Η εφαρμογή ενός βιοδιεγερτικού (Pepton) που βασίζεται σε ενζυμική υδρολυμένη ζωική πρωτεΐνη σε συνδυασμό με αστάρι χαμηλής περιεκτικότητας σε άζωτο ενισχύει την παραγωγή φρούτων χωρίς να επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα στις ντομάτες που καλλιεργούνται στο θερμοκήπιο
- 1 Τμήμα Εξελικτικής Βιολογίας, Οικολογίας και Περιβαλλοντικών Επιστημών, Σχολή Βιολογίας, Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης, Βαρκελώνη, Ισπανία
- 2 Τμήμα Εamp;Α, APC Europe SL, Granollers, Ισπανία
- 3 Ερευνητικό Ινστιτούτο Διατροφής και Ασφάλειας Τροφίμων, Σχολή Βιολογίας, Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης, Βαρκελώνη, Ισπανία
Η βελτιωμένη απόδοση χρήσης θρεπτικών ουσιών μαζί με τη χρήση βιοδιεγερτικών έχουν διερευνηθεί ελάχιστα μέχρι στιγμής για τη βελτίωση της απόδοσης και της ποιότητας των καρπών σε οικονομικά συναφείς καλλιέργειες. Ο στόχος αυτής της μελέτης ήταν να προσδιοριστούν οι πρόσθετες ή συνεργιστικές επιδράσεις, εάν υπάρχουν, της εφαρμογής ενός ενζυμικού υδρολυμένου βιοδιεγέρτη ζωικής πρωτεΐνης (Pepton) σε συνδυασμό με αστάρι με χαμηλό άζωτο (Ν) στην παραγωγή και την ποιότητα των τοματών θερμοκηπίου. Βιοδιεγερτική επεξεργασία (Pepton σε ισοδύναμη δόση 4 kg/ha) εφαρμόστηκε με λίπανση για 2 μήνες κατά τη διάρκεια της βλαστικής φάσης τόσο σε μάρτυρες (ποτισμένο με θρεπτικό διάλυμα) όσο και σε θρεπτικά αποδοτική καλλιέργεια (NEC), στην οποία τα φυτά ασταρώθηκαν με χαμηλό Ν εκθέτοντάς τα σε ανεπάρκεια 30% Ν για 2 μήνες και στη συνέχεια ανακάμπτουν για 1 μήνα πριν την παραγωγή καρπού. Διαφυλλικό νερό και περιεκτικότητα σε Ν, χρωστικές, Η μέγιστη αποτελεσματικότητα του PSII (αναλογία Fv/Fm) και οι φυτοορμόνες [συμπεριλαμβανομένου του ασπισικού οξέος (ABA), του σαλικυλικού οξέος (SA), του γιασμαμονικού οξέος (JA) και των κυτοκινινών] μετρήθηκαν πριν και στις 4 και 8 εβδομάδες μετά την πρώτη εφαρμογή. Η παραγωγή και η ποιότητα των καρπών [όπως υποδεικνύεται από τα ολικά διαλυτά σάκχαρα (TSS) και την οξύτητα (TA) και τα περιεχόμενα σε λυκοπένιο, βιταμίνη Ε και βιταμίνη C] μετρήθηκαν 1 μήνα αργότερα κατά τη συγκομιδή. Το αστάρωμα με χαμηλή διαθεσιμότητα N (φυτά NEC) διπλασίασε (p lt; 0,001) την παραγωγή φρούτων (λόγω αύξησης του αριθμού των καρπών), έτεινε να αυξήσει (p = 0,057) κατά 20% την ποσότητα TSS και αύξησε (p lt; 0,05 ) η περιεκτικότητα σε λυκοπένιο (κατά 90%) και βιταμίνη Ε (κατά 40%). Το Pepton επέδειξε μια τάση, σχεδόν σημαντική, να βελτιώνει (p = 0,054) τη συνολική παραγωγή καρπών τόσο στα φυτά ελέγχου όσο και στα φυτά NEC. επιδεικνύοντας έτσι μια αθροιστική επίδραση σε αστάρωμα χαμηλού N για την ενίσχυση της παραγωγής φρούτων. Το Pepton διατήρησε την ποιότητα των καρπών όσον αφορά τη συσσώρευση σακχάρων, την ολική οξύτητα και την περιεκτικότητα σε καροτενοειδή, βιταμίνες C και E. Η σχετιζόμενη με το πεπτόνιο βελτίωση στην παραγωγή φρούτων φάνηκε να σχετίζεται, τουλάχιστον εν μέρει, με αυξημένη συσσώρευση κυτοκινινών και φωτοσυνθετικών χρωστικών στα φύλλα , το οποίο μπορεί να ευνοήσει τη βλαστική ευρωστία και τελικά την απόδοση των καρπών. Συμπερασματικά, η εφαρμογή Pepton ήταν αποτελεσματική στη βελτίωση της απόδοσης των ντοματών θερμοκηπίου, παρουσιάζοντας αθροιστική δράση με αστάρωμα χαμηλού N, χωρίς να επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα των καρπών. τουλάχιστον εν μέρει, σε αυξημένη συσσώρευση κυτοκινινών και φωτοσυνθετικών χρωστικών στα φύλλα, η οποία μπορεί να ευνοήσει τη βλαστική ευρωστία και τελικά την απόδοση των καρπών. Συμπερασματικά, η εφαρμογή Pepton ήταν αποτελεσματική στη βελτίωση της απόδοσης των ντοματών θερμοκηπίου, παρουσιάζοντας αθροιστική δράση με αστάρωμα χαμηλού N, χωρίς να επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα των καρπών. τουλάχιστον εν μέρει, σε αυξημένη συσσώρευση κυτοκινινών και φωτοσυνθετικών χρωστικών στα φύλλα, η οποία μπορεί να ευνοήσει τη βλαστική ευρωστία και τελικά την απόδοση των καρπών. Συμπερασματικά, η εφαρμογή Pepton ήταν αποτελεσματική στη βελτίωση της απόδοσης των ντοματών θερμοκηπίου, παρουσιάζοντας αθροιστική δράση με αστάρωμα χαμηλού N, χωρίς να επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα των καρπών.
Εισαγωγή
Η αύξηση της παραγωγικότητας για τη διατροφή του αυξανόμενου παγκόσμιου πληθυσμού και η αύξηση της αποδοτικότητας χρήσης των πόρων χωρίς να βλάπτουν τα οικοσυστήματα είναι δύο από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που αντιμετωπίζει ο γεωργικός τομέας αυτές τις μέρες. Επιπλέον, η τρέχουσα γεωργία πρέπει να αντιμετωπίζει πιο συχνές και μακροχρόνιες δυσμενείς περιβαλλοντικές και εδαφικές συνθήκες, οι οποίες έχουν άμεσο αρνητικό αντίκτυπο στην παραγωγικότητα των καλλιεργειών. Μια τεχνολογική καινοτομία που προτείνεται για την επίλυση αυτών των προβλημάτων είναι η εφαρμογή φυσικών βιοδιεγερτικών που μπορούν να ενισχύσουν την ανθοφορία, την ανάπτυξη των φυτών, την καρπόδεση, την παραγωγικότητα των καλλιεργειών και την αποδοτικότητα χρήσης θρεπτικών συστατικών, ενώ παράλληλα βελτιώνουν την ανοχή στο αβιοτικό στρες (Rouphael and Colla, 2020). Ένα από τα κύρια σημαντικά θρεπτικά συστατικά για την ανάπτυξη και την ανάπτυξη των φυτών είναι το άζωτο (Ν), το οποίο ταυτόχρονα είναι ένα από τα κύρια περιοριστικά θρεπτικά συστατικά στις περισσότερες από οικονομική άποψη καλλιέργειες (Flores et al., 2004; Padilla et al., 2018). Εξαιτίας αυτού, και για να διασφαλιστεί η υψηλή απόδοση των καλλιεργειών, είναι πολύ συνηθισμένο μεταξύ των αγροτών να διεξάγουν υπερβολικές εφαρμογές N που καταλήγουν να εκπλυθούν στα υπόγεια ύδατα, απειλώντας τόσο το περιβάλλον όσο και την ανθρώπινη υγεία (Padilla et al., 2018; Burri et al., 2019 ). Ως εκ τούτου, είναι πολύ σημαντικό να αναπτυχθούν νέες τεχνικές που βοηθούν τους αγρότες να βελτιστοποιήσουν την παραγωγή των καλλιεργειών, ενώ χρησιμοποιούν την ελάχιστη εισροή N για να μειώσουν τις επιβλαβείς επιπτώσεις του στο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία. απειλώντας τόσο το περιβάλλον όσο και την ανθρώπινη υγεία (Padilla et al., 2018; Burri et al., 2019). Ως εκ τούτου, είναι πολύ σημαντικό να αναπτυχθούν νέες τεχνικές που βοηθούν τους αγρότες να βελτιστοποιήσουν την παραγωγή των καλλιεργειών, ενώ χρησιμοποιούν την ελάχιστη εισροή N για να μειώσουν τις επιβλαβείς επιπτώσεις του στο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία. απειλώντας τόσο το περιβάλλον όσο και την ανθρώπινη υγεία (Padilla et al., 2018; Burri et al., 2019). Ως εκ τούτου, είναι πολύ σημαντικό να αναπτυχθούν νέες τεχνικές που βοηθούν τους αγρότες να βελτιστοποιήσουν την παραγωγή των καλλιεργειών, ενώ χρησιμοποιούν την ελάχιστη εισροή N για να μειώσουν τις επιβλαβείς επιπτώσεις του στο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία.
