การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศและการเติบโตอย่างรวดเร็วของประชากรกลายเป็นความท้าทายสำคัญต่อความมั่นคงด้านอาหารของโลก วิธีแก้ปัญหาที่มีแนวโน้มดีอย่างหนึ่งคือการใช้สารควบคุมการเจริญเติบโตของพืช(PGRs) เพื่อเพิ่มผลผลิตพืชและเอาชนะสภาพการเจริญเติบโตที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น สภาพอากาศแบบทะเลทราย เมื่อไม่นานนี้ แซกซิโนนซึ่งเป็นแคโรทีนอยด์และสารอนุพันธ์สองชนิด (MiZax3 และ MiZax5) ได้แสดงให้เห็นถึงกิจกรรมส่งเสริมการเจริญเติบโตที่มีแนวโน้มดีในพืชตระกูลธัญพืชและผักภายใต้สภาพเรือนกระจกและทุ่งนา ที่นี่ เราได้ศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบของ MiZax3 และ MiZax5 ในความเข้มข้นที่แตกต่างกัน (5 μM และ 10 μM ในปี 2021; 2.5 μM และ 5 μM ในปี 2022) ต่อการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืชผักที่มีมูลค่าสูงสองชนิดในกัมพูชา ได้แก่ มันฝรั่งและสตรอว์เบอร์รี่ Arabia ในการทดลองภาคสนามอิสระห้าครั้งตั้งแต่ปี 2021 ถึง 2022 การใช้ MiZax ทั้งสองชนิดช่วยปรับปรุงลักษณะทางการเกษตรของพืช องค์ประกอบผลผลิต และผลผลิตโดยรวมได้อย่างมีนัยสำคัญ เป็นที่น่าสังเกตว่า MiZax ใช้ในปริมาณที่ต่ำกว่ากรดฮิวมิกมาก (สารประกอบเชิงพาณิชย์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งใช้ในการเปรียบเทียบที่นี่) ดังนั้นผลลัพธ์ของเราจึงแสดงให้เห็นว่า MiZax เป็นสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชที่มีแนวโน้มดีมากซึ่งสามารถใช้กระตุ้นการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืชผักได้แม้ในสภาพทะเลทรายและในความเข้มข้นที่ค่อนข้างต่ำ
ตามข้อมูลขององค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) ระบบการผลิตอาหารของเราจะต้องเพิ่มขึ้นเกือบสามเท่าภายในปี 2050 เพื่อเลี้ยงประชากรโลกที่เพิ่มขึ้น (FAO: โลกจะต้องได้รับอาหารเพิ่มขึ้น 70% ภายในปี 20501) ในความเป็นจริง การเติบโตอย่างรวดเร็วของประชากร มลภาวะ การเคลื่อนย้ายของศัตรูพืช และโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุณหภูมิที่สูงและภัยแล้งที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ล้วนเป็นความท้าทายที่ความมั่นคงทางอาหารของโลกต้องเผชิญ2 ในเรื่องนี้ การเพิ่มผลผลิตรวมของพืชผลทางการเกษตรในสภาพที่ไม่เหมาะสมเป็นหนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่ไม่อาจโต้แย้งได้สำหรับปัญหาเร่งด่วนนี้ อย่างไรก็ตาม การเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความพร้อมของสารอาหารในดิน และถูกจำกัดอย่างรุนแรงโดยปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น ภัยแล้ง ความเค็ม หรือความเครียดทางชีวภาพ3,4,5 ความเครียดเหล่านี้อาจส่งผลกระทบเชิงลบต่อสุขภาพและการพัฒนาของพืชผล และท้ายที่สุดก็นำไปสู่ผลผลิตพืชผลที่ลดลง6 นอกจากนี้ ทรัพยากรน้ำจืดที่มีจำกัดยังส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการชลประทานพืชผล ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกทำให้พื้นที่เพาะปลูกลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และเหตุการณ์ต่างๆ เช่น คลื่นความร้อนก็ทำให้ผลผลิตของพืชผลลดลง7,8 อุณหภูมิสูงเป็นเรื่องปกติในหลายส่วนของโลก