Der Klimawandel und das schnelle Bevölkerungswachstum sind zu zentralen Herausforderungen für die globale Ernährungssicherheit geworden.Eine vielversprechende Lösung ist der Einsatz vonPflanzenwachstumsregulatoren(PGRs) zur Steigerung der Ernteerträge und zur Überwindung ungünstiger Wachstumsbedingungen wie Wüstenklima.Kürzlich haben das Carotinoid Zaxinon und zwei seiner Analoga (MiZax3 und MiZax5) eine vielversprechende wachstumsfördernde Aktivität in Getreide- und Gemüsepflanzen unter Gewächshaus- und Feldbedingungen gezeigt.Hier untersuchten wir weiter die Auswirkungen unterschiedlicher Konzentrationen von MiZax3 und MiZax5 (5 μM und 10 μM im Jahr 2021; 2,5 μM und 5 μM im Jahr 2022) auf das Wachstum und den Ertrag von zwei hochwertigen Gemüsepflanzen in Kambodscha: Kartoffel und Saudi-Arabien Erdbeere.Arabien.In fünf unabhängigen Feldversuchen von 2021 bis 2022 verbesserte der Einsatz beider MiZax die agronomischen Eigenschaften, Ertragskomponenten und den Gesamtertrag der Pflanze deutlich.Es ist erwähnenswert, dass MiZax in viel geringeren Dosen verwendet wird als Huminsäure (eine weit verbreitete kommerzielle Verbindung, die hier zum Vergleich verwendet wird).Somit zeigen unsere Ergebnisse, dass MiZax ein vielversprechender Pflanzenwachstumsregulator ist, der selbst unter Wüstenbedingungen und in relativ geringen Konzentrationen zur Stimulierung des Wachstums und des Ertrags von Gemüsepflanzen eingesetzt werden kann.
Nach Angaben der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) müssen sich unsere Lebensmittelproduktionssysteme bis 2050 nahezu verdreifachen, um eine wachsende Weltbevölkerung zu ernähren (FAO: Die Welt wird bis 2050 70 % mehr Lebensmittel benötigen1).Tatsächlich sind schnelles Bevölkerungswachstum, Umweltverschmutzung, Schädlingsbewegungen und insbesondere hohe Temperaturen und Dürren aufgrund des Klimawandels Herausforderungen für die globale Ernährungssicherheit2.In dieser Hinsicht ist die Steigerung des Bruttoertrags landwirtschaftlicher Nutzpflanzen unter suboptimalen Bedingungen eine der unbestreitbaren Lösungen für dieses drängende Problem.Pflanzenwachstum und -entwicklung hängen jedoch hauptsächlich von der Verfügbarkeit von Nährstoffen im Boden ab und werden durch ungünstige Umweltfaktoren wie Trockenheit, Salzgehalt oder biotischen Stress stark eingeschränkt3,4,5.Diese Belastungen können sich negativ auf die Gesundheit und Entwicklung von Nutzpflanzen auswirken und letztendlich zu geringeren Ernteerträgen führen6.Darüber hinaus wirken sich begrenzte Süßwasserressourcen stark auf die Bewässerung von Nutzpflanzen aus, während der globale Klimawandel unweigerlich die Ackerfläche verkleinert und Ereignisse wie Hitzewellen die Nutzpflanzenproduktivität verringern7,8.In vielen Teilen der Welt sind hohe Temperaturen üblich, auch in Saudi-Arabien.Der Einsatz von Biostimulanzien oder Pflanzenwachstumsregulatoren (PGRs) trägt zur Verkürzung des Wachstumszyklus und zur Maximierung des Ertrags bei.Es kann die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen verbessern und es den Pflanzen ermöglichen, mit ungünstigen Wachstumsbedingungen zurechtzukommen9.In diesem Zusammenhang können Biostimulanzien und Pflanzenwachstumsregulatoren in optimalen Konzentrationen eingesetzt werden, um das Pflanzenwachstum und die Produktivität zu verbessern10,11.
