由于气候变化,农业生态系统正在应对日益严重的极端气候事件。特别是,干旱对作物产量和质量产生不利影响,导致气孔闭合和光合作用受损。
为了确保不断增长的全球人口的农业生产力,农业系统中农用化学品的大量投入会导致不利的环境影响,例如土壤、水、空气污染、水富营养化和土壤退化。
克服农业中的这些环境问题需要研究人员开发高效的生物技术,以确保可持续的农业生产,同时最大限度地减少环境破坏。
利用对植物有益的微生物相互作用被认为是促进农业生产的环保解决方案。这些对植物有益的微生物要么栖息在根际,要么侵入细胞间空间和细胞,与植物宿主建立互惠关系。
在植物有益微生物中,植物生长促进细菌作为最典型的代表,显示出在根际土壤和植物组织中定植和生存的巨大潜力,并通过多种机制帮助植物生长,如养分获取、植物激素产生、生物或非生物胁迫改善。
它们还可以用作生物肥料、植物刺激剂、压力生物缓解剂、生物杀虫剂,为农用化学品投入提供有效的替代品。
油橄榄被认为是最适合地中海气候的作物物种之一。该物种已经发展出多种形态生理适应来应对该地区的气候,例如从土壤中吸收水分的良好能力、调节气孔孔径的有效能力、叶子解剖结构的变化和渗透调节。
尽管传统的橄榄园是基于雨养旱地栽培的,但大量研究表明,气候变化正在引起压力事件,尤其是干旱,威胁到这种传统作物的生产力潜力和质量。
事实上,事实证明,干旱胁迫会对生长和生产力产生负面影响,并改变橄榄和油的质量。缺水胁迫会降低橄榄水分状态,诱导叶绿素流失和气孔闭合,降低PSII效率和净CO2 同化障碍,并引起氧化应激,导致膜损伤。
因此,为了维持对橄榄果油不断增长的需求和消费,通过灌溉、高密度农业和农用化学品应用提高了生产力和利润。尽管如此,这些战略的实施可能会解决粮食需求问题,但它们是通过土壤退化和污染、生态系统生物多样性减少等导致全球气候变化的主要原因。
尽管PGPB对植物的重要性已在几种作物中得到充分证明,但PGPB对欧罗巴的农艺有效性仍不确定,因为对植物宿主的益处取决于植物物种和细菌生态型/菌株。
一些研究使用植物有益微生物在人工条件或非生物胁迫下促进橄榄的生长和发育。很少有研究报告PGPB在非生物胁迫下对橄榄性能的有益影响。有必要增加在广泛的水分胁迫条件下应用植物有益微生物以增强欧罗巴的可能性。
在其他作物中,包括水稻、大豆、玉米、豌豆、豆类、番茄、大麦、高粱小麦、黄瓜、辣椒、生菜、葡萄和鹰嘴豆植物中应用PGPB、肠杆菌、泛螺属、假单胞菌属、根瘤菌属、伯克霍尔德氏菌属、罗尔斯顿属、沙雷氏菌属和芽孢杆菌已被证明可以增强植物的生长和生产力,以及在最佳和压力环境条件下的抗氧化状态。
在这项研究中,我们旨在确定用细菌 Pseudomonas libanensis TR1 预处理年轻的盆栽 O. europaea 植物对植物对缺水胁迫的耐受性的影响。我们检验了PGPB是否可以通过增强水分状态、光合作用和减少氧化损伤来改善暴露于不同灌溉水平的橄榄植物的生理性能的假设。
来自栽培品种Arbequina的八个月龄的Olea europaea L.植物是在Viveiros da Birrada获得的。Arbequina 栽培品种是西班牙最著名的品种之一,在全球范围内得到广泛应用,特别是在严重依赖灌溉和农用化学品投入的集约化和超集约化橄榄园中。
将橄榄植株转移到含有沙壤土和园艺基质混合物的5升黑盆中,并放置在科英布拉大学植物园的温室中。生长一个月后,将橄榄植株随机分为两组。
在一组中,5ml假单胞菌反应物Ph3R3的悬浮液在调节OD后反应600 在根系附近的土壤中接种nm至1。另一组植物接种相同量的无菌蒸馏水。接种后30天,两组植物均被浇水至100%土壤水分容量,然后随机分为四个亚组。
通过测量叶片含水量来确定植物水分状况。在上午 11 点至 12 点之间,每次处理从 5 株植物中收集每株植物一片叶子。立即对叶子进行称重以确定新鲜重量。然后,将叶片在40°C下干燥两周,并测定干重。WC的计算公式为:WC =/叶鲜重)×100。