Οι ενζυματικά υδρολυμένοι βιοδιεγέρτες που βασίζονται σε πρωτεΐνες μπορεί να είναι μια επαρκής προσέγγιση τόσο για την αύξηση της παραγωγικότητας όσο και για την αύξηση της αποδοτικότητας χρήσης ορισμένων θρεπτικών συστατικών όπως το Ν (Colla et al., 2014, 2017). Το Pepton 85/16® (Pepton) είναι ένας φυσικός βιοδιεγέρτης που λαμβάνεται με την ενζυματική υδρόλυση ζωικών πρωτεϊνών που είναι διαθέσιμος σε μικροκοκκώδη μορφή και εξαιρετικά διαλυτός στο νερό (APC Europe SL, Ισπανία). Το Pepton έχει αποδειχθεί ότι έχει ευεργετικές επιδράσεις στις καλλιέργειες υπό συνθήκες στρες, όπως έντονο κρύο ή ζέστη, συνθήκες περιβάλλοντος πεδίου ήπιου στρες και στρες νερού και θρεπτικών συστατικών. Έχει επίσης παρατηρηθεί ότι ασκεί θετική επίδραση στο ορμονικό προφίλ ενισχύοντας τις αβιοτικές άμυνες του στρες (Polo et al., 2006; Marfà et al., 2009; Polo and Mata, 2018; Casadesús et al., 2019, 2020). Ωστόσο, λίγα είναι ακόμη γνωστά για τις πιθανές επιδράσεις αυτού του βιοδιεγέρτη στα φυτά υπό συνθήκες χαμηλής διαθεσιμότητας θρεπτικών ουσιών και τη βελτίωση της αποδοτικότητας χρήσης θρεπτικών συστατικών. Το αστάρωμα με χαμηλό Ν έχει προηγουμένως αποδειχθεί ως μια χρήσιμη τεχνική με μεγάλη δυνατότητα αύξησης της παραγωγικότητας, καθώς μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της χρήσης θρεπτικών συστατικών στο σιτάρι (Gao et al., 2019). Ωστόσο, από όσο γνωρίζουμε, οι πιθανές ευεργετικές του επιδράσεις στη βελτίωση της απόδοσης και της ποιότητας της τομάτας, και ιδιαίτερα σε συνδυασμό με την εφαρμογή βιοδιεγερτικών, δεν έχουν διερευνηθεί μέχρι στιγμής. Το αστάρωμα με χαμηλό Ν έχει προηγουμένως αποδειχθεί ως μια χρήσιμη τεχνική με μεγάλη δυνατότητα αύξησης της παραγωγικότητας, καθώς μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της χρήσης θρεπτικών συστατικών στο σιτάρι (Gao et al., 2019). Ωστόσο, από όσο γνωρίζουμε, οι πιθανές ευεργετικές του επιδράσεις στη βελτίωση της απόδοσης και της ποιότητας της τομάτας, και ιδιαίτερα σε συνδυασμό με την εφαρμογή βιοδιεγερτικών, δεν έχουν διερευνηθεί μέχρι στιγμής. Το αστάρωμα με χαμηλό Ν έχει προηγουμένως αποδειχθεί ως μια χρήσιμη τεχνική με μεγάλη δυνατότητα αύξησης της παραγωγικότητας, καθώς μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της χρήσης θρεπτικών συστατικών στο σιτάρι (Gao et al., 2019). Ωστόσο, από όσο γνωρίζουμε, οι πιθανές ευεργετικές του επιδράσεις στη βελτίωση της απόδοσης και της ποιότητας της τομάτας, και ιδιαίτερα σε συνδυασμό με την εφαρμογή βιοδιεγερτικών, δεν έχουν διερευνηθεί μέχρι στιγμής.
Η ντομάτα (Solanum lycopersicum L.) είναι μια από τις πιο καλλιεργούμενες καλλιέργειες με έκταση καλλιέργειας 5,03 εκατομμυρίων εκταρίων (FAOSTAT, 2019). Οι καρποί του εκτιμώνται ιδιαίτερα από τους καταναλωτές λόγω των οργανοληπτικών τους χαρακτηριστικών και της θρεπτικής τους αξίας, καθώς αποτελούν σημαντική πηγή βιταμινών C και E και λυκοπενίου, μεταξύ άλλων θρεπτικών και αντιοξειδωτικών (Asensio et al., 2019). Έχει μεγάλο ενδιαφέρον η αύξηση της αποδοτικότητας χρήσης θρεπτικών ουσιών των φυτών τομάτας, χωρίς να επηρεάζεται η παραγωγή τους, καθώς συνήθως εφαρμόζονται μεγάλες ποσότητες λιπάσματος για να επιτευχθεί η μέγιστη απόδοση τους (Abenavoli et al., 2016). Ως εκ τούτου, αυτή η εργασία στόχευε να αξιολογήσει σε ποιο βαθμό ένας βιοδιεγέρτης με βάση την ενζυμική υδρολυμένη πρωτεΐνη (Pepton) μπορεί να βελτιώσει την παραγωγή και την ποιότητα των καρπών τόσο σε συνθήκες ελέγχου όσο και σε συνθήκες χαμηλού N, και να δημιουργήσει έναν μηχανισμό δράσης.
