זקסינון מימטי (MiZax) מקדם ביעילות את הצמיחה והפרודוקטיביות של צמחי תפוחי אדמה ותותים באקלים מדברי.

שינויי אקלים וגידול אוכלוסין מהיר הפכו לאתגרים מרכזיים לביטחון התזונתי העולמי. פתרון מבטיח אחד הוא השימוש במווסתי צמיחת צמחים(PGRs) כדי להגדיל את יבולי היבולים ולהתגבר על תנאי גידול קשים כמו אקלים מדברי. לאחרונה, הקרוטנואיד זקסינון ושניים מהאנלוגים שלו (MiZax3 ו-MiZax5) הפגינו פעילות מבטיחה לקידום צמיחה בגידולי דגנים וירקות בתנאי חממה ושדה. כאן, חקרנו עוד את ההשפעות של ריכוזים שונים של MiZax3 ו-MiZax5 (5 מיקרומולר ו-10 מיקרומולר בשנת 2021; 2.5 מיקרומולר ו-5 מיקרומולר בשנת 2022) על הצמיחה והיבול של שני גידולי ירקות בעלי ערך גבוה בקמבודיה: תפוחי אדמה ותותים. ערב הסעודית. בחמישה ניסויי שדה בלתי תלויים בין השנים 2021 ל-2022, יישום שני ה-MiZax שיפר משמעותית את המאפיינים האגרונומיים של הצמח, רכיבי היבול והיבול הכולל. ראוי לציין כי MiZax משמש במינונים נמוכים בהרבה מחומצה הומית (תרכובת מסחרית נפוצה המשמשת כאן להשוואה). לפיכך, תוצאותינו מראות כי MiZax הוא מווסת צמיחת צמחים מבטיח מאוד שניתן להשתמש בו כדי לעודד את הצמיחה והיבול של גידולי ירקות אפילו בתנאי מדבר ובריכוזים נמוכים יחסית.
על פי ארגון המזון והחקלאות של האומות המאוחדות (FAO), מערכות ייצור המזון שלנו חייבות כמעט לשלש את עצמן עד 2050 כדי להאכיל אוכלוסייה עולמית הולכת וגדלה (FAO: העולם יזדקק ל-70% יותר מזון עד 2050). למעשה, גידול אוכלוסין מהיר, זיהום, תנועות מזיקים ובמיוחד טמפרטורות גבוהות ובצורות הנגרמות משינויי אקלים הם כולם אתגרים העומדים בפני ביטחון תזונתי עולמי. בהקשר זה, הגדלת התפוקה הגולמית של גידולים חקלאיים בתנאים לא אופטימליים היא אחד הפתרונות הבלתי מעורערים לבעיה דחופה זו. עם זאת, גידול והתפתחות צמחים תלויים בעיקר בזמינות של חומרים מזינים בקרקע ומוגבלים קשות על ידי גורמים סביבתיים שליליים, כולל בצורת, מליחות או עקה ביוטית. עקה זו יכולה להשפיע לרעה על בריאותם והתפתחותם של גידולים ובסופו של דבר להוביל לירידה ביבולי גידולים. בנוסף, משאבי מים מתוקים מוגבלים משפיעים קשות על השקיית גידולים, בעוד ששינויי אקלים עולמיים מפחיתים באופן בלתי נמנע את שטח הקרקע הניתן לעיבוד ואירועים כמו גלי חום מפחיתים את פריון הגידולים. טמפרטורות גבוהות נפוצות בחלקים רבים של העולם, כולל ערב הסעודית. השימוש בביוסטימולנטים או בווסת צמיחת צמחים (PGRs) שימושי בקיצור מחזור הגידול ובהגדלת תנובת הגידולים. הוא יכול לשפר את סבילות הגידולים ולאפשר לצמחים להתמודד עם תנאי גידול קשים9. בהקשר זה, ניתן להשתמש בביוסטימולנטים ובווסת צמיחת צמחים בריכוזים אופטימליים כדי לשפר את צמיחת הצמחים ואת הפרודוקטיביות10,11.