รวมถึงซาอุดีอาระเบีย การใช้สารกระตุ้นชีวภาพหรือสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืช (PGRs) มีประโยชน์ในการย่นระยะเวลาการเจริญเติบโตและเพิ่มผลผลิตของพืช สารเหล่านี้สามารถปรับปรุงความทนทานของพืชและทำให้พืชสามารถรับมือกับสภาพการเจริญเติบโตที่ไม่เอื้ออำนวยได้9 ในเรื่องนี้ สารกระตุ้นชีวภาพและสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชสามารถใช้ในความเข้มข้นที่เหมาะสมเพื่อปรับปรุงการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช10,11
แคโรทีนอยด์เป็นสารเตตราเทอร์พีนอยด์ที่ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับฮอร์โมนพืชกรดแอบซิซิก (ABA) และสไตรโกแลกโทน (SL)12,13,14 รวมถึงสารควบคุมการเจริญเติบโตที่เพิ่งค้นพบใหม่ เช่น แซกซิโนน อะโนรีน และไซโคลซิทรัล15,16,17,18,19 อย่างไรก็ตาม เมตาบอไลต์ส่วนใหญ่ รวมถึงอนุพันธ์ของแคโรทีนอยด์ มีแหล่งที่มาตามธรรมชาติที่จำกัดและ/หรือไม่เสถียร ทำให้ยากต่อการนำไปใช้โดยตรงในสาขานี้ ดังนั้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จึงมีการพัฒนาและทดสอบสารเลียนแบบ/สารเลียนแบบ ABA และ SL หลายตัวสำหรับการใช้งานทางการเกษตร20,21,22,23,24,25 ในทำนองเดียวกัน เราได้พัฒนาสารเลียนแบบแซกซิโนน (MiZax) ซึ่งเป็นเมตาบอไลต์ที่ส่งเสริมการเจริญเติบโต ซึ่งอาจมีผลโดยเพิ่มการเผาผลาญน้ำตาลและควบคุมภาวะธำรงดุล SL ในรากข้าว19,26 สารเลียนแบบของ Zaxinone 3 (MiZax3) และ MiZax5 (โครงสร้างทางเคมีแสดงในรูปที่ 1A) แสดงให้เห็นกิจกรรมทางชีวภาพที่เทียบได้กับ Zaxinone ในต้นข้าวพันธุ์ป่าที่ปลูกแบบไฮโดรโปนิกส์และในดิน26 นอกจากนี้ การใช้ Zaxinone, MiZax3 และ MiZx5 บำบัดมะเขือเทศ ปาล์มอินทผลัม พริกหยวก และฟักทอง ช่วยปรับปรุงการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช เช่น ผลผลิตและคุณภาพของพริกในเรือนกระจกและทุ่งโล่ง ซึ่งบ่งชี้ถึงบทบาทของสารกระตุ้นชีวภาพและการใช้ PGR27 ที่น่าสนใจคือ MiZax3 และ MiZax5 ยังปรับปรุงความทนทานต่อเกลือของพริกหยวกที่ปลูกในสภาพที่มีความเค็มสูง และ MiZax3 ยังเพิ่มปริมาณสังกะสีในผลไม้เมื่อห่อหุ้มด้วยกรอบโลหะอินทรีย์ที่มีสังกะสี7,28
(A) โครงสร้างทางเคมีของ MiZax3 และ MiZax5 (B) ผลของการพ่น MZ3 และ MZ5 ทางใบที่ความเข้มข้น 5 µM และ 10 µM ต่อต้นมันฝรั่งภายใต้สภาพทุ่งโล่ง การทดลองจะเกิดขึ้นในปี 2021 ข้อมูลจะแสดงเป็นค่าเฉลี่ย ± ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน n≥15 การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (ANOVA) และการทดสอบโพสต์ฮอกของทูคีย์ เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5 HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5
ในงานนี้ เราประเมิน MiZax (MiZax3 และ MiZax5) ที่ความเข้มข้นของใบสามระดับ (5 µM และ 10 µM ในปี 2021 และ 2.5 µM และ 5 µM ในปี 2022) และเปรียบเทียบกับมันฝรั่ง (Solanum tuberosum L) กรดฮิวมิก (HA) ซึ่งเป็นสารควบคุมการเจริญเติบโตเชิงพาณิชย์ได้รับการเปรียบเทียบกับสตรอว์เบอร์รี่ (Fragaria ananassa) ในการทดลองปลูกสตรอว์เบอร์รี่ในเรือนกระจกในปี 2021 และ 2022 และในการทดลองภาคสนามสี่ครั้งในราชอาณาจักรซาอุดีอาระเบีย ซึ่งเป็นภูมิภาคที่มีภูมิอากาศแบบทะเลทรายโดยทั่วไป แม้ว่า HA จะเป็นสารกระตุ้นชีวภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งมีประโยชน์มากมาย รวมถึงเพิ่มการใช้สารอาหารในดินและส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชโดยควบคุมภาวะสมดุลของฮอร์โมน แต่ผลลัพธ์ของเราบ่งชี้ว่า MiZax เหนือกว่า HA
