Klimaatverandering en snelle bevolkingsgroei zijn belangrijke uitdagingen geworden voor de wereldwijde voedselzekerheid. Een veelbelovende oplossing is het gebruik van...plantengroeiregulatorenPlantengroeiregulatoren (PGR's) worden ingezet om de gewasopbrengst te verhogen en ongunstige groeiomstandigheden, zoals woestijnklimaten, te overwinnen. Recentelijk hebben het carotenoïde zaxinon en twee van zijn analogen (MiZax3 en MiZax5) veelbelovende groeibevorderende eigenschappen aangetoond bij graan- en groentegewassen onder kas- en veldomstandigheden. In dit onderzoek hebben we de effecten van verschillende concentraties MiZax3 en MiZax5 (5 μM en 10 μM in 2021; 2,5 μM en 5 μM in 2022) op de groei en opbrengst van twee waardevolle groentegewassen in Cambodja onderzocht: aardappelen en aardbeien. In vijf onafhankelijke veldproeven van 2021 tot 2022 verbeterde de toepassing van beide MiZax-verbindingen de agronomische kenmerken van de planten, de opbrengstcomponenten en de totale opbrengst aanzienlijk. Het is belangrijk op te merken dat MiZax in veel lagere doses wordt gebruikt dan humuszuur (een veelgebruikte commerciële verbinding die hier ter vergelijking wordt gebruikt). Onze resultaten tonen dus aan dat MiZax een zeer veelbelovende plantengroeiregulator is die gebruikt kan worden om de groei en opbrengst van groentegewassen te stimuleren, zelfs in woestijnomstandigheden en bij relatief lage concentraties.
Volgens de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO) moeten onze voedselproductiesystemen tegen 2050 bijna verdrievoudigen om een groeiende wereldbevolking te voeden (FAO: De wereld heeft tegen 2050 70% meer voedsel nodig¹). Snelle bevolkingsgroei, vervuiling, de verspreiding van plagen en vooral hoge temperaturen en droogte als gevolg van klimaatverandering vormen allemaal uitdagingen voor de wereldwijde voedselzekerheid². In dit verband is het verhogen van de bruto-opbrengst van landbouwgewassen onder suboptimale omstandigheden een van de onbetwistbare oplossingen voor dit nijpende probleem. De groei en ontwikkeling van planten zijn echter voornamelijk afhankelijk van de beschikbaarheid van voedingsstoffen in de bodem en worden ernstig beperkt door ongunstige omgevingsfactoren, waaronder droogte, verzilting of biotische stress³,⁴,⁵. Deze stressfactoren kunnen een negatieve invloed hebben op de gezondheid en ontwikkeling van gewassen en uiteindelijk leiden tot lagere oogstopbrengsten⁶. Daarnaast hebben beperkte zoetwaterbronnen een grote impact op de irrigatie van gewassen, terwijl de wereldwijde klimaatverandering onvermijdelijk het areaal aan landbouwgrond vermindert en gebeurtenissen zoals hittegolven de gewasproductiviteit verlagen⁷,⁸. Hoge temperaturen komen in veel delen van de wereld voor, waaronder Saoedi-Arabië. Het gebruik van biostimulanten of plantengroeiregulatoren (PGR's) is nuttig om de groeicyclus te verkorten en de opbrengst van gewassen te verhogen. Het kan de tolerantie van gewassen verbeteren en planten in staat stellen om te gaan met ongunstige groeiomstandigheden9. In dit opzicht kunnen biostimulanten en plantengroeiregulatoren in optimale concentraties worden gebruikt om de plantengroei en productiviteit te verbeteren10,11.
