Regulatori di crescita di e piante (PGR)sò un modu efficace in termini di costi per migliurà e difese di e piante in cundizioni di stress. Questu studiu hà investigatu a capacità di duiPGR, tiourea (TU) è arginina (Arg), per alleviare u stress salinu in u granu. I risultati anu dimustratu chì TU è Arg, soprattuttu quandu sò usati inseme, puderanu regulà a crescita di e piante sottu stress salinu. I so trattamenti anu aumentatu significativamente l'attività di l'enzimi antioxidanti mentre diminuiscenu i livelli di spezie reattive di l'ossigenu (ROS), malondialdeide (MDA) è a perdita relativa di elettroliti (REL) in e piantine di granu. Inoltre, questi trattamenti anu diminuitu significativamente e concentrazioni di Na+ è Ca2+ è u rapportu Na+/K+, mentre aumentanu significativamente a concentrazione di K+, mantenendu cusì l'equilibriu ionicu-osmoticu. Ancu più impurtante, TU è Arg anu aumentatu significativamente u cuntenutu di clorofilla, u tassu fotosinteticu nettu è u tassu di scambiu di gas di e piantine di granu sottu stress salinu. TU è Arg usati soli o in cumminazione puderanu aumentà l'accumulazione di materia secca di 9,03-47,45%, è l'aumentu hè statu più grande quandu sò stati usati inseme. In conclusione, questu studiu mette in risaltu chì mantene l'omeostasi redox è l'equilibriu ionicu hè impurtante per migliurà a tolleranza di e piante à u stress salinu. Inoltre, TU è Arg sò stati raccomandati cum'è putenzialiregulatori di crescita di e piante,soprattuttu quandu sò usati inseme, per migliurà a resa di granu.
I cambiamenti rapidi di u clima è di e pratiche agricule stanu aumentendu a degradazione di l'ecosistemi agriculi1. Una di e cunsequenze più gravi hè a salinizazione di a terra, chì minaccia a sicurezza alimentaria mundiale2. A salinizazione affetta attualmente circa u 20% di a terra arabile in u mondu sanu, è sta cifra puderia cresce à u 50% da u 20503. U stress sale-alcalinu pò causà stress osmoticu in e radiche di e culture, chì interrompe l'equilibriu ionicu in a pianta4. Tali cundizioni avverse ponu ancu purtà à una accelerazione di a degradazione di a clorofilla, una diminuzione di i tassi di fotosintesi è disturbi metabolichi, chì infine risultanu in una riduzione di i rendimenti di e piante5,6. Inoltre, un effettu seriu cumunu hè l'aumentu di a generazione di spezie reattive di l'ossigenu (ROS), chì ponu causà danni ossidativi à varie biomolecule, cumprese u DNA, e proteine è i lipidi7.
U granu (Triticum aestivum) hè una di e culture di cereali più impurtanti in u mondu. Ùn hè micca solu a cultura di cereali più cultivata, ma ancu una cultura cummerciale impurtante8. Tuttavia, u granu hè sensibile à u sale, chì pò inibisce a so crescita, interrompe i so prucessi fisiologichi è biochimichi, è riduce significativamente u so rendimentu. E principali strategie per mitigà l'effetti di u stress salinu includenu a mudificazione genetica è l'usu di regulatori di crescita di e piante. L'organismi geneticamente mudificati (GM) sò l'usu di l'editazione genetica è altre tecniche per sviluppà varietà di granu tolleranti à u sale9,10. D’altronde, i regulatori di crescita di e piante migliuranu a tolleranza à u sale in u granu regulendu l'attività fisiologiche è i livelli di sustanzi ligati à u sale, mitigendu cusì i danni da stress11. Quessi regulatori sò generalmente più accettati è largamente utilizati chè l'approcci transgenici. Puderanu migliurà a tolleranza di e piante à vari stress abiotici cum'è a salinità, a siccità è i metalli pesanti, è prumove a germinazione di e sementi, l'assorbimentu di nutrienti è a crescita riproduttiva, aumentendu cusì u rendimentu è a qualità di e culture. 12 I regulatori di crescita di e piante sò cruciali per assicurà a crescita di e culture è mantene u rendimentu è a qualità per via di a so compatibilità ambientale, a facilità d'usu, a rentabilità è a praticità. 13 Tuttavia, postu chì sti modulatori anu meccanismi d'azione simili, l'usu di unu di elli solu ùn pò micca esse efficace. Truvà una cumminazione di regulatori di crescita chì ponu migliurà a tolleranza à u sale in u granu hè cruciale per a ripruduzzione di u granu in cundizioni avverse, aumentendu i rendimenti è assicurendu a sicurezza alimentaria.