หัวมันฝรั่งพันธุ์ Diamond ซื้อจากบริษัท Jabbar Nasser Al Bishi Trading เมืองเจดดาห์ ประเทศซาอุดีอาระเบีย ต้นกล้าสตรอว์เบอร์รีสองพันธุ์คือ “Sweet Charlie” และ “Festival” พร้อมกรดฮิวมิกซื้อจากบริษัท Modern Agritech เมืองริยาด ประเทศซาอุดีอาระเบีย วัสดุจากพืชทั้งหมดที่ใช้ในงานวิจัยนี้เป็นไปตามนโยบายของ IUCN เกี่ยวกับการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับสัตว์ใกล้สูญพันธุ์และอนุสัญญาว่าด้วยการค้าสัตว์ป่าและพืชป่าที่ใกล้สูญพันธุ์
สถานที่ทดลองตั้งอยู่ที่ฮาดาอัลชาม ประเทศซาอุดีอาระเบีย (21°48′3″N, 39°43′25″E) ดินเป็นดินร่วนปนทราย ค่า pH 7.8 ค่า EC 1.79 dcm-130 คุณสมบัติของดินแสดงอยู่ในตารางเสริม S1
ต้นกล้าสตรอเบอร์รี่ (Fragaria x ananassa D. var. Festival) ที่ระยะใบจริง 3 ระยะถูกแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มเพื่อประเมินผลของการพ่นทางใบด้วย MiZax3 และ MiZax5 ความเข้มข้น 10 μM ต่อลักษณะการเจริญเติบโตและเวลาออกดอกภายใต้สภาวะเรือนกระจก การพ่นทางใบด้วยน้ำ (ที่มีอะซิโตน 0.1%) ถูกใช้เป็นแบบจำลอง การพ่นทางใบด้วย MiZax 7 ครั้งโดยเว้นระยะห่าง 1 สัปดาห์ การทดลองอิสระ 2 ครั้งดำเนินการเมื่อวันที่ 15 และ 28 กันยายน 2021 ตามลำดับ ปริมาณเริ่มต้นของแต่ละสารประกอบคือ 50 มล. จากนั้นค่อยๆ เพิ่มเป็นปริมาณสุดท้าย 250 มล. เป็นเวลา 2 สัปดาห์ติดต่อกัน จำนวนของพืชดอกจะถูกบันทึกทุกวันและคำนวณอัตราการออกดอกในช่วงต้นสัปดาห์ที่ 4 เพื่อกำหนดลักษณะการเจริญเติบโต จำนวนใบ น้ำหนักสดและแห้งของพืช พื้นที่ใบทั้งหมด และจำนวนไหลต่อต้นจะถูกวัดในตอนท้ายของระยะการเจริญเติบโตและจุดเริ่มต้นของระยะการสืบพันธุ์ พื้นที่ใบถูกวัดโดยใช้เครื่องวัดพื้นที่ใบและตัวอย่างสดถูกทำให้แห้งในตู้อบที่อุณหภูมิ 100°C เป็นเวลา 48 ชั่วโมง
ได้ทำการทดลองภาคสนาม 2 ครั้ง ได้แก่ การไถเร็วและไถช้า หัวมันฝรั่งพันธุ์ “Diamant” ปลูกในเดือนพฤศจิกายนและกุมภาพันธ์ โดยมีช่วงการสุกเร็วและสุกช้าตามลำดับ มีการใช้สารกระตุ้นชีวภาพ (MiZax-3 และ -5) ในความเข้มข้น 5.0 และ 10.0 µM (2021) และ 2.5 และ 5.0 µM (2022) พ่นกรดฮิวมิก (HA) 1 g/l สัปดาห์ละ 8 ครั้ง ใช้น้ำหรืออะซิโตนเป็นตัวควบคุมเชิงลบ การออกแบบการทดสอบภาคสนามแสดงใน (ภาพเสริม S1) การออกแบบบล็อกสมบูรณ์แบบสุ่ม (RCBD) โดยมีพื้นที่แปลง 2.5 ม. × 3.0 ม. ถูกใช้เพื่อทำการทดลองภาคสนาม แต่ละการบำบัดทำซ้ำสามครั้งเป็นการจำลองแบบอิสระ ระยะห่างระหว่างแปลงแต่ละแปลงคือ 1.0 ม. และระยะห่างระหว่างบล็อกแต่ละบล็อกคือ 2.0 ม. ระยะห่างระหว่างต้นคือ 0.6 ม. ระยะห่างระหว่างแถวคือ 1 ม. รดน้ำต้นมันฝรั่งทุกวันโดยหยดในอัตรา 3.4 ลิตรต่อหัวหยด ระบบจะทำงานวันละ 2 ครั้ง ครั้งละ 10 นาที เพื่อให้น้ำแก่ต้นมันฝรั่ง ใช้เทคนิคทางการเกษตรที่แนะนำทั้งหมดสำหรับการปลูกมันฝรั่งในสภาวะแห้งแล้ง31 สี่เดือนหลังจากปลูก วัดความสูงของต้น (ซม.) จำนวนกิ่งต่อต้น องค์ประกอบและผลผลิตของมันฝรั่ง และคุณภาพของหัวมันฝรั่งโดยใช้เทคนิคมาตรฐาน