קרוטנואידים הם טטרטרפנואידים המשמשים גם כקודמנים לפיטוהורמונים חומצה אבציסית (ABA) וסטריגולאקטון (SL)12,13,14, כמו גם לווסת הגדילה זקסינון, אנורן וציקלוציטרל15,16,17,18,19 שהתגלו לאחרונה. עם זאת, לרוב המטבוליטים בפועל, כולל נגזרות קרוטנואידים, יש מקורות טבעיים מוגבלים ו/או אינם יציבים, מה שמקשה על יישומם הישיר בתחום זה. לפיכך, במהלך השנים האחרונות פותחו ונבדקו מספר אנלוגים/חיקויים של ABA ו-SL עבור יישומים חקלאיים20,21,22,23,24,25. באופן דומה, פיתחנו לאחרונה חיקויים של זקסינון (MiZax), מטבוליט מקדם גדילה שעשוי להפעיל את השפעותיו על ידי שיפור מטבוליזם הסוכר וויסות הומאוסטזיס של SL ​​בשורשי אורז19,26. החיקויים של זקסינון 3 (MiZax3) ו-MiZax5 (מבנים כימיים מוצגים באיור 1A) הראו פעילות ביולוגית דומה לזו של זקסינון בצמחי אורז בר הגדלים באופן הידרופוני ובאדמה26. יתר על כן, טיפול בעגבנייה, תמר, פלפל ירוק ודלעת עם זקסינון, MiZax3 ו-MiZx5 שיפר את צמיחת הצמחים ואת הפרודוקטיביות, כלומר, את תנובת הפלפל ואיכותו, בתנאי חממה ושדה פתוח, דבר המצביע על תפקידם כביו-סטימולנטים ועל השימוש ב-PGR27. מעניין לציין, ש-MiZax3 ו-MiZax5 גם שיפרו את הסבילות למלח של פלפל ירוק הגדל בתנאי מליחות גבוהה, ו-MiZax3 הגביר את תכולת האבץ של הפרי כאשר הוא עטוף במסגרות מתכת-אורגניות המכילות אבץ7,28.
(א) מבנה כימי של MiZax3 ו-MiZax5. (ב) השפעת ריסוס עלווה של MZ3 ו-MZ5 בריכוזים של 5 מיקרומולר ו-10 מיקרומולר על צמחי תפוחי אדמה בתנאי שדה פתוח. הניסוי יתקיים בשנת 2021. הנתונים מוצגים כממוצע ± סטיית תקן. n≥15. ניתוח סטטיסטי בוצע באמצעות ניתוח שונות חד כיווני (ANOVA) ומבחן פוסט הוק של טוקי. כוכביות מציינות הבדלים מובהקים סטטיסטית בהשוואה לסימולציה (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, לא מובהק). HA – חומצה הומית; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5. HA – חומצה הומית; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
בעבודה זו, הערכנו את MiZax ‏(MiZax3 ו-MiZax5) בשלושה ריכוזים עלוותיים (5 מיקרומולר ו-10 מיקרומולר בשנת 2021 ו-2.5 מיקרומולר ו-5 מיקרומולר בשנת 2022) והשווינו אותם לתפוח אדמה (Solanum tuberosum L). חומצה הומית (HA), מווסת הצמיחה המסחרי, הושווה לתותים (Fragaria ananassa) בניסויי חממות תותים בשנים 2021 ו-2022 ובארבעה ניסויי שדה בממלכת ערב הסעודית, אזור בעל אקלים מדברי טיפוסי. למרות ש-HA הוא ביו-סטימולנט בשימוש נרחב בעל השפעות מועילות רבות, כולל הגברת ניצול חומרי הזנה בקרקע וקידום צמיחת יבולים על ידי ויסות הומאוסטזיס הורמונלי, תוצאותינו מצביעות על כך ש-MiZax עדיף על HA.