Ùn ci sò studii chì investiganu l'usu cumminatu di TU è Arg. Ùn hè chjaru se sta cumminazione innovativa pò prumove sinergisticamente a crescita di u granu sottu stress salinu. Dunque, u scopu di stu studiu era di determinà se sti dui regulatori di crescita ponu alleviare sinergisticamente l'effetti avversi di u stress salinu nantu à u granu. À questu scopu, avemu realizatu un esperimentu di piantine di granu idroponicu à cortu termine per investigà i benefici di l'applicazione cumminata di TU è Arg à u granu sottu stress salinu, fucalizendu nantu à l'equilibriu redox è ionicu di e piante. Avemu ipotizzatu chì a cumminazione di TU è Arg puderia travaglià sinergisticamente per riduce i danni ossidativi indotti da u stress salinu è gestisce u squilibriu ionicu, aumentendu cusì a tolleranza à u sale in u granu.
U cuntenutu di MDA di i campioni hè statu determinatu cù u metudu di l'acidu tiobarbituricu. Pesà accuratamente 0,1 g di polvere di campione fresca, estrarre cù 1 ml di acidu tricloroaceticu à 10% per 10 min, centrifugà à 10.000 g per 20 min, è raccoglie u surnatante. L'estrattu hè statu mischiatu cù un vulume uguale di acidu tiobarbituricu à 0,75% è incubatu à 100 °C per 15 min. Dopu l'incubazione, u surnatante hè statu raccoltu per centrifugazione, è i valori OD à 450 nm, 532 nm è 600 nm sò stati misurati. A cuncentrazione di MDA hè stata calculata cum'è seguita:
Simile à u trattamentu di 3 ghjorni, l'applicazione di Arg è Tu hà ancu aumentatu significativamente l'attività di l'enzimi antioxidanti di e piantine di granu sottu à u trattamentu di 6 ghjorni. A cumminazione di TU è Arg era sempre a più efficace. Tuttavia, 6 ghjorni dopu à u trattamentu, l'attività di i quattru enzimi antioxidanti sottu diverse cundizioni di trattamentu anu mostratu una tendenza à a diminuzione paragunata à 3 ghjorni dopu à u trattamentu (Figura 6).
A fotosintesi hè a basa di l'accumulazione di materia secca in e piante è si faci in i cloroplasti, chì sò estremamente sensibili à u sale. U stress salinu pò purtà à l'ossidazione di a membrana plasmatica, à a disrupzione di l'equilibriu osmoticu cellulare, à danni à l'ultrastruttura di u cloroplastu36, à a degradazione di a clorofilla, à diminuisce l'attività di l'enzimi di u ciclu di Calvin (cumpresi a Rubisco) è à riduce u trasferimentu di elettroni da PS II à PS I37. Inoltre, u stress salinu pò induce a chjusura stomatale, riducendu cusì a cuncentrazione di CO2 in e foglie è inibendu a fotosintesi38. I nostri risultati anu cunfirmatu i risultati precedenti chì u stress salinu riduce a conduttanza stomatale in u granu, risultendu in una diminuzione di u tassu di traspirazione fogliare è di a cuncentrazione intracellulare di CO2, chì porta infine à una diminuzione di a capacità fotosintetica è à una diminuzione di a biomassa di u granu (Fig. 1 è 3). In particulare, l'applicazione di TU è Arg puderia migliurà l'efficienza fotosintetica di e piante di granu sottu stress salinu. U miglioramentu di l'efficienza fotosintetica hè statu particularmente significativu quandu TU è Arg sò stati applicati simultaneamente (Fig. 3). Questu pò esse duvutu à u fattu chì TU è Arg regulanu l'apertura è a chjusura stomatale, aumentendu cusì l'efficienza fotosintetica, ciò chì hè sustinutu da studii precedenti. Per esempiu, Bencarti et al. anu trovu chì sottu stress salinu, TU hà aumentatu significativamente a conduttanza stomatale, u tassu di assimilazione di CO2 è l'efficienza quantica massima di a fotochimica PSII in Atriplex portulacoides L.39. Ancu s'ellu ùn ci sò micca rapporti diretti chì dimostranu chì Arg pò regulà l'apertura è a chjusura stomatale in e piante esposte à stress salinu, Silveira et al. anu indicatu chì Arg pò prumove u scambiu di gas in e foglie in cundizioni di siccità22.
In riassuntu, questu studiu mette in risaltu chì, malgradu i so sfarenti meccanismi d'azione è proprietà fisico-chimiche, TU è Arg ponu furnisce una resistenza paragunabile à u stress NaCl in e piantine di granu, in particulare quandu sò applicati inseme. L'applicazione di TU è Arg pò attivà u sistema di difesa enzimatica antioxidante di e piantine di granu, riduce u cuntenutu di ROS è mantene a stabilità di i lipidi di membrana, mantenendu cusì a fotosintesi è l'equilibriu Na+/K+ in e piantine. Tuttavia, questu studiu hà ancu limitazioni; ancu s'è l'effettu sinergicu di TU è Arg hè statu cunfirmatu è u so mecanismu fisiologicu hè statu spiegatu in una certa misura, u mecanismu moleculare più cumplessu ferma pocu chjaru. Dunque, hè necessariu un ulteriore studiu di u mecanismu sinergicu di TU è Arg utilizendu metudi trascrittomichi, metabolomichi è altri.
I datasets utilizati è/o analizati durante u studiu attuale sò dispunibili da l'autore currispundente nantu à dumanda raghjonevule.
Data di publicazione: 19 di maghju 2025