การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการเติบโตอย่างรวดเร็วของประชากรกลายเป็นความท้าทายสำคัญต่อความมั่นคงทางอาหารของโลก ทางออกหนึ่งที่มีแนวโน้มดีคือการใช้สารควบคุมการเจริญเติบโตของพืช(PGRs) เพื่อเพิ่มผลผลิตพืชและรับมือกับสภาพการเจริญเติบโตที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น สภาพอากาศแบบทะเลทราย เมื่อเร็วๆ นี้ แซกซิโนน ซึ่งเป็นแคโรทีนอยด์และสารอนุพันธ์อีกสองชนิด (MiZax3 และ MiZax5) ได้แสดงให้เห็นถึงฤทธิ์กระตุ้นการเจริญเติบโตที่น่าพึงพอใจในพืชตระกูลธัญพืชและพืชผักภายใต้สภาพเรือนกระจกและแปลงเพาะปลูก ในที่นี้ เราได้ศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลของความเข้มข้นที่แตกต่างกันของ MiZax3 และ MiZax5 (5 ไมโครโมลาร์ และ 10 ไมโครโมลาร์ ในปี พ.ศ. 2564; 2.5 ไมโครโมลาร์ และ 5 ไมโครโมลาร์ ในปี พ.ศ. 2565) ต่อการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืชผักมูลค่าสูงสองชนิดในกัมพูชา ได้แก่ มันฝรั่งและสตรอว์เบอร์รีซาอุดีอาระเบีย ในการทดลองภาคสนามอิสระห้าครั้งตั้งแต่ปี พ.ศ. 2564 ถึง พ.ศ. 2565 การใช้ MiZax ทั้งสองชนิดช่วยปรับปรุงลักษณะทางการเกษตร องค์ประกอบผลผลิต และผลผลิตโดยรวมของพืชได้อย่างมีนัยสำคัญ เป็นที่น่าสังเกตว่า MiZax ใช้ในปริมาณที่ต่ำกว่ากรดฮิวมิก (สารประกอบเชิงพาณิชย์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งใช้ในการเปรียบเทียบ) มาก ผลลัพธ์ของเราจึงแสดงให้เห็นว่า MiZax เป็นสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชที่มีแนวโน้มดีมากซึ่งสามารถใช้กระตุ้นการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืชผักได้แม้ในสภาพทะเลทรายและในความเข้มข้นที่ค่อนข้างต่ำ
องค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) ระบุว่า ระบบการผลิตอาหารของเราต้องเพิ่มขึ้นเกือบสามเท่าภายในปี 2050 เพื่อตอบสนองต่อประชากรโลกที่กำลังเติบโต (FAO: โลกจะต้องการอาหารเพิ่มขึ้น 70% ภายในปี 2050) อันที่จริง การเติบโตอย่างรวดเร็วของประชากร มลภาวะ การเคลื่อนย้ายของศัตรูพืช และโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิที่สูงและภัยแล้งที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ล้วนเป็นความท้าทายที่ความมั่นคงทางอาหารของโลกกำลังเผชิญอยู่2 ในเรื่องนี้ การเพิ่มผลผลิตรวมของพืชผลทางการเกษตรในสภาพที่ไม่เหมาะสมเป็นหนึ่งในทางออกที่ไม่อาจปฏิเสธได้สำหรับปัญหาเร่งด่วนนี้ อย่างไรก็ตาม การเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืชส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความพร้อมของสารอาหารในดิน และถูกจำกัดอย่างรุนแรงจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น ภัยแล้ง ความเค็ม หรือความเครียดทางชีวภาพ3,4,5 ความเครียดเหล่านี้อาจส่งผลกระทบเชิงลบต่อสุขภาพและการพัฒนาของพืชผล และท้ายที่สุดนำไปสู่ผลผลิตที่ลดลง6 นอกจากนี้ ทรัพยากรน้ำจืดที่มีอยู่อย่างจำกัดยังส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการชลประทานพืชผล ขณะที่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกย่อมทำให้พื้นที่เพาะปลูกลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และเหตุการณ์ต่างๆ เช่น คลื่นความร้อนก็ลดผลผลิตของพืชผล7,8 อุณหภูมิสูงเป็นเรื่องปกติในหลายพื้นที่ทั่วโลก