פקעות תפוחי אדמה מזן "דיימונד" נרכשו מחברת המסחר ג'אבר נאסר אל בישי, ג'דה, ערב הסעודית. שתילים משני זני תות שדה "סוויט צ'רלי" ו"פסטיבל" וחומצה הומית נרכשו מחברת "מודרן אגריטק" בריאד, ערב הסעודית. כל חומרי הצמח המשמשים בעבודה זו תואמים את הצהרת המדיניות של ה-IUCN בנושא מחקר הכולל מינים בסכנת הכחדה ואת האמנה בדבר סחר במינים בסכנת הכחדה של בעלי חיים וצמחים פראיים.
אתר הניסוי ממוקם בחדא אל-שאם, ערב הסעודית (21°48′3″N, 39°43′25″E). הקרקע היא אדמה חולית, pH 7.8, EC 1.79 dcm-130. תכונות הקרקע מוצגות בטבלה המשלימה S1.
שתילי תות שדה (Fragaria x ananassa D. var. Festival) בשלושה שלבי עלים אמיתיים חולקו לשלוש קבוצות כדי להעריך את השפעת ריסוס עלווה עם 10 מיקרומולר MiZax3 ו-MiZax5 על מאפייני הצמיחה וזמן הפריחה בתנאי חממה. ריסוס עלים במים (המכילים 0.1% אצטון) שימש כטיפול מידול. ריסוסי MiZax עלווה יושמו 7 פעמים במרווחים של שבוע. שני ניסויים בלתי תלויים נערכו ב-15 וב-28 בספטמבר 2021, בהתאמה. המינון ההתחלתי של כל תרכובת הוא 50 מ"ל, ולאחר מכן הוגדל בהדרגה עד למנה סופית של 250 מ"ל. במשך שבועיים רצופים, מספר הצמחים הפורחים נרשם מדי יום וקצב הפריחה חושב בתחילת השבוע הרביעי. כדי לקבוע תכונות צמיחה, נמדדו מספר העלים, משקל הצמח הטרי והיבש, שטח העלים הכולל ומספר הסטולונים לצמח בסוף שלב הצמיחה ובתחילת שלב הרבייה. שטח העלים נמדד באמצעות מד שטח עלים ודגימות טריות יובשו בתנור ב-100 מעלות צלזיוס למשך 48 שעות.
נערכו שני ניסויי שדה: חריש מוקדם ומאוחר. פקעות תפוחי אדמה מזן "דיאמנט" נשתלות בנובמבר ובפברואר, עם תקופות הבשלה מוקדמות ומאוחרות, בהתאמה. ביו-סטימולנטים (MiZax-3 ו- -5) ניתנים בריכוזים של 5.0 ו- 10.0 מיקרומולר (2021) ו- 2.5 ו- 5.0 מיקרומולר (2022). ריסוס חומצה הומית (HA) 1 גרם/ליטר 8 פעמים בשבוע. מים או אצטון שימשו כביקורת שלילית. מבנה ניסוי השדה מוצג ב (איור משלים S1). מבנה בלוק שלם אקראי (RCBD) עם שטח חלקה של 2.5 מ' × 3.0 מ' שימש לביצוע ניסויי השדה. כל טיפול חזר על עצמו שלוש פעמים כהחזרות בלתי תלויות. המרחק בין כל חלקה הוא 1.0 מ', והמרחק בין כל בלוק הוא 2.0 מ'. המרחק בין הצמחים הוא 0.6 מ', המרחק בין השורות הוא 1 מ'. צמחי תפוחי אדמה הושקו מדי יום בטפטוף בקצב של 3.4 ליטר לכל טפטפת. המערכת פועלת פעמיים ביום למשך 10 דקות בכל פעם כדי לספק מים לצמחים. כל השיטות האגרוטכניות המומלצות לגידול תפוחי אדמה בתנאי בצורת יושמו31. ארבעה חודשים לאחר השתילה, נמדדו גובה הצמח (ס"מ), מספר הענפים לצמח, הרכב תפוחי האדמה והיבול, ואיכות הפקעות באמצעות טכניקות סטנדרטיות.
