أصبح تغير المناخ والنمو السكاني السريع من التحديات الرئيسية التي تواجه الأمن الغذائي العالمي. ومن الحلول الواعدة استخداممنظمات نمو النباتتُستخدم منظمات نمو النبات (PGRs) لزيادة غلة المحاصيل والتغلب على ظروف النمو غير المواتية، مثل المناخ الصحراوي. وقد أظهر الكاروتينويد زاكسينون واثنان من نظائره (MiZax3 وMiZax5) مؤخرًا نشاطًا واعدًا في تعزيز نمو محاصيل الحبوب والخضراوات في البيوت المحمية والحقول. في هذه الدراسة، بحثنا تأثير تراكيز مختلفة من MiZax3 وMiZax5 (5 ميكرومول و10 ميكرومول في عام 2021؛ و2.5 ميكرومول و5 ميكرومول في عام 2022) على نمو وإنتاجية محصولين من الخضراوات ذات القيمة العالية في كمبوديا: البطاطس والفراولة. في خمس تجارب حقلية مستقلة أُجريت بين عامي 2021 و2022، أدى استخدام MiZax إلى تحسين ملحوظ في الخصائص الزراعية للنباتات ومكونات المحصول والإنتاجية الإجمالية. تجدر الإشارة إلى أن MiZax يُستخدم بجرعات أقل بكثير من حمض الهيوميك (وهو مركب تجاري واسع الاستخدام استُخدم هنا للمقارنة). وبالتالي، تُظهر نتائجنا أن MiZax هو منظم نمو نباتي واعد للغاية يمكن استخدامه لتحفيز نمو وإنتاج محاصيل الخضراوات حتى في الظروف الصحراوية وبتركيزات منخفضة نسبيًا.
وفقًا لمنظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو)، يجب أن تتضاعف أنظمة إنتاجنا الغذائي ثلاث مرات تقريبًا بحلول عام 2050 لإطعام سكان العالم المتزايد عددهم (الفاو: سيحتاج العالم إلى 70% غذاءً إضافيًا بحلول عام 2050). في الواقع، يُعد النمو السكاني السريع والتلوث وانتشار الآفات، وخاصة ارتفاع درجات الحرارة والجفاف الناجمين عن تغير المناخ، من التحديات التي تواجه الأمن الغذائي العالمي. وفي هذا الصدد، يُعد رفع الإنتاجية الإجمالية للمحاصيل الزراعية في ظل ظروف غير مثالية أحد الحلول التي لا جدال فيها لهذه المشكلة المُلحة. ومع ذلك، يعتمد نمو النبات وتطوره بشكل أساسي على توافر العناصر الغذائية في التربة، ويتأثر بشدة بالعوامل البيئية السلبية، بما في ذلك الجفاف والملوحة والإجهاد الحيوي. يمكن أن تؤثر هذه الضغوط سلبًا على صحة المحاصيل ونموها، وتؤدي في النهاية إلى انخفاض غلة المحاصيل. بالإضافة إلى ذلك، تؤثر محدودية موارد المياه العذبة بشدة على ري المحاصيل، في حين أن تغير المناخ العالمي يُقلل حتمًا من مساحة الأراضي الصالحة للزراعة، كما أن أحداثًا مثل موجات الحر تُقلل من إنتاجية المحاصيل. وتُعد درجات الحرارة المرتفعة شائعة في أجزاء كثيرة من العالم، بما في ذلك المملكة العربية السعودية. يُعدّ استخدام المحفزات الحيوية أو منظمات نمو النبات مفيدًا في تقصير دورة النمو وزيادة إنتاجية المحاصيل. كما يُحسّن من قدرة المحاصيل على تحمّل الظروف غير المواتية ويُمكّن النباتات من التكيّف معها.9 وفي هذا السياق، يُمكن استخدام المحفزات الحيوية ومنظمات نمو النبات بتراكيز مثالية لتحسين نمو النبات وإنتاجيته.10،11