Carotenoïden zijn tetraterpenoïden die ook dienen als voorlopers van de fytohormonen abscisinezuur (ABA) en strigolacton (SL)12,13,14, evenals de recent ontdekte groeiregulatoren zaxinon, anoreen en cyclocitral15,16,17,18,19. De meeste metabolieten, waaronder carotenoïdederivaten, hebben echter beperkte natuurlijke bronnen en/of zijn instabiel, waardoor hun directe toepassing op dit gebied moeilijk is. Daarom zijn de afgelopen jaren verschillende ABA- en SL-analogen/mimetica ontwikkeld en getest voor agrarische toepassingen20,21,22,23,24,25. Op vergelijkbare wijze hebben wij onlangs mimetica van zaxinon (MiZax) ontwikkeld, een groeibevorderende metaboliet die zijn effecten mogelijk uitoefent door het suikermetabolisme te verbeteren en de SL-homeostase in rijstwortels te reguleren19,26. De mimetica van zaxinone 3 (MiZax3) en MiZax5 (chemische structuren weergegeven in Figuur 1A) vertoonden een biologische activiteit die vergelijkbaar was met die van zaxinone in wilde rijstplanten die zowel hydrocultuurmatig als in de bodem werden geteeld26. Bovendien verbeterde de behandeling van tomaat, dadelpalm, groene paprika en pompoen met zaxinone, MiZax3 en MiZax5 de plantengroei en productiviteit, dat wil zeggen de opbrengst en kwaliteit van paprika, onder kas- en veldomstandigheden, wat wijst op hun rol als biostimulanten en het gebruik van plantengroeiregulatoren (PGR)27. Interessant is dat MiZax3 en MiZax5 ook de zouttolerantie van groene paprika verbeterden die onder omstandigheden met een hoge zoutconcentratie werd geteeld, en dat MiZax3 het zinkgehalte van de vrucht verhoogde wanneer deze werd ingekapseld met zinkhoudende metaal-organische raamwerken7,28.
(A) Chemische structuur van MiZax3 en MiZax5. (B) Effect van bladbespuiting met MZ3 en MZ5 in concentraties van 5 µM en 10 µM op aardappelplanten onder veldomstandigheden. Het experiment zal plaatsvinden in 2021. De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± SD. n≥15. Statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van een eenwegsvariantieanalyse (ANOVA) en de post-hoctoets van Tukey. Sterretjes geven statistisch significante verschillen aan in vergelijking met de simulatie (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, niet significant). HA – humuszuur; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
In dit onderzoek hebben we MiZax (MiZax3 en MiZax5) geëvalueerd bij drie bladbespuitingconcentraties (5 µM en 10 µM in 2021 en 2,5 µM en 5 µM in 2022) en vergeleken met aardappel (Solanum tuberosum L.). De commerciële groeiregulator humuszuur (HA) werd vergeleken met aardbeien (Fragaria ananassa) in kasproeven in 2021 en 2022 en in vier veldproeven in het Koninkrijk Saoedi-Arabië, een typisch woestijnklimaatgebied. Hoewel HA een veelgebruikte biostimulant is met vele gunstige effecten, waaronder het verhogen van de bodembenutting en het bevorderen van gewasgroei door regulering van de hormonale homeostase, wijzen onze resultaten erop dat MiZax superieur is aan HA.
Aardappelknollen van het ras Diamond werden gekocht bij Jabbar Nasser Al Bishi Trading Company, Jeddah, Saoedi-Arabië. Zaailingen van twee aardbeienrassen, "Sweet Charlie" en "Festival", en humuszuur werden gekocht bij Modern Agritech Company, Riyadh, Saoedi-Arabië. Al het plantmateriaal dat in dit onderzoek is gebruikt, voldoet aan de IUCN-beleidsverklaring inzake onderzoek met bedreigde soorten en het Verdrag inzake de handel in bedreigde diersoorten.
De experimentele locatie bevindt zich in Hada Al-Sham, Saoedi-Arabië (21°48′3″N, 39°43′25″O). De bodem is zandige leem, pH 7,8, EC 1,79 dcm-130. Bodemeigenschappen worden weergegeven in aanvullende tabel S1.