รวมถึงซาอุดีอาระเบีย การใช้สารกระตุ้นชีวภาพหรือสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืช (PGRs) มีประโยชน์ในการย่นระยะเวลาการเจริญเติบโตและเพิ่มผลผลิตสูงสุด สารเหล่านี้สามารถปรับปรุงความยืดหยุ่นของพืชและช่วยให้พืชสามารถรับมือกับสภาพการเจริญเติบโตที่ไม่เอื้ออำนวยได้9 ในกรณีนี้ สารกระตุ้นชีวภาพและสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชสามารถนำมาใช้ในความเข้มข้นที่เหมาะสมเพื่อปรับปรุงการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช10,11
แคโรทีนอยด์เป็นสารเตตราเทอร์พีนอยด์ที่ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับฮอร์โมนพืช ได้แก่ กรดแอบไซซิก (ABA) และสไตรโกแลกโตน (SL)12,13,14 รวมถึงสารควบคุมการเจริญเติบโตที่เพิ่งค้นพบใหม่ ได้แก่ แซกซิโนน อะโนรีน และไซโคลซิทรัล15,16,17,18,19 อย่างไรก็ตาม เมตาบอไลต์ส่วนใหญ่ รวมถึงอนุพันธ์ของแคโรทีนอยด์ มีแหล่งที่มาตามธรรมชาติจำกัดและ/หรือไม่เสถียร ทำให้การนำไปใช้โดยตรงในสาขานี้เป็นเรื่องยาก ดังนั้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จึงมีการพัฒนาและทดสอบสารอะนาล็อก/สารเลียนแบบของ ABA และ SL หลายชนิดสำหรับการใช้งานทางการเกษตร20,21,22,23,24,25 ในทำนองเดียวกัน เมื่อเร็วๆ นี้ เราได้พัฒนาสารเลียนแบบของแซกซิโนน (MiZax) ซึ่งเป็นเมตาบอไลต์ที่ส่งเสริมการเจริญเติบโต ซึ่งอาจออกฤทธิ์โดยการเพิ่มการเผาผลาญน้ำตาลและควบคุมภาวะธำรงดุลของ SL ในรากข้าว19,26 สารเลียนแบบของ zaxinone 3 (MiZax3) และ MiZax5 (โครงสร้างทางเคมีแสดงในรูปที่ 1A) แสดงฤทธิ์ทางชีวภาพเทียบเท่ากับ zaxinone ในต้นข้าวป่าที่ปลูกแบบไฮโดรโปนิกส์และในดิน26 นอกจากนี้ การใช้ zaxinone, MiZax3 และ MiZx5 ปรับปรุงการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช เช่น ผลผลิตและคุณภาพของพริก ทั้งในสภาพแวดล้อมเรือนกระจกและทุ่งโล่ง ซึ่งบ่งชี้ถึงบทบาทของสารกระตุ้นชีวภาพและการใช้ PGR27 ที่น่าสนใจคือ MiZax3 และ MiZax5 ยังช่วยเพิ่มความทนทานต่อเกลือของพริกเขียวที่ปลูกในสภาพความเค็มสูง และ MiZax3 ยังช่วยเพิ่มปริมาณสังกะสีในผลเมื่อห่อหุ้มด้วยโครงสร้างโลหะอินทรีย์ที่มีสังกะสี7,28
(A) โครงสร้างทางเคมีของ MiZax3 และ MiZax5 (B) ผลของการฉีดพ่นทางใบของ MZ3 และ MZ5 ที่ความเข้มข้น 5 µM และ 10 µM ต่อต้นมันฝรั่งในสภาพพื้นที่เปิด การทดลองจะดำเนินการในปี พ.ศ. 2564 ข้อมูลนำเสนอเป็นค่าเฉลี่ย ± ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน n≥15 การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (One-way Analysis of variance: ANOVA) และการทดสอบ Tukey's post hoc เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3, MiZax5;
ในงานวิจัยนี้ เราได้ประเมิน MiZax (MiZax3 และ MiZax5) ที่ความเข้มข้นทางใบสามระดับ (5 µM และ 10 µM ในปี พ.ศ. 2564 และ 2.5 µM และ 5 µM ในปี พ.ศ. 2565) และเปรียบเทียบกับมันฝรั่ง (Solanum tuberosum L) กรดฮิวมิก (HA) ซึ่งเป็นสารควบคุมการเจริญเติบโตเชิงพาณิชย์ได้ถูกนำมาเปรียบเทียบกับสตรอว์เบอร์รี (Fragaria ananassa) ในการทดลองปลูกสตรอว์เบอร์รีในเรือนกระจกในปี พ.ศ. 2564 และ 2565 และในการทดลองภาคสนามสี่ครั้งในราชอาณาจักรซาอุดีอาระเบีย ซึ่งเป็นภูมิภาคที่มีสภาพภูมิอากาศแบบทะเลทราย แม้ว่า HA จะเป็นสารกระตุ้นชีวภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีประโยชน์มากมาย รวมถึงการเพิ่มปริมาณสารอาหารในดินและส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชโดยการควบคุมภาวะสมดุลของฮอร์โมน แต่ผลการศึกษาของเราชี้ให้เห็นว่า MiZax มีประสิทธิภาพเหนือกว่า HA
