ไตรอะคอนทานอลควบคุมความทนทานของแตงกวาต่อความเครียดจากเกลือโดยการเปลี่ยนแปลงสถานะทางสรีรวิทยาและชีวเคมีของเซลล์พืช

เกือบ 7.0% ของพื้นที่ทั้งหมดของโลกได้รับผลกระทบจากความเค็ม1 ซึ่งหมายความว่าพื้นที่กว่า 900 ล้านเฮกตาร์ทั่วโลกได้รับผลกระทบจากทั้งความเค็มและความเค็มโซเดียม2 คิดเป็น 20% ของพื้นที่เพาะปลูกและพื้นที่ชลประทาน 10% ครอบคลุมพื้นที่ครึ่งหนึ่งและมีปริมาณเกลือสูงกว่า3 ดินเค็มเป็นปัญหาสำคัญที่ภาคเกษตรกรรมของปากีสถานกำลังเผชิญ4,5 ในจำนวนนี้ ประมาณ 6.3 ล้านเฮกตาร์ หรือ 14% ของพื้นที่ชลประทานในปัจจุบันได้รับผลกระทบจากความเค็ม6
ความเครียดจากปัจจัยภายนอกสามารถเปลี่ยนแปลงได้ฮอร์โมนการเจริญเติบโตของพืชการตอบสนองนี้ส่งผลให้การเจริญเติบโตของพืชและผลผลิตขั้นสุดท้ายลดลง7 เมื่อพืชเผชิญกับความเครียดจากเกลือ ความสมดุลระหว่างการผลิตสารอนุมูลอิสระ (ROS) และฤทธิ์ดับปฏิกิริยาของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระจะถูกรบกวน ส่งผลให้พืชต้องเผชิญกับความเครียดจากออกซิเดชัน8 พืชที่มีเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระในความเข้มข้นสูง (ทั้งแบบคงที่และแบบเหนี่ยวนำ) จะมีความต้านทานต่อความเสียหายจากออกซิเดชันได้ดี เช่น ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD), กัวไออะคอลเปอร์ออกซิเดส (POD), เปอร์ออกซิเดส-คาตาเลส (CAT), แอสคอร์เบตเปอร์ออกซิเดส (APOX) และกลูตาไธโอนรีดักเทส (GR) สามารถช่วยเพิ่มความทนทานต่อเกลือของพืชภายใต้ความเครียดจากเกลือ9 นอกจากนี้ ยังมีรายงานว่าฮอร์โมนพืชมีบทบาทในการควบคุมการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืช การตายของเซลล์ตามโปรแกรม และการอยู่รอดของพืชภายใต้สภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง10 ไตรอะคอนทานอลเป็นแอลกอฮอล์ปฐมภูมิอิ่มตัวที่เป็นส่วนประกอบของไขผิวหนังชั้นนอกของพืช และมีคุณสมบัติส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช11,12 รวมถึงคุณสมบัติส่งเสริมการเจริญเติบโตที่ความเข้มข้นต่ำ13 การฉีดพ่นทางใบสามารถปรับปรุงสถานะของรงควัตถุสังเคราะห์แสง การสะสมตัวละลาย การเจริญเติบโต และการผลิตชีวมวลในพืชได้อย่างมีนัยสำคัญ14,15 การฉีดพ่นทางใบสามารถเพิ่มความทนทานต่อความเครียดของพืช16 โดยการควบคุมการทำงานของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระหลายชนิด17 เพิ่มปริมาณออสโมโพรเทคแทนท์ในเนื้อเยื่อใบพืช11,18,19 และปรับปรุงการตอบสนองการดูดซึมของแร่ธาตุจำเป็น K+ และ Ca2+ แต่ไม่ใช่ Na+14 นอกจากนี้ ไตรอะคอนทานอลยังผลิตน้ำตาลรีดิวซ์ โปรตีนที่ละลายน้ำได้ และกรดอะมิโนได้มากขึ้นภายใต้สภาวะเครียด20,21,22