ต้นกล้าสตรอว์เบอร์รีสองสายพันธุ์ (Sweet Charlie และ Festival) ได้รับการทดสอบในสภาพพื้นที่ โดยใช้สารกระตุ้นชีวภาพ (MiZax-3 และ -5) เป็นสารฉีดพ่นใบในความเข้มข้น 5.0 และ 10.0 µM (2021) และ 2.5 และ 5.0 µM (2022) สัปดาห์ละ 8 ครั้ง ใช้ HA 1 กรัมต่อลิตรเป็นสารฉีดพ่นใบควบคู่ไปกับ MiZax-3 และ -5 โดยมีส่วนผสมของ H2O หรืออะซิโตนเป็นสารควบคุมเชิงลบ ต้นกล้าสตรอว์เบอร์รีถูกปลูกในแปลงขนาด 2.5 x 3 ม. ในช่วงต้นเดือนพฤศจิกายน โดยเว้นระยะห่างระหว่างต้น 0.6 ม. และระยะห่างระหว่างแถว 1 ม. การทดลองดำเนินการที่ RCBD และทำซ้ำ 3 ครั้ง รดน้ำต้นไม้เป็นเวลา 10 นาทีทุกวัน เวลา 7.00 น. และ 17.00 น. โดยใช้ระบบน้ำหยดที่มีหัวหยดห่างกัน 0.6 เมตร และจุน้ำได้ 3.4 ลิตร วัดส่วนประกอบทางการเกษตรและพารามิเตอร์ผลผลิตในช่วงฤดูปลูก ประเมินคุณภาพผลไม้รวมทั้ง TSS (%) วิตามินซี32 ความเป็นกรด และปริมาณฟีนอลิกทั้งหมด33 ที่ห้องปฏิบัติการสรีรวิทยาและเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว มหาวิทยาลัย King Abdulaziz
ข้อมูลแสดงเป็นค่าเฉลี่ยและค่าความแปรปรวนแสดงเป็นค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน ความสำคัญทางสถิติถูกกำหนดโดยใช้การวิเคราะห์ทางสถิติแบบทางเดียว (one-way ANOVA) หรือการวิเคราะห์ทางสถิติแบบสองทางโดยใช้การทดสอบการเปรียบเทียบหลายตัวแปรของ Tukey โดยใช้ระดับความน่าจะเป็น p < 0.05 หรือการทดสอบ t ของ Student สองหางเพื่อตรวจหาความแตกต่างที่มีนัยสำคัญ (*p < 0.05, * *p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001) การตีความทางสถิติทั้งหมดดำเนินการโดยใช้ GraphPad Prism เวอร์ชัน 8.3.0 การเชื่อมโยงได้รับการทดสอบโดยใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) ซึ่งเป็นวิธีทางสถิติแบบหลายตัวแปรโดยใช้แพ็คเกจ R 34
ในรายงานก่อนหน้านี้ เราได้สาธิตกิจกรรมส่งเสริมการเจริญเติบโตของ MiZax ที่ความเข้มข้น 5 และ 10 μM ในพืชสวน และปรับปรุงตัวบ่งชี้คลอโรฟิลล์ใน Soil Plant Assay (SPAD)27 จากผลลัพธ์เหล่านี้ เราใช้ความเข้มข้นเดียวกันเพื่อประเมินผลกระทบของ MiZax ต่อมันฝรั่ง ซึ่งเป็นพืชอาหารที่สำคัญของโลก ในการทดลองภาคสนามในภูมิอากาศแบบทะเลทรายในปี 2021 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราสนใจที่จะทดสอบว่า MiZax สามารถเพิ่มการสะสมของแป้ง ซึ่งเป็นผลผลิตขั้นสุดท้ายของการสังเคราะห์แสงได้หรือไม่ โดยรวมแล้ว การใช้ MiZax ปรับปรุงการเจริญเติบโตของต้นมันฝรั่งเมื่อเทียบกับกรดฮิวมิก (HA) ส่งผลให้ความสูงของต้น ชีวมวล และจำนวนกิ่งเพิ่มขึ้น (รูปที่ 1B) นอกจากนี้ เรายังสังเกตว่า MiZax3 และ MiZax5 ที่ความเข้มข้น 5 μM มีผลที่แข็งแกร่งกว่าต่อการเพิ่มขึ้นของความสูงของต้น จำนวนของกิ่ง และชีวมวลของพืชเมื่อเทียบกับ 10 μM (รูปที่ 1B) นอกจากการเจริญเติบโตที่ดีขึ้นแล้ว MiZax ยังเพิ่มผลผลิตอีกด้วย โดยวัดจากจำนวนและน้ำหนักของหัวที่เก็บเกี่ยว ผลประโยชน์โดยรวมจะน้อยลงเมื่อใช้ MiZax ในความเข้มข้น 10 μM ซึ่งแสดงให้เห็นว่าควรใช้สารประกอบเหล่านี้ในความเข้มข้นที่ต่ำกว่านี้ (รูปที่ 1B) นอกจากนี้ เราไม่พบความแตกต่างในพารามิเตอร์ที่บันทึกไว้ทั้งหมดระหว่างการใช้อะซิโตน (จำลอง) และน้ำ (ควบคุม) ซึ่งบ่งชี้ว่าผลกระทบต่อการปรับการเจริญเติบโตที่สังเกตได้นั้นไม่ได้เกิดจากตัวทำละลาย ซึ่งสอดคล้องกับรายงานก่อนหน้านี้ของเรา27
