يعمل زاكسينون الميميتيك (ميزاكس) بشكل فعال على تعزيز نمو وإنتاجية نباتات البطاطس والفراولة في المناخات الصحراوية.

أصبح تغير المناخ والنمو السكاني السريع تحديين رئيسيين للأمن الغذائي العالمي. أحد الحلول الواعدة هو استخداممنظمات نمو النباتات(PGRs) لزيادة غلة المحاصيل والتغلب على ظروف النمو غير المواتية مثل مناخات الصحراء. في الآونة الأخيرة، أظهر كاروتينويد زاكسينون واثنان من نظائره (MiZax3 وMiZax5) نشاطًا واعدًا لتعزيز النمو في محاصيل الحبوب والخضروات في ظل ظروف الدفيئة والحقل. هنا، قمنا بمزيد من البحث في آثار تركيزات مختلفة من MiZax3 وMiZax5 (5 ميكرومولار و10 ميكرومولار في عام 2021؛ 2.5 ميكرومولار و5 ميكرومولار في عام 2022) على نمو وإنتاجية محصولين من الخضروات عالية القيمة في كمبوديا: البطاطس والفراولة. شبه الجزيرة العربية. في خمس تجارب ميدانية مستقلة من عام 2021 إلى عام 2022، أدى استخدام كل من MiZax إلى تحسين الخصائص الزراعية للنبات ومكونات الغلة والعائد الإجمالي بشكل كبير. تجدر الإشارة إلى أن MiZax يستخدم بجرعات أقل بكثير من حمض الهيوميك (مركب تجاري واسع الاستخدام يستخدم هنا للمقارنة). وبالتالي، تظهر نتائجنا أن MiZax هو منظم نمو نباتي واعد للغاية ويمكن استخدامه لتحفيز نمو وإنتاجية المحاصيل النباتية 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 المتزايدين (الفاو: سيحتاج العالم إلى زيادة في الغذاء بنسبة 70% بحلول عام 2050). في الواقع، يُشكل النمو السكاني السريع، والتلوث، وانتقال الآفات، وخاصةً ارتفاع درجات الحرارة والجفاف الناجم عن تغير المناخ، تحدياتٍ تواجه الأمن الغذائي العالمي.2 وفي هذا الصدد، تُعدّ زيادة الغلة الإجمالية للمحاصيل الزراعية في ظل ظروف دون المستوى الأمثل أحد الحلول الأكيدة لهذه المشكلة المُلحة. ومع ذلك، يعتمد نمو النبات وتطوره بشكل أساسي على توافر العناصر الغذائية في التربة، ويتعرضان لضغوط شديدة بسبب العوامل البيئية الضارة، بما في ذلك الجفاف والملوحة والإجهاد الحيوي.3،4،5. يمكن أن تؤثر هذه الضغوط سلبًا على صحة المحاصيل ونموها، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض غلة المحاصيل.6 بالإضافة إلى ذلك، تؤثر موارد المياه العذبة المحدودة بشدة على ري المحاصيل، بينما يُقلل تغير المناخ العالمي حتمًا من مساحة الأراضي الصالحة للزراعة، وتُقلل أحداث مثل موجات الحر من إنتاجية المحاصيل.7،8. يُعد ارتفاع درجات الحرارة أمرًا شائعًا في أجزاء كثيرة من العالم، بما في ذلك المملكة العربية السعودية. يُعد استخدام المحفزات الحيوية أو منظمات نمو النباتات (PGRs) مفيدًا في تقصير دورة النمو وزيادة إنتاجية المحاصيل. كما يُحسّن من قدرة النباتات على تحمل الظروف البيئية غير المواتية. وفي هذا الصدد، يُمكن استخدام المحفزات الحيوية ومنظمات نمو النباتات بتركيزات مثالية لتحسين نمو النباتات وإنتاجيتها.
