF den Chlorophyllgehalt der Tomatensämlingsblätter erheblich steigerte und auch darauf hinwies, dass NA und KF einen synergistischen Effekt bei der Förderung der Chlorophyllbildung in Pflanzen unter Kältestress hatten49. Die kombinierte Anwendung von NA und KF spielte eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Integrität der Chloroplastenstruktur und -funktion unter Kältestress.

Der Chlorophyllgehalt der Pflanzenblätter beeinflusst direkt deren photosynthetische Fluoreszenzparameter50. Photosynthetische Fluoreszenzparameter sind eine wirksame Methode zur Untersuchung des photosynthetischen physiologischen Status von Pflanzen und werden häufig zur Überwachung der photosynthetischen Leistung verschiedener Pflanzen verwendet51,52,53. qP spiegelt den Anteil der von ΦPSII für die photochemische Reaktion absorbierten Lichtenergie wider, während NPQ den Anteil der von ΦPSII für die Wärmeableitung absorbierten Lichtenergie widerspiegelt54,55. Kältestress führte zu einem Rückgang von qP und einem Anstieg von NPQ in Pflanzenblättern56. Die kombinierte Anwendung von NA und KF milderte jedoch den Rückgang von qP, förderte jedoch den Anstieg von NPQ weiter (Abb. 4A, B). Die Ergebnisse zeigten, dass NA und KF für die Aufrechterhaltung der Photoumwandlung von ΦPSII von Vorteil waren, die Ableitung übermäßiger Anregungsenergie förderten und den Druck übermäßiger Anregungsenergie auf das Photosynthesesystem verringerten. In dieser Studie erhöhte der kombinierte Einsatz von NA und KF bei Tomatensämlingen unter Kältestress Fv/Fm und ΦPSII (Abb. 4C, D) und förderte dann Pn (Abb. 5A)57. Die Verbesserung der photosynthetischen Pigment- und Chlorophyll-Fluoreszenzparameter durch die Kombination von NA und KF wird jedoch durch den komplexen physiologischen Mechanismus der pflanzlichen Photosynthese verursacht und nicht durch den einfachen additiven Effekt, der noch weiter untersucht werden muss.

Die Anwendung von NA und KF und ihrer Kombination könnte das Wachstum der Pflanzenhöhe und des Stammdurchmessers von Tomatensämlingen unter Kältestress in unterschiedlichem Maße fördern und die Wurzeleigenschaften durch Erhöhung des Wurzelvolumens, der Wurzellänge und der Wurzelaktivität verbessern und die Ansammlung von Trockenmasse erhöhen. Darüber hinaus verbesserte die kombinierte Verwendung von NA und KF den Chlorophyllgehalt der Sämlingsblätter, qP, Fv/Fm, ΦPSII, Pn und erhöhte die Aktivität antioxidativer Enzyme in den Tomatenpflanzen. Die obigen Ergebnisse lassen auf einen synergistischen Effekt zwischen NA und KF zur Stimulierung des Wachstums von Tomatensämlingen unter Kältestress schließen, über den in früheren Untersuchungen noch nie berichtet wurde. Die vorliegende Studie eröffnete neue Möglichkeiten für NA und KF im Pflanzenbau. Dennoch sind weitere Studien erforderlich, um die physio-biochemischen und molekularen Mechanismen von NA, KF und ihren Kombinationsbehandlungen im Pflanzenbau zu untersuchen.

Die Samen einer Elite-Tomatensorte „Jinfen“ wurden von Henan Yuyi Seed Industry Science and Technology Development Co., Ltd. bezogen.

Die Tomatensamen wurden 18 Stunden lang in destilliertem Wasser mit einer Wassertemperatur von 55 °C eingeweicht und dann auf zwei Schichten Filterpapier in einer Keimbox bei 28 °C in einer Wachstumskammer gekeimt, bis die Keimwurzel hervorstand. Die gekeimten Samen wurden dann auf einer 50-Zellen-Schale (Länge/Breite: 54 cm/28 cm) mit Nährboden (Torf:Vermiculit:Perlit = 3:2:2) ausgesät. Als das erste Blatt der Tomatensämlinge vollständig expandiert war, wurden die Sämlingsschalen in eine künstliche Klimakammer (YHMR-1000, Ningbo Yanghui Instrument Co., Ltd, China) mit 12-stündiger Photoperiode (200 μmol m−2 s−1) überführt. , 25 °C/18 °C (Tag/Nacht) und 70 %/80 % (Tag/Nacht) relative Luftfeuchtigkeit.