Carotinoide sind Tetraterpenoide, die auch als Vorläufer für die Phytohormone Abscisinsäure (ABA) und Strigolacton (SL)12,13,14 sowie die kürzlich entdeckten Wachstumsregulatoren Zaxinon, Anoren und Cyclocitral15,16,17,18,19 dienen.Allerdings haben die meisten tatsächlichen Metaboliten, einschließlich Carotinoid-Derivate, nur begrenzte natürliche Quellen und/oder sind instabil, was ihre direkte Anwendung in diesem Bereich schwierig macht.Daher wurden in den letzten Jahren mehrere ABA- und SL-Analoga/Mimetika für landwirtschaftliche Anwendungen entwickelt und getestet20,21,22,23,24,25.In ähnlicher Weise haben wir kürzlich Mimetika von Zaxinon (MiZax) entwickelt, einem wachstumsfördernden Metaboliten, der seine Wirkung durch die Verbesserung des Zuckerstoffwechsels und die Regulierung der SL-Homöostase in Reiswurzeln entfalten kann19,26.Die Mimetika von Zaxinon 3 (MiZax3) und MiZax5 (chemische Strukturen in Abbildung 1A dargestellt) zeigten eine mit Zaxinon vergleichbare biologische Aktivität in Wildtyp-Reispflanzen, die hydroponisch und im Boden angebaut wurden26.Darüber hinaus verbesserte die Behandlung von Tomaten, Dattelpalmen, grünem Pfeffer und Kürbis mit Zaxinon, MiZax3 und MiZx5 das Pflanzenwachstum und die Produktivität, d..Interessanterweise verbesserten MiZax3 und MiZax5 auch die Salztoleranz von grünem Pfeffer, der unter Bedingungen mit erhöhtem Salzgehalt angebaut wurde, und MiZax3 erhöhte den Zinkgehalt von Früchten, wenn es mit zinkhaltigen metallorganischen Gerüsten verkapselt wurde7,28.
(A) Chemische Strukturen von MiZax3 und MiZax5.(B) Wirkung des Blattsprühens von MZ3 und MZ5 in Konzentrationen von 5 µM und 10 µM auf Kartoffelpflanzen unter Freilandbedingungen.Das Experiment wird im Jahr 2021 stattfinden. Die Daten werden als Mittelwert ± SD dargestellt.n≥15.Die statistische Analyse wurde mithilfe der einfaktoriellen Varianzanalyse (ANOVA) und des Tukey-Post-hoc-Tests durchgeführt.Sternchen weisen auf statistisch signifikante Unterschiede im Vergleich zur Simulation hin (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, nicht signifikant).HA – Huminsäure;MZ3, MiZax3, MiZax5;HA – Huminsäure;MZ3, MiZax3, MiZax5;
In dieser Arbeit haben wir MiZax (MiZax3 und MiZax5) bei drei Blattkonzentrationen (5 µM und 10 µM im Jahr 2021 und 2,5 µM und 5 µM im Jahr 2022) bewertet und sie mit Kartoffeln (Solanum tuberosum L) verglichen.Der kommerzielle Wachstumsregulator Huminsäure (HA) wurde in Erdbeergewächshausversuchen in den Jahren 2021 und 2022 sowie in vier Feldversuchen im Königreich Saudi-Arabien, einer typischen Wüstenklimaregion, mit Erdbeeren (Fragaria ananassa) verglichen.Obwohl HA ein weit verbreitetes Biostimulans mit vielen positiven Wirkungen ist, darunter die Erhöhung der Nährstoffverfügbarkeit im Boden und die Förderung des Pflanzenwachstums durch Regulierung der hormonellen Homöostase, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass MiZax HA überlegen ist.
Kartoffelknollen der Sorte Diamond wurden von der Jabbar Nasser Al Bishi Trading Company, Jeddah, Saudi-Arabien, gekauft.Sämlinge der beiden Erdbeersorten „Sweet Charlie“ und „Festival“ sowie Huminsäure wurden von Modern Agritech Company, Riad, Saudi-Arabien, gekauft.Das gesamte in dieser Arbeit verwendete Pflanzenmaterial entspricht der Grundsatzerklärung der IUCN zur Forschung zu gefährdeten Arten und dem Übereinkommen über den Handel mit gefährdeten Arten freilebender Tiere und Pflanzen.