الكاروتينات هي تربينات رباعية تُعدّ أيضًا مواد أولية للهرمونات النباتية، مثل حمض الأبسيسيك (ABA) والستريغولاكتون (SL)12،13،14، بالإضافة إلى منظمات النمو المكتشفة حديثًا، مثل الزاكسينون والأنورين والسيكلوسيترال15،16،17،18،19. ومع ذلك، فإن معظم المستقلبات الفعلية، بما في ذلك مشتقات الكاروتينات، محدودة المصادر الطبيعية و/أو غير مستقرة، مما يجعل تطبيقها المباشر في هذا المجال صعبًا. لذلك، على مدار السنوات القليلة الماضية، طُوّرت واختُبرت العديد من نظائر/محاكيات حمض الأبسيسيك والستريغولاكتون للتطبيقات الزراعية20،21،22،23،24،25. وبالمثل، طوّرنا مؤخرًا محاكيات للزاكسينون (MiZax)، وهو مستقلب مُعزّز للنمو، قد يُمارس تأثيره من خلال تعزيز أيض السكر وتنظيم توازن الستريغولاكتون في جذور الأرز19،26. أظهرت مُقلِّدات الزاكسينون 3 (MiZax3) وMiZax5 (الهياكل الكيميائية الموضحة في الشكل 1أ) نشاطًا بيولوجيًا يُضاهي نشاط الزاكسينون في نباتات الأرز البرية المزروعة مائيًا وفي التربة26. علاوةً على ذلك، حسّنت معالجة الطماطم ونخيل التمر والفلفل الأخضر واليقطين بالزاكسينون وMiZax3 وMiZx5 نمو النباتات وإنتاجيتها، أي محصول الفلفل وجودته، في ظروف الدفيئة والحقول المفتوحة، مما يُشير إلى دورها كمُحفِّزات حيوية واستخدامها كمُنظِّم نمو النباتات (PGR27). ومن المثير للاهتمام أن MiZax3 وMiZax5 حسّنا أيضًا تحمُّل الفلفل الأخضر المزروع في ظروف الملوحة العالية، كما زاد MiZax3 من محتوى الزنك في الثمرة عند تغليفها بأطر معدنية عضوية تحتوي على الزنك7،28.
(أ) التركيب الكيميائي لمُبيدَي MiZax3 وMiZax5. (ب) تأثير الرش الورقي لمُبيدَي MZ3 وMZ5 بتركيزَي 5 ميكرومولار و10 ميكرومولار على نباتات البطاطس في ظروف الحقل المفتوح. ستُجرى التجربة في عام 2021. تُعرَض البيانات كمتوسط ​​± انحراف معياري. n ≥ 15. أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) واختبار توكي اللاحق. تشير العلامات النجمية إلى فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، غير ذات دلالة إحصائية). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5. HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
في هذا العمل، قمنا بتقييم MiZax (MiZax3 وMiZax5) بثلاثة تركيزات ورقية (5 ميكرومولار و10 ميكرومولار في عام 2021 و2.5 ميكرومولار و5 ميكرومولار في عام 2022) وقارناها بالبطاطس (Solanum tuberosum L). قورن منظم النمو التجاري حمض الهيوميك (HA) بالفراولة (Fragaria ananassa) في تجارب دفيئات الفراولة في عامي 2021 و2022 وفي أربع تجارب حقلية في المملكة العربية السعودية، وهي منطقة ذات مناخ صحراوي نموذجي. على الرغم من أن حمض الهيوميك مُحفز حيوي واسع الاستخدام وله العديد من الفوائد، بما في ذلك زيادة الاستفادة من مغذيات التربة وتعزيز نمو المحاصيل من خلال تنظيم التوازن الهرموني، إلا أن نتائجنا تشير إلى تفوق MiZax على حمض الهيوميك.
تم شراء درنات البطاطس من صنف "دايموند" من شركة جبار ناصر البيشي التجارية، جدة، المملكة العربية السعودية. كما تم شراء شتلات صنفين من الفراولة "سويت تشارلي" و"فستيفال" وحمض الهيوميك من شركة مودرن أجريتك، الرياض، المملكة العربية السعودية. جميع المواد النباتية المستخدمة في هذا العمل متوافقة مع بيان سياسة الاتحاد الدولي لحفظ الطبيعة (IUCN) بشأن البحوث المتعلقة بالأنواع المهددة بالانقراض، واتفاقية التجارة في الأنواع المهددة بالانقراض من الحيوانات والنباتات البرية.
يقع موقع التجربة في هدى الشام، المملكة العربية السعودية (21°48′3″ شمالًا، 39°43′25″ شرقًا). التربة رملية طميية، درجة حموضتها 7.8، موصلية كهربائية 1.79 سم مكعب-130. خصائص التربة موضحة في الجدول التكميلي S1.
