زاکسینون میمتیک (MiZax) به طور موثری رشد و بهره‌وری گیاهان سیب‌زمینی و توت‌فرنگی را در آب و هوای بیابانی افزایش می‌دهد.

تغییرات اقلیمی و رشد سریع جمعیت به چالش‌های کلیدی برای امنیت غذایی جهانی تبدیل شده‌اند. یکی از راه‌حل‌های امیدوارکننده، استفاده ازتنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی(تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی) برای افزایش عملکرد محصول و غلبه بر شرایط نامطلوب رشد مانند آب و هوای بیابانی. اخیراً، کاروتنوئید زاکسینون و دو آنالوگ آن (MiZax3 و MiZax5) فعالیت امیدوارکننده‌ای در افزایش رشد محصولات غلات و سبزیجات در شرایط گلخانه‌ای و مزرعه نشان داده‌اند. در اینجا، ما اثرات غلظت‌های مختلف MiZax3 و MiZax5 (5 میکرومولار و 10 میکرومولار در سال 2021؛ 2.5 میکرومولار و 5 میکرومولار در سال 2022) را بر رشد و عملکرد دو محصول سبزیجات با ارزش بالا در کامبوج: سیب‌زمینی و توت‌فرنگی بررسی کردیم. عربستان سعودی. در پنج آزمایش میدانی مستقل از سال 2021 تا 2022، استفاده از هر دو MiZax به طور قابل توجهی ویژگی‌های زراعی گیاه، اجزای عملکرد و عملکرد کلی را بهبود بخشید. شایان ذکر است که MiZax در دوزهای بسیار پایین‌تری نسبت به اسید هیومیک (یک ترکیب تجاری پرکاربرد که در اینجا برای مقایسه استفاده می‌شود) استفاده می‌شود. بنابراین، نتایج ما نشان می‌دهد که MiZax یک تنظیم‌کننده رشد گیاهی بسیار امیدوارکننده است که می‌تواند برای تحریک رشد و عملکرد محصولات گیاهی حتی در شرایط بیابانی و در غلظت‌های نسبتاً کم مورد استفاده قرار گیرد.
طبق گزارش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO)، سیستم‌های تولید غذای ما باید تا سال ۲۰۵۰ تقریباً سه برابر شوند تا بتوانند جمعیت رو به رشد جهان را تغذیه کنند (FAO: جهان تا سال ۲۰۵۰ به ۷۰ درصد غذای بیشتر نیاز خواهد داشت). در واقع، رشد سریع جمعیت، آلودگی، جابجایی آفات و به ویژه دماهای بالا و خشکسالی‌های ناشی از تغییرات اقلیمی، همگی چالش‌هایی هستند که امنیت غذایی جهانی را با آن مواجه هستند. در این راستا، افزایش عملکرد ناخالص محصولات کشاورزی در شرایط نامطلوب، یکی از راه‌حل‌های مسلم برای این مشکل مبرم است. با این حال، رشد و توسعه گیاهان عمدتاً به در دسترس بودن مواد مغذی در خاک وابسته است و به شدت توسط عوامل نامطلوب محیطی، از جمله خشکسالی، شوری یا تنش‌های زیستی، محدود می‌شود. این تنش‌ها می‌توانند بر سلامت و توسعه محصولات تأثیر منفی بگذارند و در نهایت منجر به کاهش عملکرد محصولات شوند. علاوه بر این، منابع محدود آب شیرین به شدت بر آبیاری محصولات تأثیر می‌گذارند، در حالی که تغییرات اقلیمی جهانی به ناچار سطح زمین‌های قابل کشت را کاهش می‌دهد و رویدادهایی مانند امواج گرما، بهره‌وری محصولات را کاهش می‌دهند. دمای بالا در بسیاری از نقاط جهان، از جمله عربستان سعودی، رایج است. استفاده از محرک‌های زیستی یا تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی (PGR) در کوتاه کردن چرخه رشد و افزایش عملکرد محصولات کشاورزی مفید است. این امر می‌تواند تحمل محصول را بهبود بخشد و گیاهان را قادر سازد تا با شرایط نامطلوب رشد کنار بیایند. در این راستا، محرک‌های زیستی و تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی را می‌توان در غلظت‌های بهینه برای بهبود رشد و بهره‌وری گیاه استفاده کرد.10،11