שתילים של שני זני תותים (Sweet Charlie ו-Festival) נבדקו בתנאי שדה. ביוסטימולנטים (MiZax-3 ו--5) שימשו כריסוסי עלים בריכוזים של 5.0 ו-10.0 מיקרומולר (2021) ו-2.5 ו-5.0 מיקרומולר (2022) שמונה פעמים בשבוע. יש להשתמש ב-1 גרם של HA לליטר כריסוס עלים במקביל ל-MiZax-3 ו--5, עם תערובת בקרה של H2O או אצטון כבקרה שלילית. שתילי תותים נשתלו בחלקה בגודל 2.5 x 3 מ' בתחילת נובמבר עם מרווח צמחים של 0.6 מ' ומרווח שורות של 1 מ'. הניסוי בוצע ב-RCBD וחזר על עצמו שלוש פעמים. הצמחים הושקו במשך 10 דקות בכל יום בשעות 7:00 ו-17:00 באמצעות מערכת השקיה בטפטוף המכילה טפטפות במרווחים של 0.6 מ' זה מזה ובקיבולת של 3.4 ליטר. רכיבים אגרוטכניים ופרמטרי יבול נמדדו במהלך עונת הגידול. איכות הפרי, כולל TSS (%), ויטמין C32, חומציות ותכולת פנולים כוללת33, הוערכה במעבדה לפיזיולוגיה וטכנולוגיה שלאחר הקציר של אוניברסיטת המלך עבד אל-עזיז.
הנתונים מבוטאים כממוצעים והווריאציות מבוטאות כסטיית תקן. משמעות סטטיסטית נקבעה באמצעות ANOVA חד כיווני (ANOVA חד כיווני) או ANOVA דו כיווני באמצעות מבחן ההשוואה המרובה של טוקי תוך שימוש ברמת הסתברות של p < 0.05 או מבחן t דו-צדדי של סטודנט כדי לזהות הבדלים משמעותיים (*p < 0.05, * *p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001). כל הפרשנויות הסטטיסטיות בוצעו באמצעות GraphPad Prism גרסה 8.3.0. הקשרים נבדקו באמצעות ניתוח רכיבים ראשיים (PCA), שיטה סטטיסטית רבת משתנים, תוך שימוש בחבילת R34.
בדוח קודם, הדגמנו את הפעילות המקדמת צמיחה של MiZax בריכוזים של 5 ו-10 מיקרומולר בצמחי גננות ושיפרנו את אינדיקטור הכלורופיל בבדיקת Soil Plant Assay (SPAD)27. בהתבסס על תוצאות אלו, השתמשנו באותם ריכוזים כדי להעריך את השפעות MiZax על תפוח אדמה, גידול מזון עולמי חשוב, בניסויי שדה באקלים מדברי בשנת 2021. בפרט, התעניינו לבדוק האם MiZax יכול להגביר את הצטברות העמילן, התוצר הסופי של הפוטוסינתזה. בסך הכל, יישום MiZax שיפר את צמיחת צמחי תפוחי אדמה בהשוואה לחומצה הומית (HA), וכתוצאה מכך גדל גובה הצמח, ביומסה ומספר הענפים (איור 1B). בנוסף, צפינו כי ל-5 מיקרומולר MiZax3 ו-MiZax5 הייתה השפעה חזקה יותר על הגדלת גובה הצמח, מספר הענפים וביומסה של הצמח בהשוואה ל-10 מיקרומולר (איור 1B). יחד עם שיפור הצמיחה, MiZax גם הגדיל את התשואה, הנמדדת על ידי מספר ומשקל הפקעות שנקטפו. ההשפעה המיטיבה הכוללת הייתה פחות בולטת כאשר MiZax ניתן בריכוז של 10 מיקרומולר, דבר המצביע על כך שיש לתת תרכובות אלו בריכוזים נמוכים מכך (איור 1B). בנוסף, לא ראינו הבדלים בכל הפרמטרים שתועדו בין טיפולי אצטון (דמה) לטיפולי מים (ביקורת), דבר המצביע על כך שהשפעות הוויסות של הגדילה שנצפו לא נגרמו על ידי הממס, דבר התואם את הדיווח הקודם שלנו.