Der Versuchsstandort befindet sich in Hada Al-Sham, Saudi-Arabien (21°48′3″N, 39°43′25″E).Der Boden ist sandiger Lehm, pH 7,8, EC 1,79 dcm-130.Die Bodeneigenschaften sind in der Ergänzungstabelle S1 aufgeführt.
Drei Erdbeersetzlinge (Fragaria x ananassa D. var. Festival) im echten Blattstadium wurden in drei Gruppen eingeteilt, um die Wirkung der Blattbesprühung mit 10 μM MiZax3 und MiZax5 auf die Wachstumseigenschaften und die Blütezeit unter Gewächshausbedingungen zu bewerten.Als Modellierbehandlung wurde das Besprühen der Blätter mit Wasser (mit 0,1 % Aceton) verwendet.MiZax-Blattsprays wurden siebenmal im Abstand von einer Woche angewendet.Am 15. bzw. 28. September 2021 wurden zwei unabhängige Experimente durchgeführt.Die Anfangsdosis jeder Verbindung beträgt 50 ml und wird dann schrittweise auf eine Enddosis von 250 ml erhöht.Zwei aufeinanderfolgende Wochen lang wurde die Anzahl der blühenden Pflanzen täglich erfasst und die Blührate zu Beginn der vierten Woche berechnet.Zur Bestimmung der Wachstumsmerkmale wurden die Blattzahl, das Frisch- und Trockengewicht der Pflanze, die Gesamtblattfläche und die Anzahl der Ausläufer pro Pflanze am Ende der Wachstumsphase und zu Beginn der Reproduktionsphase gemessen.Die Blattfläche wurde mit einem Blattflächenmessgerät gemessen und frische Proben wurden 48 Stunden lang in einem Ofen bei 100 °C getrocknet.
Es wurden zwei Feldversuche durchgeführt: frühes und spätes Pflügen.Kartoffelknollen der Sorte „Diamant“ werden im November und Februar mit früher bzw. später Reifezeit gepflanzt.Biostimulanzien (MiZax-3 und -5) werden in Konzentrationen von 5,0 und 10,0 µM (2021) und 2,5 und 5,0 µM (2022) verwendet.8-mal pro Woche Huminsäure (HA) 1 g/l sprühen.Als Negativkontrolle wurde Wasser oder Aceton verwendet.Das Feldtestdesign ist in (Ergänzungsabbildung S1) dargestellt.Zur Durchführung der Feldversuche wurde ein randomisiertes Komplettblockdesign (RCBD) mit einer Parzellenfläche von 2,5 m × 3,0 m verwendet.Jede Behandlung wurde dreimal als unabhängige Replikate wiederholt.Der Abstand zwischen den einzelnen Grundstücken beträgt 1,0 m und der Abstand zwischen den einzelnen Blöcken 2,0 m.Der Abstand zwischen den Pflanzen beträgt 0,6 m, der Abstand zwischen den Reihen 1 m.Kartoffelpflanzen wurden täglich durch Tropfbewässerung mit einer Menge von 3,4 l pro Tropfer bewässert.Das System läuft zweimal täglich für jeweils 10 Minuten, um die Pflanzen mit Wasser zu versorgen.Alle empfohlenen agrartechnischen Methoden für den Kartoffelanbau unter Dürrebedingungen wurden angewendet31.Vier Monate nach dem Pflanzen wurden Pflanzenhöhe (cm), Anzahl der Zweige pro Pflanze, Kartoffelzusammensetzung und -ertrag sowie Knollenqualität mit Standardtechniken gemessen.