หัวมันฝรั่งพันธุ์ไดมอนด์ซื้อจากบริษัท Jabbar Nasser Al Bishi Trading เมืองเจดดาห์ ประเทศซาอุดีอาระเบีย ต้นกล้าสตรอว์เบอร์รีสองสายพันธุ์ “Sweet Charlie” และ “Festival” พร้อมกรดฮิวมิกซื้อจากบริษัท Modern Agritech เมืองริยาด ประเทศซาอุดีอาระเบีย วัสดุพืชทั้งหมดที่ใช้ในงานวิจัยนี้สอดคล้องกับนโยบายของ IUCN เกี่ยวกับการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับชนิดพันธุ์ที่ใกล้สูญพันธุ์ และอนุสัญญาว่าด้วยการค้าชนิดพันธุ์สัตว์ป่าและพืชป่าที่ใกล้สูญพันธุ์
สถานที่ทดลองตั้งอยู่ที่เมืองฮาดา อัลชาม ประเทศซาอุดีอาระเบีย (21°48′3″N, 39°43′25″E) ดินเป็นดินร่วนปนทราย ค่า pH 7.8 ค่า EC 1.79 dcm-130 คุณสมบัติของดินแสดงไว้ในตารางเสริม S1
ต้นกล้าสตรอว์เบอร์รีสามต้น (Fragaria x ananassa D. var. Festival) ที่ระยะใบจริงถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่มเพื่อประเมินผลของการพ่นทางใบด้วย MiZax3 และ MiZax5 ความเข้มข้น 10 ไมโครโมลาร์ ต่อลักษณะการเจริญเติบโตและระยะเวลาการออกดอกในสภาพเรือนกระจก ฉีดพ่นใบด้วยน้ำ (ผสมอะซิโตน 0.1%) เป็นแบบจำลอง ฉีดพ่นทางใบด้วย MiZax 7 ครั้ง ห่างกันหนึ่งสัปดาห์ มีการทดลองอิสระสองครั้งในวันที่ 15 และ 28 กันยายน 2564 ตามลำดับ ปริมาณเริ่มต้นของแต่ละสารประกอบคือ 50 มล. และค่อยๆ เพิ่มปริมาณจนถึง 250 มล. เป็นเวลาสองสัปดาห์ติดต่อกัน บันทึกจำนวนต้นดอกทุกวัน และคำนวณอัตราการออกดอกในช่วงต้นสัปดาห์ที่สี่ เพื่อศึกษาลักษณะการเจริญเติบโต ได้ทำการวัดจำนวนใบ น้ำหนักสดและแห้งของต้น พื้นที่ใบรวม และจำนวนไหลต่อต้น เมื่อสิ้นสุดระยะการเจริญเติบโตและช่วงเริ่มต้นของระยะสืบพันธุ์ พื้นที่ใบถูกวัดโดยใช้เครื่องวัดพื้นที่ใบและตัวอย่างสดถูกทำให้แห้งในตู้อบที่อุณหภูมิ 100°C เป็นเวลา 48 ชั่วโมง
ได้ทำการทดลองภาคสนามสองครั้ง ได้แก่ การไถพรวนเร็วและไถพรวนช้า หัวมันฝรั่งพันธุ์ “Diamant” ปลูกในเดือนพฤศจิกายนและกุมภาพันธ์ โดยมีช่วงการสุกเร็วและสุกช้าตามลำดับ ใช้สารกระตุ้นชีวภาพ (MiZax-3 และ -5) ในความเข้มข้น 5.0 และ 10.0 µM (2021) และ 2.5 และ 5.0 µM (2022) ฉีดพ่นกรดฮิวมิก (HA) 1 กรัม/ลิตร สัปดาห์ละ 8 ครั้ง ใช้น้ำหรืออะซิโตนเป็นตัวควบคุมเชิงลบ การออกแบบการทดสอบภาคสนามแสดงใน (ภาพเสริม S1) การทดลองภาคสนามใช้การออกแบบบล็อกสมบูรณ์แบบสุ่ม (RCBD) ขนาดพื้นที่แปลง 2.5 ม. x 3.0 ม. แต่ละการทดลองทำซ้ำสามครั้งโดยเป็นการจำลองแบบอิสระ ระยะห่างระหว่างแปลงแต่ละแปลงคือ 1.0 ม. และระยะห่างระหว่างบล็อกแต่ละบล็อกคือ 2.0 ม. ระยะห่างระหว่างต้นคือ 0.6 ม. ระยะห่างระหว่างแถวคือ 1 ม. รดน้ำต้นมันฝรั่งทุกวันด้วยอัตราหยด 3.4 ลิตรต่อหัวหยด ระบบจะทำงานวันละสองครั้ง ครั้งละ 10 นาที เพื่อให้น้ำแก่ต้นมันฝรั่ง มีการใช้วิธีการทางการเกษตรที่แนะนำทั้งหมดสำหรับการปลูกมันฝรั่งในสภาวะแห้งแล้ง31 หลังจากปลูกได้ 4 เดือน ได้มีการวัดความสูงของต้น (ซม.) จำนวนกิ่งต่อต้น องค์ประกอบและผลผลิตของมันฝรั่ง และคุณภาพของหัวมันฝรั่งโดยใช้เทคนิคมาตรฐาน