الكاروتينات هي مركبات رباعية التربين، وتُعدّ أيضًا سلائف للهرمونات النباتية حمض الأبسيسيك (ABA) والستريغولكتون (SL)12،13،14، بالإضافة إلى منظمات النمو المكتشفة حديثًا، مثل الزاكسينون والأنورين والسيكلوسترال15،16،17،18،19. مع ذلك، فإن معظم المستقلبات الفعلية، بما في ذلك مشتقات الكاروتينات، لها مصادر طبيعية محدودة و/أو غير مستقرة، مما يجعل تطبيقها المباشر في هذا المجال صعبًا. لذا، خلال السنوات القليلة الماضية، تم تطوير واختبار العديد من نظائر/محاكيات حمض الأبسيسيك والستريغولكتون للتطبيقات الزراعية20،21،22،23،24،25. وبالمثل، قمنا مؤخرًا بتطوير محاكيات للزاكسينون (MiZax)، وهو مستقلب مُحفز للنمو، قد يُمارس تأثيراته من خلال تعزيز استقلاب السكر وتنظيم توازن الستريغولكتون في جذور الأرز19،26. أظهرت مركبات محاكاة الزاكسينون 3 (MiZax3) وMiZax5 (التركيب الكيميائي موضح في الشكل 1أ) نشاطًا بيولوجيًا مماثلًا للزاكسينون في نباتات الأرز البرية المزروعة مائيًا وفي التربة26. علاوة على ذلك، أدى معالجة الطماطم ونخيل التمر والفلفل الأخضر واليقطين بالزاكسينون وMiZax3 وMiZax5 إلى تحسين نمو النبات وإنتاجيته، أي محصول الفلفل وجودته، في ظروف البيوت المحمية والحقول المفتوحة، مما يشير إلى دورها كمحفزات حيوية واستخدامها كمنظمات نمو نباتية27. ومن المثير للاهتمام أن MiZax3 وMiZax5 حسّنا أيضًا تحمل الفلفل الأخضر للملوحة عند زراعته في ظروف ملوحة عالية، كما زاد MiZax3 من محتوى الزنك في الثمرة عند تغليفه بإطارات معدنية عضوية تحتوي على الزنك7،28.
(أ) التركيب الكيميائي لـ MiZax3 وMiZax5. (ب) تأثير الرش الورقي لـ MZ3 وMZ5 بتركيز 5 ميكرومتر و10 ميكرومتر على نباتات البطاطس في ظروف الحقل المفتوح. ستُجرى التجربة في عام 2021. تُعرض البيانات كمتوسط ± الانحراف المعياري. ن ≥ 15. أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) واختبار توكي اللاحق. تشير النجوم إلى وجود فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، غير دال إحصائيًا). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
في هذه الدراسة، قمنا بتقييم مُنتج MiZax (MiZax3 وMiZax5) بثلاثة تراكيز ورقية (5 ميكرومول و10 ميكرومول في عام 2021، و2.5 ميكرومول و5 ميكرومول في عام 2022) وقارناها بالبطاطا (Solanum tuberosum L). كما قمنا بمقارنة مُنظم النمو التجاري، حمض الهيوميك (HA)، بالفراولة (Fragaria ananassa) في تجارب زراعية في البيوت الزجاجية عامي 2021 و2022، وفي أربع تجارب حقلية في المملكة العربية السعودية، وهي منطقة ذات مناخ صحراوي نموذجي. وعلى الرغم من أن حمض الهيوميك مُحفز حيوي واسع الاستخدام وله العديد من الفوائد، بما في ذلك زيادة استفادة التربة من العناصر الغذائية وتعزيز نمو المحاصيل من خلال تنظيم التوازن الهرموني، إلا أن نتائجنا تُشير إلى أن مُنتج MiZax يتفوق على حمض الهيوميك.
