Triacontanol reguliert die Salztoleranz von Gurken durch Veränderung des physiologischen und biochemischen Zustands der Pflanzenzellen.

Fast 7,0 % der weltweiten Landfläche sind von Versalzung betroffen¹, was bedeutet, dass über 900 Millionen Hektar Land weltweit sowohl von Versalzung als auch von Natriumversalzung² betroffen sind. Dies entspricht 20 % der Anbaufläche und 10 % der bewässerten Fläche. Natriumversalzung nimmt die Hälfte der Fläche ein und weist einen höheren Salzgehalt auf³. Versalzte Böden stellen ein großes Problem für die pakistanische Landwirtschaft dar⁴,⁵. Davon sind derzeit etwa 6,3 Millionen Hektar oder 14 % der bewässerten Fläche von Versalzung betroffen⁶.
Abiotischer Stress kann verändernPflanzenwachstumshormonSalzstress führt zu vermindertem Pflanzenwachstum und geringerem Ertrag⁷. Bei Pflanzen unter Salzstress gerät das Gleichgewicht zwischen der Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und der hemmenden Wirkung antioxidativer Enzyme aus dem Gleichgewicht, was oxidativen Stress zur Folge hat⁸. Pflanzen mit höheren Konzentrationen an antioxidativen Enzymen (sowohl konstitutiv als auch induzierbar) weisen eine hohe Resistenz gegenüber oxidativen Schäden auf. Enzyme wie Superoxiddismutase (SOD), Guajakolperoxidase (POD), Peroxidase-Katalase (CAT), Ascorbatperoxidase (APOX) und Glutathionreduktase (GR) können die Salztoleranz von Pflanzen unter Salzstress erhöhen⁹. Darüber hinaus spielen Phytohormone eine regulatorische Rolle für Pflanzenwachstum und -entwicklung, programmierten Zelltod und das Überleben unter veränderten Umweltbedingungen¹⁰. Triacontanol ist ein gesättigter primärer Alkohol, der Bestandteil des Epidermiswachses von Pflanzen ist und pflanzenwachstumsfördernde Eigenschaften^11,12 sowie wachstumsfördernde Eigenschaften in niedrigen Konzentrationen aufweist¹³. Die Blattapplikation kann den Status der Photosynthesepigmente, die Akkumulation gelöster Stoffe, das Wachstum und die Biomasseproduktion von Pflanzen signifikant verbessern^14,15. Triacontanol kann durch Blattapplikation die Stresstoleranz von Pflanzen erhöhen¹⁶, indem es die Aktivität verschiedener antioxidativer Enzyme reguliert¹⁷, den Gehalt an Osmoprotektiva im Blattgewebe steigert^11,18,19 und die Aufnahme der essentiellen Mineralstoffe K⁺ und Ca²⁺, nicht aber von Na⁺, verbessert.¹⁴ Darüber hinaus führt Triacontanol unter Stressbedingungen zu einer vermehrten Bildung von reduzierenden Zuckern, löslichen Proteinen und Aminosäuren^20,21,22.
Gemüse ist reich an sekundären Pflanzenstoffen und Nährstoffen und für viele Stoffwechselprozesse im menschlichen Körper essenziell²³. Die Gemüseproduktion ist durch zunehmende Bodenversalzung bedroht, insbesondere in bewässerten landwirtschaftlichen Gebieten, die 40 % der weltweiten Nahrungsmittelproduktion ausmachen²⁴. Gemüsesorten wie Zwiebeln, Gurken, Auberginen, Paprika und Tomaten reagieren empfindlich auf Salzgehalt²⁵, und Gurken sind weltweit ein wichtiges Gemüse für die menschliche Ernährung²⁶. Salzstress hat einen signifikanten Einfluss auf das Wachstum von Gurken; Salzgehalte über 25 mM führen jedoch zu Ertragsminderungen von bis zu 13 %^27,28. Die schädlichen Auswirkungen von Salz auf Gurken führen zu verringertem Pflanzenwachstum und Ertrag^5,29,30. Ziel dieser Studie war es daher, die Rolle von Triacontanol bei der Linderung von Salzstress in Gurkengenotypen zu untersuchen und dessen Fähigkeit zur Förderung von Pflanzenwachstum und Produktivität zu bewerten. Diese Informationen sind auch entscheidend für die Entwicklung von Strategien, die für salzhaltige Böden geeignet sind. Darüber hinaus ermittelten wir die Veränderungen der Ionenhomöostase in Gurkengenotypen unter NaCl-Stress.
Wirkung von Triacontanol auf anorganische osmotische Regulatoren in Blättern von vier Gurkengenotypen unter normalen Bedingungen und unter Salzstress.
Bei der Aussaat von Gurkengenotypen unter Salzstressbedingungen waren die Gesamtfruchtanzahl und das durchschnittliche Fruchtgewicht signifikant reduziert (Abb. 4). Diese Reduktionen waren bei den Genotypen Summer Green und 20252 am stärksten ausgeprägt, während Marketmore und Green Long nach der Salzbelastung die höchste Fruchtanzahl und das höchste Fruchtgewicht beibehielten. Die Blattapplikation von Triacontanol verringerte die negativen Auswirkungen des Salzstresses und erhöhte die Fruchtanzahl und das Fruchtgewicht bei allen untersuchten Genotypen. Die mit Triacontanol behandelte Sorte Marketmore wies jedoch unter Stress- und Kontrollbedingungen die höchste Fruchtanzahl und das höchste Durchschnittsgewicht im Vergleich zu unbehandelten Pflanzen auf. Summer Green und 20252 hatten den höchsten Gehalt an löslichen Feststoffen in den Gurkenfrüchten und schnitten im Vergleich zu den Genotypen Marketmore und Green Long, die die niedrigste Gesamtkonzentration an löslichen Feststoffen aufwiesen, schlechter ab.
Einfluss von Triacontanol auf den Ertrag von vier Gurkengenotypen unter normalen Bedingungen und unter Salzstress.
Die optimale Triacontanol-Konzentration lag bei 0,8 mg/l. Mit dieser Konzentration konnten die letalen Auswirkungen von Triacontanol auf die untersuchten Genotypen sowohl unter Salzstress als auch unter normalen Bedingungen abgemildert werden. Die Wirkung von Triacontanol auf die Sorten Green-Long und Marketmore war jedoch deutlicher. Angesichts des Salztoleranzpotenzials dieser Genotypen und der Wirksamkeit von Triacontanol bei der Milderung von Salzstress kann der Anbau dieser Genotypen auf salzhaltigen Böden mit anschließender Blattdüngung mit Triacontanol empfohlen werden.