Υλικά και μέθοδοι
Πειραματικό σχέδιο
Σπόροι φυτών τομάτας (Solanum lycopersicum cv. Ailsa Craig) ελήφθησαν από τις πειραματικές εγκαταστάσεις πεδίου του Πανεπιστημίου της Βαρκελώνης (Βαρκελώνη, ΒΑ, Ισπανία). Οι σπόροι σπάρθηκαν στις 7 Μαρτίου 2019, σε γλάστρες του 1 L σε θάλαμο ανάπτυξης ελεγχόμενου από το κλίμα (16 ώρες ημέρα/8 ώρες νύχτα, στους 22°C), χρησιμοποιώντας υπόστρωμα με βάση 50% τύρφη, 25% περλίτη, 25% βερμικουλίτη , CaCO3 σε 1 g/L και βασικά μικροθρεπτικά συστατικά σε 0,05 g/L. Στις 8 Απριλίου, τα σπορόφυτα μεταφέρθηκαν σε γλάστρες των 3 L και τοποθετήθηκαν σε γυάλινο θερμοκήπιο (25,6°C μέση θερμοκρασία, 33,8°C υψηλότερη μέση θερμοκρασία με απόλυτο μέγιστο 41,0°C και 60,1% μέση σχετική υγρασία) με 20 cm μεταξύ γλάστρες. Στη συνέχεια, στις 10 Ιουνίου, καθιερώθηκαν τέσσερις επεξεργασίες που περιλαμβάνουν: Φυτά ελέγχου χωρίς Pepton, φυτά ελέγχου με Pepton, Nitrogen Efficient Crop (NEC) χωρίς Pepton και NEC με Pepton. Τα φυτά ελέγχου ποτίστηκαν με 50% θρεπτικό διάλυμα Hoagland (Hoagland and Arnon, 1950) καθ’ όλη τη διάρκεια του πειράματος. Αντίθετα, τα φυτά NEC ασταρώθηκαν με χαμηλό Ν με άρδευση φυτών για 8 εβδομάδες με ένα θρεπτικό διάλυμα ανεπαρκές κατά 30% Ν σε σχέση με τους ελέγχους και στη συνέχεια ανακτήθηκαν με το ίδιο θρεπτικό διάλυμα όπως χρησιμοποιήθηκε για τους μάρτυρες (διάλυμα Hoagland 50%). Το Pepton εφαρμόστηκε με λίπανση μία φορά κάθε 2 εβδομάδες κατά τους πρώτους 2 μήνες σε δόση ισοδύναμη των 4 kg/ha (0,2 g Pepton διαλυμένο σε 0,5 L νερού άρδευσης), που αντιστοιχεί στη σύσταση του προμηθευτή για αυτήν την καλλιέργεια. Όλες οι εφαρμογές έγιναν 1 ώρα πριν τη δύση του ηλίου. Όλα τα φυτά υποβλήθηκαν σε «επάνωξη» την έβδομη εβδομάδα από την έναρξη της θεραπείας λόγω υπερβολικής ανάπτυξης στο θερμοκήπιο, έτσι ώστε αυτό το κλάδεμα έκανε τα φυτά να σταματήσουν να ανθίζουν και να δίνουν νέους καρπούς.
Τα δείγματα φύλλων συλλέχθηκαν στις 16 Ιουνίου (εβδομάδα 0), 16 Ιουλίου (εβδομάδα 4) και 13 Αυγούστου (εβδομάδα 8) πριν από την αυγή (1 ώρα πριν την ανατολή του ηλίου). Σε κάθε δειγματοληψία, δειγματίστηκε ένα νεαρό, πλήρως ανεπτυγμένο φύλλο από οκτώ τυχαία επιλεγμένα φυτά ανά επεξεργασία. Το κορυφαίο φυλλάδιο χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό του φθορισμού της χλωροφύλλης και το παρακείμενο φυλλάδιο χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της κατάστασης νερού, άνθρακα (C) και Ν, και της αναλογίας μάζας φύλλου ανά περιοχή (LMA). Το άλλο παρακείμενο φυλλάδιο καταψύχθηκε αμέσως σε υγρό Ν2 και αποθηκεύτηκε στους -80°C για επακόλουθες βιοχημικές αναλύσεις. Πραγματοποιήθηκαν δειγματοληψίες καρπών από τα ίδια φυτά μεταξύ 4 Σεπτεμβρίου και 7 Σεπτεμβρίου. Όλοι οι καρποί (από τα στάδια θραύσης έως τα κόκκινα ώριμα στάδια) κάθε φυτού συγκομίστηκαν για την εκτίμηση της απόδοσης. Επιπλέον, επιλέχθηκαν τέσσερις ώριμες ντομάτες στο στάδιο της ερυθρής ωρίμανσης για ανάλυση ποιότητας καρπού:
Σύνθεση Pepton
Το πεπτόνιο είναι ένα ενζυμικά υδρολυμένο πρωτεϊνικό προϊόν που περιέχει L-α αμινοξέα (84,8%), ελεύθερα αμινοξέα (16,5%), οργανικό άζωτο (12,0%), σίδηρο (3.000 ppm) και κάλιο (4,0%). Η πλήρης χημική σύνθεση αυτού του βιοδιεγέρτη μπορεί να βρεθεί στο Polo and Mata (2018).
Συνολική Παραγωγή, TSS και TA
Η συνολική παραγωγή υπολογίστηκε ως η συνολική ποσότητα φρούτων που παράγονται ανά φυτό, η συνολική βιομάζα φρούτων που παράγεται ανά φυτό και η νωπή μάζα ανά μονάδα καρπού. Η φρέσκια μάζα των φρούτων μετρήθηκε με ζύγιση φρέσκων καρπών. Για την εκτίμηση της ποιότητας των φρούτων, χρησιμοποιήθηκε 1 ml χυμού από μια δεξαμενή τριών ντοματών για τον προσδιορισμό του TSS χρησιμοποιώντας ένα ψηφιακό διαθλασίμετρο HI 96801 (Hannah Instruments, Ιταλία). Στη συνέχεια, 10 ml χυμού αραιώθηκαν σε 100 ml νερού MiliQ και χρησιμοποιήθηκαν για προσδιορισμό ΤΑ με 0,1 Μ NaOH και 1% φαινολοφθαλεΐνη ως δείκτη για την εκτίμηση της περιεκτικότητας σε κιτρικό οξύ. Στη συνέχεια υπολογίστηκε ο λόγος TSS/TA.
Ολικά καροτενοειδή φρούτων, λυκοπένιο και βιταμίνες C και E
Για τον ποσοτικό προσδιορισμό των ολικών καροτενοειδών, 100 mg αλεσμένων κατεψυγμένων φρούτων εκχυλίστηκαν με ακετόνη 80% (ο/ο) χρησιμοποιώντας υπερήχους (Branson 2510 υπερηχητικό καθαριστικό, Bransonic, Danbury, CT, Ηνωμένες Πολιτείες). Το εκχύλισμα στη συνέχεια φυγοκεντρήθηκε για 10 λεπτά στους 4°C και 13.000 rpm, και το υπερκείμενο συλλέχθηκε. Το σφαιρίδιο εκχυλίστηκε εκ νέου μέχρις ότου ήταν άχρωμο, συνενώνοντας στο τέλος όλα τα υπερκείμενα. Τα συνολικά καροτενοειδή αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας φασματοφωτομετρία υπεριώδους/ορατής διπλής δέσμης χρησιμοποιώντας CE Aquarius UCE7400 (Cecil Instruments Ltd., Cambridge, Ηνωμένο Βασίλειο). Η απορρόφηση των υπερκειμένων διαβάστηκε στα 470, 646, 663 και 750 nm, αντίστοιχα. Η περιεκτικότητα σε καροτενοειδή υπολογίστηκε σύμφωνα με τις εξισώσεις που αναπτύχθηκαν από τους Lichtenthaler και Wellburn (1983).
Η ποσοτικοποίηση της περιεκτικότητας σε λυκοπένιο πραγματοποιήθηκε όπως περιγράφεται από τους Fish et al. (2002). Περίπου 500 mg αλεσμένων κατεψυγμένων φρούτων εκχυλίστηκαν με 800 μl νερού MiliQ, 1,5 ml ακετόνης, 1,5 ml αιθανόλης και 3 ml εξανίου. Το ίζημα εκχυλίστηκε εκ νέου με εξάνιο μέχρις ότου ήταν άχρωμο. Η απορρόφηση των υπερκειμένων διαβάστηκε στα 503 και 800 nm.
Η ανάλυση της βιταμίνης C προσαρμόστηκε από τους Takahama and Oniki (1992) και Queval και Noctor (2007). Περίπου 100 mg αλεσμένου κατεψυγμένου φρούτου εκχυλίστηκαν με 6% μετα-φωσφορικό οξύ (β/ο) και 0,2 mM DTPA χρησιμοποιώντας υπερήχους και φυγοκέντρηση για 10 λεπτά στους 4°C και 13.000 rpm. Τα περιεχόμενα ασκορβικού οξέος (ΑΑ) και δεϋδροασκορβικού οξέος (DHA) προσδιορίστηκαν φασματοφωτομετρικά (xMark Microplate Spectrophotometer, Bio-Rad, Hercules, CA, Ηνωμένες Πολιτείες) με μικροπλάκες χαλαζία που διαβάζουν την απορρόφηση στα 265 nm. Το συνολικό ασκορβικό υπολογίστηκε ως το άθροισμα των ΑΑ DHA.