تم شراء درنات بطاطس من صنف "دايموند" من شركة جبار ناصر البشي التجارية، جدة، المملكة العربية السعودية. كما تم شراء شتلات من صنفين من الفراولة، "سويت تشارلي" و"فستيفال"، بالإضافة إلى حمض الهيوميك، من شركة مودرن أغريتك، الرياض، المملكة العربية السعودية. جميع المواد النباتية المستخدمة في هذا العمل متوافقة مع بيان سياسة الاتحاد الدولي لحفظ الطبيعة بشأن البحوث التي تشمل الأنواع المهددة بالانقراض، ومع اتفاقية التجارة الدولية بأنواع الحيوانات والنباتات البرية المهددة بالانقراض.
يقع موقع التجربة في هدى الشام، المملكة العربية السعودية (21°48′3″ شمالاً، 39°43′25″ شرقاً). التربة رملية طينية، درجة حموضتها 7.8، وموصلية كهربائية 1.79 ديسيكلمتر-130. خصائص التربة موضحة في الجدول التكميلي S1.
قُسّمت شتلات الفراولة (Fragaria x ananassa D. var. Festival) في ثلاث مراحل من نمو الأوراق الحقيقية إلى ثلاث مجموعات لتقييم تأثير الرش الورقي بمحلول MiZax3 وMiZax5 بتركيز 10 ميكرومتر على خصائص النمو وموعد الإزهار في ظروف البيوت الزجاجية. استُخدم رش الأوراق بالماء (المحتوي على 0.1% أسيتون) كمعاملة نموذجية. طُبّق الرش الورقي بمحلول MiZax سبع مرات بفاصل أسبوع واحد بين كل رشة. أُجريت تجربتان مستقلتان في 15 و28 سبتمبر 2021 على التوالي. كانت الجرعة الأولية لكل مركب 50 مل، ثم زادت تدريجيًا إلى جرعة نهائية قدرها 250 مل. على مدار أسبوعين متتاليين، سُجّل عدد النباتات المزهرة يوميًا، وحُسب معدل الإزهار في بداية الأسبوع الرابع. لتحديد سمات النمو، قُيس عدد الأوراق، والوزن الطازج والجاف للنبات، ومساحة الأوراق الكلية، وعدد السيقان الجارية لكل نبات في نهاية مرحلة النمو وبداية مرحلة التكاثر. تم قياس مساحة الورقة باستخدام مقياس مساحة الورقة، وتم تجفيف العينات الطازجة في فرن عند درجة حرارة 100 درجة مئوية لمدة 48 ساعة.
أُجريت تجربتان حقليتان: الأولى للحرث المبكر والثانية للحرث المتأخر. زُرعت درنات بطاطس من صنف "ديامانت" في نوفمبر وفبراير، حيث تتميز هذه الدرنات بفترات نضج مبكرة ومتأخرة على التوالي. أُضيفت مُحفزات حيوية (MiZax-3 وMiZax-5) بتركيز 5.0 و10.0 ميكرومولار (2021) و2.5 و5.0 ميكرومولار (2022). رُشّ حمض الهيوميك (HA) بتركيز 1 غ/ل ثماني مرات أسبوعيًا. استُخدم الماء أو الأسيتون كعينة ضابطة سالبة. يُوضح تصميم التجربة الحقلية في الشكل التكميلي (S1). استُخدم تصميم القطاعات العشوائية الكاملة (RCBD) بمساحة قطعة أرض 2.5 م × 3.0 م لإجراء التجارب الحقلية. كُررت كل معاملة ثلاث مرات كمكررات مستقلة. المسافة بين كل قطعة أرض 1.0 م، والمسافة بين كل قطاع 2.0 م. المسافة بين النباتات 0.6 م، والمسافة بين الصفوف 1 م. تم ري نباتات البطاطس يوميًا بالتنقيط بمعدل 3.4 لتر لكل قطارة. يعمل النظام مرتين يوميًا لمدة 10 دقائق في كل مرة لتوفير الماء للنباتات. طُبقت جميع الطرق الزراعية الموصى بها لزراعة البطاطس في ظروف الجفاف. بعد أربعة أشهر من الزراعة، تم قياس طول النبات (سم)، وعدد الفروع لكل نبات، وتركيب البطاطس وإنتاجيتها، وجودة الدرنات باستخدام التقنيات القياسية.