Die Experimente wurden in einem vollständig randomisierten Design mit drei Wiederholungen und 30 Pflanzen für jede Wiederholung durchgeführt. Im Dreiblattstadium wurden die Tomatensämlinge mit ähnlicher Wachstumsleistung ausgewählt und in die Nährschale (Bodendurchmesser/Kaliber/Höhe: 8 cm/10 cm/10 cm) mit Nährboden (Torf:Vermiculit:Perlit = 3: 2:2) und weitere Behandlungen mit 12 h Photoperiode (200 μmol m−2 s−1), 12 °C/6 °C (Tag/Nacht) und 70 %/80 % (Tag/Nacht) relative Luftfeuchtigkeit.

Die Behandlungen umfassen NA (5 mg·kg−1 NA), KF (60 mg·kg−1 KF), NA + (5 mg·kg−1 NA und 60 mg·kg−1 KF), es wurde destilliertes Wasser verwendet als Kontrolle. 1, 5, 10, 15 und 20 Tage nach der Transplantation wurden 30 ml der Behandlungslösung zugegeben und die Konzentration jeder Behandlungslösung in einem Vorversuch optimiert. Die detaillierten Informationen zu den Behandlungen sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Nach 21 Tagen der Transplantation wurden Proben der Tomatensetzlingspflanzen unter verschiedenen Behandlungen entnommen und die entsprechenden Indizes bestimmt. Die Probenteile wurden sofort in flüssigem Stickstoff eingefroren und bis zur Analyse bei –80 °C gelagert.

Pflanzenhöhe, Stammdurchmesser, Wurzellänge, Wurzelvolumen, Frischgewicht und Trockengewicht. Für die Probenahme wurden Pflanzen mit gleichmäßigem Wachstum ausgewählt, und für jede Wiederholung wurden zehn Pflanzen ausgewählt. Die Messbestimmung erfolgte gemäß der von Zheng et al.58,59 beschriebenen Methode.

Unter Verwendung der TTC REDOX-Methode60 wurden 0,5 g Wurzelspitze entnommen und in eine Lösung aus 0,4 % TTC und 5 ml Phosphorsäurepuffer (pH 7,0) getaucht und 2 Stunden lang bei 37 °C dunkel gehalten. Anschließend wurde 1 mol·L−1 Schwefelsäure zugegeben, um die Reaktion zu stoppen. Geben Sie die Wurzel in einen Mörser, geben Sie 3–4 ml Ethylacetat hinzu, um sie vollständig zu zermahlen, geben Sie den roten Extrakt in das Kalibrierröhrchen, spülen Sie ihn mehrmals mit Ethylacetat und halten Sie das Volumen auf 10 ml konstant. Verwenden Sie einen Fotosatz, um die Farben bei einer Wellenlänge von 485 nm zu vergleichen. Verwenden Sie einen Blindtest (die Wurzel wurde zuerst mit Schwefelsäure behandelt) als Referenz zur Messung der Absorption, überprüfen Sie die Standardkurve und der TTC-Reduktionsgrad kann berechnet werden.

Die Blattproben wurden mit Natriumphosphatpuffer (50 mM, pH 6,8) gemischt und in einem Eisbad gemahlen. Der Überstand wurde mit 95 % Ethanol gemischt und 30 Minuten im Dunkeln aufbewahrt, bevor er 15 Minuten lang bei 1000 × g und 4 °C zentrifugiert wurde. Die Absorption bei den Wellenlängen 665 nm und 649 nm wurde mit einem Fotosatzgerät (Hitachi, U-2900)61 gemessen.

Die Chlorophyllfluoreszenz wurde mit einem FluorPen 110/D (PSI, Photon Systems Instruments, Tschechische Republik) gemessen. 21 Tage nach der Behandlung erfolgte die Chlorophyll-Fluoreszenz-Nachweismethode nach Oxborough62. Kurz gesagt, die Pflanzen wurden vor der Bestimmung der minimalen (F0) und maximalen (Fm) Fluoreszenz 20 Minuten lang an die Dunkelheit angepasst. Anschließend wurden die Blätter an PPFD von 500 mmol m−2 s−1 und einen Sättigungspuls von 0,8 s mit > 6000 angepasst mmol m−2 s−1 wurde angewendet, um die minimale (F'0), maximale (F'm) und stationäre (Fs) Fluoreszenz unter lichtadaptierten Bedingungen zu bestimmen. Jede Behandlung wurde dreimal wiederholt. Die nicht-photochemische Löschung (NPQ) aufgrund der Dissipation überschüssiger Lichtenergie wurde als Gleichung berechnet. (1). Der Koeffizient der photochemischen Löschung (qP) aufgrund einer Schätzung offener PSII-Reaktionszentren wurde als Gleichung berechnet. (2). Die maximale Quantenausbeute der PSII-Photochemie (Fv/Fm) wurde als Gl. (3). Die Quantenausbeute von PSII (ΦPSII) wurde gemäß Gl. berechnet. (4).