מאחר ועונת גידול תפוחי האדמה בערב הסעודית מורכבת מהבשלה מוקדמת ומאוחרת, ערכנו מחקר שדה שני בשנת 2022 תוך שימוש בריכוזים נמוכים (2.5 ו-5 מיקרומולר) במשך שתי עונות כדי להעריך את ההשפעה העונתית של שדות פתוחים (איור משלים S2A). כצפוי, שני היישומים של 5 מיקרומולר MiZax הניבו השפעות מקדמות צמיחה דומות לאלו שבניסוי הראשון: גובה הצמח מוגבר, הסתעפות מוגברת, ביומסה גבוהה יותר ומספר פקעות מוגבר (איור 2; איור משלים S3). חשוב לציין, שצפינו בהשפעות משמעותיות של תפוחי אדמה אלו בריכוז של 2.5 מיקרומולר, בעוד שטיפול ב-GA לא הראה את ההשפעות החזויות. תוצאה זו מצביעה על כך שניתן להשתמש ב-MiZax גם בריכוזים נמוכים מהצפוי. בנוסף, יישום MiZax גם הגדיל את אורך ורוחב הפקעות (איור משלים S2B). מצאנו גם עלייה משמעותית במשקל הפקעות, אך ריכוז 2.5 מיקרומולר יושם רק בשתי עונות השתילה.
הערכה פנוטיפית של צמחים של השפעת MiZax על צמחי תפוחי אדמה שמתבגרים מוקדם בשדה KAU, בוצעה בשנת 2022. הנתונים מייצגים ממוצע ± סטיית תקן. n≥15. ניתוח סטטיסטי בוצע באמצעות ניתוח שונות חד כיווני (ANOVA) ומבחן פוסט הוק של טוקי. כוכביות מציינות הבדלים מובהקים סטטיסטית בהשוואה לסימולציה (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, לא מובהק). HA – חומצה הומית; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5. HA – חומצה הומית; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
כדי להבין טוב יותר את השפעות הטיפול (T) והשנה (Y), נעשה שימוש ב-ANOVA דו-כיווני כדי לבחון את האינטראקציה ביניהם (T x Y). למרות שכל הביו-סטימולנטים (T) הגדילו משמעותית את גובה צמח תפוחי האדמה ואת הביומסה, רק MiZax3 ו-MiZax5 הגדילו משמעותית את מספר הפקעות ומשקלן, דבר המצביע על כך שהתגובות הדו-כיווניות של פקעות תפוחי האדמה לשני ה-MiZax היו דומות במהותן (איור 3)). בנוסף, בתחילת העונה מזג האוויר (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) מתחמם יותר (ממוצע של 28 מעלות צלזיוס ו-52% לחות (2022), מה שמפחית משמעותית את הביומסה הכוללת של הפקעות (איור 2; איור משלים S3).