تم اختبار شتلات نوعين من الفراولة (سويت تشارلي وفيستيفال) في ظروف الحقل. استُخدمت مُحفزات حيوية (ميزاكس-3 وميزاكس-5) كرذاذ ورقي بتركيز 5.0 و10.0 ميكرومولار (2021) و2.5 و5.0 ميكرومولار (2022) ثماني مرات أسبوعيًا. استُخدم 1 غرام من حمض الهيوميك لكل لتر كرذاذ ورقي بالتوازي مع ميزاكس-3 وميزاكس-5، مع استخدام خليط تحكم من الماء أو الأسيتون كعينة تحكم سلبية. زُرعت شتلات الفراولة في قطعة أرض مساحتها 2.5 × 3 أمتار في أوائل نوفمبر بمسافة 0.6 متر بين النباتات ومسافة 1 متر بين الصفوف. أُجريت التجربة وفقًا لتصميم القطاعات العشوائية الكاملة (RCBD) وكُررت ثلاث مرات. تم ري النباتات لمدة 10 دقائق يوميًا في الساعة 7:00 صباحًا و5:00 مساءً باستخدام نظام ري بالتنقيط مزود بقطارات متباعدة بمسافة 0.6 متر وسعة 3.4 لتر. وتم قياس المكونات الزراعية ومعايير المحصول خلال موسم النمو. كما تم تقييم جودة الثمار، بما في ذلك نسبة المواد الصلبة الذائبة الكلية، وفيتامين C32، والحموضة، ومحتوى الفينولات الكلي33، في مختبر فسيولوجيا وتكنولوجيا ما بعد الحصاد بجامعة الملك عبد العزيز.
تُعرض البيانات كمتوسطات، وتُعرض الاختلافات كانحرافات معيارية. تم تحديد الدلالة الإحصائية باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) أو تحليل التباين ثنائي الاتجاه (ANOVA) باستخدام اختبار توكي للمقارنات المتعددة عند مستوى احتمالية p < 0.05، أو باستخدام اختبار t للطالب ثنائي الطرف للكشف عن الفروق ذات الدلالة الإحصائية (*p < 0.05، *p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001). أُجريت جميع التحليلات الإحصائية باستخدام برنامج GraphPad Prism الإصدار 8.3.0. تم اختبار الارتباطات باستخدام تحليل المكونات الرئيسية (PCA)، وهو أسلوب إحصائي متعدد المتغيرات، باستخدام حزمة R 34.
في تقرير سابق، أوضحنا فعالية MiZax في تحفيز نمو نباتات البستنة بتركيزي 5 و10 ميكرومتر، كما حسّنا مؤشر الكلوروفيل في اختبار التربة والنبات (SPAD)27. وبناءً على هذه النتائج، استخدمنا التركيزين نفسيهما لتقييم تأثيرات MiZax على البطاطا، وهي محصول غذائي عالمي هام، في تجارب حقلية في مناخات صحراوية عام 2021. وقد انصب اهتمامنا بشكل خاص على اختبار ما إذا كان MiZax يزيد من تراكم النشا، وهو الناتج النهائي لعملية التمثيل الضوئي. وبشكل عام، حسّن استخدام MiZax نمو نباتات البطاطا مقارنةً بحمض الهيوميك (HA)، مما أدى إلى زيادة في طول النبات وكتلته الحيوية وعدد فروعه (الشكل 1ب). بالإضافة إلى ذلك، لاحظنا أن تركيزي 5 ميكرومتر من MiZax3 وMiZax5 كان لهما تأثير أقوى في زيادة طول النبات وعدد فروعه وكتلته الحيوية مقارنةً بتركيز 10 ميكرومتر (الشكل 1ب). إلى جانب تحسين النمو، زاد مركب MiZax أيضًا من المحصول، مُقاسًا بعدد ووزن الدرنات المحصودة. كان التأثير الإيجابي الإجمالي أقل وضوحًا عند استخدام MiZax بتركيز 10 ميكرومول، مما يشير إلى ضرورة استخدام هذه المركبات بتراكيز أقل من ذلك (الشكل 1ب). علاوة على ذلك، لم نلاحظ أي اختلافات في جميع المعايير المُسجلة بين المعالجة بالأسيتون (المعالجة الوهمية) والمعالجة بالماء (المعالجة الضابطة)، مما يشير إلى أن تأثيرات تعديل النمو الملحوظة لم تكن ناتجة عن المذيب، وهو ما يتوافق مع تقريرنا السابق27.