Για αναλύσεις βιταμίνης Ε, 100 mg αλεσμένων κατεψυγμένων φρούτων εκχυλίστηκαν με μεθανόλη και 5 ppm (β/ο) τοκόλης ως εσωτερικό πρότυπο. Οι εκχυλίσεις έγιναν όπως παραπάνω. Τα εκχυλίσματα στη συνέχεια διηθήθηκαν με ένα υδρόφοβο φίλτρο PTFE 0,22 μm (Phenomenex, Torrance, CA, Ηνωμένες Πολιτείες) και εγχύθηκαν στο σύστημα HPLC (αποτελούμενο από μια ελεγκτική αντλία Waters 600, έναν αυτόματο δειγματολήπτη Waters 717 plus και ένα Jasco FP -1520 ανιχνευτής φθορισμού). Η ανίχνευση φθορισμού ήταν σε μήκος κύματος διέγερσης 295 nm και εκπομπή στα 330 nm. Η κινητή φάση ήταν ένα μίγμα η-εξανίου και 1,4-διοξανίου (95,5:4,5, ν/ν) με ταχύτητα ροής 0,7 ml/min. Οι τοκοχρωμανόλες διαχωρίστηκαν χρησιμοποιώντας στήλη Inertsil 100Α (5 μm, 30 × 250 mm, GL Sciences Inc., Τόκιο, Ιαπωνία).
Κατάσταση νερού φύλλων, περιεχόμενα C και N και LMA
Η σχετική περιεκτικότητα σε νερό (RWC) υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τον τύπο RWC = 100 × (FW − DW) / (TW − DW), όπου FW είναι η φρέσκια μάζα που μετρήθηκε την ημερομηνία δειγματοληψίας, TW είναι η θολή μάζα που μετρήθηκε μετά την επανυδάτωση των φύλλων για 24 ώρες στο σκοτάδι στους 4°C και DW είναι η ξηρή μάζα που μετράται μετά την ξήρανση των φύλλων σε φούρνο στους 80°C μέχρι σταθερού βάρους. Η περιοχή του φυλλαδίου μετρήθηκε με ένα επίπεδο σαρωτή και υποβλήθηκε σε επεξεργασία με ImageJ (1,52p, National Institutes of Health, Bethesda, MD, Ηνωμένες Πολιτείες). Το LMA υπολογίστηκε ως περιοχή DW/Φυλλάδιο.
Για τις αναλύσεις C και N, 3 mg ξηρών φυλλαδίων αλέστηκαν, ζυγίστηκαν, τοποθετήθηκαν σε κάψουλες κασσίτερου, σφραγίστηκαν και αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας έναν αναλυτή οργανικών στοιχείων (Thermo EA 1108, Thermo Scientific, Milan, Italy). Εφαρμόστηκαν οι τυπικές συνθήκες που συνιστώνται από τον προμηθευτή (αντιδραστήρας καύσης στους 1.000°C, χρωματογραφική στήλη αντιδραστήρα στους 60°C, ροή ηλίου 120 ml/min και κύκλωμα οξυγόνου 10 ml στα 100 kPa).
Φωτοσυνθετικές χρωστικές και φθορισμός χλωροφύλλης
Για μετρήσεις ολικής περιεκτικότητας σε χλωροφύλλη και καροτενοειδή, παρασκευάστηκαν μεθανολικά εκχυλίσματα χρησιμοποιώντας 100 mg κατεψυγμένων αλεσμένων φύλλων και αραιώθηκαν 1:10 (ν/ν) με μεθανόλη. Η απορρόφηση των υπερκειμένων διαβάστηκε στα 470, 653, 666 και 750 nm χρησιμοποιώντας φασματοφωτόμετρο διπλής δέσμης UV/Ορατού (CE Aquarius UCE7400, Cecil Instruments Ltd., Cambridge, Ηνωμένο Βασίλειο). Οι περιεκτικότητες σε χλωροφύλλη α, χλωροφύλλη b και καροτενοειδή υπολογίστηκαν σύμφωνα με τις εξισώσεις που αναπτύχθηκαν από τον Lichtenthaler (1987).
Η μέγιστη απόδοση της φωτοχημείας PSII (ή ο λόγος Fv/Fm), ένας δείκτης φωτοαναστολής (Takahashi and Badger, 2011), προσδιορίστηκε με τη μέτρηση του φθορισμού της χλωροφύλλης από τα φύλλα χρησιμοποιώντας ένα φορητό φθορόμετρο Mini-PAM II (Photosynthesis, Waltosynthesis, Y. Γερμανία) σε φύλλα προσαρμοσμένα στο σκοτάδι για 1 ώρα, όπως περιγράφεται από τους van Kooten και Snel (1990).
Φυτοορμόνες και κυτοκινίνες που σχετίζονται με το στρες
Φυτοορμόνες, συμπεριλαμβανομένων των φυτοορμονών που σχετίζονται με το στρες, του αψισικού οξέος (ABA), του σαλικυλικού οξέος (SA), του γιασμαμονικού οξέος (JA) και των κυτοκινινών, της τρανς-ζεατίνης (tZ) και του ριβοσιδίου της τρανς-ζεατίνης ριβοσίδης (t-ZR) , αναλύθηκαν με την εκχύλιση 100 mg κατεψυγμένων αλεσμένων φύλλων με μεθανόλη που περιέχει ορμόνες επισημασμένες με δευτέριο, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν ως εσωτερικά πρότυπα. Τα εκχυλίσματα υποβλήθηκαν σε υπερήχους και στροβιλισμό για 30 λεπτά. Μετά από φυγοκέντρηση για 10 λεπτά στους 4°C και 13.000 rpm, το υπερκείμενο συλλέχθηκε και το ίζημα εκχυλίστηκε εκ νέου. Τα υπερκείμενα στη συνέχεια διηθήθηκαν με ένα υδρόφοβο φίλτρο PTFE 0,22 μm (Phenomenex, Torrance, CA, Ηνωμένες Πολιτείες) πριν από την ανάλυση. Τα επίπεδα ορμονών αναλύθηκαν με UHPLC-ESI-MS/MS όπως περιγράφεται από τους Müller και Munné-Bosch (2011).
Στατιστικές αναλύσεις
Οι στατιστικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν με τριμερή ANOVA για αναλύσεις φυλλώματος και αμφίδρομη ANOVA για αναλύσεις καρπών. Το τεστ Tuckey χρησιμοποιήθηκε ως post hoc μέθοδος. Σε όλες τις περιπτώσεις, οι διαφορές θεωρήθηκαν σημαντικές σε επίπεδο πιθανότητας p lt; 0,05 και τάση προς στατιστική σημαντικότητα σε επίπεδο πιθανότητας p μεταξύ 0,1 και 0,05 (Fisher, 1950; These et al., 2016). Όλες οι στατιστικές δοκιμές πραγματοποιήθηκαν με το RStudio (Boston, MA, Ηνωμένες Πολιτείες).