Aardbeizaailingen (Fragaria x ananassa D. var. Festival) in het stadium van drie echte bladeren werden verdeeld in drie groepen om het effect van bladbespuiting met 10 μM MiZax3 en MiZax5 op de groei-eigenschappen en bloeitijd onder kasomstandigheden te evalueren. Het bespuiten van de bladeren met water (met 0,1% aceton) werd gebruikt als modelbehandeling. De MiZax-bladbespuitingen werden zeven keer met tussenpozen van een week uitgevoerd. Twee onafhankelijke experimenten werden uitgevoerd op respectievelijk 15 en 28 september 2021. De initiële dosis van elke stof was 50 ml, die vervolgens geleidelijk werd verhoogd tot een einddosis van 250 ml. Gedurende twee opeenvolgende weken werd het aantal bloeiende planten dagelijks geregistreerd en de bloeifrequentie werd berekend aan het begin van de vierde week. Om de groei-eigenschappen te bepalen, werden het aantal bladeren, het verse en droge gewicht van de plant, het totale bladoppervlak en het aantal uitlopers per plant gemeten aan het einde van de groeifase en aan het begin van de reproductiefase. Het bladoppervlak werd gemeten met een bladoppervlaktemeter en verse monsters werden gedroogd in een oven bij 100 °C gedurende 48 uur.
Er werden twee veldproeven uitgevoerd: vroeg en laat ploegen. Aardappelknollen van het ras "Diamant" werden in november en februari geplant, met respectievelijk een vroege en een late rijpingsperiode. Biostimulanten (MiZax-3 en -5) werden toegediend in concentraties van 5,0 en 10,0 µM (2021) en 2,5 en 5,0 µM (2022). Huminezuur (HA) werd 8 keer per week gespoten in een concentratie van 1 g/l. Water of aceton werd gebruikt als negatieve controle. Het ontwerp van de veldproef is weergegeven in (Aanvullende figuur S1). Er werd gebruik gemaakt van een gerandomiseerd compleet blokontwerp (RCBD) met een perceeloppervlakte van 2,5 m × 3,0 m voor de veldproeven. Elke behandeling werd drie keer herhaald als onafhankelijke replicaten. De afstand tussen de percelen is 1,0 m en de afstand tussen de blokken is 2,0 m. De afstand tussen de planten is 0,6 m en de afstand tussen de rijen is 1 m. Aardappelplanten werden dagelijks druppelgewijs bewaterd met een snelheid van 3,4 liter per druppelaar. Het systeem draaide tweemaal daags gedurende 10 minuten om de planten van water te voorzien. Alle aanbevolen agrotechnische methoden voor het telen van aardappelen onder droogteomstandigheden werden toegepast31. Vier maanden na het planten werden de planthoogte (cm), het aantal takken per plant, de samenstelling en opbrengst van de aardappelen en de kwaliteit van de knollen gemeten met behulp van standaardtechnieken.
Zaailingen van twee aardbeienvariëteiten (Sweet Charlie en Festival) werden getest onder veldomstandigheden. Biostimulanten (MiZax-3 en -5) werden acht keer per week als bladspray gebruikt in concentraties van 5,0 en 10,0 µM (2021) en 2,5 en 5,0 µM (2022). Daarnaast werd 1 g HA per liter als bladspray gebruikt, parallel aan MiZax-3 en -5, met een H2O-controlemengsel of aceton als negatieve controle. Aardbeizaailingen werden begin november geplant in een perceel van 2,5 x 3 m met een plantafstand van 0,6 m en een rijafstand van 1 m. Het experiment werd uitgevoerd volgens een gerandomiseerd blokontwerp (RCBD) en werd drie keer herhaald. De planten werden dagelijks gedurende 10 minuten bewaterd, om 7:00 en 17:00 uur, met behulp van een druppelirrigatiesysteem met druppelaars op een afstand van 0,6 m van elkaar en een capaciteit van 3,4 L. Agrotechnische componenten en opbrengstparameters werden gedurende het groeiseizoen gemeten. De fruitkwaliteit, inclusief TSS (%), vitamine C32, zuurgraad en totaal fenolgehalte33, werd beoordeeld in het Laboratorium voor Postharvest Physiology and Technology van de King Abdulaziz Universiteit.
De gegevens worden weergegeven als gemiddelden en de variaties als standaarddeviaties. Statistische significantie werd bepaald met behulp van eenweg-ANOVA (one-way ANOVA) of tweeweg-ANOVA met Tukey's meervoudige vergelijkingstest met een significantieniveau van p < 0,05 of een tweezijdige Student's t-test om significante verschillen te detecteren (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001). Alle statistische interpretaties werden uitgevoerd met GraphPad Prism versie 8.3.0. Associaties werden getest met behulp van principale componentenanalyse (PCA), een multivariate statistische methode, met behulp van het R-pakket 34.