نظراً لأن موسم زراعة البطاطس في المملكة العربية السعودية يتضمن مرحلتي نضج مبكر ومتأخر، أجرينا دراسة ميدانية ثانية في عام 2022 باستخدام تركيزات منخفضة (2.5 و5 ميكرومولار) على مدار موسمين لتقييم التأثير الموسمي للحقول المفتوحة (الشكل التكميلي S2A). وكما هو متوقع، أدى استخدام تركيز 5 ميكرومولار من MiZax إلى تأثيرات محفزة للنمو مماثلة لتلك التي لوحظت في التجربة الأولى: زيادة في طول النبات، وزيادة في التفرع، وزيادة في الكتلة الحيوية، وزيادة في عدد الدرنات (الشكل 2؛ الشكل التكميلي S3). ومن الجدير بالذكر أننا لاحظنا تأثيرات ملحوظة لهذه المنظمات النباتية عند تركيز 2.5 ميكرومولار، بينما لم يُظهر استخدام حمض الجبريليك التأثيرات المتوقعة. تشير هذه النتيجة إلى إمكانية استخدام MiZax حتى عند تركيزات أقل من المتوقع. بالإضافة إلى ذلك، أدى استخدام MiZax أيضاً إلى زيادة طول وعرض الدرنات (الشكل التكميلي S2B). كما وجدنا زيادة ملحوظة في وزن الدرنات، ولكن تم استخدام تركيز 2.5 ميكرومولار فقط في موسمي الزراعة.
تقييم النمط الظاهري لنباتات البطاطا المبكرة النضج في حقل جامعة الملك عبد العزيز، عام ٢٠٢٢، باستخدام مبيد MiZax. البيانات معروضة كمتوسط ± انحراف معياري. ن ≥ ١٥. أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) واختبار توكي اللاحق. تشير النجوم إلى وجود فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، غير دال إحصائيًا). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
لفهم تأثيرات المعالجة (T) والسنة (Y) بشكل أفضل، استُخدم تحليل التباين ثنائي الاتجاه (ANOVA) لدراسة تفاعلهما (T x Y). على الرغم من أن جميع المحفزات الحيوية (T) زادت بشكل ملحوظ من طول نبات البطاطا وكتلته الحيوية، إلا أن MiZax3 وMiZax5 فقط هما اللذان زادا بشكل ملحوظ من عدد الدرنات ووزنها، مما يشير إلى أن استجابات درنات البطاطا ثنائية الاتجاه للمحفزين MiZax كانت متشابهة بشكل أساسي (الشكل 3). بالإضافة إلى ذلك، في بداية الموسم، يصبح الطقس (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) أكثر حرارة (بمتوسط 28 درجة مئوية ورطوبة 52% (2022))، مما يقلل بشكل ملحوظ من الكتلة الحيوية الإجمالية للدرنات (الشكل 2؛ الشكل التكميلي S3).