کاروتنوئیدها تتراترپنوئیدهایی هستند که به عنوان پیش‌ساز برای هورمون‌های گیاهی اسید آبسیزیک (ABA) و استریگولاکتون (SL)12،13،14 و همچنین تنظیم‌کننده‌های رشد اخیراً کشف‌شده زاکسینون، آنورن و سیکلوسیترال15،16،17،18،19 نیز عمل می‌کنند. با این حال، اکثر متابولیت‌های واقعی، از جمله مشتقات کاروتنوئید، منابع طبیعی محدودی دارند و/یا ناپایدار هستند، که کاربرد مستقیم آنها را در این زمینه دشوار می‌کند. بنابراین، طی چند سال گذشته، چندین آنالوگ/تقلیدکننده ABA و SL برای کاربردهای کشاورزی توسعه یافته و آزمایش شده‌اند20،21،22،23،24،25. به طور مشابه، ما اخیراً تقلیدکننده‌های زاکسینون (MiZax) را توسعه داده‌ایم، یک متابولیت محرک رشد که ممکن است اثرات خود را با افزایش متابولیسم قند و تنظیم هموستاز SL در ریشه‌های برنج اعمال کند19،26. تقلیدکننده‌های زاکسینون 3 (MiZax3) و MiZax5 (ساختارهای شیمیایی نشان داده شده در شکل 1A) فعالیت بیولوژیکی قابل مقایسه‌ای با زاکسینون در گیاهان برنج وحشی رشد یافته به صورت هیدروپونیک و در خاک نشان دادند26. علاوه بر این، تیمار گوجه‌فرنگی، نخل خرما، فلفل سبز و کدو تنبل با زاکسینون، MiZax3 و MiZx5 رشد و بهره‌وری گیاه، یعنی عملکرد و کیفیت فلفل، را در شرایط گلخانه و مزرعه باز بهبود بخشید، که نشان دهنده نقش آنها به عنوان محرک‌های زیستی و استفاده از PGR27 است. جالب توجه است که MiZax3 و MiZax5 همچنین تحمل نمک فلفل سبز رشد یافته در شرایط شوری بالا را بهبود بخشیدند و MiZax3 هنگامی که با چارچوب‌های فلزی-آلی حاوی روی کپسوله شد، محتوای روی میوه را افزایش داد7،28.
(الف) ساختار شیمیایی MiZax3 و MiZax5. (ب) تأثیر محلول‌پاشی برگی MZ3 و MZ5 در غلظت‌های 5 میکرومولار و 10 میکرومولار بر روی گیاهان سیب‌زمینی در شرایط مزرعه باز. این آزمایش در سال 2021 انجام خواهد شد. داده‌ها به صورت میانگین ± انحراف معیار ارائه شده‌اند. n≥15. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) و آزمون تعقیبی توکی انجام شد. ستاره‌ها نشان دهنده تفاوت‌های آماری معنی‌دار در مقایسه با شبیه‌سازی هستند (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، معنی‌دار نیست). HA - اسید هیومیک؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5. HA - اسید هیومیک؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
در این کار، ما MiZax (MiZax3 و MiZax5) را در سه غلظت محلول‌پاشی (5 میکرومولار و 10 میکرومولار در سال 2021 و 2.5 میکرومولار و 5 میکرومولار در سال 2022) ارزیابی کردیم و آنها را با سیب‌زمینی (Solanum tuberosum L) مقایسه کردیم. تنظیم‌کننده رشد تجاری اسید هیومیک (HA) در آزمایش‌های گلخانه‌ای توت‌فرنگی در سال‌های 2021 و 2022 و در چهار آزمایش میدانی در پادشاهی عربستان سعودی، یک منطقه با آب و هوای بیابانی معمولی، با توت‌فرنگی (Fragaria ananassa) مقایسه شد. اگرچه HA یک محرک زیستی پرکاربرد با اثرات مفید بسیاری از جمله افزایش استفاده از مواد مغذی خاک و تقویت رشد محصول با تنظیم هموستاز هورمونی است، نتایج ما نشان می‌دهد که MiZax نسبت به HA برتر است.