تم تقسيم شتلات الفراولة (Fragaria x ananassa D. var. Festival) في 3 مراحل أوراق حقيقية إلى ثلاث مجموعات لتقييم تأثير الرش الورقي بـ 10 ميكرومولار MiZax3 و MiZax5 على خصائص النمو ووقت الإزهار في ظل ظروف الدفيئة. تم استخدام رش الأوراق بالماء (يحتوي على 0.1٪ أسيتون) كمعالجة نمذجة. تم تطبيق الرش الورقي MiZax 7 مرات بفاصل أسبوع واحد. أجريت تجربتان مستقلتان في 15 و 28 سبتمبر 2021 على التوالي. الجرعة الأولية لكل مركب هي 50 مل، ثم زادت تدريجيًا إلى جرعة نهائية قدرها 250 مل. لمدة أسبوعين متتاليين، تم تسجيل عدد النباتات المزهرة كل يوم وتم حساب معدل الإزهار في بداية الأسبوع الرابع. لتحديد سمات النمو، تم قياس عدد الأوراق ووزن النبات الطازج والجاف وإجمالي مساحة الورقة وعدد السيقان لكل نبات في نهاية مرحلة النمو وبداية مرحلة التكاثر. تم قياس مساحة الورقة باستخدام جهاز قياس مساحة الورقة وتم تجفيف العينات الطازجة في فرن عند درجة حرارة 100 درجة مئوية لمدة 48 ساعة.
تم إجراء تجربتين ميدانيتين: الحرث المبكر والمتأخر. تم زراعة درنات البطاطس من صنف "Diamant" في شهري نوفمبر وفبراير، مع فترات نضج مبكرة ومتأخرة على التوالي. تم إعطاء المحفزات الحيوية (MiZax-3 و-5) بتركيزات 5.0 و10.0 ميكرومولار (2021) و2.5 و5.0 ميكرومولار (2022). رش حمض الهيوميك (HA) 1 جم / لتر 8 مرات في الأسبوع. تم استخدام الماء أو الأسيتون كعنصر تحكم سلبي. يظهر تصميم الاختبار الميداني في (الشكل التكميلي S1). تم استخدام تصميم القطاعات الكاملة العشوائية (RCBD) بمساحة قطعة أرض 2.5 م × 3.0 م لإجراء التجارب الميدانية. تم تكرار كل معاملة ثلاث مرات كمكررات مستقلة. المسافة بين كل قطعة هي 1.0 م، والمسافة بين كل كتلة هي 2.0 م. المسافة بين النباتات هي 0.6 م، والمسافة بين الصفوف هي 1 م. تم ري نباتات البطاطس يوميًا بالتنقيط بمعدل 3.4 لتر لكل قطرة. يعمل النظام مرتين يوميًا لمدة 10 دقائق في كل مرة لتوفير الماء للنباتات. طُبقت جميع الطرق الزراعية المُوصى بها لزراعة البطاطس في ظروف الجفاف31. بعد أربعة أشهر من الزراعة، تم قياس ارتفاع النبات (سم)، وعدد الفروع لكل نبتة، وتركيب البطاطس وإنتاجيتها، وجودة الدرنات باستخدام التقنيات القياسية.
تم اختبار شتلات نوعين من الفراولة (سويت تشارلي وفيستيفال) في ظروف حقلية. استُخدمت المحفزات الحيوية (ميزاكس-3 و-5) لرش الأوراق بتركيزات 5.0 و10.0 ميكرومولار (2021) و2.5 و5.0 ميكرومولار (2022) ثماني مرات أسبوعيًا. استُخدم غرام واحد من حمض الهيالورونيك لكل لتر رشًا ورقيًا بالتوازي مع ميزاكس-3 و-5، مع خليط تحكم من الماء أو الأسيتون كتحكم سلبي. زُرعت شتلات الفراولة في قطعة أرض مساحتها 2.5 × 3 أمتار في أوائل نوفمبر، بمسافة 0.6 متر بين النباتات و1 متر بين الصفوف. أُجريت التجربة في RCBD وتكررت ثلاث مرات. سُقيت النباتات لمدة عشر دقائق يوميًا، الساعة السابعة صباحًا والخامسة مساءً، باستخدام نظام ري بالتنقيط يحتوي على مقطرات متباعدة بمسافة 0.6 متر، وسعة 3.4 لتر. قُيست المكونات الزراعية ومؤشرات الغلة خلال موسم النمو. وقُيّمت جودة الثمار، بما في ذلك نسبة المواد الصلبة الذائبة الكلية (TSS) وفيتامين C32 والحموضة ومحتوى الفينول الكلي33، في مختبر فسيولوجيا وتكنولوجيا ما بعد الحصاد بجامعة الملك عبد العزيز.