دراسة تأثير المعالجة بقطر 5 ميكرومتر (T)، والسنة (Y)، وتفاعلهما (T x Y) على البطاطا. تمثل البيانات المتوسط ± الانحراف المعياري. n ≥ 30. أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين ثنائي الاتجاه (ANOVA). تشير النجوم إلى وجود فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، غير دال إحصائيًا). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
مع ذلك، استمر علاج ميزاكس في تحفيز نمو النباتات المتأخرة النضج. وبشكل عام، أظهرت تجاربنا الثلاث المستقلة، بما لا يدع مجالاً للشك، أن استخدام ميزاكس له تأثير كبير على بنية النبات من خلال زيادة عدد الفروع. في الواقع، كان هناك تأثير تفاعلي ثنائي الاتجاه ذو دلالة إحصائية بين (T) و(Y) على عدد الفروع بعد علاج ميزاكس (الشكل 3). تتوافق هذه النتيجة مع نشاطهما كمنظمات سلبية لتخليق الستريغولكتون (SL)26. بالإضافة إلى ذلك، فقد أظهرنا سابقًا أن علاج زاكسينون يُسبب تراكم النشا في جذور الأرز35، وهو ما قد يُفسر الزيادة في حجم ووزن درنات البطاطس بعد علاج ميزاكس، نظرًا لأن الدرنات تتكون أساسًا من النشا.
تُعدّ محاصيل الفاكهة من النباتات الاقتصادية الهامة. وتُعتبر الفراولة حساسة لظروف الإجهاد اللاأحيائي كالجفاف وارتفاع درجات الحرارة. لذلك، درسنا تأثير مبيد MiZax على الفراولة برشّ أوراقها. في البداية، استخدمنا MiZax بتركيز 10 ميكرومولار لتقييم تأثيره على نمو الفراولة (صنف فيستيفال). ومن المثير للاهتمام، لاحظنا أن MiZax3 زاد بشكل ملحوظ من عدد السيقان الجارية، ما يتوافق مع زيادة التفرع، بينما حسّن MiZax5 معدل الإزهار، والكتلة الحيوية للنبات، ومساحة الأوراق في ظروف البيوت الزجاجية (الشكل التكميلي S4)، مما يشير إلى أن هذين المركبين قد يختلفان بيولوجيًا. (الأحداث 26، 27). لفهم تأثيراتهما على الفراولة بشكل أعمق في ظروف الزراعة الواقعية، أجرينا تجارب حقلية بتطبيق تركيزي 5 و10 ميكرومولار من MiZax على نباتات الفراولة (صنف سويت تشارلي) المزروعة في تربة شبه رملية عام 2021 (الشكل S5A). مقارنةً بالمجموعة الضابطة، لم نلاحظ زيادة في الكتلة الحيوية للنبات، ولكننا وجدنا اتجاهًا نحو زيادة عدد الثمار (الشكل C6A-B). مع ذلك، أدى استخدام MiZax إلى زيادة ملحوظة في وزن الثمرة الواحدة، وأشار إلى وجود علاقة بين التركيز والزيادة (الشكل التكميلي S5B؛ الشكل التكميلي S6B)، مما يدل على تأثير منظمات نمو النبات هذه على جودة ثمار الفراولة عند استخدامها في ظروف صحراوية.
لفهم ما إذا كان تأثير تحفيز النمو يختلف باختلاف نوع الصنف، اخترنا صنفين تجاريين من الفراولة في المملكة العربية السعودية (سويت تشارلي وفيستيفال) وأجرينا دراستين ميدانيتين في عام 2022 باستخدام تركيزات منخفضة من ميزاكس (2.5 و5 ميكرومول). بالنسبة لصنف سويت تشارلي، على الرغم من أن العدد الإجمالي للثمار لم يزد بشكل ملحوظ، إلا أن الكتلة الحيوية للثمار في النباتات المعالجة بميزاكس كانت أعلى عمومًا، كما ازداد عدد الثمار في كل قطعة أرض بعد المعالجة بـ ميزاكس 3 (الشكل 4). تشير هذه البيانات إلى أن النشاط البيولوجي لـ ميزاكس 3 وميزاكس 5 قد يختلف. بالإضافة إلى ذلك، لاحظنا بعد المعالجة بميزاكس زيادة في الوزن الطازج والجاف للنباتات، وكذلك في طول سيقانها. أما بالنسبة لعدد السيقان الجارية والنباتات الجديدة، فقد وجدنا زيادة فقط عند تركيز 5 ميكرومول من ميزاكس (الشكل 4)، مما يدل على أن التنسيق الأمثل لميزاكس يعتمد على نوع النبات.