غده‌های سیب‌زمینی از نوع Diamond از شرکت بازرگانی جبار ناصر البیشی، جده، عربستان سعودی خریداری شدند. نهال‌های دو نوع توت‌فرنگی «Sweet Charlie» و «Festival» و اسید هیومیک از شرکت Modern Agritech، ریاض، عربستان سعودی خریداری شدند. تمام مواد گیاهی مورد استفاده در این کار مطابق با بیانیه سیاست IUCN در مورد تحقیقات مربوط به گونه‌های در معرض خطر و کنوانسیون تجارت گونه‌های جانوری و گیاهی وحشی در معرض خطر است.
محل آزمایش در هداء الشام، عربستان سعودی (۲۱°۴۸′۳″ شمالی، ۳۹°۴۳′۲۵″ شرقی) واقع شده است. خاک از نوع لوم شنی، pH 7.8 و EC 1.79 dcm-130 است. خواص خاک در جدول تکمیلی S1 نشان داده شده است.
نهال‌های توت‌فرنگی (Fragaria x ananassa D. var. Festival) در مرحله ۳ برگ حقیقی به سه گروه تقسیم شدند تا تأثیر محلول‌پاشی برگی با غلظت ۱۰ میکرومولار MiZax3 و MiZax5 بر ویژگی‌های رشد و زمان گلدهی در شرایط گلخانه ارزیابی شود. محلول‌پاشی برگ‌ها با آب (حاوی ۰.۱٪ استون) به عنوان یک تیمار مدل‌سازی استفاده شد. محلول‌پاشی برگی MiZax 7 بار با فواصل یک هفته انجام شد. دو آزمایش مستقل به ترتیب در ۱۵ و ۲۸ سپتامبر ۲۰۲۱ انجام شد. دوز اولیه هر ترکیب ۵۰ میلی‌لیتر است، سپس به تدریج به دوز نهایی ۲۵۰ میلی‌لیتر افزایش می‌یابد. به مدت دو هفته متوالی، تعداد گیاهان گلدار هر روز ثبت شد و سرعت گلدهی در ابتدای هفته چهارم محاسبه شد. برای تعیین صفات رشدی، تعداد برگ، وزن تر و خشک گیاه، سطح کل برگ و تعداد استولون در هر گیاه در پایان مرحله رشد و در ابتدای مرحله زایشی اندازه‌گیری شد. سطح برگ با استفاده از دستگاه اندازه‌گیری سطح برگ اندازه‌گیری شد و نمونه‌های تازه به مدت ۴۸ ساعت در آون با دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد خشک شدند.
دو آزمایش مزرعه‌ای انجام شد: شخم زودهنگام و دیرهنگام. غده‌های سیب‌زمینی رقم «دیامانت» در ماه‌های نوامبر و فوریه، به ترتیب با دوره‌های زودرسی و دیررسی، کاشته می‌شوند. محرک‌های زیستی (MiZax-3 و -5) در غلظت‌های 5.0 و 10.0 میکرومولار (2021) و 2.5 و 5.0 میکرومولار (2022) تجویز می‌شوند. اسید هیومیک (HA) 1 گرم در لیتر 8 بار در هفته اسپری می‌شود. از آب یا استون به عنوان کنترل منفی استفاده شد. طرح آزمایش مزرعه‌ای در (شکل تکمیلی S1) نشان داده شده است. از یک طرح بلوک کامل تصادفی (RCBD) با مساحت کرت 2.5 متر × 3.0 متر برای انجام آزمایش‌های مزرعه‌ای استفاده شد. هر تیمار سه بار به عنوان تکرارهای مستقل تکرار شد. فاصله بین هر کرت 1.0 متر و فاصله بین هر بلوک 2.0 متر است. فاصله بین گیاهان 0.6 متر و فاصله بین ردیف‌ها 1 متر است. گیاهان سیب‌زمینی روزانه با سرعت 3.4 لیتر در هر قطره‌چکان به صورت قطره‌ای آبیاری شدند. سیستم دو بار در روز و هر بار به مدت 10 دقیقه برای تأمین آب گیاهان کار می‌کند. تمام روش‌های کشاورزی توصیه‌شده برای پرورش سیب‌زمینی در شرایط خشکسالی اعمال شد31. چهار ماه پس از کاشت، ارتفاع گیاه (سانتی‌متر)، تعداد شاخه در هر بوته، ترکیب و عملکرد سیب‌زمینی و کیفیت غده با استفاده از تکنیک‌های استاندارد اندازه‌گیری شد.