Sämlinge zweier Erdbeersorten (Sweet Charlie und Festival) wurden unter Feldbedingungen getestet.Biostimulanzien (MiZax-3 und -5) wurden als Blattsprays in Konzentrationen von 5,0 und 10,0 µM (2021) und 2,5 und 5,0 µM (2022) achtmal pro Woche verwendet.Verwenden Sie 1 g HA pro Liter als Blattspray parallel zu MiZax-3 und -5, mit einer H2O-Kontrollmischung oder Aceton als Negativkontrolle.Erdbeersämlinge wurden Anfang November auf einer Parzelle von 2,5 x 3 m mit einem Pflanzabstand von 0,6 m und einem Reihenabstand von 1 m gepflanzt.Das Experiment wurde am RCBD durchgeführt und dreimal wiederholt.Die Pflanzen wurden jeden Tag um 7:00 und 17:00 Uhr 10 Minuten lang mit einem Tropfbewässerungssystem mit Tropfern im Abstand von 0,6 m und einem Fassungsvermögen von 3,4 l bewässert. Während der Vegetationsperiode wurden agrotechnische Komponenten und Ertragsparameter gemessen.Die Fruchtqualität, einschließlich TSS (%), Vitamin C32, Säuregehalt und Gesamtphenolverbindungen33, wurde im Labor für Nacherntephysiologie und -technologie der King Abdulaziz University bewertet.
Die Daten werden als Mittelwerte und die Variationen als Standardabweichungen ausgedrückt.Die statistische Signifikanz wurde mithilfe einer einfaktoriellen ANOVA (einfaktorielle ANOVA) oder einer zweifaktoriellen ANOVA unter Verwendung des Tukey-Mehrfachvergleichstests unter Verwendung eines Wahrscheinlichkeitsniveaus von p < 0,05 oder eines zweiseitigen Student-t-Tests zur Erkennung signifikanter Unterschiede (*p < 0,05) bestimmt , * *p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001).Alle statistischen Interpretationen wurden mit GraphPad Prism Version 8.3.0 durchgeführt.Assoziationen wurden mithilfe der Hauptkomponentenanalyse (PCA), einer multivariaten statistischen Methode, unter Verwendung des R-Pakets 34 getestet.
In einem früheren Bericht haben wir die wachstumsfördernde Aktivität von MiZax bei Konzentrationen von 5 und 10 μM in Gartenpflanzen nachgewiesen und den Chlorophyll-Indikator im Soil Plant Assay (SPAD) verbessert27.Basierend auf diesen Ergebnissen haben wir die gleichen Konzentrationen verwendet, um die Auswirkungen von MiZax auf Kartoffeln, eine wichtige globale Nahrungsmittelpflanze, in Feldversuchen im Wüstenklima im Jahr 2021 zu bewerten. Insbesondere waren wir daran interessiert zu testen, ob MiZax die Anreicherung von Stärke erhöhen kann , das Endprodukt der Photosynthese.Insgesamt verbesserte die Anwendung von MiZax das Wachstum von Kartoffelpflanzen im Vergleich zu Huminsäure (HA), was zu einer Zunahme der Pflanzenhöhe, Biomasse und Anzahl der Zweige führte (Abb. 1B).Darüber hinaus beobachteten wir, dass 5 μM MiZax3 und MiZax5 im Vergleich zu 10 μM einen stärkeren Effekt auf die Erhöhung der Pflanzenhöhe, der Anzahl der Zweige und der Pflanzenbiomasse hatten (Abbildung 1B).Neben einem verbesserten Wachstum steigerte MiZax auch den Ertrag, gemessen an der Anzahl und dem Gewicht der geernteten Knollen.Der positive Gesamteffekt war weniger ausgeprägt, wenn MiZax in einer Konzentration von 10 μM verabreicht wurde, was darauf hindeutet, dass diese Verbindungen in Konzentrationen darunter verabreicht werden sollten (Abbildung 1B).Darüber hinaus beobachteten wir keine Unterschiede in allen aufgezeichneten Parametern zwischen den Behandlungen mit Aceton (Schein) und Wasser (Kontrolle), was darauf hindeutet, dass die beobachteten Wachstumsmodulationseffekte nicht durch das Lösungsmittel verursacht wurden, was mit unserem vorherigen Bericht übereinstimmt27.