تأثير MiZax على بنية النبات وإنتاجية الفراولة (صنف سويت تشارلي) في حقول جامعة الملك عبد العزيز، أُجريت الدراسة عام ٢٠٢٢. تمثل البيانات المتوسط ± الانحراف المعياري. n ≥ ١٥، ولكن تم حساب متوسط عدد الثمار لكل قطعة أرض من ١٥ نباتًا من ثلاث قطع أرض (n = ٣). أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) واختبار Tukey اللاحق أو اختبار t للطالب ثنائي الطرف. تشير العلامات النجمية إلى وجود فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < ٠.٠٥، **p < ٠.٠١، ***p < ٠.٠٠١، ****p < ٠.٠٠٠١؛ ns، غير دال إحصائيًا). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
لاحظنا أيضًا نشاطًا مشابهًا في تحفيز النمو من حيث وزن الثمار والكتلة الحيوية للنبات في فراولة صنف "فيستيفال" (الشكل 5)، لكننا لم نجد فروقًا ذات دلالة إحصائية في العدد الإجمالي للثمار لكل نبتة أو لكل قطعة أرض (الشكل 5). ومن المثير للاهتمام أن استخدام "ميزاكس" زاد من طول النبات وعدد السيقان الجارية، مما يشير إلى إمكانية استخدام منظمات نمو النبات هذه لتحسين نمو محاصيل الفاكهة (الشكل 5). بالإضافة إلى ذلك، قمنا بقياس العديد من المعايير البيوكيميائية لفهم جودة ثمار الصنفين اللذين تم جمعهما من الحقل، لكننا لم نجد أي فروق بين جميع المعاملات (الشكل التكميلي S7؛ الشكل التكميلي S8).
تأثير MiZax على بنية النبات وإنتاجية الفراولة في حقل جامعة الملك عبد العزيز (صنف المهرجان)، 2022. البيانات معروضة كمتوسط ± الانحراف المعياري. n ≥ 15، ولكن تم حساب متوسط عدد الثمار لكل قطعة أرض من 15 نباتًا من ثلاث قطع أرض (n = 3). أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) واختبار Tukey اللاحق أو اختبار t للطالب ثنائي الطرف. تشير النجوم إلى وجود فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، غير دال إحصائيًا). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
في دراساتنا على الفراولة، تبيّن اختلاف النشاط البيولوجي لـ MiZax3 وMiZax5. فحصنا أولًا تأثير المعالجة (T) والسنة (Y) على نفس الصنف (سويت تشارلي) باستخدام تحليل التباين ثنائي الاتجاه لتحديد تفاعلهما (T x Y). وبناءً على ذلك، لم يكن لـ HA أي تأثير على صنف الفراولة (سويت تشارلي)، بينما أدى تركيز 5 ميكرومتر من MiZax3 وMiZax5 إلى زيادة ملحوظة في الكتلة الحيوية للنبات والثمار (الشكل 6)، مما يشير إلى تشابه التفاعلات الثنائية بين MiZax3 وMiZax5 في تعزيز إنتاج الفراولة.