ผักอุดมไปด้วยไฟโตเคมิคอลและสารอาหารที่จำเป็นต่อกระบวนการเผาผลาญอาหารหลายอย่างในร่างกายมนุษย์23 การผลิตผักถูกคุกคามจากความเค็มของดินที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่เกษตรกรรมชลประทาน ซึ่งผลิตอาหาร 40.0% ของโลก24 พืชผัก เช่น หัวหอม แตงกวา มะเขือยาว พริก และมะเขือเทศ มีความไวต่อความเค็ม25 และแตงกวาเป็นผักที่สำคัญต่อโภชนาการของมนุษย์ทั่วโลก26 ความเครียดจากเกลือส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออัตราการเจริญเติบโตของแตงกวา อย่างไรก็ตาม ระดับความเค็มที่สูงกว่า 25 มิลลิโมลาร์ ส่งผลให้ผลผลิตลดลงถึง 13%27,28 ผลกระทบเชิงลบของความเค็มต่อแตงกวาส่งผลให้การเจริญเติบโตและผลผลิตของพืชลดลง5,29,30 ดังนั้น วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือการประเมินบทบาทของไตรอะคอนทานอลในการบรรเทาความเครียดจากเกลือในจีโนไทป์แตงกวา และประเมินความสามารถของไตรอะคอนทานอลในการส่งเสริมการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช ข้อมูลนี้ยังมีความสำคัญต่อการพัฒนากลยุทธ์ที่เหมาะสมสำหรับดินเค็มอีกด้วย นอกจากนี้ เรายังได้กำหนดการเปลี่ยนแปลงของภาวะสมดุลไอออนในจีโนไทป์แตงกวาภายใต้ความเครียดจาก NaCl
ผลของไตรอะคอนทานอลต่อสารควบคุมออสโมซิสอนินทรีย์ในใบแตงกวา 4 จีโนไทป์ภายใต้ภาวะเครียดปกติและเครียดจากเกลือ
เมื่อปลูกแตงกวาภายใต้สภาวะเครียดจากเกลือ จำนวนผลรวมและน้ำหนักผลเฉลี่ยลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (รูปที่ 4) การลดลงนี้พบได้ชัดเจนมากขึ้นในแตงกวาพันธุ์ Summer Green และ 20252 ขณะที่ Marketmore และ Green Long ยังคงรักษาจำนวนผลและน้ำหนักผลสูงสุดหลังจากการทดสอบความเค็ม การใส่ไตรอะคอนทานอลทางใบช่วยลดผลกระทบเชิงลบจากความเครียดจากเกลือและเพิ่มจำนวนและน้ำหนักผลในทุกจีโนไทป์ที่ประเมิน อย่างไรก็ตาม Marketmore ที่ได้รับไตรอะคอนทานอลให้จำนวนผลสูงสุดและน้ำหนักเฉลี่ยสูงกว่าในสภาวะเครียดและสภาวะควบคุมเมื่อเทียบกับต้นที่ไม่ได้รับไตรอะคอนทานอล Summer Green และ 20252 มีปริมาณของแข็งที่ละลายน้ำได้สูงที่สุดในผลแตงกวาและประสิทธิภาพการทำงานต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ Marketmore และ Green Long ซึ่งมีความเข้มข้นของของแข็งที่ละลายน้ำได้ทั้งหมดต่ำที่สุด
ผลของไตรอะคอนทานอลต่อผลผลิตของแตงกวา 4 จีโนไทป์ภายใต้สภาวะปกติและสภาวะเครียดจากเกลือ
ความเข้มข้นที่เหมาะสมของไตรอะคอนทานอลคือ 0.8 มิลลิกรัม/ลิตร ซึ่งช่วยลดผลกระทบร้ายแรงของจีโนไทป์ที่ศึกษาภายใต้สภาวะที่มีความเครียดจากเกลือและไม่มีความเครียด อย่างไรก็ตาม ผลของไตรอะคอนทานอลต่อกรีน-ลองและมาร์เก็ตมอร์นั้นชัดเจนกว่า เมื่อพิจารณาถึงศักยภาพในการทนเค็มของจีโนไทป์เหล่านี้และประสิทธิภาพของไตรอะคอนทานอลในการบรรเทาผลกระทบจากความเครียดจากเกลือ จึงสามารถแนะนำให้ปลูกจีโนไทป์เหล่านี้บนดินเค็มด้วยการพ่นไตรอะคอนทานอลทางใบ