Da die Kartoffelanbausaison in Saudi-Arabien aus früher und später Reifung besteht, führten wir 2022 eine zweite Feldstudie mit niedrigen Konzentrationen (2,5 und 5 µM) über zwei Saisons durch, um die saisonalen Auswirkungen offener Felder zu bewerten (Ergänzende Abbildung S2A).Wie erwartet führten beide Anwendungen von 5 μM MiZax zu wachstumsfördernden Wirkungen, die denen des ersten Versuchs ähnelten: erhöhte Pflanzenhöhe, verstärkte Verzweigung, höhere Biomasse und erhöhte Knollenzahl (Abb. 2; ergänzende Abb. S3).Wichtig ist, dass wir signifikante Wirkungen dieser PGRs bei einer Konzentration von 2,5 μM beobachteten, wohingegen die GA-Behandlung nicht die vorhergesagten Wirkungen zeigte.Dieses Ergebnis legt nahe, dass MiZax auch bei geringeren Konzentrationen als erwartet eingesetzt werden kann.Darüber hinaus erhöhte die MiZax-Anwendung auch die Länge und Breite der Knollen (Ergänzende Abbildung S2B).Wir stellten auch einen signifikanten Anstieg des Knollengewichts fest, die Konzentration von 2,5 µM wurde jedoch nur in beiden Pflanzsaisons angewendet;
Pflanzenphänotypische Bewertung der Auswirkungen von MiZax auf frühreifende Kartoffelpflanzen im KAU-Feld, durchgeführt im Jahr 2022. Die Daten stellen den Mittelwert ± Standardabweichung dar.n≥15.Die statistische Analyse wurde mithilfe der einfaktoriellen Varianzanalyse (ANOVA) und des Tukey-Post-hoc-Tests durchgeführt.Sternchen weisen auf statistisch signifikante Unterschiede im Vergleich zur Simulation hin (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, nicht signifikant).HA – Huminsäure;MZ3, MiZax3, MiZax5;HA – Huminsäure;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Um die Auswirkungen der Behandlung (T) und des Jahres (Y) besser zu verstehen, wurde eine zweifaktorielle ANOVA verwendet, um deren Wechselwirkung (T x Y) zu untersuchen.Obwohl alle Biostimulanzien (T) die Höhe und Biomasse der Kartoffelpflanzen signifikant erhöhten, erhöhten nur MiZax3 und MiZax5 die Anzahl und das Gewicht der Knollen signifikant, was darauf hindeutet, dass die bidirektionalen Reaktionen der Kartoffelknollen auf die beiden MiZax im Wesentlichen ähnlich waren (Abb. 3)).Darüber hinaus wird das Wetter (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) zu Beginn der Saison heißer (durchschnittlich 28 °C und Luftfeuchtigkeit 52 % (2022), was deutlich abnimmt die gesamte Knollenbiomasse (Abb. 2; ergänzende Abb. S3).
Untersuchen Sie die Auswirkungen der 5-µm-Behandlung (T), des Jahres (Y) und ihrer Wechselwirkung (T x Y) auf Kartoffeln.Die Daten stellen den Mittelwert ± Standardabweichung dar.n ≥ 30. Die statistische Analyse wurde mithilfe der Zwei-Wege-Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt.Sternchen weisen auf statistisch signifikante Unterschiede im Vergleich zur Simulation hin (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, nicht signifikant).HA – Huminsäure;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Die Myzax-Behandlung tendierte jedoch immer noch dazu, das Wachstum spät reifender Pflanzen zu stimulieren.Insgesamt zeigten unsere drei unabhängigen Experimente zweifelsfrei, dass die Anwendung von MiZax einen signifikanten Einfluss auf die Pflanzenstruktur hat, indem sie die Anzahl der Zweige erhöht.Tatsächlich gab es einen signifikanten wechselseitigen Wechselwirkungseffekt zwischen (T) und (Y) auf die Anzahl der Zweige nach der MiZax-Behandlung (Abb. 3).Dieses Ergebnis steht im Einklang mit ihrer Aktivität als negative Regulatoren der Strigolacton (SL)-Biosynthese26.Darüber hinaus haben wir zuvor gezeigt, dass die Behandlung mit Zaxinon zu einer Stärkeanreicherung in den Reiswurzeln führt35, was die Größen- und Gewichtszunahme der Kartoffelknollen nach der Behandlung mit MiZax erklären könnte, da die Knollen hauptsächlich aus Stärke bestehen.