ต้นกล้าสตรอว์เบอร์รีสองสายพันธุ์ (Sweet Charlie และ Festival) ได้รับการทดสอบในแปลงปลูก ใช้สารกระตุ้นชีวภาพ (MiZax-3 และ -5) ฉีดพ่นทางใบที่ความเข้มข้น 5.0 และ 10.0 ไมโครโมลาร์ (2021) และ 2.5 และ 5.0 ไมโครโมลาร์ (2022) สัปดาห์ละแปดครั้ง ใช้ HA 1 กรัมต่อลิตร ฉีดพ่นทางใบควบคู่ไปกับ MiZax-3 และ -5 โดยผสมน้ำควบคุมหรืออะซิโตนเป็นสารควบคุมเชิงลบ ต้นกล้าสตรอว์เบอร์รีปลูกในแปลงขนาด 2.5 x 3 เมตร เมื่อต้นเดือนพฤศจิกายน ระยะห่างระหว่างต้น 0.6 เมตร และระยะห่างระหว่างแถว 1 เมตร การทดลองนี้ดำเนินการที่ RCBD และทำซ้ำสามครั้ง รดน้ำต้นไม้วันละ 10 นาที เวลา 7.00 น. และ 17.00 น. โดยใช้ระบบน้ำหยดที่มีหัวหยดห่างกัน 0.6 เมตร ความจุ 3.4 ลิตร มีการวัดองค์ประกอบทางการเกษตรและพารามิเตอร์ผลผลิตในช่วงฤดูปลูก คุณภาพของผลไม้ ได้แก่ TSS (%) วิตามินซี 32 ความเป็นกรด และสารประกอบฟีนอลิกทั้งหมด 33 ได้รับการประเมินที่ห้องปฏิบัติการสรีรวิทยาและเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว มหาวิทยาลัยคิงอับดุลอาซิซ
ข้อมูลแสดงเป็นค่าเฉลี่ย และความแปรผันแสดงเป็นค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน นัยสำคัญทางสถิติหาโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (one-way ANOVA) หรือการวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (two-way ANOVA) โดยใช้การทดสอบเปรียบเทียบพหุคูณของ Tukey โดยใช้ระดับความน่าจะเป็น p < 0.05 หรือการทดสอบ t ของ Student แบบสองหาง เพื่อตรวจหาความแตกต่างที่มีนัยสำคัญ (*p < 0.05, * *p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001) การตีความทางสถิติทั้งหมดดำเนินการโดยใช้ GraphPad Prism เวอร์ชัน 8.3.0 ความสัมพันธ์ถูกทดสอบโดยใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) ซึ่งเป็นวิธีการทางสถิติแบบหลายตัวแปร โดยใช้แพ็กเกจ R 34
ในรายงานฉบับก่อนหน้านี้ เราได้แสดงให้เห็นถึงฤทธิ์กระตุ้นการเจริญเติบโตของ MiZax ที่ความเข้มข้น 5 และ 10 ไมโครโมลาร์ในพืชสวน และปรับปรุงตัวบ่งชี้คลอโรฟิลล์ในการทดสอบ Soil Plant Assay (SPAD)27 จากผลการทดลองเหล่านี้ เราได้ใช้ความเข้มข้นเดียวกันนี้เพื่อประเมินผลของ MiZax ต่อมันฝรั่ง ซึ่งเป็นพืชอาหารสำคัญของโลก ในการทดลองภาคสนามในสภาพอากาศแบบทะเลทรายในปี พ.ศ. 2564 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราสนใจที่จะทดสอบว่า MiZax สามารถเพิ่มการสะสมของแป้ง ซึ่งเป็นผลผลิตขั้นสุดท้ายของการสังเคราะห์แสงได้หรือไม่ โดยรวมแล้ว การใช้ MiZax ช่วยปรับปรุงการเจริญเติบโตของต้นมันฝรั่งเมื่อเทียบกับกรดฮิวมิก (HA) ส่งผลให้ความสูงของต้น มวลชีวภาพ และจำนวนกิ่งเพิ่มขึ้น (รูปที่ 1B) นอกจากนี้ เราพบว่า MiZax3 และ MiZax5 ที่ความเข้มข้น 5 ไมโครโมลาร์ มีผลอย่างมากต่อการเพิ่มความสูงของต้น จำนวนกิ่ง และมวลชีวภาพของพืช เมื่อเทียบกับการใช้ 10 ไมโครโมลาร์ (รูปที่ 1B) นอกจากการเจริญเติบโตที่ดีขึ้นแล้ว MiZax ยังช่วยเพิ่มผลผลิต โดยวัดจากจำนวนและน้ำหนักของหัวที่เก็บเกี่ยว ประโยชน์โดยรวมลดลงเมื่อใช้ MiZax ที่ความเข้มข้น 10 ไมโครโมลาร์ ซึ่งชี้ให้เห็นว่าควรใช้สารประกอบเหล่านี้ที่ความเข้มข้นต่ำกว่านี้ (รูปที่ 1B) นอกจากนี้ เราไม่พบความแตกต่างในพารามิเตอร์ที่บันทึกไว้ทั้งหมดระหว่างการใช้อะซิโตน (จำลอง) และน้ำ (ควบคุม) ซึ่งบ่งชี้ว่าผลการปรับการเจริญเติบโตที่สังเกตได้ไม่ได้เกิดจากตัวทำละลาย ซึ่งสอดคล้องกับรายงานก่อนหน้าของเรา27