قيّم تأثير المعالجة بتركيز 5 ميكرومولار (T)، والسنة (Y)، وتفاعلهما (T x Y) على الفراولة (صنف سويت تشارلي). تمثل البيانات المتوسط ± الانحراف المعياري. n ≥ 30. أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين ثنائي الاتجاه (ANOVA). تشير النجوم إلى وجود فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، غير دال إحصائيًا). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لاختلاف نشاط MiZax على الصنفين اختلافًا طفيفًا (الشكل 4؛ الشكل 5)، أجرينا تحليل التباين ثنائي الاتجاه لمقارنة المعاملة (T) والصنفين (C). أولًا، لم تؤثر أي من المعاملات على عدد الثمار في كل قطعة أرض (الشكل 7)، مما يشير إلى عدم وجود تفاعل ذي دلالة إحصائية بين (T x C) ويوحي بأن MiZax أو HA لا يساهمان في إجمالي عدد الثمار. في المقابل، زاد MiZax (وليس HA) بشكل ملحوظ من وزن النبات، ووزن الثمرة، والسيقان الجارية، والنباتات الجديدة (الشكل 7)، مما يشير إلى أن MiZax3 وMiZax5 يعززان نمو أصناف مختلفة من نبات الفراولة بشكل ملحوظ. بناءً على تحليل التباين ثنائي الاتجاه (T x Y) و(T x C)، نستنتج أن أنشطة تحفيز النمو لـ MiZax3 وMiZax5 في ظروف الحقل متشابهة ومتسقة للغاية.
تقييم تأثير معالجة الفراولة بتركيز 5 ميكرومولار (T)، ونوعين (C)، وتفاعلهما (T x C). تمثل البيانات المتوسط ± الانحراف المعياري. n ≥ 30، ولكن تم حساب متوسط عدد الثمار لكل قطعة أرض من 15 نبتة من ثلاث قطع أرض (n = 6). أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين ثنائي الاتجاه (ANOVA). تشير النجوم إلى وجود فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، غير دال إحصائيًا). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
أخيرًا، استخدمنا تحليل المكونات الرئيسية (PCA) لتقييم تأثير المركبات المُطبقة على البطاطس (T x Y) والفراولة (T x C). تُظهر هذه الأشكال أن معالجة حمض الهيوميك (HA) تُشابه معالجة الأسيتون في البطاطس أو الماء في الفراولة (الشكل 8)، مما يُشير إلى تأثير إيجابي طفيف نسبيًا على نمو النبات. ومن المثير للاهتمام أن التأثيرات الإجمالية لمركبي MiZax3 وMiZax5 أظهرت التوزيع نفسه في البطاطس (الشكل 8A)، بينما كان توزيع هذين المركبين مختلفًا في الفراولة (الشكل 8B). على الرغم من أن MiZax3 وMiZax5 أظهرا توزيعًا إيجابيًا في الغالب على نمو النبات وإنتاجيته، إلا أن تحليل المكونات الرئيسية (PCA) أشار إلى أن نشاط تنظيم النمو قد يعتمد أيضًا على نوع النبات.
تحليل المكونات الرئيسية (PCA) لـ (أ) البطاطس (T x Y) و (ب) الفراولة (T x C). مخططات النتائج لكلا المجموعتين. الخط الواصل بين كل مكون يؤدي إلى مركز المجموعة.
باختصار، استنادًا إلى خمس دراسات ميدانية مستقلة أجريناها على محصولين قيّمين، وتماشيًا مع تقاريرنا السابقة من عام 2020 إلى 2022، يُعدّ كلٌّ من MiZax3 وMiZax5 من منظمات نمو النبات الواعدة التي تُحسّن نمو محاصيل متنوعة، بما في ذلك الحبوب والأشجار الخشبية (كأشجار النخيل) ومحاصيل الفاكهة البستانية. ورغم أن الآليات الجزيئية الكامنة وراء أنشطتها البيولوجية لا تزال غير واضحة، إلا أنها تتمتع بإمكانات كبيرة للتطبيقات الميدانية. والأفضل من ذلك، بالمقارنة مع حمض الهيوميك، يُستخدم MiZax بكميات أقل بكثير (بمستوى الميكرومول أو المليغرام)، وتكون آثاره الإيجابية أكثر وضوحًا. لذلك، نُقدّر جرعة MiZax3 لكل استخدام (من التركيز المنخفض إلى العالي): 3 أو 6 أو 12 غ/هكتار، وجرعة MiZax5: 4 أو 7 أو 13 غ/هكتار، مما يجعل هذه المنظمات النباتية مفيدة لتحسين غلة المحاصيل.
تاريخ النشر: 15 مارس 2024