Obstkulturen sind wichtige Wirtschaftspflanzen.Erdbeeren reagieren empfindlich auf abiotische Stressbedingungen wie Trockenheit und hohe Temperaturen.Daher haben wir die Wirkung von MiZax auf Erdbeeren durch Besprühen der Blätter untersucht.Wir haben MiZax zunächst in einer Konzentration von 10 µM bereitgestellt, um seine Wirkung auf das Erdbeerwachstum zu bewerten (Sorte Festival).Interessanterweise beobachteten wir, dass MiZax3 die Anzahl der Stolonen signifikant erhöhte, was einer erhöhten Verzweigung entsprach, während MiZax5 die Blührate, die Pflanzenbiomasse und die Blattfläche unter Gewächshausbedingungen verbesserte (ergänzende Abbildung S4), was darauf hindeutet, dass diese beiden Verbindungen biologisch variieren können.Ereignisse 26,27.Um ihre Auswirkungen auf Erdbeeren unter realen landwirtschaftlichen Bedingungen besser zu verstehen, haben wir im Jahr 2021 Feldversuche mit 5 und 10 μM MiZax an Erdbeerpflanzen (Sorte Sweet Charlie) durchgeführt, die auf halbsandigem Boden angebaut wurden (Abb. S5A).Im Vergleich zur GC beobachteten wir keinen Anstieg der Pflanzenbiomasse, stellten jedoch einen Trend hin zu einer Zunahme der Anzahl an Früchten fest (Abb. C6A-B).Die Anwendung von MiZax führte jedoch zu einem signifikanten Anstieg des Einzelfruchtgewichts und deutete auf eine Konzentrationsabhängigkeit hin (Ergänzende Abbildung S5B; Ergänzende Abbildung S6B), was auf den Einfluss dieser Pflanzenwachstumsregulatoren auf die Qualität von Erdbeerfrüchten bei Anwendung unter Wüstenbedingungen hinweist.beeinflussen.
Um zu verstehen, ob der wachstumsfördernde Effekt vom Sortentyp abhängt, haben wir zwei kommerzielle Erdbeersorten in Saudi-Arabien (Sweet Charlie und Festival) ausgewählt und im Jahr 2022 zwei Feldstudien mit niedrigen Konzentrationen von MiZax (2,5 und 5 µM) durchgeführt.Obwohl sich bei Sweet Charlie die Gesamtfruchtzahl nicht signifikant erhöhte, war die Fruchtbiomasse bei mit MiZax behandelten Pflanzen im Allgemeinen höher und die Anzahl der Früchte pro Parzelle stieg nach der MiZax3-Behandlung (Abb. 4).Diese Daten legen außerdem nahe, dass die biologischen Aktivitäten von MiZax3 und MiZax5 unterschiedlich sein können.Darüber hinaus beobachteten wir nach der Behandlung mit Myzax eine Zunahme des Frisch- und Trockengewichts der Pflanzen sowie der Länge der Pflanzensprosse.Bezüglich der Anzahl der Ausläufer und neuer Pflanzen stellten wir einen Anstieg erst bei 5 μM MiZax fest (Abb. 4), was darauf hinweist, dass die optimale MiZax-Koordination von der Pflanzenart abhängt.