เนื่องจากฤดูกาลปลูกมันฝรั่งในซาอุดีอาระเบียประกอบด้วยการสุกแก่เร็วและช้า เราจึงได้ทำการศึกษาภาคสนามครั้งที่สองในปี พ.ศ. 2565 โดยใช้ความเข้มข้นต่ำ (2.5 และ 5 ไมโครโมลาร์) เป็นเวลาสองฤดูกาล เพื่อประเมินผลกระทบตามฤดูกาลของพื้นที่เปิดโล่ง (ภาพเสริม S2A) ตามที่คาดการณ์ไว้ การใช้ MiZax ความเข้มข้น 5 ไมโครโมลาร์ทั้งสองครั้งให้ผลในการส่งเสริมการเจริญเติบโตเช่นเดียวกับการทดลองครั้งแรก ได้แก่ ความสูงของต้นเพิ่มขึ้น การแตกกิ่งเพิ่มขึ้น ชีวมวลเพิ่มขึ้น และจำนวนหัวเพิ่มขึ้น (รูปที่ 2; ภาพเสริม S3) ที่สำคัญ เราสังเกตเห็นผลกระทบที่สำคัญของ PGR เหล่านี้ที่ความเข้มข้น 2.5 ไมโครโมลาร์ ในขณะที่การใช้ GA ไม่แสดงผลตามที่คาดการณ์ไว้ ผลการศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่า MiZax สามารถใช้ได้แม้ในความเข้มข้นที่ต่ำกว่าที่คาดไว้ นอกจากนี้ การใช้ MiZax ยังช่วยเพิ่มความยาวและความกว้างของหัว (ภาพเสริม S2B) เรายังพบว่าน้ำหนักหัวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่ความเข้มข้น 2.5 ไมโครโมลาร์นี้ใช้เฉพาะในฤดูปลูกทั้งสองฤดูเท่านั้น
การประเมินฟีโนไทป์ของพืชเกี่ยวกับผลกระทบของ MiZax ต่อต้นมันฝรั่งที่โตเต็มที่ก่อนกำหนดในแปลง KAU ซึ่งดำเนินการในปี พ.ศ. 2565 ข้อมูลแสดงค่าเฉลี่ย ± ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน n≥15 การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (ANOVA) และการทดสอบ Tukey's post hoc เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ไม่มีนัยสำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3, MiZax5;
เพื่อให้เข้าใจผลกระทบของการทดลอง (T) และปี (Y) ได้ดียิ่งขึ้น จึงได้ใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (two-way ANOVA) เพื่อตรวจสอบปฏิกิริยาระหว่างกัน (T x Y) แม้ว่าสารกระตุ้นชีวภาพ (T) ทั้งหมดจะเพิ่มความสูงและมวลชีวภาพของต้นมันฝรั่งอย่างมีนัยสำคัญ แต่มีเพียง MiZax3 และ MiZax5 เท่านั้นที่เพิ่มจำนวนและน้ำหนักของหัวมันฝรั่งอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งบ่งชี้ว่าการตอบสนองแบบสองทิศทางของหัวมันฝรั่งต่อ MiZax ทั้งสองชนิดนั้นมีความคล้ายคลึงกันโดยพื้นฐาน (รูปที่ 3)) นอกจากนี้ ในช่วงต้นฤดูกาล สภาพอากาศ (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) จะร้อนขึ้น (อุณหภูมิเฉลี่ย 28 องศาเซลเซียส และความชื้น 52% (ปี 2022) ซึ่งลดมวลชีวภาพของหัวมันฝรั่งโดยรวมลงอย่างมาก (รูปที่ 2; รูปที่ S3 เสริม)
ศึกษาผลกระทบของการทดลอง 5 ไมโครเมตร (T), ปี (Y) และปฏิกิริยาระหว่างกัน (T x Y) ต่อมันฝรั่ง ข้อมูลแสดงค่าเฉลี่ย ± ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน n ≥ 30 การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (ANOVA) เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3, MiZax5;