21 Tage nach der Behandlung wurde das zweite vollständig ausgebreitete Blatt zur Bestimmung der Photosyntheserate (Pn), der stomatalen Leitfähigkeit (Gs), der interzellulären CO2-Konzentration (Ci) und der Transpirationsraten der Blätter (E) mithilfe eines Infrarot-Gasanalysators (LI-) verwendet. 6400, Li-COR, Lincoln, OR, USA) in einer Wachstumskammer mit einer konstanten Temperatur von 25 °C, 400 mg·kg−1 CO2-Konzentration und 70 % relativer Luftfeuchtigkeit63.

Der lösliche Zucker wurde mit der Song62-Methode gemessen. Proben (0,1 g frische Blätter) wurden in ein Reagenzglas gegeben, zu dem 10 ml destilliertes Wasser gegeben und gemischt wurden. Nach 30 Minuten im Wasserbad bei 95 °C wurde der Überstand gesammelt. Dieser Schritt wurde dreimal wiederholt und dann wurde destilliertes Wasser bis zu einem Volumen von 10 ml hinzugefügt. Der Gehalt an löslichem Zucker wurde mit der Schwefelsäure-Anthron-Methode bei einer Wellenlänge von 620 nm bestimmt.

Das lösliche Protein wurde mit der Song62-Methode gemessen. Proben (0,1 g frische Blätter) wurden in einem Mörser mit flüssigem Stickstoff zermahlen und mit 6 ml einer phosphatgepufferten Lösung (pH 7,0) versetzt. Der Extrakt wurde 20 Minuten lang bei 4 °C mit 15.000 × g zentrifugiert und 0,2 ml des Überstands wurden mit 9,8 ml einer Coomassie-Brillantblau-G-250-Lösung (0,1 g·L−1) kombiniert. Nach 5 min wurde der lösliche Proteingehalt bei einer Wellenlänge von 595 nm bestimmt.

Saccharose-Synthase (SS) und Saccharose-Phosphat-Synthase (SPS) wurden mit Testkits (ZC-S0507, ZC-S0508, Shanghai ZCIBIO Technology Co., Ltd., Shanghai, China) extrahiert und die Aktivität bei 480 nm gemessen Ultraviolett-Spektrophotometer. Die katalytische Produktion von 1 μg Saccharose pro g Gewebe und Minute wird als Einheit der Enzymaktivität definiert.

Die Blattproben wurden mit drei Natriumphosphatpuffern (50, pH 7,4) gemischt und in einem Eisbad gemahlen, bevor sie 30 Minuten lang bei 15.000 × g und 4 °C zentrifugiert wurden. Der Überstand wurde mit Methamphetamin-Methamphetamin-Puffer (100 mM, pH 7,4), EDTA/MnCl2 (100 mM/50 mM, pH 7,4), 2-Mercaptoethanol (10 mM) und NADH (7,5 mM) gemischt. Die SOD-Aktivität wurde mit einem Fotosatzgerät (Hitachi, U-2900) bei 340 nm bestimmt. In dieser Studie wurde eine Einheit SOD als die Enzymaktivität definiert, die 50 % der NADH-Oxidationsrate in Blindproben hemmt64.

Die Blattproben wurden mit Natriumphosphatpuffer (50 mM, pH 6,8, enthaltend 1 mM Hydrodynamik) gemischt und in einem Eisbad gemahlen. Die gemahlene Probe wurde 25 Minuten lang bei 6000 × g und 4 °C zentrifugiert. Der Überstand wurde mit Titanchlorid (0,1 % v/v gelöst in 20 % (v/v) H2SO4) gemischt und 30 Minuten lang bei 4000 × g bei Raumtemperatur zentrifugiert. Die POD-Aktivität wurde mit einem Fotosatzgerät (Hitachi, U-2900) bei 410 nm65 bestimmt.

Die Blattproben wurden in trigonometrischer Säure (TCA, 5 % w/v) gemahlen, bevor sie 5 Minuten lang bei 10.000 × g und 20 °C zentrifugiert wurden. Der Überstand wurde mit Barbituratsäure (0,5 % w/v, enthaltend 20 % w/v TCA) gemischt und 30 Minuten lang in ein Wasserbad bei 95 °C gestellt, bevor er 10 Minuten lang bei 3000 × g bei Raumtemperatur zentrifugiert wurde. Die MDA-Aktivität wurde mit einem Spektrophotometer (Hitachi, U-2900) bei 532 und 600 nm66,67 bestimmt.

Eine einseitige Varianzanalyse wurde durchgeführt, um die Auswirkungen von NA und KF auf Tomatensetzlinge unter Verwendung von IBM SPSS Statistics 20 (IBM, Inc., Chicago, IL, USA) zu testen. Der Test wurde verwendet, um Post-Choc-Mehrfachvergleiche bei α = 0,05 durchzuführen. Um deutliche Unterschiede darzustellen, werden in Abbildungen und Tabellen unterschiedliche Buchstaben des Alphabets verwendet.