تُعبَّر البيانات كمتوسطات، وتُعبَّر عن التباينات كانحرافات معيارية. حُدِّدت الدلالة الإحصائية باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) أو تحليل التباين ثنائي الاتجاه باستخدام اختبار توكي للمقارنات المتعددة، بمستوى احتمالية p < 0.05، أو اختبار t ثنائي الذيل للطلاب للكشف عن فروق دالة إحصائيًا (*p < 0.05، * *p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001). أُجريت جميع التفسيرات الإحصائية باستخدام برنامج GraphPad Prism الإصدار 8.3.0. واختُبِرت الارتباطات باستخدام تحليل المكونات الأساسية (PCA)، وهو أسلوب إحصائي متعدد المتغيرات، باستخدام حزمة R34.
في تقرير سابق، أظهرنا فعالية MiZax في تعزيز النمو بتركيزات 5 و10 ميكرومولار في نباتات البستنة، وحسّنا مؤشر الكلوروفيل في اختبار التربة والنباتات (SPAD)27. بناءً على هذه النتائج، استخدمنا نفس التركيزات لتقييم آثار MiZax على البطاطس، وهو محصول غذائي عالمي مهم، في تجارب ميدانية في المناخات الصحراوية عام 2021. وعلى وجه الخصوص، اهتممنا باختبار قدرة MiZax على زيادة تراكم النشا، وهو الناتج النهائي لعملية التمثيل الضوئي. بشكل عام، حسّن استخدام MiZax نمو نباتات البطاطس مقارنةً بحمض الهيوميك (HA)، مما أدى إلى زيادة في طول النبات والكتلة الحيوية وعدد الفروع (الشكل 1ب). بالإضافة إلى ذلك، لاحظنا أن تركيزي MiZax3 وMiZax5 كان لهما تأثير أقوى في زيادة طول النبات وعدد الفروع والكتلة الحيوية للنبات مقارنةً بتركيز 10 ميكرومولار (الشكل 1ب). إلى جانب تحسُّن النمو، زاد MiZax أيضًا من الغلة، مُقاسًا بعدد ووزن الدرنات المحصودة. كان التأثير الإيجابي العام أقل وضوحًا عند إعطاء MiZax بتركيز 10 ميكرومولار، مما يُشير إلى ضرورة إعطاء هذه المركبات بتركيزات أقل من هذا (الشكل 1ب). بالإضافة إلى ذلك، لم نلاحظ أي اختلافات في جميع المعايير المسجلة بين معالجات الأسيتون (المحاكاة) والماء (الشاهد)، مما يُشير إلى أن تأثيرات تعديل النمو المُلاحظة لم تكن ناتجة عن المذيب، وهو ما يتوافق مع تقريرنا السابق27.
نظرًا لأن موسم زراعة البطاطس في المملكة العربية السعودية يتكون من النضج المبكر والمتأخر، فقد 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، أنتج كلا التطبيقين لـ 5 ميكرومولار من MiZax تأثيرات معززة للنمو مماثلة لتلك الموجودة في التجربة الأولى: زيادة ارتفاع النبات وزيادة التفرع وزيادة الكتلة الحيوية وزيادة عدد الدرنات (الشكل 2؛ الشكل التكميلي S3). والأهم من ذلك، لاحظنا تأثيرات كبيرة لهذه المنظمات الوراثية النباتية عند تركيز 2.5 ميكرومولار، في حين أن معالجة GA لم تظهر التأثيرات المتوقعة. تشير هذه النتيجة إلى أنه يمكن استخدام MiZax حتى عند تركيزات أقل من المتوقع. بالإضافة إلى ذلك، أدى تطبيق MiZax أيضًا إلى زيادة طول وعرض الدرنات (الشكل التكميلي S2B). لقد وجدنا أيضًا زيادة كبيرة في وزن الدرنة، ولكن تم تطبيق تركيز 2.5 ميكرومولار فقط في كلا موسمي الزراعة.