نهال‌های دو رقم توت‌فرنگی (Sweet Charlie و Festival) در شرایط مزرعه مورد آزمایش قرار گرفتند. محرک‌های زیستی (MiZax-3 و -5) به صورت اسپری برگ در غلظت‌های 5.0 و 10.0 میکرومولار (2021) و 2.5 و 5.0 میکرومولار (2022) هشت بار در هفته استفاده شدند. از 1 گرم HA در هر لیتر به عنوان اسپری برگی به موازات MiZax-3 و -5، به همراه مخلوط کنترل H2O یا استون به عنوان کنترل منفی استفاده کنید. نهال‌های توت‌فرنگی در اوایل آبان ماه در یک قطعه 2.5 در 3 متر با فاصله بوته 0.6 متر و فاصله ردیف 1 متر کاشته شدند. این آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی انجام شد و سه بار تکرار گردید. گیاهان هر روز به مدت 10 دقیقه در ساعت 7:00 و 17:00 با استفاده از سیستم آبیاری قطره‌ای حاوی قطره‌چکان‌هایی با فاصله 0.6 متر از یکدیگر و با ظرفیت 3.4 لیتر آبیاری شدند. اجزای کشاورزی و پارامترهای عملکرد در طول فصل رشد اندازه‌گیری شدند. کیفیت میوه شامل مواد جامد محلول (TSS)، ویتامین C32، اسیدیته و محتوای فنلی کل33 در آزمایشگاه فیزیولوژی و فناوری پس از برداشت دانشگاه ملک عبدالعزیز ارزیابی شد.
داده‌ها به صورت میانگین و تغییرات به صورت انحراف معیار بیان شده‌اند. اهمیت آماری با استفاده از آنالیز واریانس یک‌طرفه (ANOVA) یا آنالیز واریانس دوطرفه با استفاده از آزمون مقایسه چندگانه توکی با سطح احتمال p < 0.05 یا آزمون t استیودنت دوطرفه برای تشخیص تفاوت‌های معنی‌دار تعیین شد (*p < 0.05، * *p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001). تمام تفاسیر آماری با استفاده از GraphPad Prism نسخه 8.3.0 انجام شد. ارتباط‌ها با استفاده از تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA)، یک روش آماری چند متغیره، با استفاده از بسته R 34 آزمایش شدند.
در گزارش قبلی، ما فعالیت محرک رشد MiZax را در غلظت‌های 5 و 10 میکرومولار در گیاهان باغبانی نشان دادیم و شاخص کلروفیل را در سنجش خاک گیاه (SPAD)27 بهبود بخشیدیم. بر اساس این نتایج، ما از همین غلظت‌ها برای ارزیابی اثرات MiZax بر روی سیب‌زمینی، یک محصول غذایی مهم جهانی، در آزمایش‌های میدانی در آب و هوای بیابانی در سال 2021 استفاده کردیم. به طور خاص، ما علاقه‌مند به آزمایش این موضوع بودیم که آیا MiZax می‌تواند تجمع نشاسته، محصول نهایی فتوسنتز، را افزایش دهد یا خیر. به طور کلی، استفاده از MiZax رشد گیاهان سیب‌زمینی را در مقایسه با اسید هیومیک (HA) بهبود بخشید و منجر به افزایش ارتفاع گیاه، زیست توده و تعداد شاخه‌ها شد (شکل 1B). علاوه بر این، مشاهده کردیم که 5 میکرومولار MiZax3 و MiZax5 در مقایسه با 10 میکرومولار تأثیر قوی‌تری بر افزایش ارتفاع گیاه، تعداد شاخه‌ها و زیست توده گیاه داشتند (شکل 1B). MiZax علاوه بر بهبود رشد، عملکرد را نیز افزایش داد که با تعداد و وزن غده‌های برداشت شده اندازه‌گیری شد. اثر مفید کلی زمانی که MiZax با غلظت 10 میکرومولار تجویز شد، کمتر مشهود بود، که نشان می‌دهد این ترکیبات باید در غلظت‌های پایین‌تر از این مقدار تجویز شوند (شکل 1B). علاوه بر این، ما هیچ تفاوتی در تمام پارامترهای ثبت شده بین تیمارهای استون (آزمایشی) و آب (کنترل) مشاهده نکردیم، که نشان می‌دهد اثرات تعدیل رشد مشاهده شده ناشی از حلال نبوده است، که با گزارش قبلی ما سازگار است27.