Wir stellen sicher, dass wir die Erlaubnis zum Sammeln von Tomatenpflanzen haben und dass experimentelle Forschung und Feldstudien an Pflanzen, einschließlich der Sammlung von Pflanzenmaterial, den relevanten institutionellen, nationalen und internationalen Richtlinien und Gesetzen entsprechen (Ergänzende Informationen).

Alle während dieser Studie generierten oder analysierten Daten sind in diesem veröffentlichten Artikel (und seinen ergänzenden Informationsdateien) enthalten. Wir stellen sicher, dass wir die Erlaubnis zum Sammeln von Tomatenpflanzen haben und dass experimentelle Forschung und Feldstudien an Pflanzen, einschließlich der Sammlung von Pflanzenmaterial, den relevanten institutionellen, nationalen und internationalen Richtlinien und Gesetzen entsprechen.

Gebrehiwot, AA et al. Verwendung von ABM zur Untersuchung des Potenzials von Landnutzungsänderungen zur Eindämmung von Nahrungsmittelwüsten. Nachhaltigkeit 14(15), 9715. https://doi.org/10.3390/su14159715 (2022).

Artikel Google Scholar

Verma, B., Pramanik, P. & Bhaduri, D. Organische Düngemittel für nachhaltiges Boden- und Umweltmanagement. in Nutrient Dynamics for Sustainable Crop Production (Meena, RS Ed.). 289–313 (Springer, 2020).

Droste, N. et al. Der Kohlenstoff im Boden schützt die Ackerpflanzenproduktion vor zunehmenden widrigen Witterungsbedingungen aufgrund des Klimawandels. Umgebung. Res. Lette. https://doi.org/10.1088/1748-9326/abc5e3 (2020).

Artikel Google Scholar

Daba, N. et al. Langfristige Düngung und kalkbedingte pH-Änderungen im Boden wirken sich auf die Stickstoffnutzungseffizienz und die Getreideerträge in sauren Böden unter Weizen-Mais-Rotation aus. Agronomy 11, 2069. https://doi.org/10.3390/agronomy11102069 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Yan, L. et al. Raumzeitliche Verteilung der chemischen Düngemittelanwendung und des Gülleanwendungspotenzials in China. Umgebung. Ing. Wissenschaft. 36, 1337–1348. https://doi.org/10.1089/ees.2018.0486 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Gang-Hua, LI Hochwertige und hocheffiziente Düngung von Reis. J. Integr. Landwirtschaft. 20, 1435–1437. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(21)63683-3 (2021).

Artikel Google Scholar

Warsame, AA, Mohamed, J. & Mohamed, AA Der Zusammenhang zwischen Umweltzerstörung, landwirtschaftlichen Nutzpflanzen und Tierproduktion in Somalia. Umgebung. Wissenschaft. Umweltverschmutzung. Res. Int. 30(3), 7825–7835. https://doi.org/10.1007/s11356-022-22595-8 (2023).

Artikel PubMed Google Scholar

Wu, J. et al. Mehr Land, weniger Umweltverschmutzung? Wie sich Landtransfer auf die Düngemittelanwendung auswirkt. Int. J. Umgebung. Res. Public Health 18, 11268. https://doi.org/10.3390/ijerph182111268 (2021).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Ye, L. et al. Bioorganischer Dünger mit reduzierter chemischer Düngung verbessert die Bodenfruchtbarkeit und steigert den Ertrag und die Qualität der Tomaten. Wissenschaft. Rep.-UK 10, 1. https://doi.org/10.1038/s41598-019-56954-2 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Li, X. Entscheidungsverhalten der Düngemittelanwendung von Getreidebauern in der Provinz Heilongjiang aus der Perspektive der Risikopräferenz und Risikowahrnehmung. Mathematik. Probl. Ing. https://doi.org/10.1155/2021/6667558 (2021).

Artikel Google Scholar

Stuart, AM et al. Ertragslücken in reisbasierten Anbausystemen: Erkenntnisse aus lokalen Studien und Aussichten für zukünftige Analysen. Feldfrüchte Res. 194, 43–56. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2016.04.039 (2016).

Artikel Google Scholar

Yueyue, T. et al. Auswirkungen von Pflanzenwachstumsregulatoren auf den Blütenabriss und das Wachstum der Teepflanze Camellia sinensis (L.) O. Kuntze. J. Pflanzenwachstumsreg. 41(3), 1161–1173. https://doi.org/10.1007/s00344-021-10365-8 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, C. et al. Der neuartige Pflanzenwachstumsregulator Guvermectin aus pflanzenwachstumsfördernden Rhizobakterien steigert die Biomasse und den Kornertrag in Reis. J. Landwirtschaft. Lebensmittelchem. 70(51), 16229–16240. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c07072 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Widyastuti, T. Die Paclobutrazol-Anwendungs- und Kneiftechnik bei Lisianthus-Pflanzen. Erdumgebung. Wissenschaft. 752, 1. https://doi.org/10.1088/1755-1315/752/1/012055 (2021).

