ไตรอะคอนทานอลควบคุมความทนทานของแตงกวาต่อความเครียดจากเกลือโดยการเปลี่ยนสถานะทางสรีรวิทยาและชีวเคมีของเซลล์พืช

พื้นที่ทั้งหมดของโลกเกือบ 7.0% ได้รับผลกระทบจากความเค็ม1 ซึ่งหมายความว่าพื้นที่มากกว่า 900 ล้านเฮกตาร์ทั่วโลกได้รับผลกระทบจากทั้งความเค็มและความเค็มของโซเดียม2 คิดเป็น 20% ของพื้นที่เพาะปลูกและ 10% ของพื้นที่ชลประทาน ครอบคลุมพื้นที่ครึ่งหนึ่งและมีปริมาณเกลือสูง3 ดินที่มีเกลือเป็นปัญหาสำคัญที่ภาคเกษตรกรรมของปากีสถานต้องเผชิญ4,5 ในจำนวนนี้ ประมาณ 6.3 ล้านเฮกตาร์หรือ 14% ของพื้นที่ชลประทานได้รับผลกระทบจากความเค็ม6 ในปัจจุบัน
ความเครียดจากปัจจัยภายนอกสามารถเปลี่ยนแปลงได้ฮอร์โมนเร่งการเจริญเติบโตของพืชการตอบสนอง ส่งผลให้การเจริญเติบโตของพืชและผลผลิตขั้นสุดท้ายลดลง7 เมื่อพืชได้รับความเครียดจากเกลือ ความสมดุลระหว่างการผลิตออกซิเจนที่มีปฏิกิริยา (ROS) และผลดับปฏิกิริยาของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระจะถูกรบกวน ส่งผลให้พืชได้รับความเครียดจากออกซิเดชัน8 พืชที่มีเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระในความเข้มข้นสูง (ทั้งแบบปกติและแบบเหนี่ยวนำได้) จะมีความต้านทานต่อความเสียหายจากออกซิเดชันได้ดี เช่น ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD), กัวอิอาคอลเปอร์ออกซิเดส (POD), เปอร์ออกซิเดส-คาตาเลส (CAT), แอสคอร์เบตเปอร์ออกซิเดส (APOX) และกลูตาไธโอนรีดักเตส (GR) สามารถเพิ่มความทนทานต่อเกลือของพืชภายใต้ความเครียดจากเกลือ9 นอกจากนี้ ยังมีรายงานว่าฮอร์โมนพืชมีบทบาทในการควบคุมการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช การตายของเซลล์ตามโปรแกรม และการอยู่รอดภายใต้สภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง10 ไตรอะคอนทานอลเป็นแอลกอฮอล์ปฐมภูมิอิ่มตัวที่เป็นส่วนประกอบของขี้ผึ้งที่ผิวหนังของพืชและมีคุณสมบัติในการส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช11,12 เช่นเดียวกับคุณสมบัติในการส่งเสริมการเจริญเติบโตในความเข้มข้นต่ำ13 การฉีดพ่นทางใบสามารถปรับปรุงสถานะของเม็ดสีสังเคราะห์แสง การสะสมของสารละลาย การเจริญเติบโต และการผลิตชีวมวลในพืชได้อย่างมีนัยสำคัญ14,15 การฉีดพ่นทางใบด้วยไตรอะคอนทานอลสามารถเพิ่มความทนทานต่อความเครียดของพืช16 โดยควบคุมการทำงานของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระหลายชนิด17 เพิ่มปริมาณออสโมโพรเทกแทนต์ของเนื้อเยื่อใบพืช11,18,19 และปรับปรุงการตอบสนองการดูดซึมของแร่ธาตุที่จำเป็น K+ และ Ca2+ แต่ไม่ใช่ Na+14 นอกจากนี้ ไตรอะคอนทานอลยังผลิตน้ำตาลรีดิวซ์ โปรตีนที่ละลายน้ำได้ และกรดอะมิโนได้มากขึ้นภายใต้สภาวะกดดัน20,21,22