חקרו את ההשפעות של טיפול ב-5 מיקרומטר (T), שנה (Y) והאינטראקציה ביניהם (T x Y) על תפוחי אדמה. הנתונים מייצגים ממוצע ± סטיית תקן. n ≥ 30. ניתוח סטטיסטי בוצע באמצעות ניתוח שונות דו-כיווני (ANOVA). כוכביות מציינות הבדלים מובהקים סטטיסטית בהשוואה לסימולציה (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, לא מובהק). HA – חומצה הומית; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
עם זאת, טיפול ב-MyZax עדיין נטה לעודד את הצמיחה של צמחים שהבשילו מאוחר. בסך הכל, שלושת הניסויים הבלתי תלויים שלנו הראו ללא ספק כי ליישום MiZax יש השפעה משמעותית על מבנה הצמח על ידי הגדלת מספר הענפים. למעשה, הייתה השפעה דו-כיוונית משמעותית בין (T) ו-(Y) על מספר הענפים לאחר טיפול ב-MiZax (איור 3). תוצאה זו עולה בקנה אחד עם פעילותם כווסתים שליליים של ביוסינתזה של סטריגולקטון (SL)26. בנוסף, הראינו בעבר כי טיפול בזקסינון גורם להצטברות עמילן בשורשי אורז35, דבר שעשוי להסביר את העלייה בגודל ובמשקל של פקעות תפוחי אדמה לאחר טיפול ב-MiZax, מכיוון שהפקעות מורכבות בעיקר מעמילן.
גידולי פירות הם צמחים כלכליים חשובים. תותים רגישים לתנאי עקה אביוטיים כמו בצורת וטמפרטורה גבוהה. לכן, חקרנו את השפעת MiZax על תותים על ידי ריסוס העלים. תחילה סיפקנו את MiZax בריכוז של 10 מיקרומולר כדי להעריך את השפעתו על צמיחת תותים (זן פסטיבל). מעניין לציין, שצפינו ש-MiZax3 הגדיל משמעותית את מספר הסטולונים, מה שתאם להסתעפות מוגברת, בעוד ש-MiZax5 שיפר את קצב הפריחה, את הביומסה של הצמח ואת שטח העלים בתנאי חממה (איור משלים S4), דבר המצביע על כך ששני תרכובות אלו עשויות להשתנות מבחינה ביולוגית. אירועים 26,27. כדי להבין טוב יותר את השפעותיהם על תותים בתנאים חקלאיים אמיתיים, ערכנו ניסויי שדה בהם מריחת 5 ו-10 מיקרומולר MiZax על צמחי תותים (cv. Sweet Charlie) שגודלו באדמה חולית למחצה בשנת 2021 (איור S5A). בהשוואה ל-GC, לא צפינו בעלייה בביומסה של הצמח, אך מצאנו מגמה של עלייה במספר הפירות (איור C6A-B). עם זאת, יישום MiZax הביא לעלייה משמעותית במשקל פרי בודד ורמז על תלות בריכוז (איור משלים S5B; איור משלים S6B), דבר המצביע על השפעתם של מווסתי צמיחת צמחים אלה על איכות פרי התות כאשר מיושמים בתנאי מדבר.
כדי להבין האם אפקט קידום הצמיחה משתנה לפי סוג הזן, בחרנו שני זני תות שדה מסחריים בערב הסעודית (Sweet Charlie ו-Festival) וערכנו שני מחקרי שדה בשנת 2022 תוך שימוש בריכוזים נמוכים של MiZax (2.5 ו-5 מיקרומולר). עבור Sweet Charlie, למרות שמספר הפירות הכולל לא גדל באופן משמעותי, ביומסת הפירות של צמחים שטופלו ב-MiZax הייתה גבוהה יותר באופן כללי, ומספר הפירות לחלקה גדל לאחר טיפול ב-MiZax3 (איור 4). נתונים אלה מצביעים עוד על כך שהפעילויות הביולוגיות של MiZax3 ו-MiZax5 עשויות להיות שונות. בנוסף, לאחר טיפול ב-Myzax, צפינו בעלייה במשקל הטרי והיבש של הצמחים, כמו גם באורך נבטי הצמח. לגבי מספר הסטולונים והצמחים החדשים, מצאנו עלייה רק ​​ב-5 מיקרומולר MiZax (איור 4), דבר המצביע על כך שתיאום אופטימלי של MiZax תלוי במין הצמח.