از آنجایی که فصل رشد سیب‌زمینی در عربستان سعودی شامل بلوغ زودرس و دیررس است، ما یک مطالعه میدانی دوم را در سال 2022 با استفاده از غلظت‌های پایین (2.5 و 5 میکرومولار) طی دو فصل انجام دادیم تا تأثیر فصلی مزارع باز را ارزیابی کنیم (شکل تکمیلی S2A). همانطور که انتظار می‌رفت، هر دو کاربرد 5 میکرومولار MiZax اثرات محرک رشدی مشابه با آزمایش اول ایجاد کردند: افزایش ارتفاع گیاه، افزایش شاخه‌دهی، زیست‌توده بالاتر و افزایش تعداد غده (شکل 2؛ شکل تکمیلی S3). نکته مهم این است که ما اثرات قابل توجهی از این تنظیم‌کننده‌های رشد را در غلظت 2.5 میکرومولار مشاهده کردیم، در حالی که تیمار GA اثرات پیش‌بینی‌شده را نشان نداد. این نتیجه نشان می‌دهد که MiZax را می‌توان حتی در غلظت‌های پایین‌تر از حد انتظار نیز استفاده کرد. علاوه بر این، کاربرد MiZax طول و عرض غده‌ها را نیز افزایش داد (شکل تکمیلی S2B). ما همچنین افزایش قابل توجهی در وزن غده‌ها مشاهده کردیم، اما غلظت 2.5 میکرومولار فقط در هر دو فصل کاشت اعمال شد.
ارزیابی فنوتیپی گیاه از تأثیر MiZax بر گیاهان سیب‌زمینی زودرس در مزرعه KAU، که در سال 2022 انجام شد. داده‌ها نشان دهنده میانگین ± انحراف معیار هستند. n≥15. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) و آزمون تعقیبی توکی انجام شد. ستاره‌ها نشان دهنده تفاوت‌های آماری معنی‌دار در مقایسه با شبیه‌سازی هستند (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، معنی‌دار نیست). HA - اسید هیومیک؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5. HA - اسید هیومیک؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
برای درک بهتر اثرات تیمار (T) و سال (Y)، از آنالیز واریانس دوطرفه برای بررسی اثر متقابل آنها (T x Y) استفاده شد. اگرچه همه محرک‌های زیستی (T) به طور قابل توجهی ارتفاع و زیست توده گیاه سیب‌زمینی را افزایش دادند، اما فقط MiZax3 و MiZax5 تعداد و وزن غده را به طور قابل توجهی افزایش دادند، که نشان می‌دهد پاسخ‌های دو طرفه غده‌های سیب‌زمینی به دو MiZax اساساً مشابه بودند (شکل 3)). علاوه بر این، در ابتدای فصل، هوا (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) گرم‌تر می‌شود (میانگین 28 درجه سانتیگراد و 52٪ رطوبت (2022)، که به طور قابل توجهی زیست توده کلی غده را کاهش می‌دهد (شکل 2؛ شکل تکمیلی S3).