อย่างไรก็ตาม การรักษาด้วย Myzax ยังคงมีแนวโน้มที่จะกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชที่โตช้า โดยรวมแล้ว การทดลองอิสระทั้งสามของเราแสดงให้เห็นอย่างไม่ต้องสงสัยว่าการใช้ MiZax มีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อโครงสร้างของพืชโดยการเพิ่มจำนวนกิ่งก้าน อันที่จริง มีปฏิสัมพันธ์แบบสองทางที่สำคัญระหว่าง (T) และ (Y) ต่อจำนวนกิ่งก้านหลังจากการรักษาด้วย MiZax (รูปที่ 3) ผลลัพธ์นี้สอดคล้องกับกิจกรรมของสารควบคุมเชิงลบของการสังเคราะห์สไตรโกแลคโตน (SL)26 นอกจากนี้ ก่อนหน้านี้เราได้แสดงให้เห็นว่าการรักษาด้วย Zaxinone ทำให้เกิดการสะสมของแป้งในรากข้าว35 ซึ่งอาจอธิบายการเพิ่มขึ้นของขนาดและน้ำหนักของหัวมันฝรั่งหลังจากการรักษาด้วย MiZax เนื่องจากหัวมันฝรั่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยแป้ง
พืชผลเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญ สตรอว์เบอร์รีมีความไวต่อสภาวะความเครียดจากสภาวะแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยต่อสิ่งมีชีวิต เช่น ภัยแล้งและอุณหภูมิสูง ดังนั้นเราจึงศึกษาผลของ MiZax ต่อสตรอว์เบอร์รีโดยการฉีดพ่นทางใบ ขั้นแรกเราฉีดพ่น MiZax ที่ความเข้มข้น 10 ไมโครโมลาร์ เพื่อประเมินผลต่อการเจริญเติบโตของสตรอว์เบอร์รี (Cultivar Festival) ที่น่าสนใจคือ เราพบว่า MiZax3 เพิ่มจำนวนไหลอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งสอดคล้องกับการแตกกิ่งก้านที่เพิ่มขึ้น ขณะที่ MiZax5 เพิ่มอัตราการออกดอก ชีวมวล และพื้นที่ใบในเรือนกระจก (ภาพเสริม S4) ซึ่งบ่งชี้ว่าสารประกอบทั้งสองนี้อาจมีความแตกต่างทางชีวภาพ เหตุการณ์ 26, 27 เพื่อทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบของสารเหล่านี้ต่อสตรอว์เบอร์รีภายใต้สภาพการเกษตรจริง เราได้ทำการทดลองภาคสนามโดยใช้ MiZax ความเข้มข้น 5 และ 10 ไมโครโมลาร์กับต้นสตรอว์เบอร์รี (พันธุ์ Sweet Charlie) ที่ปลูกในดินกึ่งทรายในปี พ.ศ. 2564 (รูปที่ S5A) เมื่อเปรียบเทียบกับ GC เราไม่ได้สังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของชีวมวลพืช แต่พบแนวโน้มว่าจำนวนผลจะเพิ่มขึ้น (รูปที่ C6A-B) อย่างไรก็ตาม การใช้ MiZax ส่งผลให้น้ำหนักผลเดี่ยวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และบ่งชี้ถึงการขึ้นกับความเข้มข้น (รูปเสริม S5B; รูปเสริม S6B) ซึ่งบ่งชี้ว่าสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชเหล่านี้มีอิทธิพลต่อคุณภาพของผลสตรอว์เบอร์รีเมื่อใช้ในสภาพทะเลทราย
เพื่อทำความเข้าใจว่าผลการส่งเสริมการเจริญเติบโตขึ้นอยู่กับชนิดของพันธุ์หรือไม่ เราจึงเลือกพันธุ์สตรอว์เบอร์รีเชิงพาณิชย์สองพันธุ์ในซาอุดีอาระเบีย (Sweet Charlie และ Festival) และได้ทำการศึกษาภาคสนามสองครั้งในปี พ.ศ. 2565 โดยใช้ MiZax ความเข้มข้นต่ำ (2.5 และ 5 ไมโครโมลาร์) สำหรับ Sweet Charlie แม้ว่าจำนวนผลรวมจะไม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่โดยทั่วไปแล้วมวลชีวภาพของผลจะสูงกว่าในพืชที่ได้รับ MiZax และจำนวนผลต่อแปลงเพิ่มขึ้นหลังจากการรักษาด้วย MiZax3 (รูปที่ 4) ข้อมูลเหล่านี้ยังชี้ให้เห็นเพิ่มเติมว่ากิจกรรมทางชีวภาพของ MiZax3 และ MiZax5 อาจแตกต่างกัน นอกจากนี้ หลังจากการรักษาด้วย Myzax เราพบว่าน้ำหนักสดและแห้งของต้นเพิ่มขึ้น รวมถึงความยาวของยอดอ่อน สำหรับจำนวนไหลและต้นอ่อนใหม่ เราพบว่าเพิ่มขึ้นเฉพาะที่ MiZax 5 ไมโครโมลาร์ (รูปที่ 4) ซึ่งบ่งชี้ว่าการประสานงานที่ดีที่สุดของ MiZax ขึ้นอยู่กับชนิดของพืช