เนื่องจากฤดูการปลูกมันฝรั่งในซาอุดีอาระเบียประกอบด้วยการสุกเร็วและช้า เราจึงได้ดำเนินการศึกษาภาคสนามครั้งที่สองในปี 2022 โดยใช้ความเข้มข้นต่ำ (2.5 และ 5 µM) ตลอดสองฤดูกาลเพื่อประเมินผลกระทบตามฤดูกาลของทุ่งโล่ง (ภาพเสริม S2A) ตามที่คาดไว้ การใช้ MiZax 5 µM ทั้งสองครั้งให้ผลส่งเสริมการเจริญเติบโตเช่นเดียวกับการทดลองครั้งแรก: ความสูงของต้นเพิ่มขึ้น การแตกกิ่งเพิ่มขึ้น ชีวมวลสูงขึ้น และจำนวนหัวเพิ่มขึ้น (รูปที่ 2; รูปเสริม S3) ที่สำคัญ เราสังเกตเห็นผลกระทบที่สำคัญของ PGR เหล่านี้ที่ความเข้มข้น 2.5 µM ในขณะที่การบำบัดด้วย GA ไม่แสดงผลตามที่คาดการณ์ไว้ ผลลัพธ์นี้ชี้ให้เห็นว่าสามารถใช้ MiZax ได้แม้ในความเข้มข้นที่ต่ำกว่าที่คาดไว้ นอกจากนี้ การใช้ MiZax ยังเพิ่มความยาวและความกว้างของหัว (ภาพเสริม S2B) นอกจากนี้ เรายังพบว่าน้ำหนักหัวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่ความเข้มข้น 2.5 µM นั้นใช้ในทั้งสองฤดูกาลปลูกเท่านั้น
การประเมินลักษณะทางฟีโนไทป์ของพืชเกี่ยวกับผลกระทบของ MiZax ต่อต้นมันฝรั่งที่โตเร็วในแปลง KAU ดำเนินการในปี 2022 ข้อมูลแสดงค่าเฉลี่ย ± ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน n≥15 การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (ANOVA) และการทดสอบโพสต์ฮอกของ Tukey เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5 HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5
เพื่อให้เข้าใจผลกระทบของการบำบัด (T) และปี (Y) ได้ดียิ่งขึ้น จึงใช้ ANOVA สองทางเพื่อตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ระหว่างทั้งสอง (T x Y) แม้ว่าสารกระตุ้นชีวภาพทั้งหมด (T) จะเพิ่มความสูงและมวลชีวภาพของต้นมันฝรั่งอย่างมีนัยสำคัญ แต่มีเพียง MiZax3 และ MiZax5 เท่านั้นที่เพิ่มจำนวนและน้ำหนักของหัวมันฝรั่งได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งบ่งชี้ว่าการตอบสนองแบบสองทิศทางของหัวมันฝรั่งต่อ MiZax ทั้งสองชนิดนั้นคล้ายคลึงกันโดยพื้นฐาน (รูปที่ 3)) นอกจากนี้ ในช่วงต้นฤดูกาล สภาพอากาศ (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) จะร้อนขึ้น (อุณหภูมิเฉลี่ย 28 °C และความชื้น 52% (2022) ซึ่งลดมวลชีวภาพของหัวมันฝรั่งโดยรวมลงอย่างมาก (รูปที่ 2; รูปเสริม S3)
ศึกษาผลกระทบของการทดลองด้วยความเข้มข้น 5 µm (T), ปี (Y) และปฏิสัมพันธ์ระหว่างการทดลอง (T x Y) ที่มีต่อมันฝรั่ง ข้อมูลแสดงค่าเฉลี่ย ± ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน n ≥ 30 การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (ANOVA) เครื่องหมายดอกจันบ่งชี้ความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5