Αποτελέσματα και συζήτηση
Το αστάρωμα χαμηλού N και η εφαρμογή Pepton βελτιώνουν την παραγωγή φρούτων
Οι βιοδιεγέρτες έχουν θεωρηθεί καινοτόμα εργαλεία που μπορούν να βελτιώσουν την ανάπτυξη και την παραγωγικότητα των φυτών και να βοηθήσουν στην ανακούφιση των επιπτώσεων των αβιοτικών στρες. Επιπλέον, ορισμένοι βιοδιεγέρτες, όπως το Pepton, που είναι ενζυματικά υδρολυμένοι βιοδιεγέρτες με βάση ζωικές πρωτεΐνες μπορούν να προωθήσουν την κυκλική οικονομία βοηθώντας στην ανακύκλωση ζωικών απορριμμάτων και στη μείωση της χρήσης περιορισμένων πόρων της φύσης (Casadesús et al., 2020). Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι το Pepton μπορεί να βελτιώσει την απόδοση της καλλιέργειας έναντι διαφορετικών αβιοτικών καταπονήσεων, συμπεριλαμβανομένων των συνθηκών καταπόνησης νερού και θερμοκρασίας. Στην παρούσα μελέτη, η παραγωγή φρούτων διεγέρθηκε από τη θεραπεία NEC σε σύγκριση με τους ελέγχους, ενώ το μέγεθος των καρπών παρέμεινε ανεπηρέαστο (Εικόνα 1). Η επεξεργασία NEC αύξησε την παραγωγή φρούτων τομάτας που καλλιεργούνται στο θερμοκήπιο, που υπολογίζεται ως συνολική νωπή ύλη φρούτων ανά φυτό, κατά 1. 7 φορές, που συνδέθηκε με αύξηση του αριθμού των καρπών ανά φυτό κατά 1,8 φορές. Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές για το μέγεθος των καρπών. Μια τάση προς στατιστικά σημαντική επίδραση (p = 0,054) παρατηρήθηκε για την παραγωγή φρούτων σε φυτά που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με Pepton, με αύξηση στην παραγωγή φρούτων κατά 32% σε σχέση με τους μάρτυρες τόσο σε φυτά που τροφοδοτήθηκαν με N-fed (Έλεγχοι) όσο και σε φυτά με χαμηλή αγωγή (NEC). ; Φιγούρα 1). Αυτή η αύξηση της απόδοσης και στις δύο ομάδες φυτών που συμπληρώνονται με Pepton έχει σημαντική οικονομική σημασία για τους παραγωγούς με πολύ θετική απόδοση επένδυσης. Σε μια προηγούμενη μελέτη, οι Polo και Mata (2018) βρήκαν παρόμοια αποτελέσματα, με απόδοση αυξημένη κατά 27% όταν το Pepton εφαρμόστηκε σε παρόμοιες δόσεις (4 kg/ha) σε ντοματίνια χρυσού που αναπτύσσονταν υπό συνθήκες περιβάλλοντος πεδίου χαμηλής πίεσης. Το Ν είναι ένα κρίσιμο θρεπτικό συστατικό για την ανάπτυξη και την ανάπτυξη των φυτών, Έτσι θα περίμενε κανείς ότι τα φυτά με υψηλότερη διαθεσιμότητα Ν (μάρτυρας, φυτά που τρέφονται με Ν) θα παρουσίαζαν αυξημένη παραγωγή καρπών, όπως είχε παρατηρηθεί προηγουμένως σε αρκετές οικονομικά σημαντικές καλλιέργειες, συμπεριλαμβανομένων των ντοματών (Warner et al., 2004). Είναι επίσης αλήθεια, ωστόσο, ότι η εκκίνηση χαμηλού N μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε καλλιέργειες για τη βελτίωση της απόδοσης των θρεπτικών συστατικών, δείχνοντας μεγάλη δυνατότητα αύξησης των αποδόσεων (Gao et al., 2019). Στην παρούσα μελέτη, παρατηρήσαμε ότι τα φυτά έχουν εγκλιματιστεί σε μια στερημένη διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών κατά τη διάρκεια της βλαστικής ανάπτυξης για 2 μήνες, επιτρέποντάς τους να γίνουν πιο αποτελεσματικά στη χρήση Ν και, επομένως, να αυξήσουν σημαντικά τη συνολική παραγωγή καρπών τους. Είναι αξιοσημείωτο, ωστόσο, ότι εκτός από την εκκίνηση χαμηλού N, το κλάδεμα των φυτών που πραγματοποιείται μετά από 7 εβδομάδες θεραπείας μπορεί να παίξει ρόλο στα παρατηρούμενα αποτελέσματα. Το κάλυμμα μπορεί να είχε προκαλέσει σοβαρή απώλεια υπέργειας βιομάζας ευνοώντας την καρπόδεση και την ωρίμανση, αλλά ταυτόχρονα μείωσε σημαντική ποσότητα βιομάζας που κατανάλωνε προηγουμένως τη ρίζα Ν. Επομένως, καθώς το κλάδεμα πραγματοποιήθηκε λίγο πριν από το τέλος της στέρησης Ν, μπορεί να είχε αντίκτυπο στη φάση ανάκαμψης στη θεραπεία NEC συμβάλλοντας στην ενίσχυση της παραγωγής σε σχέση με τους ελέγχους. Με άλλα λόγια, η επεξεργασία NEC μπορεί να μην είχε τόσο θετική επίδραση σε σύγκριση με τους μάρτυρες εάν δεν είχαν κλαδευθεί όλα τα φυτά.
Εικόνα 1 . Επιδράσεις ασταρώματος χαμηλού αζώτου (Ν) και εφαρμογής Pepton στην παραγωγή καρπών σε φυτά τομάτας που καλλιεργούνται σε θερμοκήπιο. (Α) Συνολική παραγωγή καρπών ανά φυτό, (Β) μέσο βάρος νωπού ώριμου καρπού και (Γ)αριθμός ώριμων καρπών ανά φυτό, σε φυτά που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με Pepton (P) ή σε μη επεξεργασμένα μάρτυρες (C) είτε που τροφοδοτήθηκαν με άζωτο σε διάλυμα Hoagland 50% (Έλεγχος) είτε εκτέθηκαν σε εκκίνηση χαμηλής περιεκτικότητας σε άζωτο (NEC). Το NEC σημαίνει Nitrogen Efficient Crop (αυτά τα φυτά εκτέθηκαν σε ανεπάρκεια 30% N σε σχέση με τους μάρτυρες για 2 μήνες και στη συνέχεια ανακτήθηκαν για 1 μήνα με το ίδιο θρεπτικό διάλυμα που χρησιμοποιήθηκε για ελέγχους πριν από την εκτίμηση της παραγωγής καρπού, βλ. ενότητα Υλικά και Μέθοδοι για λεπτομέρειες ). Τα δεδομένα είναι η μέση τιμή n = 8 ± SE. Οι τιμές p της αμφίδρομης ANOVA εμφανίζονται στις εισόδους και οι τιμές p gt; 0,10 θεωρήθηκαν ως μη σημαντικές (NS).