在实验的开始和结束时,通过测量所有植物的高度来评估植物的生长。此外,为了测定叶片干重,在实验结束时,在下午1点到2点之间,收集每株植物两片叶子并测量鲜重。在80°C下一周后,测定干重。使用 ImageJ 程序量化每株植物 6 片叶子。
使用SigmaStat Windows 4.0版程序集成,将数据分析为双因素方差分析,以确定浇水、细菌以及两个因素的相互作用。在5%的显著性水平下,通过事后Tukey检验比较了治疗之间的成对差异。多变量分析是在Canoco for Windows Version 4.5程序中进行的。
在实验开始和结束时评估植物生长。植物生长仅受浇水因子的影响,浇水充足的植物的高度增量高于缺水植物。叶片干重受W和B因素的影响。
尽管在浇水充足的条件下,植物呈现出更高的叶干质量,但反应假单胞菌预处理增加了生物量的产生。在叶面积方面,只有因子W显示出显著影响。与缺水的植物相比,经过充分浇水处理的植物表现出更大的叶子面积。
叶绿素a的荧光参数如图所示。PSII的有效效率在ST 1仅受因子W的影响。在浇水充足的条件下,植物表现出ΦPSII系列高于缺水植物。
然而,在ST 2处,观察到W×B之间的相互作用,C植株表现出最高的ΦPSII系列.PSII的最大效率仅受因子W的影响,浇水充足的植物显示Fv/Fm高于缺水植物。在ST 1处观察到qP的W×B之间的相互作用。
S处理的植株qP最低。关于ST 2,qP分别受到因子W和B的影响。浇水充足的植物比缺水植物的qP更高,细菌接种降低了这一参数。
观察到NPQ的W×B之间的相互作用在ST 1,BS工厂的NPQ最高,而S工厂的NPQ最低。反过来,在ST 2中,C植物显示出最低的NPQ值,而S植物显示出与BC和BS相似的NPQ。
Chl a的水平受因子W和B的影响。对于两种ST,缺水降低了Chl a的水平,但P. reactans接种增加了这种色素的水平。对于 Chl b,只有因子 W 显著在浇水充足的条件下,植物的Chl b水平高于缺水植物。
对于类胡萝卜素,在ST 1处,观察到W的影响,浇水充足的植物呈现出比缺水植物更高的这些色素水平。在ST 2处,观察到W×B之间的相互作用。C和BS植物的类胡萝卜素含量最高,而S植物的类胡萝卜素含量最低。
TSS和淀粉的含量如图所示。对于TSS,在两个ST中都观察到W×B之间的相互作用在ST 1,C和BS植物的TSS水平最高,而S植物的TSS水平最低。反过来,在ST 2,C和BC植物的TSS水平最高,而S植物的TSS水平仍然最低。
当暴露于缺水时,植物会重新编程其新陈代谢,以减少损害并在干旱胁迫条件下生存。因此,必须严格调节生存和生长之间的平衡,激活特定的适应机制。植物生长促进细菌已被描述为调节对缺水的分子和生理反应,从而促进植物生长并确保在干旱胁迫条件下的生存。
在本研究中,橄榄植物对干旱条件的反应重新调整了几种生理和生化反应,这些反应依赖于P.反应物预处理,并随压力暴露时间而变化。使用P.反应物的预处理和暴露于浇水良好的条件似乎是重新调整较少的处理,其响应曲线与C植物更相似。
这项工作表明,应用含有反应假单胞菌的溶液可促进橄榄的生理性能,增强叶片干燥生物量,这可能是由于土壤中碳和氮可用性的增加,并诱导了气孔孔径。此外,用P.反应物进行预处理增加了干旱条件下的橄榄胁迫耐受性。
reactans增加了叶片水分状态、氮水平和细胞间CO2可用性导致净 CO 的普遍改善2 通过碳水化合物的积累来吸收速率和能量可用性。此外,一些应激保护策略被上调,氧化应激水平得到控制。在这项工作中获得的生理反应突出了 P. reactans 在浇水充足和干旱条件下改善橄榄性能的潜力,并赋予橄榄植物更高的应对干旱胁迫条件的能力。这种方法似乎是一种很有前途的策略,可以提高橄榄园的可持续性 在气候变化情景下。应进行进一步的研究,探索 P. reactans 对其他橄榄品种和 生物胁迫以及橄榄果实产量和油质的影响。版权声明:本文转载于网络,版权归作者所有,如果侵权,请联系本站编辑删除