อย่างไรก็ตาม การรักษาด้วย Myzax ยังคงมีแนวโน้มที่จะกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชที่โตช้า โดยรวมแล้ว การทดลองอิสระสามครั้งของเราแสดงให้เห็นอย่างไม่ต้องสงสัยว่าการใช้ MiZax มีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อโครงสร้างของพืชโดยเพิ่มจำนวนกิ่งก้าน ในความเป็นจริง มีปฏิสัมพันธ์แบบสองทางที่สำคัญระหว่าง (T) และ (Y) ต่อจำนวนกิ่งก้านหลังจากการรักษาด้วย MiZax (รูปที่ 3) ผลลัพธ์นี้สอดคล้องกับกิจกรรมของพวกมันในฐานะตัวควบคุมเชิงลบของการสังเคราะห์สไตรโกแลกโทน (SL)26 นอกจากนี้ เราได้แสดงให้เห็นก่อนหน้านี้ว่าการรักษาด้วย Zaxinone ทำให้เกิดการสะสมของแป้งในรากข้าว35 ซึ่งอาจอธิบายการเพิ่มขึ้นของขนาดและน้ำหนักของหัวมันฝรั่งหลังจากการรักษาด้วย MiZax เนื่องจากหัวมันฝรั่งประกอบด้วยแป้งเป็นหลัก
พืชผลไม้เป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญ สตรอเบอร์รี่ไวต่อสภาวะเครียดจากปัจจัยภายนอก เช่น ภัยแล้งและอุณหภูมิสูง ดังนั้น เราจึงตรวจสอบผลกระทบของ MiZax ต่อสตรอเบอร์รี่โดยการพ่นใบ ขั้นแรก เราให้ MiZax ในความเข้มข้น 10 µM เพื่อประเมินผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของสตรอเบอร์รี่ (เทศกาลพันธุ์ไม้) ที่น่าสนใจคือ เราพบว่า MiZax3 เพิ่มจำนวนไหลอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งสอดคล้องกับการแตกกิ่งก้านที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่ MiZax5 ปรับปรุงอัตราการออกดอก ชีวมวลของพืช และพื้นที่ใบภายใต้สภาวะเรือนกระจก (ภาพเสริม S4) ซึ่งบ่งชี้ว่าสารประกอบทั้งสองนี้อาจแตกต่างกันไปทางชีวภาพ เหตุการณ์ 26,27 เพื่อทำความเข้าใจผลกระทบของสารประกอบเหล่านี้ต่อสตรอเบอร์รี่ภายใต้สภาวะการเกษตรในชีวิตจริงมากขึ้น เราได้ดำเนินการทดลองภาคสนามโดยใช้ MiZax ความเข้มข้น 5 และ 10 µM กับต้นสตรอเบอร์รี่ (พันธุ์ Sweet Charlie) ที่ปลูกในดินกึ่งทรายในปี 2021 (รูปภาพ S5A) เมื่อเปรียบเทียบกับ GC เราไม่ได้สังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของชีวมวลพืช แต่พบแนวโน้มว่าจำนวนผลสตรอเบอร์รี่จะเพิ่มขึ้น (รูปที่ C6A-B) อย่างไรก็ตาม การใช้ MiZax ส่งผลให้มีน้ำหนักผลเดี่ยวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และบ่งชี้ถึงการพึ่งพาความเข้มข้น (รูปเสริม S5B รูปเสริม S6B) ซึ่งบ่งชี้ถึงอิทธิพลของสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชเหล่านี้ต่อคุณภาพผลสตรอเบอร์รี่เมื่อใช้ในสภาพทะเลทราย
เพื่อทำความเข้าใจว่าผลการส่งเสริมการเจริญเติบโตแตกต่างกันหรือไม่ตามประเภทของพันธุ์ปลูก เราได้เลือกพันธุ์สตรอว์เบอร์รีเชิงพาณิชย์สองพันธุ์ในซาอุดีอาระเบีย (Sweet Charlie และ Festival) และดำเนินการศึกษาภาคสนามสองครั้งในปี 2022 โดยใช้ MiZax ความเข้มข้นต่ำ (2.5 และ 5 µM) สำหรับ Sweet Charlie แม้ว่าจำนวนผลทั้งหมดจะไม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่โดยทั่วไปแล้วชีวมวลของผลของพืชที่ได้รับการบำบัดด้วย MiZax จะสูงกว่า และจำนวนผลต่อแปลงเพิ่มขึ้นหลังจากการบำบัดด้วย MiZax3 (รูปที่ 4) ข้อมูลเหล่านี้ยังชี้ให้เห็นเพิ่มเติมว่ากิจกรรมทางชีวภาพของ MiZax3 และ MiZax5 อาจแตกต่างกัน นอกจากนี้ หลังจากการบำบัดด้วย Myzax เราสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักสดและแห้งของต้นพืช รวมถึงความยาวของยอดพืช สำหรับจำนวนไหลและต้นใหม่ เราพบว่าเพิ่มขึ้นที่ MiZax 5 µM เท่านั้น (รูปที่ 4) ซึ่งบ่งชี้ว่าการประสานงานของ MiZax ที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับสายพันธุ์พืช