Die Wirkung von MiZax auf die Pflanzenstruktur und den Erdbeerertrag (Sorte Sweet Charlie) von KAU-Feldern, durchgeführt im Jahr 2022. Die Daten stellen den Mittelwert ± Standardabweichung dar.n ≥ 15, aber die Anzahl der Früchte pro Parzelle wurde im Durchschnitt aus 15 Pflanzen aus drei Parzellen berechnet (n = 3).Die statistische Analyse wurde mithilfe der einfaktoriellen Varianzanalyse (ANOVA) und des Tukey-Post-hoc-Tests oder des zweiseitigen Student-t-Tests durchgeführt.Sternchen weisen auf statistisch signifikante Unterschiede im Vergleich zur Simulation hin (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, nicht signifikant).HA – Huminsäure;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Wir beobachteten auch eine ähnliche wachstumsstimulierende Aktivität in Bezug auf Fruchtgewicht und Pflanzenbiomasse bei Erdbeeren der Sorte Festival (Abb. 5), fanden jedoch keine signifikanten Unterschiede in der Gesamtzahl der Früchte pro Pflanze oder pro Parzelle (Abb. 5);.Interessanterweise erhöhte die Anwendung von MiZax die Pflanzenlänge und die Anzahl der Ausläufer, was darauf hindeutet, dass diese Pflanzenwachstumsregulatoren zur Verbesserung des Wachstums von Obstkulturen eingesetzt werden können (Abb. 5).Darüber hinaus haben wir mehrere biochemische Parameter gemessen, um die Fruchtqualität der beiden auf dem Feld gesammelten Sorten zu verstehen, konnten jedoch keine Unterschiede zwischen allen Behandlungen feststellen (Ergänzende Abbildung S7; Ergänzende Abbildung S8).
Wirkung von MiZax auf die Pflanzenstruktur und den Erdbeerertrag im KAU-Feld (Festivalsorte), 2022. Die Daten sind Mittelwerte ± Standardabweichung.n ≥ 15, aber die Anzahl der Früchte pro Parzelle wurde im Durchschnitt aus 15 Pflanzen aus drei Parzellen berechnet (n = 3).Die statistische Analyse wurde mithilfe der einfaktoriellen Varianzanalyse (ANOVA) und des Tukey-Post-hoc-Tests oder des zweiseitigen Student-t-Tests durchgeführt.Sternchen weisen auf statistisch signifikante Unterschiede im Vergleich zur Simulation hin (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, nicht signifikant).HA – Huminsäure;MZ3, MiZax3, MiZax5;
In unseren Studien an Erdbeeren stellte sich heraus, dass die biologischen Aktivitäten von MiZax3 und MiZax5 unterschiedlich waren.Wir untersuchten zunächst die Auswirkungen der Behandlung (T) und des Jahres (Y) auf dieselbe Sorte (Sweet Charlie) mithilfe einer Zwei-Wege-ANOVA, um deren Wechselwirkung (T x Y) zu bestimmen.Somit hatte GA keinen Einfluss auf die Erdbeersorte (Sweet Charlie), wohingegen 5 μM MiZax3 und MiZax5 die Pflanzen- und Fruchtbiomasse signifikant erhöhten (Abb. 6), was darauf hindeutet, dass die wechselseitigen Wechselwirkungen der beiden MiZax bei der Erdbeerförderung sehr ähnlich sind .Pflanzenproduktion
Bewerten Sie die Auswirkungen der 5 µM-Behandlung (T), des Jahres (Y) und ihrer Wechselwirkung (T x Y) auf Erdbeeren (Sorte Sweet Charlie).Die Daten stellen den Mittelwert ± Standardabweichung dar.n ≥ 30. Die statistische Analyse wurde mithilfe der Zwei-Wege-Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt.Sternchen weisen auf statistisch signifikante Unterschiede im Vergleich zur Simulation hin (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, nicht signifikant).HA – Huminsäure;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Da die MiZax-Aktivität bei den beiden Sorten leicht unterschiedlich war (Abb. 4; Abb. 5), führten wir außerdem eine Zwei-Wege-ANOVA durch, in der die Behandlung (T) und die beiden Sorten (C) verglichen wurden.Erstens hatte keine Behandlung Einfluss auf die Fruchtzahl pro Parzelle (Abb. 7), was darauf hindeutet, dass es keine signifikante Wechselwirkung zwischen (T x C) gibt und darauf hindeutet, dass weder MiZax noch HA zur Gesamtfruchtzahl beitragen.Im Gegensatz dazu steigerte MiZax (jedoch nicht HA) das Pflanzengewicht, das Fruchtgewicht, die Ausläufer und die Neupflanzen deutlich (Abb. 7), was darauf hindeutet, dass MiZax3 und MiZax5 das Wachstum verschiedener Erdbeerpflanzensorten deutlich fördern.Basierend auf der Zwei-Wege-ANOVA (T x Y) und (T x C) können wir den Schluss ziehen, dass die wachstumsfördernden Aktivitäten von MiZax3 und MiZax5 unter Feldbedingungen sehr ähnlich und konsistent sind.