اثرات تیمار 5 میکرومتر (T)، سال (Y) و اثر متقابل آنها (T x Y) را بر روی سیب‌زمینی بررسی کنید. داده‌ها نشان دهنده میانگین ± انحراف معیار هستند. n ≥ 30. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از آنالیز واریانس دو طرفه (ANOVA) انجام شد. ستاره‌ها نشان دهنده تفاوت‌های آماری معنی‌دار در مقایسه با شبیه‌سازی هستند (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، معنی‌دار نیست). HA - اسید هیومیک؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
با این حال، تیمار Myzax همچنان تمایل به تحریک رشد گیاهان دیررس داشت. در مجموع، سه آزمایش مستقل ما بدون شک نشان داد که کاربرد MiZax با افزایش تعداد شاخه‌ها، تأثیر قابل توجهی بر ساختار گیاه دارد. در واقع، یک اثر متقابل دو طرفه قابل توجه بین (T) و (Y) بر تعداد شاخه‌ها پس از تیمار MiZax وجود داشت (شکل 3). این نتیجه با فعالیت آنها به عنوان تنظیم‌کننده‌های منفی بیوسنتز استریگولاکتون (SL) سازگار است26. علاوه بر این، ما قبلاً نشان داده‌ایم که تیمار Zaxinone باعث تجمع نشاسته در ریشه‌های برنج می‌شود35، که ممکن است افزایش اندازه و وزن غده‌های سیب‌زمینی پس از تیمار MiZax را توضیح دهد، زیرا غده‌ها عمدتاً از نشاسته تشکیل شده‌اند.
محصولات میوه‌ای گیاهان اقتصادی مهمی هستند. توت‌فرنگی‌ها به شرایط تنش غیرزیستی مانند خشکسالی و دمای بالا حساس هستند. بنابراین، ما اثر MiZax را بر روی توت‌فرنگی‌ها با اسپری کردن برگ‌ها بررسی کردیم. ابتدا MiZax را با غلظت 10 میکرومولار تهیه کردیم تا تأثیر آن را بر رشد توت‌فرنگی (رقم Festival) ارزیابی کنیم. جالب توجه است که مشاهده کردیم MiZax3 تعداد استولون‌ها را به طور قابل توجهی افزایش داد که با افزایش شاخه‌دهی مطابقت داشت، در حالی که MiZax5 سرعت گلدهی، زیست‌توده گیاه و سطح برگ را در شرایط گلخانه بهبود بخشید (شکل تکمیلی S4)، که نشان می‌دهد این دو ترکیب ممکن است از نظر بیولوژیکی متفاوت باشند. رویدادها 26،27. برای درک بیشتر اثرات آنها بر توت‌فرنگی در شرایط کشاورزی واقعی، آزمایش‌های میدانی را با استفاده از 5 و 10 میکرومولار MiZax بر روی گیاهان توت‌فرنگی (رقم Sweet Charlie) که در سال 2021 در خاک نیمه‌شنی رشد کرده بودند، انجام دادیم (شکل S5A). در مقایسه با GC، افزایش زیست‌توده گیاه را مشاهده نکردیم، اما روندی به سمت افزایش تعداد میوه‌ها مشاهده کردیم (شکل C6A-B). با این حال، کاربرد MiZax منجر به افزایش قابل توجه وزن تک میوه شد و به وابستگی غلظت اشاره داشت (شکل تکمیلی S5B؛ شکل تکمیلی S6B)، که نشان دهنده تأثیر این تنظیم کننده‌های رشد گیاهی بر کیفیت میوه توت فرنگی هنگام استفاده در شرایط بیابانی است.
برای درک اینکه آیا اثر افزایش رشد بر اساس نوع رقم متفاوت است، ما دو رقم توت فرنگی تجاری در عربستان سعودی (Sweet Charlie و Festival) را انتخاب کردیم و در سال 2022 دو مطالعه میدانی با استفاده از غلظت‌های پایین MiZax (2.5 و 5 میکرومولار) انجام دادیم. برای Sweet Charlie، اگرچه تعداد کل میوه‌ها به طور قابل توجهی افزایش نیافت، اما زیست توده میوه گیاهان تیمار شده با MiZax به طور کلی بیشتر بود و تعداد میوه در هر قطعه پس از تیمار MiZax3 افزایش یافت (شکل 4). این داده‌ها همچنین نشان می‌دهند که فعالیت‌های بیولوژیکی MiZax3 و MiZax5 ممکن است متفاوت باشند. علاوه بر این، پس از تیمار با Myzax، افزایش وزن تازه و خشک گیاهان و همچنین طول شاخه‌های گیاه را مشاهده کردیم. در مورد تعداد استولون‌ها و گیاهان جدید، ما فقط در غلظت 5 میکرومولار MiZax افزایش را مشاهده کردیم (شکل 4)، که نشان می‌دهد هماهنگی بهینه MiZax به گونه گیاه بستگی دارد.