ผลของ MiZax ต่อโครงสร้างต้นและผลผลิตสตรอว์เบอร์รี (พันธุ์ Sweet Charlie) จากแปลง KAU ดำเนินการในปี พ.ศ. 2565 ข้อมูลแสดงค่าเฉลี่ย ± ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน n ≥ 15 แต่จำนวนผลต่อแปลงคำนวณโดยเฉลี่ยจาก 15 ต้นจากสามแปลง (n = 3) การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (One-way Analysis of Variance: ANOVA) และการทดสอบ Tukey's Post Hoc หรือการทดสอบ t ของ Student's สองหาง เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3, MiZax5;
นอกจากนี้ เรายังพบกิจกรรมกระตุ้นการเจริญเติบโตที่คล้ายคลึงกันในสตรอว์เบอร์รีพันธุ์เฟสติวัล (รูปที่ 5) อย่างไรก็ตาม เราไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในจำนวนผลรวมต่อต้นหรือต่อแปลง (รูปที่ 5) ที่น่าสนใจคือ การใช้ MiZax ช่วยเพิ่มความยาวและจำนวนไหลของต้น ซึ่งบ่งชี้ว่าสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชเหล่านี้สามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงการเจริญเติบโตของพืชผลได้ (รูปที่ 5) นอกจากนี้ เราได้วัดค่าพารามิเตอร์ทางชีวเคมีหลายรายการเพื่อทำความเข้าใจคุณภาพผลของสตรอว์เบอร์รีสองสายพันธุ์ที่เก็บจากแปลง แต่ไม่พบความแตกต่างระหว่างการทดลองทั้งหมด (ภาพเสริม S7; ภาพเสริม S8)
ผลของ MiZax ต่อโครงสร้างต้นและผลผลิตสตรอว์เบอร์รีในแปลง KAU (พันธุ์เทศกาล) ปี 2565 ข้อมูลเป็นค่าเฉลี่ย ± ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน n ≥ 15 แต่จำนวนผลต่อแปลงคำนวณโดยเฉลี่ยจาก 15 ต้นจากสามแปลง (n = 3) การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (One-way Analysis of Variance: ANOVA) และการทดสอบ Tukey's Post Hoc หรือการทดสอบ t ของ Student's สองหาง เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3, MiZax5;
ในการศึกษาของเราเกี่ยวกับสตรอว์เบอร์รี พบว่ากิจกรรมทางชีวภาพของ MiZax3 และ MiZax5 แตกต่างกัน ขั้นแรก เราได้ตรวจสอบผลของการทดลอง (T) และปี (Y) ต่อพันธุ์เดียวกัน (Sweet Charlie) โดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (Two-way ANOVA) เพื่อประเมินปฏิกิริยาระหว่างกัน (T x Y) ดังนั้น GA จึงไม่มีผลต่อสตรอว์เบอร์รีพันธุ์เดียวกัน (Sweet Charlie) ในขณะที่ MiZax3 และ MiZax5 ที่ความเข้มข้น 5 ไมโครโมลาร์ สามารถเพิ่มมวลชีวภาพของพืชและผลได้อย่างมีนัยสำคัญ (รูปที่ 6) ซึ่งบ่งชี้ว่าปฏิกิริยาระหว่างกันแบบสองทางของ MiZax ทั้งสองชนิดมีความคล้ายคลึงกันมากในการส่งเสริมการผลิตสตรอว์เบอร์รี
ประเมินผลของการทดลอง 5 ไมโครโมลาร์ (T), ปี (Y) และปฏิกิริยาระหว่างกัน (T x Y) ต่อสตรอว์เบอร์รี (พันธุ์ Sweet Charlie) ข้อมูลแสดงค่าเฉลี่ย ± ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน n ≥ 30 การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (ANOVA) เครื่องหมายดอกจันแสดงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับแบบจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3, MiZax5;