Artikel Google Scholar

Hajihashemi, S. Physiologische, biochemische, antioxidative und Wachstumscharakterisierungen von mit Gibberellin und Paclobutrazol behandeltem Süßblattkraut. J. Pflanzenbiochem. Biotechnologie. 27(2), 237–240. https://doi.org/10.1007/s13562-017-0428-4 (2018).

Artikel MathSciNet CAS Google Scholar

Khan, N., Bano, A. & Babar, MDA Auswirkungen von Pflanzenwachstumsförderern und Pflanzenwachstumsregulatoren auf die Regenfeldlandwirtschaft. PLoS ONE 15(4), 1. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231426 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Bhalla, K., Singh, SB & Agarwal, R. Quantitative Bestimmung von Gibberellinen durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie aus verschiedenen Gibberelline produzierenden Fusariumstämmen. Umgebung. Überwachen. Bewerten. 167(1–4), 515–520. https://doi.org/10.1007/s10661-009-1068-5 (2010).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Dos Santos, JA et al. Morphophysiologische Veränderungen durch die Anwendung von Mepiquatchlorid bei Eukalyptusklonen. Bäume 35(1), 189–198. https://doi.org/10.1007/s00468-020-02021-7 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Arampatzis, DA, Karkanis, AC & Tsiropoulos, NG Einfluss der Pflanzendichte und des Mepiquat-Chlorids auf Wachstum, Ertrag und Silymaringehalt von Silybum marianum, das unter halbtrockenen Bedingungen im Mittelmeerraum angebaut wird. Agronomy 9(11), 669. https://doi.org/10.3390/agronomy9110669 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Anastassiadou, M. et al. Änderung des vorläufigen Rückstandshöchstgehalts für Mepiquat in Austernpilzen. EFSA J. 17, 7. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2019.5744 (2019).

Artikel Google Scholar

Dalimunthe, RH, Setiado, H., Lubis, K. & Damanik, RI Wirkung von Paclobutrazol bei der Mikroknollenbildung der Kartoffelsorten Granola Kembang und Repita (IOP-Konferenzreihe) (Earth and Environmental Science, 2021). https://doi.org/10.1088/1755-1315/782/4/042058.

Buchen Sie Google Scholar

Bao, W. et al. Ein einzelner Gentransfer des Gibberellin-Biosynthese-Genclusters erhöht die Gibberellin-Produktion in einem Fusarium fujikuroi-Stamm mit geringer Gibberellin-Produktion. Pflanzenpathol. 69(5), 901–910. https://doi.org/10.1111/ppa.13176 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Le, VN et al. Die potenziellen Gesundheitsrisiken und Umweltverschmutzung im Zusammenhang mit der Anwendung von Pflanzenwachstumsregulatoren in der Gemüseproduktion in mehreren Vororten von Hanoi, Vietnam. Biol. Futura 71(3), 323–331. https://doi.org/10.1007/s42977-020-00041-5 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Ricci, M., Tilbury, L., Daridon, B. & Sukalac, K. Allgemeine Grundsätze zur Rechtfertigung pflanzlicher Biostimulanzien. Vorderseite. Pflanzenwissenschaft. 10, 494. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00494 (2019).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Essawy, HA et al. Kaliumfulvat-funktionalisiertes Pfropfcopolymer aus Polyacrylsäure aus Cellulose als vielversprechendes selektives chelatbildendes Sorben. RSC Adv. 7, 20178–20185. https://doi.org/10.1039/C7RA02646C (2017).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Canelas, LP et al. Humin- und Fulvosäuren als Biostimulanzien im Gartenbau – Ein Überblick. Wissenschaft. Hortisch. 196, 15–27. https://doi.org/10.1016/j.science.2015.09.013 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Ghazy, M. et al. Kaliumfulvat als co-interpenetrierendes Mittel bei der Pfropfpolymerisation von Acrylsäure aus Cellulose. Int. J. Biol. Makromol. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2016.06.088 (2016).

Artikel PubMed Google Scholar

Elrys, AS et al. Die integrierte Anwendung von Süßholzwurzelextrakt oder Liponsäure mit Fulvosäure verbessert die Weizenproduktion und die Abwehrkräfte unter Salzstressbedingungen. Ökotoxikol. Umgebung. Sicher. 190, 110144. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.110144 (2020).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Cayón Salinas, DG et al. Die Anwendung von Naphthalinessigsäure und Gibberellinsäure begünstigt die Fruchtbildung und -entwicklung bei Ölpalmenhybriden (Elaeis oleifera x Elaeis guineensis). Exp. Landwirtschaft. https://doi.org/10.1017/S001447972200031X (2022).