Τα θετικά αποτελέσματα του συνδυασμένου ασταρώματος χαμηλού N και της εφαρμογής Pepton στην παραγωγή φρούτων δεν επηρέασαν αρνητικά την ποιότητα των φρούτων
Τα ολικά διαλυτά σάκχαρα και το TA είναι σημαντικά συστατικά της γεύσης που ασκούν την επίδρασή τους όχι μόνο μέσω της περιεκτικότητάς τους αλλά και μέσω της αναλογίας τους (Xu et al., 2018; Navarro and Munné-Bosch, 2022). Ωστόσο, οι επιπτώσεις της διαθεσιμότητας ορισμένων θρεπτικών συστατικών, όπως η μείωση της δόσης Ν, στην ποιότητα της τομάτας εξακολουθούν να είναι αμφιλεγόμενες καθώς έχει παρατηρηθεί ότι και οι δύο αυξάνονται (Aziz, 1968; Bénard et al., 2009; Truffault et al., 2019) και να μειώσει (Hernández et al., 2020; Navarro and Munné-Bosch, 2022) την αναλογία TSS/TA. Στην παρούσα μελέτη, η ποιότητα των καρπών βελτιώθηκε με την επεξεργασία NEC, ιδιαίτερα, παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση στην αναλογία TSS/TA μαζί με μια τάση προς στατιστική σημαντική αύξηση της TSS (Εικόνα 2). Επιπλέον, η ποιότητα των καρπών ντομάτας δεν επηρεάστηκε από την εφαρμογή του Pepton, δείχνοντας έτσι ότι αυτό το βιοδιεγερτικό μπορεί να αυξήσει την απόδοση των καρπών χωρίς αρνητικό αντίκτυπο στην αναλογία TSS/TA. Άλλες ποιοτικές παράμετροι που σχετίζονται με την αντιοξειδωτική σύνθεση των φρούτων, δεν επηρεάστηκαν επίσης από το βιοδιεγερτικό, υποδεικνύοντας και πάλι ότι θα ήταν μια εξαιρετική επιλογή να αυξηθεί η παραγωγή χωρίς αρνητικές επιπτώσεις στην ποιότητα των καρπών (Εικόνα 3). Επιπλέον, η θεραπεία NEC βελτίωσε τις συνολικές περιεκτικότητες σε καροτενοειδή και βιταμίνη Ε αυξάνοντας τα κύρια συστατικά τους, το λυκοπένιο και την α-τοκοφερόλη, αντίστοιχα. Η συνολική περιεκτικότητα σε καροτενοειδή και λυκοπένιο αυξήθηκε με τη θεραπεία NEC κατά 18 και 52%, αντίστοιχα, σε σχέση με τους μάρτυρες. Η βιταμίνη Ε στα φρούτα αυξήθηκε επίσης ως απόκριση στη θεραπεία NEC κατά 33% σε σχέση με τους ελέγχους, που σχετίζεται κυρίως με αύξηση της α-τοκοφερόλης (Εικόνα 3). Σε αντίθεση,
Εικόνα 2 . Επιδράσεις του ασταρώματος χαμηλής περιεκτικότητας σε άζωτο και της εφαρμογής Pepton στην ποιότητα των καρπών, όσον αφορά τη συσσώρευση διαλυτών σακχάρων και την οξύτητα, σε φυτά τομάτας που καλλιεργούνται στο θερμοκήπιο. (Α) Ολικά διαλυτά σάκχαρα (TSS), (B) ολική οξύτητα (TA) και (C) αναλογία TSS/TA σε ώριμους καρπούς φυτών που έχουν υποστεί αγωγή με Pepton (P) ή μη επεξεργασμένα σάκχαρα (C) που τρέφονται με άζωτο σε Διάλυμα Hoagland 50% (Control) ή εκτεθειμένο σε αστάρωμα χαμηλής περιεκτικότητας σε άζωτο (NEC). Το NEC σημαίνει Nitrogen Efficient Crop (βλ. Εικόνα 1 υπόμνημα και ενότητα Υλικά και Μέθοδοι για λεπτομέρειες). Τα δεδομένα είναι η μέση τιμή n = 8 ± SE. Οι τιμές p της αμφίδρομης ANOVA εμφανίζονται στις εισόδους και οι τιμές p gt; 0,10 θεωρήθηκαν ως NS.
Εικόνα 3 . Επιδράσεις του ασταρώματος χαμηλής περιεκτικότητας σε άζωτο και της εφαρμογής Pepton στην ποιότητα των καρπών, όσον αφορά τη συσσώρευση καροτενοειδών, βιταμίνης Ε και βιταμίνης C, σε φυτά τομάτας που καλλιεργούνται στο θερμοκήπιο. (Α) Ολικά καροτενοειδή, (Β) λυκοπένιο, (C) ολική βιταμίνη Ε, (D) α-τοκοφερόλη, (Ε) ολική βιταμίνη C και (F)περιεκτικότητα ασκορβικού οξέος σε ώριμους καρπούς φυτών που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με Pepton (P) ή μη επεξεργασμένων μαρτύρων (C) είτε τροφοδοτήθηκαν με άζωτο σε διάλυμα Hoagland 50% (Έλεγχος) είτε εκτέθηκαν σε εκκίνηση με χαμηλή περιεκτικότητα σε άζωτο (NEC). Το NEC σημαίνει Nitrogen Efficient Crop (βλ. Εικόνα 1 υπόμνημα και ενότητα Υλικά και Μέθοδοι για λεπτομέρειες). Τα δεδομένα είναι η μέση τιμή n = 8 ± SE. Οι τιμές p της αμφίδρομης ANOVA εμφανίζονται στις εισόδους και οι τιμές p gt; 0,10 θεωρήθηκαν ως NS.
Οι επιδράσεις του ασταρώματος χαμηλού N και της εφαρμογής πεπτονίων στην παραγωγή φρούτων διαφέρουν σε μηχανιστικό επίπεδο
Κατά την ανάλυση της περιεκτικότητας σε νερό και Ν στα φύλλα, παρατηρήθηκε ότι σημειώθηκε σημαντική αύξηση της περιεκτικότητας σε Ν λόγω της επεξεργασίας NEC, ειδικά την εβδομάδα 8 της θεραπείας. Αυτή η αύξηση αντικατοπτρίστηκε στο ποσοστό του συνολικού Ν και στην αναλογία C/N (Εικόνα 4). Το κλάδεμα κατά τη διάρκεια της εβδομάδας 7 μπορεί να έχει προκαλέσει αυτό το αποτέλεσμα. Παρά το γεγονός ότι τα φυτά πάσχουν από ανεπάρκεια 30% Ν, η απομάκρυνση σημαντικού μέρους της εναέριας βιομάζας μπορεί να έχει μετριάσει σε μεγάλο βαθμό το στρες και να έχει οδηγήσει σε βελτίωση της χρήσης του Ν σε όλες τις θεραπείες, αλλά ιδιαίτερα σε εκείνα που ήδη υποφέρουν από ανεπάρκεια Ν. Οι διαφορές μεταξύ των θεραπειών NEC και ελέγχου ήταν μικρές αλλά σημαντικές, με αύξηση του N του φυλλώματος κατά 15% στην πρώτη σε σύγκριση με τη δεύτερη. Αντίθετα, η θεραπεία με Pepton δεν αύξησε επιπρόσθετα την περιεκτικότητα σε Ν του φυλλώματος, αλλά έδειξε μια τάση βελτίωσης του RWC (p = 0,081). ένα αποτέλεσμα που φαινόταν να είναι πιο εμφανές πριν από ό,τι μετά το κλάδεμα (εβδομάδα 4 σε σχέση με εβδομάδα 8, Εικόνα 4). Τα περιεχόμενα των φωτοσυνθετικών χρωστικών επηρεάστηκαν επίσης θετικά είτε από την επεξεργασία NEC, το βιοδιεγέρτη ή και τα δύο, ανάλογα με την παράμετρο (Εικόνα 5). Τα πιο εντυπωσιακά αποτελέσματα παρατηρήθηκαν για το βιοδιεγερτικό σε συνδυασμό με τη θεραπεία NEC. Η εφαρμογή Pepton βοήθησε σημαντικά στη διατήρηση των περιεχομένων της χλωροφύλλης a b και των συνολικών καροτενοειδών υψηλότερα από ό,τι στους μάρτυρες, μια επίδραση που παρατηρήθηκε ιδιαίτερα την εβδομάδα 8 σε φυτά NEC που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με Pepton (Εικόνα 5). Από