تأثیر MiZax بر ساختار گیاه و عملکرد توت‌فرنگی (رقم Sweet Charlie) از مزارع KAU، انجام شده در سال 2022. داده‌ها نشان دهنده میانگین ± انحراف معیار هستند. n ≥ 15، اما تعداد میوه در هر کرت به طور متوسط ​​از 15 گیاه از سه کرت (n = 3) محاسبه شد. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) و آزمون تعقیبی توکی یا آزمون t دو طرفه انجام شد. ستاره‌ها نشان دهنده تفاوت‌های آماری معنی‌دار در مقایسه با شبیه‌سازی هستند (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، معنی‌دار نیست). HA - اسید هیومیک؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
ما همچنین فعالیت تحریک رشد مشابهی را از نظر وزن میوه و زیست توده گیاه در توت فرنگی رقم فستیوال مشاهده کردیم (شکل 5)، اما تفاوت معنی داری در تعداد کل میوه در هر بوته یا در هر قطعه زمین مشاهده نکردیم (شکل 5). جالب توجه است که استفاده از MiZax طول گیاه و تعداد استولون ها را افزایش داد، که نشان می دهد این تنظیم کننده های رشد گیاهی می توانند برای بهبود رشد محصولات میوه استفاده شوند (شکل 5). علاوه بر این، ما چندین پارامتر بیوشیمیایی را برای درک کیفیت میوه دو رقم جمع آوری شده از مزرعه اندازه گیری کردیم، اما هیچ تفاوتی بین همه تیمارها مشاهده نکردیم (شکل تکمیلی S7؛ شکل تکمیلی S8).
تأثیر MiZax بر ساختار گیاه و عملکرد توت‌فرنگی در مزرعه KAU (رقم فستیوال)، 2022. داده‌ها میانگین ± انحراف معیار هستند. n ≥ 15، اما تعداد میوه در هر کرت به طور متوسط ​​از 15 گیاه از سه کرت (n = 3) محاسبه شد. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) و آزمون تعقیبی توکی یا آزمون t دو طرفه انجام شد. ستاره‌ها نشان دهنده تفاوت‌های آماری معنی‌دار در مقایسه با شبیه‌سازی هستند (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، معنی‌دار نیست). HA - اسید هیومیک؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
در مطالعات ما روی توت‌فرنگی، فعالیت‌های بیولوژیکی MiZax3 و MiZax5 متفاوت بود. ما ابتدا اثرات تیمار (T) و سال (Y) را روی رقم مشابه (Sweet Charlie) با استفاده از آنالیز واریانس دوطرفه بررسی کردیم تا اثر متقابل آنها (T x Y) را تعیین کنیم. بر این اساس، HA هیچ تاثیری بر رقم توت‌فرنگی (Sweet Charlie) نداشت، در حالی که 5 میکرومولار MiZax3 و MiZax5 به طور قابل توجهی زیست توده گیاه و میوه را افزایش دادند (شکل 6)، که نشان می‌دهد اثر متقابل دو طرفه دو MiZax در افزایش تولید توت‌فرنگی بسیار مشابه است.
اثرات تیمار 5 میکرومولار (T)، سال (Y) و اثر متقابل آنها (T x Y) را بر توت فرنگی (رقم Sweet Charlie) ارزیابی کنید. داده‌ها نشان دهنده میانگین ± انحراف معیار هستند. n ≥ 30. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از آنالیز واریانس دو طرفه (ANOVA) انجام شد. ستاره‌ها نشان دهنده تفاوت‌های آماری معنی‌دار در مقایسه با شبیه‌سازی هستند (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، معنی‌دار نیست). HA - اسید هیومیک؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
علاوه بر این، با توجه به اینکه فعالیت MiZax روی دو رقم کمی متفاوت بود (شکل 4؛ شکل 5)، ما یک آنالیز واریانس دو طرفه برای مقایسه تیمار (T) و دو رقم (C) انجام دادیم. اول، هیچ تیماری بر تعداد میوه در هر قطعه زمین تأثیر نگذاشت (شکل 7)، که نشان دهنده عدم تعامل معنی دار بین (T x C) است و نشان می دهد که نه MiZax و نه HA در تعداد کل میوه نقش ندارند. در مقابل، MiZax (اما نه HA) وزن گیاه، وزن میوه، استولون ها و گیاهان جدید را به طور قابل توجهی افزایش داد (شکل 7)، که نشان می دهد MiZax3 و MiZax5 به طور قابل توجهی رشد ارقام مختلف گیاه توت فرنگی را تقویت می کنند. بر اساس آنالیز واریانس دو طرفه (T x Y) و (T x C)، می توان نتیجه گرفت که فعالیت های تقویت کننده رشد MiZax3 و MiZax5 در شرایط مزرعه بسیار مشابه و سازگار هستند.