ผลกระทบของ MiZax ต่อโครงสร้างของต้นและผลผลิตสตรอเบอร์รี่ (พันธุ์ Sweet Charlie) จากแปลง KAU ดำเนินการในปี 2022 ข้อมูลแสดงค่าเฉลี่ย ± ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน n ≥ 15 แต่จำนวนผลไม้ต่อแปลงคำนวณโดยเฉลี่ยจาก 15 ต้นจากแปลง 3 แปลง (n = 3) การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (ANOVA) และการทดสอบ Tukey's post hoc หรือการทดสอบ t สองหางของ Student เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5
นอกจากนี้ เรายังสังเกตเห็นกิจกรรมกระตุ้นการเจริญเติบโตที่คล้ายคลึงกันในแง่ของน้ำหนักผลและชีวมวลพืชในสตรอเบอร์รี่พันธุ์ Festival (รูปที่ 5) แต่ไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในจำนวนผลทั้งหมดต่อต้นหรือต่อแปลง (รูปที่ 5) ที่น่าสนใจคือ การใช้ MiZax ช่วยเพิ่มความยาวของต้นและจำนวนไหล ซึ่งบ่งชี้ว่าสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชเหล่านี้สามารถใช้เพื่อปรับปรุงการเจริญเติบโตของพืชผลได้ (รูปที่ 5) นอกจากนี้ เราได้วัดพารามิเตอร์ทางชีวเคมีหลายประการเพื่อทำความเข้าใจคุณภาพผลไม้ของพันธุ์ทั้งสองที่เก็บจากแปลง แต่เราไม่พบความแตกต่างใดๆ ระหว่างการบำบัดทั้งหมด (รูปเสริม S7; รูปเสริม S8)
ผลกระทบของ MiZax ต่อโครงสร้างของต้นและผลผลิตสตรอเบอร์รี่ในแปลง KAU (พันธุ์เทศกาล) ปี 2022 ข้อมูลเป็นค่าเฉลี่ย ± ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน n ≥ 15 แต่จำนวนผลต่อแปลงคำนวณโดยเฉลี่ยจาก 15 ต้นจาก 3 แปลง (n = 3) การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (ANOVA) และการทดสอบโพสต์ฮอกของ Tukey หรือการทดสอบ t ของนักเรียนสองหาง เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5
จากการศึกษาของเราเกี่ยวกับสตรอเบอร์รี่ พบว่ากิจกรรมทางชีวภาพของ MiZax3 และ MiZax5 นั้นแตกต่างกัน ก่อนอื่น เราได้ตรวจสอบผลของการบำบัด (T) และปี (Y) กับพันธุ์เดียวกัน (Sweet Charlie) โดยใช้ ANOVA สองทางเพื่อกำหนดปฏิสัมพันธ์ (T x Y) ดังนั้น HA จึงไม่มีผลต่อพันธุ์สตรอเบอร์รี่ (Sweet Charlie) ในขณะที่ MiZax3 และ MiZax5 ที่ความเข้มข้น 5 μM สามารถเพิ่มมวลชีวภาพของพืชและผลไม้ได้อย่างมีนัยสำคัญ (รูปที่ 6) ซึ่งบ่งชี้ว่าปฏิสัมพันธ์สองทางของ MiZax ทั้งสองชนิดมีความคล้ายคลึงกันมากในการส่งเสริมการผลิตสตรอเบอร์รี่
ประเมินผลของการบำบัดด้วยความเข้มข้น 5 µM (T), ปี (Y) และปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน (T x Y) ต่อสตรอเบอร์รี่ (พันธุ์ Sweet Charlie) ข้อมูลแสดงค่าเฉลี่ย ± ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน n ≥ 30 การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (ANOVA) เครื่องหมายดอกจันบ่งชี้ความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5
นอกจากนี้ เนื่องจากกิจกรรมของ MiZax บนพันธุ์ปลูกทั้งสองพันธุ์มีความแตกต่างกันเล็กน้อย (รูปที่ 4 รูปที่ 5) เราจึงทำการวิเคราะห์ทางสถิติแบบสองทาง (ANOVA) โดยเปรียบเทียบการทดลอง (T) และพันธุ์ปลูกทั้งสองพันธุ์ (C) ประการแรก ไม่มีการทดลองใดที่ส่งผลต่อจำนวนผลต่อแปลง (รูปที่ 7) ซึ่งบ่งชี้ว่าไม่มีปฏิสัมพันธ์ที่สำคัญระหว่าง (T x C) และแสดงให้เห็นว่าทั้ง MiZax และ HA ไม่ได้มีส่วนสนับสนุนจำนวนผลทั้งหมด ในทางตรงกันข้าม MiZax (แต่ไม่ใช่ HA) เพิ่มน้ำหนักต้น น้ำหนักผล ไหล และต้นใหม่อย่างมีนัยสำคัญ (รูปที่ 7) ซึ่งบ่งชี้ว่า MiZax3 และ MiZax5 ส่งเสริมการเติบโตของพันธุ์ปลูกสตรอเบอร์รี่ที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ จากการวิเคราะห์ทางสถิติแบบสองทาง (T x Y) และ (T x C) เราสามารถสรุปได้ว่ากิจกรรมส่งเสริมการเติบโตของ MiZax3 และ MiZax5 ภายใต้สภาพแปลงมีความคล้ายคลึงกันและสอดคล้องกันมาก