Artikel Google Scholar

Ahmad, AS, Abramov, AG, Shalamova, AA & Antar, MB Wirkung von Huminsäure und Naphthalinessigsäure auf das vegetative Wachstum und die Fruchtqualität von Tomatenpflanzen Lycopersicon esculentum. Vestnik Rossijskogo Univ. Družby Narodov 15(1), 30–39. https://doi.org/10.22363/2312-797X-2020-15-1-30-39 (2020).

Artikel Google Scholar

Xing, X. et al. Verbesserte Trockenheitstoleranz durch α-Naphthalinessigsäure-induzierte ROS-Akkumulation in zwei Sojabohnensorten. J. Integr. Landwirtschaft. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(15)61273-4 (2016).

Artikel Google Scholar

Yang, F. et al. Die Regulierung des Pflanzenwachstums steigerte die Kaliumaufnahme und -nutzungseffizienz bei Baumwolle. Feldfrüchte Res. 163, 109–118. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2014.03.016 (2014).

Artikel Google Scholar

Zhang, HJ, Zhang, HY & Yu, JH Auswirkungen von α-Naphthalinessigsäure-Natrium auf den Ertrag und die endogenen Hormone von im Gewächshaus angebautem Pfeffer in Wüstengebieten. J. Desert Res. 33, 1390–1399 (2013).

Google Scholar

Ali, M., Mujib, A., Zafar, N. & Tonk, D. Somatische Embryogenese, biochemische Veränderungen und synthetische Samenentwicklung in zwei Koriandersorten (Coriandrum sativum L.). Adv. Hortisch. Wissenschaft. 32(2), 239–248. https://doi.org/10.13128/ahs-22287 (2018).

Artikel Google Scholar

Hesami, M., Daneshvar, MH & Yoosefzadeh-Najafabadi, M. Eine effiziente In-vitro-Sprossregeneration durch direkte Organogenese aus von Sämlingen stammenden Blattstiel- und Blattsegmenten und Akklimatisierung von Ficus religiosa. J. Für. Res. 30(3), 807–815. https://doi.org/10.1007/s11676-018-0647-0 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Ren, M. et al. Bewertung der genetischen Verbesserung von Inzucht-Spätreis gegen Kältestress: Konsequenzen für die Fruchtbarkeit der Ährchen, die Lebensfähigkeit der Pollen und die Eigenschaften von Staubbeuteln. Agronomy 12, 1894. https://doi.org/10.3390/agronomy12081894 (2022).

Artikel Google Scholar

Rahimi, A., Mohammadi, MM, Siavash Moghaddam, S., Heydarzadeh, S. & Gitari, H. Auswirkungen von Stressmodifikator-Biostimulanzien auf vegetatives Wachstum, Nährstoffe und Antioxidantiengehalt von Gartenthymian (Thymus vulgaris L.) bei Wassermangel Bedingungen. J. Pflanzenwachstumsreg. 41(5), 2059–2072. https://doi.org/10.1007/s00344-022-10604-6 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Noh, E., Fallen, B., Payero, J. & Narayanan, S. Sparsame Wurzelsysteme und eine bessere Wurzelverteilung können die Biomasseproduktion und den Ertrag von Sojabohnen verbessern. PLoS ONE https://doi.org/10.1371/journal.pone.0270109 (2022).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Halpern, M. et al. Kapitel zwei: Der Einsatz von Biostimulanzien zur Verbesserung der Nährstoffaufnahme. Adv. Agron. 130, 141–174. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2014.10.001 (2015).

Artikel Google Scholar

Liu, L. et al. Direkter Beweis für das Trockenstressgedächtnis bei Maulbeeren aus physiologischer Sicht: Antioxidative, osmotische und phytohormonelle Regulierungen. Pflanzenphysiologie. Biochem. (PPB) 186, 76–87. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2022.07.001 (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Liang, J. et al. Dualistische Wirkungen von Bisphenol A auf Wachstum, Photosynthese und oxidativen Stress von Wasserlinsen (Lemna Minor). Umgebung. Wissenschaft. Umweltverschmutzung. Res. Int. 29(58), 87717–87729. https://doi.org/10.1007/s11356-022-21785-8 (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Lixiao, N. et al. Verbesserung des durch Samen-Priming induzierten Stärkeabbaus von Reissamen unter Kältestress durch GA-vermittelte α-Amylase-Expression. Reis https://doi.org/10.1186/s12284-022-00567-3 (2022).