นอกจากนี้ เนื่องจากกิจกรรมของ MiZax บนพันธุ์สตรอว์เบอร์รีสองพันธุ์มีความแตกต่างกันเล็กน้อย (รูปที่ 4 และรูปที่ 5) เราจึงทำการวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (Two-way ANOVA) โดยเปรียบเทียบชุดการทดลอง (T) และพันธุ์ทั้งสอง (C) ประการแรก ไม่มีชุดการทดลองใดที่มีผลต่อจำนวนผลต่อแปลง (รูปที่ 7) ซึ่งบ่งชี้ว่าไม่มีปฏิสัมพันธ์ที่สำคัญระหว่าง (T x C) และชี้ให้เห็นว่าทั้ง MiZax และ HA ต่างมีส่วนทำให้จำนวนผลรวมเพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม MiZax (แต่ไม่ใช่ HA) เพิ่มน้ำหนักต้น น้ำหนักผล ไหล และต้นใหม่อย่างมีนัยสำคัญ (รูปที่ 7) ซึ่งบ่งชี้ว่า MiZax3 และ MiZax5 ส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นสตรอว์เบอร์รีพันธุ์ต่างๆ อย่างมีนัยสำคัญ จากการวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (T x Y) และ (T x C) เราสามารถสรุปได้ว่ากิจกรรมส่งเสริมการเจริญเติบโตของ MiZax3 และ MiZax5 ภายใต้สภาพแปลงมีความคล้ายคลึงกันและสอดคล้องกันมาก
การประเมินการใช้สตรอว์เบอร์รี 5 µM (T) สองสายพันธุ์ (C) และปฏิกิริยาระหว่างกัน (T x C) ข้อมูลแสดงค่าเฉลี่ย ± ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน n ≥ 30 แต่จำนวนผลต่อแปลงคำนวณโดยเฉลี่ยจาก 15 ต้นจากสามแปลง (n = 6) การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (ANOVA) เครื่องหมายดอกจันแสดงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3, MiZax5;
สุดท้าย เราใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) เพื่อประเมินผลของสารประกอบที่ใช้กับมันฝรั่ง (T x Y) และสตรอว์เบอร์รี (T x C) ภาพเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการใช้ HA คล้ายกับอะซิโตนในมันฝรั่ง หรือน้ำในสตรอว์เบอร์รี (รูปที่ 8) ซึ่งบ่งชี้ว่ามีผลเชิงบวกต่อการเจริญเติบโตของพืชค่อนข้างน้อย ที่น่าสนใจคือ ผลกระทบโดยรวมของ MiZax3 และ MiZax5 แสดงการกระจายตัวที่เหมือนกันในมันฝรั่ง (รูปที่ 8A) ในขณะที่การกระจายตัวของสารประกอบทั้งสองนี้ในสตรอว์เบอร์รีแตกต่างกัน (รูปที่ 8B) แม้ว่า MiZax3 และ MiZax5 จะแสดงการกระจายตัวที่เป็นบวกในการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืชเป็นส่วนใหญ่ แต่การวิเคราะห์ PCA บ่งชี้ว่ากิจกรรมการควบคุมการเจริญเติบโตอาจขึ้นอยู่กับชนิดของพืชด้วย
การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) ของ (A) มันฝรั่ง (T x Y) และ (B) สตรอว์เบอร์รี (T x C) กราฟคะแนนสำหรับทั้งสองกลุ่ม เส้นที่เชื่อมองค์ประกอบแต่ละส่วนนำไปสู่จุดศูนย์กลางของกลุ่ม
โดยสรุป จากการศึกษาภาคสนามอิสระห้าครั้งของเราเกี่ยวกับพืชที่มีมูลค่าสูงสองชนิด และสอดคล้องกับรายงานก่อนหน้าของเราตั้งแต่ปี พ.ศ. 2563 ถึง พ.ศ. 2565 (ค.ศ. 2022) พบว่า MiZax3 และ MiZax5 เป็นสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชที่มีแนวโน้มดี ซึ่งสามารถปรับปรุงการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืชได้ ซึ่งรวมถึงธัญพืช พืชเนื้อแข็ง (อินทผลัม) และพืชผลไม้สวน (ค.ศ. 2022) ถึงแม้ว่ากลไกทางโมเลกุลนอกเหนือจากฤทธิ์ทางชีวภาพของสารเหล่านี้จะยังคงไม่ชัดเจน แต่ก็มีศักยภาพสูงสำหรับการใช้งานในภาคสนาม สิ่งที่ดีที่สุดคือ เมื่อเปรียบเทียบกับกรดฮิวมิก MiZax จะถูกใช้ในปริมาณที่น้อยกว่ามาก (ระดับไมโครโมลาร์หรือมิลลิกรัม) และให้ผลเชิงบวกที่ชัดเจนกว่า ดังนั้น เราจึงประมาณปริมาณการใช้ MiZax3 ต่อครั้ง (จากความเข้มข้นต่ำไปสูง): 3, 6 หรือ 12 กรัม/เฮกตาร์ และปริมาณการใช้ MiZx5: 4, 7 หรือ 13 กรัม/เฮกตาร์ ทำให้ PGR เหล่านี้มีประโยชน์ในการปรับปรุงผลผลิตพืช สามารถทำได้จริง
เวลาโพสต์: 29 ก.ค. 2567