ارزیابی تیمار توت‌فرنگی با 5 میکرومولار (T)، دو رقم (C) و اثر متقابل آنها (T x C). داده‌ها نشان دهنده میانگین ± انحراف معیار هستند. n ≥ 30، اما تعداد میوه در هر کرت به طور متوسط ​​از 15 گیاه از سه کرت (n = 6) محاسبه شد. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از آنالیز واریانس دو طرفه (ANOVA) انجام شد. ستاره‌ها نشان دهنده تفاوت‌های آماری معنی‌دار در مقایسه با شبیه‌سازی هستند (*p < 0.05، **p < 0.01، ***p < 0.001، ****p < 0.0001؛ ns، معنی‌دار نیست). HA - اسید هیومیک؛ MZ3، MiZax3؛ MZ5، MiZax5.
در نهایت، ما از تجزیه و تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) برای ارزیابی اثرات ترکیبات اعمال شده بر روی سیب‌زمینی (T x Y) و توت‌فرنگی (T x C) استفاده کردیم. این ارقام نشان می‌دهند که تیمار HA مشابه استون در سیب‌زمینی یا آب در توت‌فرنگی است (شکل 8)، که نشان‌دهنده تأثیر مثبت نسبتاً کمی بر رشد گیاه است. جالب توجه است که اثرات کلی MiZax3 و MiZax5 توزیع یکسانی را در سیب‌زمینی نشان داد (شکل 8A)، در حالی که توزیع این دو ترکیب در توت‌فرنگی متفاوت بود (شکل 8B). اگرچه MiZax3 و MiZax5 توزیع عمدتاً مثبتی را در رشد و عملکرد گیاه نشان دادند، تجزیه و تحلیل PCA نشان داد که فعالیت تنظیم رشد ممکن است به گونه‌های گیاهی نیز بستگی داشته باشد.
تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) مربوط به (A) سیب‌زمینی (T x Y) و (B) توت‌فرنگی (T x C). نمودارهای امتیازدهی برای هر دو گروه. خطی که هر مؤلفه را به هم متصل می‌کند، به مرکز خوشه منتهی می‌شود.
به طور خلاصه، بر اساس پنج مطالعه میدانی مستقل ما بر روی دو محصول ارزشمند و مطابق با گزارش‌های قبلی ما از سال 2020 تا 2022، MiZax3 و MiZax5 تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی امیدوارکننده‌ای هستند که می‌توانند رشد گیاهان محصولات مختلف از جمله غلات، گیاهان چوبی (نخل خرما) و محصولات میوه باغبانی را بهبود بخشند.26،27 اگرچه مکانیسم‌های مولکولی فراتر از فعالیت‌های بیولوژیکی آنها همچنان مبهم است، اما پتانسیل زیادی برای کاربردهای میدانی دارند. از همه بهتر، در مقایسه با اسید هیومیک، MiZax در مقادیر بسیار کمتری (در سطح میکرومولار یا میلی‌گرم) استفاده می‌شود و اثرات مثبت آن برجسته‌تر است. بنابراین، ما دوز MiZax3 را در هر بار استفاده (از غلظت کم تا زیاد): 3، 6 یا 12 گرم در هکتار و دوز MiZx5 را: 4، 7 یا 13 گرم در هکتار تخمین می‌زنیم که این تنظیم‌کننده‌های رشد را برای بهبود عملکرد محصولات مفید می‌کند. کاملاً قابل انجام است.