την άλλη πλευρά, η θεραπεία NEC από μόνη της βοήθησε στη διατήρηση της περιεκτικότητας σε καροτενοειδή και της αναλογίας χλωροφύλλης a/b υψηλή την εβδομάδα 8, αλλά όχι τόσο υψηλή όσο όταν συνδυάστηκε με Pepton (Εικόνα 5). Αυτή η σχετιζόμενη με το Pepton διαφορική συμπεριφορά στα φυτά NEC μπορεί να αποδοθεί σε αυξημένη ενδογενή συγκέντρωση κυτοκινινών, και πιο συγκεκριμένα της δραστικής μορφής tZ, αλλά όχι σε καμία από τις φυτοορμόνες που σχετίζονται με το στρες, ABA, SA ή JA (Εικόνες 6, 7). Η θεραπεία με NEC είχε αντίκτυπο στην ενδογενή περιεκτικότητα σε ΑΒΑ, η οποία ήταν πιο εμφανής την εβδομάδα 4, αλλά πιο ιδιαίτερα στην ενδογενή περιεκτικότητα σε SA την εβδομάδα 8 (Εικόνα 6). Καθώς το SA είναι ένας πολύ γνωστός αναστολέας ανάπτυξης (Abreu και Munné-Bosch, 2009), η μειωμένη περιεκτικότητα σε SA στα φύλλα του NEC μπορεί να συμβάλει σε βελτιωμένες αποδόσεις σε φυτά με χαμηλά N-primed, μια επίδραση που εμφανίστηκε τόσο με όσο και χωρίς εφαρμογή Pepton. Αντίθετα, το Pepton διπλασίασε τα ενδογενή περιεχόμενα του tZ σε συνδυασμό με τη θεραπεία NEC (Εικόνα 7), δείχνοντας έτσι μια πιθανή σχέση με τη διατήρηση των περιεχομένων χλωροφύλλης (Εικόνα 5). Είναι γνωστό ότι η υψηλή περιεκτικότητα σε κυτοκινίνες μπορεί να έχει αντιγηραντική δράση και να βοηθήσει στη διατήρηση της φωτοσυνθετικής συσκευής ενεργή για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα (Müller and Munné-Bosch, 2021), η οποία σε αυτή την περίπτωση μπορεί να συμβάλει στην αύξηση της απόδοσης των καρπών στις ντομάτες που καλλιεργούνται στο θερμοκήπιο. υπόκειται σε συνδυασμό εφαρμογής Pepton και ασταρώματος χαμηλού N. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι αυτό το αποτέλεσμα που προκαλείται από κυτοκινίνη δεν παρατηρήθηκε μόνο για το NEC, υποδεικνύοντας έτσι διαφορικούς μηχανισμούς δράσης κατά την εφαρμογή του Pepton. Ήταν μόνο ο συνδυασμός εκκίνησης χαμηλού N μαζί με εφαρμογή Pepton που προκάλεσε πρόσθετες επιδράσεις στην απόδοση, αυξημένη περιεκτικότητα σε κυτοκινίνη και διατήρηση της περιεκτικότητας σε χλωροφύλλη. Είναι δελεαστικό να υποθέσουμε ότι η σύνθεση των πεπτιδίων στο Pepton μπορεί να προκαλέσει ένα τέτοιο αποτέλεσμα,
Εικόνα 4 . Επιδράσεις του ασταρώματος χαμηλής περιεκτικότητας σε άζωτο και της εφαρμογής Pepton στο νερό των φύλλων και την περιεκτικότητα σε άζωτο σε φυτά τομάτας που καλλιεργούνται στο θερμοκήπιο. (A) Σχετική περιεκτικότητα σε νερό σε φύλλα (RWC), (B) περιεκτικότητα σε άζωτο (εκφρασμένη ως ποσοστό της ξηρής μάζας), (C) αναλογία μάζας φύλλου ανά περιοχή (LMA) και (D)αναλογία άνθρακα προς άζωτο (C/N). Το NEC σημαίνει Nitrogen Efficient Crop (βλ. Εικόνα 1 υπόμνημα και ενότητα Υλικά και Μέθοδοι για λεπτομέρειες). Οι μετρήσεις στα φύλλα πραγματοποιήθηκαν πριν από τις θεραπείες (εβδομάδα 0), και στη μέση (εβδομάδα 4) και στο τέλος (εβδομάδα 8) των θεραπειών. Τα δεδομένα είναι η μέση τιμή n = 8 ± SE. Οι τιμές p της τριμερούς ANOVA εμφανίζονται στις εισόδους και οι τιμές p gt; 0,10 θεωρήθηκαν ως NS. Διαφορετικά γράμματα υποδεικνύουν διαφορές στη δοκιμή πολλαπλής σύγκρισης HSD του Tukey.
Εικόνα 5 . Επιδράσεις ασταρώματος χαμηλής περιεκτικότητας σε άζωτο και εφαρμογής Pepton σε περιεκτικότητα φωτοσυνθετικής χρωστικής και φωτοαναστολή σε φύλλα φυτών τομάτας που καλλιεργούνται στο θερμοκήπιο. (Α) αναλογία χλωροφύλλης a b, (Β) αναλογία χλωροφύλλης a/b (Chl a/b), (C) καροτενοειδή, (D) αναλογία καροτενοειδών/χλωροφύλλων (Car/Chl) και (E)μέγιστη απόδοση της φωτοχημείας του φωτοσυστήματος II (Fv/Fm), δείκτης φωτοαναστολής. Το NEC σημαίνει Nitrogen Efficient Crop (βλ. Εικόνα 1 υπόμνημα και ενότητα Υλικά και Μέθοδοι για λεπτομέρειες). Οι μετρήσεις στα φύλλα πραγματοποιήθηκαν πριν από τις θεραπείες (εβδομάδα 0), και στη μέση (εβδομάδα 4) και στο τέλος (εβδομάδα 8) των θεραπειών. Τα δεδομένα είναι η μέση τιμή n = 8 ± SE. Οι τιμές p της τριμερούς ANOVA εμφανίζονται στις εισόδους και οι τιμές p gt; 0,10 θεωρήθηκαν ως NS. Διαφορετικά γράμματα υποδεικνύουν διαφορές στη δοκιμή πολλαπλής σύγκρισης HSD του Tukey.
Εικόνα 6 . Επιδράσεις του ασταρώματος χαμηλού αζώτου και της εφαρμογής Pepton στα ενδογενή περιεχόμενα φυτοορμονών που σχετίζονται με το στρες σε φύλλα φυτών τομάτας που καλλιεργούνται στο θερμοκήπιο. (Α) Αψικικό οξύ (ΑΒΑ), (Β) σαλικυλικό οξύ (SA) και (Γ) γιασμαμονικό οξύ (JA). Το NEC σημαίνει Nitrogen Efficient Crop (βλ. Εικόνα 1 υπόμνημα και ενότητα Υλικά και Μέθοδοι για λεπτομέρειες). Οι μετρήσεις στα φύλλα πραγματοποιήθηκαν πριν από τις θεραπείες (εβδομάδα 0), και στη μέση (εβδομάδα 4) και στο τέλος (εβδομάδα 8) των θεραπειών. Τα δεδομένα είναι η μέση τιμή n = 8 ± SE. Οι τιμές p της τριμερούς ANOVA εμφανίζονται στις εισόδους και οι τιμές p gt; 0,10 θεωρήθηκαν ως NS. Διαφορετικά γράμματα υποδεικνύουν διαφορές στη δοκιμή πολλαπλής σύγκρισης HSD του Tukey.
Εικόνα 7 . Επιδράσεις του ασταρώματος χαμηλού αζώτου και της εφαρμογής Pepton στα ενδογενή περιεχόμενα κυτοκινινών σε φύλλα φυτών τομάτας που καλλιεργούνται στο θερμοκήπιο. (Α) τρανς-ζεατίνη (tZ) και (Β) τρανς-ζεατίνη (t-ZR). Το NEC σημαίνει Nitrogen Efficient Crop (βλ. Εικόνα 1 υπόμνημα και ενότητα Υλικά και Μέθοδοι για λεπτομέρειες). Οι μετρήσεις στα φύλλα πραγματοποιήθηκαν πριν από τις θεραπείες (εβδομάδα 0), και στη μέση (εβδομάδα 4) και στο τέλος (εβδομάδα 8) των θεραπειών. Τα δεδομένα είναι η μέση τιμή n = 8 ± SE. Οι τιμές p της τριμερούς ANOVA εμφανίζονται στις εισόδους και οι τιμές p gt; 0,10 θεωρήθηκαν ως NS. Διαφορετικά γράμματα υποδεικνύουν διαφορές στη δοκιμή πολλαπλής σύγκρισης HSD του Tukey.