تقييم النمط الظاهري للنباتات لتأثير MiZax على نباتات البطاطس المبكرة النضج في حقل KAU، أُجري عام ٢٠٢٢. البيانات تُمثل المتوسط ​​± الانحراف المعياري. n≥١٥. أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) واختبار توكي اللاحق. تشير العلامات النجمية إلى فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، غير ذات دلالة إحصائية). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5. HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
لفهم آثار المعاملة (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 ارتفاع نبات البطاطس والكتلة الحيوية، إلا أن MiZax3 وMiZax5 فقط زادا بشكل ملحوظ من عدد الدرنات ووزنها، مما يشير إلى أن الاستجابات ثنائية الاتجاه لدرنات البطاطس لمحفزي 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 (متوسط ​​درجة الحرارة 28 درجة مئوية ونسبة الرطوبة 52% (2022)، مما يقلل بشكل كبير من الكتلة الحيوية الإجمالية للدرنات (الشكل 2؛ الشكل التكميلي S3).
دراسة آثار المعالجة بتركيز 5 ميكرومتر (T)، والسنة (Y)، وتفاعلهما (T x Y) على البطاطس. البيانات تمثل المتوسط ​​± الانحراف المعياري. n ≥ 30. أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين ثنائي الاتجاه (ANOVA). تشير العلامات النجمية إلى فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، غير ذات دلالة إحصائية). حمض الهيوميك - HA؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
مع ذلك، لا يزال علاج ميزاكس يميل إلى تحفيز نمو النباتات متأخرة النضج. إجمالاً، أظهرت تجاربنا المستقلة الثلاث، 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 كبير بين (T) و(Y) على عدد الفروع بعد علاج ميزاكس (الشكل 3). تتوافق هذه النتيجة مع نشاطهما كمنظمين سلبيين لتخليق الستريغولاكتون (SL)26. بالإضافة إلى ذلك، سبق أن أظهرنا أن علاج زاكسينون يسبب تراكم النشا في جذور الأرز35، مما قد يفسر زيادة حجم ووزن درنات البطاطس بعد علاج ميزاكس، لأن الدرنات تتكون أساسًا من النشا.
تُعد محاصيل الفاكهة نباتات اقتصادية مهمة. الفراولة حساسة لظروف الإجهاد اللاأحيائي مثل الجفاف وارتفاع درجة الحرارة. لذلك، قمنا بدراسة تأثير MiZax على الفراولة عن طريق رش الأوراق. قدمنا ​​MiZax أولاً بتركيز 10 ميكرومولار لتقييم تأثيره على نمو الفراولة (صنف Festival). ومن المثير للاهتمام أننا لاحظنا أن MiZax3 زاد بشكل ملحوظ من عدد العُقيدات، مما يتوافق مع زيادة التفرع، بينما حسّن MiZax5 معدل الإزهار والكتلة الحيوية للنبات ومساحة الورقة في ظروف الدفيئة (الشكل التكميلي S4)، مما يشير إلى أن هذين المركبين قد يختلفان بيولوجيًا. الأحداث 26 و27. لفهم آثارهما بشكل أكبر على الفراولة في ظل الظروف الزراعية الواقعية، أجرينا تجارب ميدانية بتطبيق 5 و10 ميكرومولار من MiZax على نباتات الفراولة (صنف Sweet Charlie) المزروعة في تربة شبه رملية في عام 2021 (الشكل S5A). بالمقارنة مع GC، لم نلاحظ زيادة في الكتلة الحيوية للنبات، ولكن وجدنا اتجاهًا نحو زيادة عدد الثمار (الشكل C6A-B). ومع ذلك، أدى استخدام MiZax إلى زيادة ملحوظة في وزن الثمرة الواحدة، وأشار إلى وجود علاقة ارتباط بينهما (الشكل التكميلي S5B؛ الشكل التكميلي S6B)، مما يشير إلى تأثير منظمات نمو النبات هذه على جودة ثمار الفراولة عند استخدامها في ظروف صحراوية.