השפעת MiZax על מבנה הצמח ויבול תות שדה (זן Sweet Charlie) משדות KAU, בוצעה בשנת 2022. הנתונים מייצגים ממוצע ± סטיית תקן. n ≥ 15, אך מספר הפירות בחלקה חושב בממוצע מ-15 צמחים משלוש חלקות (n = 3). ניתוח סטטיסטי בוצע באמצעות ניתוח שונות חד כיווני (ANOVA) ומבחן פוסט הוק של טוקי או מבחן t דו-צדדי של סטודנט. כוכביות מציינות הבדלים מובהקים סטטיסטית בהשוואה לסימולציה (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, לא מובהק). HA – חומצה הומית; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
כמו כן, צפינו בפעילות דומה של גירוי צמיחה מבחינת משקל הפרי וביומסה של הצמח בתותים מזן פסטיבל (איור 5), אך לא מצאנו הבדלים משמעותיים במספר הכולל של פירות לצמח או לחלקה (איור 5). מעניין לציין, כי יישום MiZax הגדיל את אורך הצמח ואת מספר הסטולונים, דבר המצביע על כך שניתן להשתמש בווסתים אלו של גדילת צמחים לשיפור צמיחת גידולי הפרי (איור 5). בנוסף, מדדנו מספר פרמטרים ביוכימיים כדי להבין את איכות הפרי של שני הזנים שנאספו מהשדה, אך לא מצאנו הבדלים בין כל הטיפולים (איור משלים S7; איור משלים S8).
השפעת MiZax על מבנה הצמח ויבול תותים בשדה KAU (זן פסטיבל), 2022. הנתונים הם ממוצע ± סטיית תקן. n ≥ 15, אך מספר הפירות לחלקה חושב בממוצע מ-15 צמחים משלוש חלקות (n = 3). ניתוח סטטיסטי בוצע באמצעות ניתוח שונות חד כיווני (ANOVA) ומבחן פוסט הוק של טוקי או מבחן t דו-צדדי של סטודנט. כוכביות מציינות הבדלים מובהקים סטטיסטית בהשוואה לסימולציה (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, לא מובהק). HA – חומצה הומית; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
במחקרים שערכנו על תותים, הפעילות הביולוגית של MiZax3 ו-MiZax5 התבררה כשונה. תחילה בדקנו את השפעות הטיפול (T) והשנה (Y) על אותו זן (Sweet Charlie) באמצעות ANOVA דו-כיווני כדי לקבוע את האינטראקציה ביניהם (T x Y). בהתאם לכך, ל-HA לא הייתה השפעה על זן התות (Sweet Charlie), בעוד ש-5 מיקרומולר MiZax3 ו-MiZax5 הגדילו משמעותית את הביומסה של הצמחים והפירות (איור 6), דבר המצביע על כך שהאינטראקציות הדו-כיווניות של שני ה-MiZax דומות מאוד בקידום ייצור תותים.