ผักอุดมไปด้วยไฟโตเคมีคอลและสารอาหาร และจำเป็นต่อกระบวนการเผาผลาญต่างๆ ในร่างกายมนุษย์23 การผลิตผักถูกคุกคามจากความเค็มของดินที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะในพื้นที่เกษตรชลประทาน ซึ่งผลิตอาหารของโลกถึง 40.0%24 พืชผัก เช่น หัวหอม แตงกวา มะเขือยาว พริก และมะเขือเทศ มีความอ่อนไหวต่อความเค็ม25 และแตงกวาเป็นผักที่สำคัญต่อโภชนาการของมนุษย์ทั่วโลก26 ความเครียดจากเกลือส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออัตราการเติบโตของแตงกวา อย่างไรก็ตาม ระดับความเค็มที่สูงกว่า 25 มิลลิโมลาร์ส่งผลให้ผลผลิตลดลงถึง 13%27,28 ผลกระทบเชิงลบของความเค็มต่อแตงกวาส่งผลให้การเจริญเติบโตของพืชและผลผลิตลดลง5,29,30 ดังนั้น วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือการประเมินบทบาทของไตรคอนทานอลในการบรรเทาความเครียดจากเกลือในจีโนไทป์แตงกวา และประเมินความสามารถของไตรคอนทานอลในการส่งเสริมการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช ข้อมูลนี้ยังมีความสำคัญต่อการพัฒนากลยุทธ์ที่เหมาะสมสำหรับดินเค็มอีกด้วย นอกจากนี้ เรายังได้กำหนดการเปลี่ยนแปลงของภาวะสมดุลไอออนในจีโนไทป์แตงกวาภายใต้ความเครียดจาก NaCl
ผลของไตรอะคอนทานอลต่อสารควบคุมออสโมซิสอนินทรีย์ในใบแตงกวา 4 จีโนไทป์ภายใต้ภาวะเครียดปกติและเครียดจากเกลือ
เมื่อปลูกจีโนไทป์แตงกวาภายใต้สภาวะเครียดจากเกลือ จำนวนผลรวมและน้ำหนักผลเฉลี่ยลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (รูปที่ 4) การลดลงเหล่านี้เห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นในจีโนไทป์ Summer Green และ 20252 ในขณะที่ Marketmore และ Green Long ยังคงมีจำนวนผลและน้ำหนักผลสูงสุดหลังจากทดสอบความเค็ม การใส่ไตรคอนทานอลบนใบช่วยลดผลกระทบเชิงลบจากความเครียดจากเกลือและเพิ่มจำนวนและน้ำหนักผลในจีโนไทป์ทั้งหมดที่ประเมิน อย่างไรก็ตาม Marketmore ที่ได้รับการบำบัดด้วยไตรคอนทานอลให้ผลจำนวนสูงสุดพร้อมน้ำหนักเฉลี่ยที่สูงกว่าภายใต้สภาวะเครียดและควบคุมเมื่อเปรียบเทียบกับพืชที่ไม่ได้รับการบำบัด Summer Green และ 20252 มีปริมาณของแข็งที่ละลายน้ำได้สูงสุดในผลแตงกวาและทำได้ไม่ดีเมื่อเทียบกับจีโนไทป์ Marketmore และ Green Long ซึ่งมีความเข้มข้นของของแข็งที่ละลายน้ำได้ทั้งหมดต่ำที่สุด
ผลของไตรอะคอนทานอลต่อผลผลิตแตงกวา 4 จีโนไทป์ภายใต้สภาวะปกติและความเครียดจากเกลือ
ความเข้มข้นที่เหมาะสมของไตรคอนทานอลคือ 0.8 มก./ล. ซึ่งช่วยให้ลดผลกระทบร้ายแรงของจีโนไทป์ที่ศึกษาได้ภายใต้สภาวะที่มีความเครียดจากเกลือและไม่มีความเครียด อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของไตรคอนทานอลต่อกรีน-ลองและมาร์เก็ตมอร์นั้นชัดเจนกว่า เมื่อพิจารณาถึงศักยภาพในการทนทานต่อเกลือของจีโนไทป์เหล่านี้และประสิทธิภาพของไตรคอนทานอลในการบรรเทาผลกระทบของความเครียดจากเกลือ จึงอาจแนะนำให้ปลูกจีโนไทป์เหล่านี้ในดินเค็มโดยฉีดพ่นใบด้วยไตรคอนทานอล