لفهم ما إذا كان تأثير تعزيز النمو يختلف باختلاف نوع الصنف، اخترنا صنفين تجاريين من الفراولة في المملكة العربية السعودية (سويت تشارلي ومهرجان) وأجرينا دراستين ميدانيتين في عام 2022 باستخدام تركيزات منخفضة من MiZax (2.5 و5 ميكرومولار). بالنسبة لسويت تشارلي، على الرغم من أن العدد الإجمالي للثمار لم يزداد بشكل ملحوظ، إلا أن الكتلة الحيوية لثمار النباتات المعالجة بـ MiZax كانت أعلى بشكل عام، وزاد عدد الثمار في كل قطعة أرض بعد معالجة MiZax3 (الشكل 4). تشير هذه البيانات أيضًا إلى أن الأنشطة البيولوجية لـ MiZax3 و MiZax5 قد تختلف. بالإضافة إلى ذلك، بعد المعالجة بـ Myzax، لاحظنا زيادة في الوزن الطازج والجاف للنباتات، وكذلك طول براعم النبات. فيما يتعلق بعدد العُقيدات والنباتات الجديدة، وجدنا زيادة فقط عند 5 ميكرومولار من MiZax (الشكل 4)، مما يشير إلى أن التنسيق الأمثل لـ MiZax يعتمد على نوع النبات.
تأثير MiZax على بنية النبات وإنتاجية الفراولة (صنف سويت تشارلي) من حقول جامعة الملك عبد العزيز، أُجري عام ٢٠٢٢. تُمثل البيانات المتوسط ​​± الانحراف المعياري. n ≥ ١٥، ولكن تم حساب متوسط ​​عدد الثمار في كل قطعة أرض من ١٥ نبتة من ثلاث قطع أرض (n = ٣). أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) واختبار توكي اللاحق أو اختبار t للطلاب ثنائي الذيل. تشير العلامات النجمية إلى فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < ٠.٠٥، **p < ٠.٠١، ***p < ٠.٠٠١، ****p < ٠.٠٠٠١؛ ns، غير ذات دلالة إحصائية). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
لاحظنا أيضًا نشاطًا محفزًا للنمو مشابهًا من حيث وزن الثمار والكتلة الحيوية للنبات في فراولة صنف فيستيفال (الشكل 5)، لكننا لم نجد فروقًا جوهرية في العدد الإجمالي للثمار لكل نبتة أو لكل قطعة أرض (الشكل 5). ومن المثير للاهتمام أن استخدام MiZax زاد من طول النبات وعدد السيقان، مما يشير إلى إمكانية استخدام منظمات نمو النبات هذه لتحسين نمو محاصيل الفاكهة (الشكل 5). بالإضافة إلى ذلك، قمنا بقياس العديد من المعايير الكيميائية الحيوية لفهم جودة ثمار الصنفين اللذين جُمعا من الحقل، لكننا لم نلاحظ أي اختلافات بين جميع المعاملات (الشكل التكميلي S7؛ الشكل التكميلي S8).
تأثير MiZax على بنية النبات وإنتاجية الفراولة في حقل KAU (صنف فيستيفال)، 2022. البيانات هي المتوسط ​​± الانحراف المعياري. n ≥ 15، ولكن تم حساب متوسط ​​عدد الثمار في كل قطعة أرض من 15 نبتة من ثلاث قطع أرض (n = 3). أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه (ANOVA) واختبار توكي اللاحق أو اختبار t للطلاب ثنائي الذيل. تشير العلامات النجمية إلى فروق ذات دلالة إحصائية مقارنة بالمحاكاة (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، غير ذات دلالة إحصائية). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
في دراساتنا على الفراولة، اتضح اختلاف النشاط البيولوجي لمنتجي MiZax3 وMiZax5. درسنا أولاً آثار المعاملة (T) والسنة (Y) على نفس الصنف (Sweet Charlie) باستخدام تحليل التباين ثنائي الاتجاه (ANOVA) لتحديد تفاعلهما (T x Y). بناءً على ذلك، لم يكن لحمض الهيالورونيك أي تأثير على صنف الفراولة (Sweet Charlie)، بينما أدى تركيز 5 ميكرومولار من MiZax3 وMiZax5 إلى زيادة ملحوظة في الكتلة الحيوية للنباتات والفواكه (الشكل 6)، مما يشير إلى أن التفاعلات ثنائية الاتجاه لمنتجي MiZax متشابهة جدًا في تعزيز إنتاج الفراولة.