Artikel Google Scholar

Gu, K. et al. Die physiologische Reaktion verschiedener Tabaksorten auf Kältestress während der kräftigen Wachstumsphase. Wissenschaft. Rep. 11(1), 22136. https://doi.org/10.1038/s41598-021-01703-7 (2021).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Li, F. et al. Die Anwendung des enzymatischen Hydrolysats von Ulva clathrata als Biostimulans verbesserte die physiologische und metabolische Anpassung an Salz-Basen-Stress bei Weizen. J. Appl. Phykol. 34(3), 1779–1789. https://doi.org/10.1007/s10811-022-02684-4 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Wang, W. et al. Das pflanzliche Biostimulans tierischen Ursprungs lindert Trockenstress, indem es die Photosynthese, die osmotische Anpassung und die Antioxidationssysteme in Tomatenpflanzen reguliert. Wissenschaft. Hortisch. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2022.111365 (2022).

Artikel Google Scholar

Chi, Y. et al. Verwendung von Hariot-Extrakt aus Durvillaea antarctica (Chamisso) als Biostimulans zur Förderung des Wachstums von Gurkensämlingen (Cucumis sativus L.). J. Pflanzenwachstumsreg. 41(8), 3208–3217. https://doi.org/10.1007/s00344-021-10506-z (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Duan, R., Ma, Y. und Yang, L. Auswirkungen der Schattierung auf photosynthetische Pigmente und photosynthetische Parameter von Lespedeza buergeri-Sämlingen. in der IOP-Konferenzreihe. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik Bd. 452(2). https://doi.org/10.1088/1757-899X/452/2/022158 (2018).

Li, J. et al. Saisonale Veränderungen des Blattchlorophyllgehalts als Indikator für die Photosynthesekapazität von Winterweizen und Rohreis. Ökologisch. Indik. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.109018 (2022).

Artikel Google Scholar

Mozhgan, A., Kazemeini, SA, Mozhgan, S. & Ali, D. Die gleichzeitige Anwendung von Rhizobiumstamm und Melatonin verbessert die Photosynthesekapazität und induziert das antioxidative Abwehrsystem in der Gartenbohne (Phaseolus vulgaris L.) unter Salzgehaltstress. J. Pflanzenwachstumsreg. 41(3), 1367–1381. https://doi.org/10.1007/s00344-021-10386-3 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Sun, M. et al. Auswirkungen von Mesotrion auf die Kontrolleffizienz und die Chlorophyll-Fluoreszenzparameter von Chenopodium album unter simulierten Niederschlagsbedingungen. PLoS ONE https://doi.org/10.1371/journal.pone.0267649 (2022).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Singh, H., Kumar, D. & Soni, V. Leistung von Chlorophyll und Fluoreszenzparametern in Lemna Minor unter Schwermetallstress, der durch verschiedene Kupferkonzentrationen induziert wird. Wissenschaft. Rep. 12(1), 10620. https://doi.org/10.1038/s41598-022-14985-2 (2022).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Torres, R., Diz, VE & Lagorio, MG Verbesserte Photosyntheseleistung durch Fe3O4-Nanopartikel. Photochem Photobiol. Wissenschaft. 21(11), 1931–1946. https://doi.org/10.1007/s43630-022-00269-1 (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Yang, Z., Tian, ​​J., Wang, Z. & Feng, K. Überwachung der Photosyntheseleistung von Weinblättern mithilfe eines hyperspektralbasierten Modells für maschinelles Lernen. EUR. J. Agron. https://doi.org/10.1016/j.eja.2022.126589 (2022).

Artikel Google Scholar

Noor, H. et al. Chlorophyll-Fluoreszenz und Kornfüllung, charakteristisch für Weizen (Triticum aestivum L.) als Reaktion auf die Stickstoffanwendungsmenge. Mol. Biol. Rep. 49(7), 7157–7172. https://doi.org/10.1007/s11033-022-07612-w (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Correia, C. et al. Rotes und blaues Licht beeinflussen die Leistung von Actinidia chinensis und ihre Interaktion mit Pseudomonas syringae pv unterschiedlich. Actinidien. Int. J. Mol. Wissenschaft. 23(21), 13145. https://doi.org/10.3390/ijms232113145 (2022).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Li, J. et al. Melatonin verbessert die kombinierte Niedriglichttoleranz von Pfeffersämlingen (Capsicum annuum L.), indem es die Photosynthese, den Carotinoid- und Hormonstoffwechsel reguliert. Umgebung. Exp Bot. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2022.104868 (2022).