Bewertung der Erdbeerbehandlung mit 5 µM (T), zwei Sorten (C) und deren Wechselwirkung (T x C).Die Daten stellen den Mittelwert ± Standardabweichung dar.n ≥ 30, aber die Anzahl der Früchte pro Parzelle wurde im Durchschnitt aus 15 Pflanzen aus drei Parzellen berechnet (n = 6).Die statistische Analyse wurde mithilfe der Zwei-Wege-Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt.Sternchen weisen auf statistisch signifikante Unterschiede im Vergleich zur Simulation hin (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, nicht signifikant).HA – Huminsäure;MZ3, MiZax3, MiZax5;
Schließlich verwendeten wir die Hauptkomponentenanalyse (PCA), um die Auswirkungen der verwendeten Verbindungen auf Kartoffeln (T x Y) und Erdbeeren (T x C) zu bewerten.Diese Zahlen zeigen, dass die HA-Behandlung ähnlich ist wie Aceton in Kartoffeln oder Wasser in Erdbeeren (Abbildung 8), was auf einen relativ geringen positiven Effekt auf das Pflanzenwachstum hinweist.Interessanterweise zeigten die Gesamtwirkungen von MiZax3 und MiZax5 bei Kartoffeln die gleiche Verteilung (Abbildung 8A), wohingegen die Verteilung dieser beiden Verbindungen bei Erdbeeren unterschiedlich war (Abbildung 8B).Obwohl MiZax3 und MiZax5 eine überwiegend positive Verteilung des Pflanzenwachstums und -ertrags zeigten, deutete die PCA-Analyse darauf hin, dass die Aktivität der Wachstumsregulierung auch von der Pflanzenart abhängen könnte.
Hauptkomponentenanalyse (PCA) von (A) Kartoffeln (T x Y) und (B) Erdbeeren (T x C).Bewerten Sie Diagramme für beide Gruppen.Die Linie, die jede Komponente verbindet, führt zur Mitte des Clusters.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass MiZax3 und MiZax5, basierend auf unseren fünf unabhängigen Feldstudien an zwei hochwertigen Nutzpflanzen und im Einklang mit unseren früheren Berichten von 2020 bis 202226,27, vielversprechende Pflanzenwachstumsregulatoren sind, die das Pflanzenwachstum und den Ertrag verbessern können., darunter Getreide, Gehölze (Dattelpalmen) und gärtnerische Obstkulturen26,27.Obwohl die molekularen Mechanismen, die über ihre biologischen Aktivitäten hinausgehen, noch unklar sind, haben sie ein großes Potenzial für Feldanwendungen.Das Beste ist, dass MiZax im Vergleich zu Huminsäure in viel geringeren Mengen (Mikromolar oder Milligramm) angewendet wird und die positiven Effekte ausgeprägter sind.Daher schätzen wir die Dosierung von MiZax3 pro Anwendung (von niedriger bis hoher Konzentration): 3, 6 oder 12 g/ha und die Dosierung von MiZx5: 4, 7 oder 13 g/ha, was diese PGRs für die Verbesserung der Ernteerträge nützlich macht .Durchaus machbar.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 29. Juli 2024