การประเมินการใช้สตรอเบอร์รี่กับ 5 µM (T) สองพันธุ์ (C) และปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน (T x C) ข้อมูลแสดงค่าเฉลี่ย ± ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน n ≥ 30 แต่จำนวนผลไม้ต่อแปลงคำนวณโดยเฉลี่ยจาก 15 ต้นจากสามแปลง (n = 6) การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้การวิเคราะห์ความแปรปรวนสองทาง (ANOVA) เครื่องหมายดอกจันบ่งชี้ความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับการจำลอง (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns ไม่สำคัญ) HA – กรดฮิวมิก; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5
ในที่สุด เราใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) เพื่อประเมินผลของสารประกอบที่ใช้กับมันฝรั่ง (T x Y) และสตรอเบอร์รี่ (T x C) ตัวเลขเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการบำบัดด้วย HA นั้นคล้ายกับอะซิโตนในมันฝรั่งหรือน้ำในสตรอเบอร์รี่ (รูปที่ 8) ซึ่งบ่งชี้ว่ามีผลในเชิงบวกต่อการเจริญเติบโตของพืชเพียงเล็กน้อย ที่น่าสนใจคือ ผลกระทบโดยรวมของ MiZax3 และ MiZax5 แสดงให้เห็นการกระจายแบบเดียวกันในมันฝรั่ง (รูปที่ 8A) ในขณะที่การกระจายของสารประกอบทั้งสองนี้ในสตรอเบอร์รี่นั้นแตกต่างกัน (รูปที่ 8B) แม้ว่า MiZax3 และ MiZax5 จะแสดงการกระจายในเชิงบวกเป็นหลักในด้านการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช แต่การวิเคราะห์ PCA บ่งชี้ว่ากิจกรรมการควบคุมการเจริญเติบโตอาจขึ้นอยู่กับสายพันธุ์พืชด้วย
การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) ของ (A) มันฝรั่ง (T x Y) และ (B) สตรอเบอร์รี่ (T x C) กราฟคะแนนสำหรับทั้งสองกลุ่ม เส้นที่เชื่อมแต่ละองค์ประกอบนำไปสู่จุดศูนย์กลางของกลุ่ม
โดยสรุป จากการศึกษาภาคสนามอิสระ 5 ครั้งของเราเกี่ยวกับพืชผลที่มีคุณค่า 2 ชนิด และสอดคล้องกับรายงานก่อนหน้าของเราตั้งแต่ปี 2020 ถึง 202226 MiZax3 และ MiZax5 เป็นสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชที่มีแนวโน้มดีซึ่งสามารถปรับปรุงการเจริญเติบโตของพืชผลต่างๆ ได้ รวมถึงธัญพืช พืชที่เป็นไม้ (ต้นอินทผลัม) และพืชผลไม้สวน26,27 แม้ว่ากลไกของโมเลกุลนอกเหนือจากกิจกรรมทางชีวภาพจะยังคงคลุมเครือ แต่ก็มีศักยภาพอย่างมากสำหรับการใช้งานในภาคสนาม สิ่งที่ดีที่สุดคือ เมื่อเทียบกับกรดฮิวมิกแล้ว MiZax จะถูกนำไปใช้ในปริมาณที่น้อยกว่ามาก (ระดับไมโครโมลาร์หรือมิลลิกรัม) และผลในเชิงบวกก็เด่นชัดกว่า ดังนั้น เราจึงประมาณปริมาณ MiZax3 ต่อการใช้หนึ่งครั้ง (จากความเข้มข้นต่ำไปสูง): 3, 6 หรือ 12 กรัม/เฮกตาร์ และปริมาณ MiZx5: 4, 7 หรือ 13 กรัม/เฮกตาร์ ทำให้ PGR เหล่านี้มีประโยชน์ในการปรับปรุงผลผลิตพืช ทำได้ค่อนข้างดี
เวลาโพสต์ : 15 มี.ค. 2567