Artikel Google Scholar

Ni, Y. et al. Exogenes Melatonin steigert dosisabhängig die Photosynthesekapazität und die damit verbundene Genexpression in der Teepflanze (Camellia sinensis (L.) Kuntze). Int. J. Mol. Wissenschaft. 23(12), 6694. https://doi.org/10.3390/ijms23126694 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Zheng, J. et al. Wachstum und Energieeffizienz von veredelten Tomatentransplantaten, beeinflusst durch LED-Lichtqualität und Photonenflussdichte. Landwirtschaft 11, 816. https://doi.org/10.3390/agriculture11090816 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Weerasekara, I. et al. Grundierung mit Huminsäure zur Umkehrung von Alterungsschäden bei Sojabohnen Glycine max (L.) Merrill. Samen Landwirtschaft. 1, 966. https://doi.org/10.3390/agriculture11100966 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, Y. & Zhang, J. Lanthan fördert das Wurzelwachstum von Bahiagras (Paspalum notatum), indem es die Wurzelaktivität, Photosynthese und Atmung verbessert. Pflanzen 11(3), 382. https://doi.org/10.3390/plants11030382 (2022).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wintermans, J. & De Mots, A. Spektrophotometrische Eigenschaften der Chlorophylle a und b und ihrer Phenophytine in Ethanol. Biochim. Biophys. Acta (BBA)-Biophys. inkl. Fotosynth. 109, 448–453. https://doi.org/10.1016/0926-6585(65)90170-6 (1965).

Artikel CAS Google Scholar

Song, Y. et al. Einfluss verschiedener LED-Lichtspektren auf das Wachstum und die photosynthetischen Eigenschaften von Anthurium andreanum („Pink Champion“, „Alabama“) unter hydroponischer Kultur. Horticulturae 8, 389. https://doi.org/10.3390/horticulturae8050389 (2022).

Artikel Google Scholar

Oxborough, K. & Baker, NR Auflösung von Chlorophyll- und Fluoreszenzbildern der photosynthetischen Effizienz in photochemische und nicht-photochemische Komponenten: Berechnung von qP und Fv'/Fm' ohne Messung von F'0. Fotosynth. Res. 54, 135–142 (1997).

Artikel CAS Google Scholar

Paoletti, F., Aldinucci, D., Mocali, A. & Caparrini, A. Eine empfindliche spektrophotometrische Methode zur Bestimmung der Superoxiddismutaseaktivität in Gewebeextrakten. Anal. Biochem. 154, 536–541. https://doi.org/10.1016/0003-2697(86)90026-6 (1986).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Jana, S. & Choudhuri, MA Glykolatstoffwechsel von drei submersen aquatischen Angiospermen: Wirkung von Schwermetallen. Aquat. Bot. 11, 67–7 https://doi.org/10.1016/0304-3770(81)90047-4 (1981).

Artikel CAS Google Scholar

Heath, RL & Packer, L. Photoperoxidation in isolierten Chloroplasten: I. Kinetik und Stöchiometrie der Fettsäureperoxidation. Bogen. Biochem. Biophys. 125, 189–198. https://doi.org/10.1016/0003-9861(68)90654-1 (1986).

Artikel Google Scholar

Lin, PH, & Chao, YY Verschiedene dürretolerante Mechanismen bei Quinoa (Chenopodium quinoa Willd) und Djulis (Chenopodium formosanum Koidz.), basierend auf physiologischer Analyse. Pflanzen 10, 2279 (2021)

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Wir danken den anonymen Gutachtern und Redakteuren für ihre hilfreichen Kommentare und Vorschläge.

Diese Forschung wurde vom Project for China Agriculture Research System (CARS-01-27) finanziert; die National Natural Science Foundation of China (32201897); die Natural Science Foundation der Provinz Hunan, China (2021JJ40248).

Diese Autoren trugen gleichermaßen bei: Maofei Ren und Guiling Mao.

College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha, 410128, Hunan, Volksrepublik China

Maofei Ren, Huabin Zheng, Weiqin Wang und Qiyuan Tang

Hochschule für Gartenbau, Shanxi Agricultural University, Taigu, 030801, Shanxi, Volksrepublik China

Guiling Mao

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MR, GM, HZ haben wesentliche Beiträge zur Konzeption, Gestaltung des Werks, zum Entwurf des Werks und zur kritischen Überarbeitung im Hinblick auf wichtige intellektuelle Inhalte geleistet. MR und GM trugen zur Erfassung, Analyse und Interpretation der Daten für die Arbeit bei. WW,QT hat zu der Vereinbarung beigetragen, für alle Aspekte der Arbeit verantwortlich zu sein und sicherzustellen, dass Fragen im Zusammenhang mit der Genauigkeit oder Integrität jedes Teils der Arbeit angemessen untersucht und gelöst werden. Alle Autoren haben die veröffentlichte Version des Manuskripts gelesen und ihr zugestimmt.

Korrespondenz mit Weiqin Wang oder Qiyuan Tang.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Ren, M., Mao, G., Zheng, H. et al. Wachstumsveränderungen von Tomatensämlingen als Reaktion auf das Natriumsalz der α-Naphthalinessigsäure und das Kaliumsalz der Fulvinsäure. Sci Rep 13, 4024 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-31023-x

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Eingegangen: 06. Dezember 2022

Angenommen: 06. März 2023

Veröffentlicht: 10. März 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-31023-x

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