הערך את ההשפעות של טיפול ב-5 מיקרומולר (T), שנה (Y) ואת האינטראקציה ביניהם (T x Y) על תותים (קורות חיים: Sweet Charlie). הנתונים מייצגים ממוצע ± סטיית תקן. n ≥ 30. ניתוח סטטיסטי בוצע באמצעות ניתוח שונות דו-כיווני (ANOVA). כוכביות מציינות הבדלים מובהקים סטטיסטית בהשוואה לסימולציה (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, לא מובהק). HA – חומצה הומית; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
בנוסף, בהינתן שפעילות MiZax על שני הזנים הייתה שונה במקצת (איור 4; איור 5), ביצענו ניתוח אנובה דו-כיווני שהשווה בין טיפול (T) לבין שני הזנים (C). ראשית, אף טיפול לא השפיע על מספר הפירות בחלקה (איור 7), דבר המצביע על כך שלא נמצאה אינטראקציה משמעותית בין (T x C) ומצביע על כך שגם MiZax וגם HA לא תורמים למספר הפירות הכולל. לעומת זאת, MiZax (אך לא HA) הגדילו משמעותית את משקל הצמח, משקל הפרי, סטולונים וצמחים חדשים (איור 7), דבר המצביע על כך ש-MiZax3 ו-MiZax5 מקדמים משמעותית את הצמיחה של זני תות שדה שונים. בהתבסס על ניתוח אנובה דו-כיווני (T x Y) ו-(T x C), אנו יכולים להסיק כי הפעילויות המקדמות צמיחה של MiZax3 ו-MiZax5 בתנאי שדה דומות מאוד ועקביות.
הערכת טיפול בתות שדה עם 5 מיקרומולר (T), שני זנים (C) והאינטראקציה ביניהם (T x C). הנתונים מייצגים ממוצע ± סטיית תקן. n ≥ 30, אך מספר הפירות בחלקה חושב בממוצע מ-15 צמחים משלוש חלקות (n = 6). ניתוח סטטיסטי בוצע באמצעות ניתוח שונות דו-כיווני (ANOVA). כוכביות מציינות הבדלים מובהקים סטטיסטית בהשוואה לסימולציה (*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001; ns, לא מובהק). HA – חומצה הומית; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
לבסוף, השתמשנו בניתוח רכיבים עיקריים (PCA) כדי להעריך את השפעות התרכובות המיושמות על תפוחי אדמה (T x Y) ותותים (T x C). איורים אלה מראים כי טיפול ב-HA דומה לאצטון בתפוחי אדמה או למים בתותים (איור 8), דבר המצביע על השפעה חיובית קטנה יחסית על צמיחת הצמחים. מעניין לציין, כי ההשפעות הכוללות של MiZax3 ו-MiZax5 הראו את אותה התפלגות בתפוחי אדמה (איור 8A), בעוד שהתפלגות שתי התרכובות הללו בתות שדה הייתה שונה (איור 8B). למרות ש-MiZax3 ו-MiZax5 הראו התפלגות חיובית בעיקר בגדילת הצמחים ובתנובה, ניתוח PCA הצביע על כך שפעילות ויסות הצמיחה עשויה להיות תלויה גם במיני הצמחים.
ניתוח רכיבים עיקריים (PCA) של (A) תפוחי אדמה (T x Y) ו-(B) תותים (T x C). שרטט תרשימי ניקוד עבור שתי הקבוצות. קו המחבר כל רכיב מוביל למרכז האשכול.
לסיכום, בהתבסס על חמשת מחקרי השטח הבלתי תלויים שערכנו על שני גידולים בעלי ערך, ובהתאם לדוחות הקודמים שלנו משנת 2020 עד 2022, MiZax3 ו-MiZax5 הם מווסתי גדילה צמחיים מבטיחים שיכולים לשפר את גדילת הצמחים של גידולים שונים, כולל דגנים, צמחים עציים (עצי תמר) וגידולי פירות גנניים. למרות שהמנגנונים המולקולריים מעבר לפעילותם הביולוגית נותרו חמקמקים, יש להם פוטנציאל גדול ליישומים בשטח. והכי חשוב, בהשוואה לחומצה הומית, MiZax מיושם בכמויות קטנות בהרבה (ברמת מיקרומולר או מיליגרם) וההשפעות החיוביות בולטות יותר. לכן, אנו מעריכים את מינון MiZax3 ליישום (מריכוז נמוך לגבוה): 3, 6 או 12 גרם/הקטר ואת מינון MiZx5: 4, 7 או 13 גרם/הקטר, מה שהופך את מווסתי הגדילה הללו לשימושיים לשיפור יבולי יבולים. בהחלט אפשרי.