Ένα άλλο σημαντικό σημείο που χρήζει προσοχής είναι η εφαρμογή και ερμηνεία της στατιστικής αξιολόγησης των αποτελεσμάτων στη μελέτη της εφαρμογής βιοδιεγερτικών για τη βελτίωση των αποδόσεων των καλλιεργειών και της ποιότητας παραγωγής, είτε στο χωράφι είτε σε ελεγχόμενες δοκιμές, όπως αυτή που έγινε στην παρούσα μελέτη. Οι στατιστικές αναλύσεις βασίζονται γενικά σε τιμές p για να αποδείξουν τις σχέσεις και το παραδοσιακό επίπεδο σημαντικότητας (p lt; 0,05) μπορεί πράγματι να επηρεαστεί αρνητικά από το μικρό μέγεθος δείγματος, την προκατάληψη και το τυχαίο σφάλμα, έτσι ώστε στην ψυχολογία και τη βιοχημική έρευνα έχει μερικές φορές εξελιχθεί ώστε να περιλαμβάνει ερμηνεία των στατιστικών τάσεων, των συντελεστών διόρθωσης για πολλαπλές αναλύσεις και της αποδοχής της στατιστικής σημασίας για p gt; 0,05 για σύνθετες σχέσεις όπως η τροποποίηση επίδρασης (These et al., 2016). Προτείνουμε σε πολύ συγκεκριμένες περιπτώσεις, όπου τα βιοδιεγερτικά μπορεί να έχουν σχετικά αποτελέσματα από μόνα τους αλλά μπορούν πράγματι να τροποποιήσουν την επίδραση μιας άλλης θεραπείας, όπως συνέβη στη μελέτη μας με χαμηλή εκκίνηση N, προτείνεται να θεωρηθούν τιμές p κοντά στο 0,05 ως που δείχνουν τάση προς σημαντική επίδραση και δεν πρέπει να αγνοηθεί. Όπως φαίνεται στην παρούσα μελέτη, αυτές οι επιδράσεις μπορεί να είναι εκτός της κλασσικής τιμής p, αλλά ταυτόχρονα αντιπροσωπεύουν σημαντικές αυξήσεις στην απόδοση που εάν επιβεβαιωθούν υπό συνθήκες πεδίου θα οδηγήσουν σε σημαντικά οικονομικά έσοδα. Είναι επομένως χρήσιμο να συμπεριληφθούν αποτελέσματα με τάση προς στατιστικά σημαντικά αποτελέσματα, έτσι ώστε αυτά τα θετικά αποτελέσματα να μπορούν να κλιμακωθούν και επομένως να δοκιμαστούν επαρκώς στο πεδίο σε μελλοντικές μελέτες. Επιπλέον, ενθαρρύνουμε σθεναρά την έρευνα που βασίζεται σε διάφορες παραμέτρους απόδοσης και ποιότητας, αντί να χρησιμοποιεί μόνο μία παράμετρο,
συμπέρασμα
Συνάγεται το συμπέρασμα ότι το αστάρωμα με χαμηλή διαθεσιμότητα Ν (φυτά NEC) διπλασίασε την παραγωγή φρούτων (λόγω αύξησης του αριθμού των φρούτων), αύξησε κατά 20% την ποσότητα των συνολικών διαλυτών σακχάρων και αύξησε την περιεκτικότητα σε λυκοπένιο (κατά 90%) και βιταμίνη Ε (κατά 40%). Επιπλέον, αναφέρεται επίσης ότι το κλάδεμα των φυτών μπορεί να βοήθησε τη θεραπεία NEC να ενισχύσει την παραγωγή, καθώς υπήρξε μείωση της βιομάζας που καταναλώνει Ν ρίζας. Η επεξεργασία με πεπτόνιο έδειξε μια τάση βελτίωσης της συνολικής παραγωγής φρούτων τόσο στα φυτά ελέγχου όσο και στα φυτά NEC, υποδεικνύοντας έτσι μια αθροιστική επίδραση στο αστάρωμα χαμηλού N για την ενίσχυση της παραγωγής φρούτων. Το Pepton διατήρησε την ποιότητα των φρούτων όσον αφορά τη συσσώρευση σακχάρων, τη συνολική οξύτητα και την περιεκτικότητα σε καροτενοειδή, βιταμίνες C και E. Η βελτίωση της παραγωγής φρούτων που σχετίζεται με το πεπτόνιο φάνηκε να σχετίζεται, τουλάχιστον εν μέρει, σε αυξημένη συσσώρευση κυτοκινίνης και φωτοσυνθετικών χρωστικών στα φύλλα, η οποία μπορεί να ευνοήσει το βλαστικό σθένος και τελικά την απόδοση των καρπών. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα παρατηρούμενα αποτελέσματα μπορεί τουλάχιστον εν μέρει να αποδοθούν στο κλάδεμα που πραγματοποιήθηκε 7 εβδομάδες μετά τη θεραπεία, επομένως είναι επιτακτική η διεξαγωγή μελλοντικής έρευνας για την αποκάλυψη των μηχανισμών που κρύβονται πίσω από τις διαδραστικές επιδράσεις της εκκίνησης χαμηλού N με εφαρμογή βιοδιεγερτικού και κλάδεμα.
Δήλωση διαθεσιμότητας δεδομένων
Οι πρωτότυπες συνεισφορές που παρουσιάζονται στη μελέτη περιλαμβάνονται στο άρθρο/συμπληρωματικό υλικό, περαιτέρω έρευνες μπορούν να απευθύνονται στον αντίστοιχο συγγραφέα.
Συνεισφορές Συγγραφέων
Οι JP και SM-B συνέλαβαν και σχεδίασαν τα πειράματα με τη βοήθεια του AC. Οι AC, IG και TM πραγματοποίησαν τα πειράματα. Οι AC και TM προετοίμασαν τα στοιχεία και πραγματοποίησαν τις στατιστικές αναλύσεις. Ο SM-B έγραψε το πρώτο προσχέδιο του χειρογράφου με τη βοήθεια του ΤΜ και του JP. Όλοι οι συγγραφείς συνέβαλαν στο άρθρο και ενέκριναν την υποβληθείσα έκδοση.
Χρηματοδότηση
Αυτή η μελέτη χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από το Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης της Ευρωπαϊκής Ένωσης στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος του ΕΤΠΑ της Καταλονίας 2014–2020 με αναφορά RD17-1-0096 (Generalitat de Catalunya, Ισπανία) και από την APC Europe SL Οι χρηματοδότες δεν συμμετείχαν στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή, την ανάλυση, την ερμηνεία δεδομένων, τη συγγραφή αυτού του άρθρου ή την απόφαση υποβολής του για δημοσίευση.
Σύγκρουση συμφερόντων
Η JP απασχολείται από την APC Europe SL
Οι υπόλοιποι συγγραφείς δηλώνουν ότι η έρευνα διεξήχθη απουσία εμπορικών ή οικονομικών σχέσεων που θα μπορούσαν να ερμηνευθούν ως πιθανή σύγκρουση συμφερόντων.
Σημείωση εκδότη
Όλοι οι ισχυρισμοί που εκφράζονται σε αυτό το άρθρο είναι αποκλειστικά εκείνοι των συγγραφέων και δεν αντιπροσωπεύουν απαραιτήτως αυτούς των συνδεδεμένων οργανισμών τους ή του εκδότη, των εκδοτών και των κριτικών. Οποιοδήποτε προϊόν μπορεί να αξιολογηθεί σε αυτό το άρθρο ή ισχυρισμός που μπορεί να προβληθεί από τον κατασκευαστή του, δεν είναι εγγυημένο ή εγκεκριμένο από τον εκδότη.
Ευχαριστίες
Οι συγγραφείς ευχαριστούν θερμά τους Serveis de Camps Experimentals και Serveis Cientítico-tècnics από το Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης για τη βοήθειά τους στην καλλιέργεια των φυτών. Είμαστε επίσης πολύ ευγνώμονες στον David H. Fresno για τη βοήθειά του με ορισμένες δειγματοληψίες και βιοχημικές αναλύσεις.
βιοδιεγερτικό, Κυτοκινίνες, αζωτούχα αποδοτικές καλλιέργειες, παραγωγή, Ντομάτα