قيّم آثار معالجة 5 ميكرومولار (T)، والسنة (Y)، وتفاعلهما (T x Y) على الفراولة (صنف سويت تشارلي). البيانات تمثل المتوسط ​​± الانحراف المعياري. n ≥ 30. أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين ثنائي الاتجاه (ANOVA). تشير العلامات النجمية إلى فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، غير ذات دلالة إحصائية). حمض الهيوميك - HA؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لاختلاف نشاط MiZax على الصنفين اختلافًا طفيفًا (الشكل 4؛ الشكل 5)، فقد أجرينا تحليل تباين ثنائي الاتجاه لمقارنة المعاملة (T) والصنفين (C). أولًا، لم يؤثر أي علاج على عدد الثمار في كل قطعة أرض (الشكل 7)، مما يشير إلى عدم وجود تفاعل كبير بين (T x C) ويشير إلى أن MiZax ولا HA لا يساهمان في إجمالي عدد الثمار. في المقابل، زاد MiZax (وليس HA) بشكل ملحوظ من وزن النبات ووزن الثمار والعُقيدات والنباتات الجديدة (الشكل 7)، مما يشير إلى أن MiZax3 وMiZax5 يعززان بشكل كبير نمو أصناف مختلفة من نبات الفراولة. بناءً على تحليل التباين ثنائي الاتجاه (T x Y) و(T x C)، يمكننا أن نستنتج أن أنشطة تعزيز النمو لـ MiZax3 وMiZax5 في ظل ظروف الحقل متشابهة جدًا ومتسقة.
تقييم معاملة الفراولة بتركيز ٥ ميكرومولار (T)، ونوعين (C)، وتفاعلهما (T x C). البيانات تمثل المتوسط ​​± الانحراف المعياري. n ≥ ٣٠، ولكن تم حساب متوسط ​​عدد الثمار في كل قطعة أرض من ١٥ نبتة من ثلاث قطع أرض (n = ٦). أُجري التحليل الإحصائي باستخدام تحليل التباين ثنائي الاتجاه (ANOVA). تشير العلامات النجمية إلى فروق ذات دلالة إحصائية مقارنةً بالمحاكاة (*p < ٠.٠٥، **p < ٠.٠١، ***p < ٠.٠٠١، ****p < ٠.٠٠٠١؛ ns، غير ذات دلالة إحصائية). HA - حمض الهيوميك؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
أخيرًا، استخدمنا تحليل المكونات الرئيسية (PCA) لتقييم آثار المركبات المُضافة على البطاطس (T x Y) والفراولة (T x C). تُظهر هذه الأشكال أن معالجة حمض الهيالورونيك تُشبه 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 الكلية لمركبي MiZax3 وMiZax5 أظهرت نفس التوزيع في البطاطس (الشكل 8أ)، بينما اختلف توزيع هذين المركبين في الفراولة (الشكل 8ب). على الرغم من أن MiZax3 وMiZax5 أظهرا توزيعًا إيجابيًا بشكل كبير في نمو النبات وإنتاجيته، إلا أن تحليل PCA أشار إلى أن نشاط تنظيم النمو قد يعتمد أيضًا على نوع النبات.
تحليل المكونات الرئيسية (PCA) للبطاطس (أ) (T x Y) والفراولة (ب) (T x C). مخططات الدرجات لكلا المجموعتين. يؤدي الخط الواصل بين كل مكون إلى مركز المجموعة.
باختصار، واستنادًا إلى خمس دراسات ميدانية مستقلة أجريناها على محصولين قيمين، وبما يتفق مع تقاريرنا السابقة من عام 2020 إلى عام 202226، فإن MiZax3 وMiZax5 منظمان واعدان لنمو النباتات يمكنهما تحسين نمو النباتات لمختلف المحاصيل. بما في ذلك الحبوب والنباتات الخشبية (أشجار النخيل) ومحاصيل الفاكهة البستانية26،27. وعلى الرغم من أن الآليات الجزيئية التي تتجاوز أنشطتها البيولوجية لا تزال بعيدة المنال، إلا أنها تتمتع بإمكانات كبيرة للتطبيقات الميدانية. والأفضل من ذلك كله، أنه بالمقارنة مع حمض الهيوميك، يتم تطبيق MiZax بكميات أصغر بكثير (مستوى ميكرومول أو مليغرام) وتكون الآثار الإيجابية أكثر وضوحًا. لذلك، فإننا نقدر جرعة MiZax3 لكل تطبيق (من التركيز المنخفض إلى العالي): 3 أو 6 أو 12 جم / هكتار وجرعة MiZx5: 4 أو 7 أو 13 جم / هكتار، مما يجعل هذه المنظمات الوراثية النباتية مفيدة لتحسين غلة المحاصيل. قابل للتنفيذ تمامًا.