In een eerder rapport hebben we de groeibevorderende werking van MiZax bij concentraties van 5 en 10 μM in tuinbouwgewassen aangetoond en de chlorofylindicator in de Soil Plant Assay (SPAD)27 verbeterd. Op basis van deze resultaten hebben we dezelfde concentraties gebruikt om de effecten van MiZax op aardappelen, een belangrijk wereldwijd voedgewas, te evalueren in veldproeven in woestijnklimaten in 2021. We waren met name geïnteresseerd in het testen of MiZax de accumulatie van zetmeel, het eindproduct van fotosynthese, kon verhogen. Over het algemeen verbeterde de toepassing van MiZax de groei van aardappelplanten in vergelijking met humuszuur (HA), wat resulteerde in een toename van de planthoogte, biomassa en het aantal takken (Fig. 1B). Daarnaast zagen we dat 5 μM MiZax3 en MiZax5 een sterker effect hadden op de toename van de planthoogte, het aantal takken en de plantbiomassa in vergelijking met 10 μM (Figuur 1B). Naast een verbeterde groei verhoogde MiZax ook de opbrengst, gemeten aan het aantal en het gewicht van de geoogste knollen. Het algehele gunstige effect was minder uitgesproken wanneer MiZax werd toegediend in een concentratie van 10 μM, wat suggereert dat deze verbindingen in lagere concentraties moeten worden toegediend (Figuur 1B). Bovendien observeerden we geen verschillen in alle geregistreerde parameters tussen de behandelingen met aceton (schijnbehandeling) en water (controle), wat erop wijst dat de waargenomen groeimodulatie-effecten niet werden veroorzaakt door het oplosmiddel, wat consistent is met ons eerdere rapport27.
Omdat het aardappelteeltseizoen in Saoedi-Arabië bestaat uit vroege en late rijping, hebben we in 2022 een tweede veldstudie uitgevoerd met lage concentraties (2,5 en 5 µM) gedurende twee seizoenen om de seizoensgebonden impact van open velden te evalueren (Aanvullende figuur S2A). Zoals verwacht produceerden beide toepassingen van 5 µM MiZax groeibevorderende effecten die vergelijkbaar waren met die in de eerste proef: een toename in planthoogte, meer vertakkingen, een hogere biomassa en een groter aantal knollen (Fig. 2; Aanvullende figuur S3). Belangrijk is dat we significante effecten van deze plantengroeiregulatoren waarnamen bij een concentratie van 2,5 µM, terwijl de GA-behandeling niet de voorspelde effecten vertoonde. Dit resultaat suggereert dat MiZax zelfs bij lagere concentraties dan verwacht kan worden gebruikt. Daarnaast zorgde de toepassing van MiZax ook voor een toename in de lengte en breedte van de knollen (Aanvullende figuur S2B). We vonden ook een significante toename in het knolgewicht, maar de concentratie van 2,5 µM werd alleen in beide plantseizoenen toegepast.
Fenotypische beoordeling van de impact van MiZax op vroegrijpe aardappelplanten in het KAU-veld, uitgevoerd in 2022. De gegevens representeren het gemiddelde ± standaarddeviatie. n≥15. Statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van een eenwegsvariantieanalyse (ANOVA) en de post-hoctoets van Tukey. Sterretjes geven statistisch significante verschillen aan in vergelijking met de simulatie (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, niet significant). HA – humuszuur; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
Om de effecten van behandeling (T) en jaar (Y) beter te begrijpen, werd een tweeweg-ANOVA gebruikt om hun interactie (T x Y) te onderzoeken. Hoewel alle biostimulanten (T) de hoogte en biomassa van de aardappelplant significant verhoogden, verhoogden alleen MiZax3 en MiZax5 het aantal knollen en het gewicht significant, wat aangeeft dat de bidirectionele reacties van aardappelknollen op de twee MiZax in wezen vergelijkbaar waren (Fig. 3). Bovendien wordt het weer aan het begin van het seizoen warmer (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) (gemiddeld 28 °C en 52% luchtvochtigheid (2022)), wat de totale knolbiomassa significant vermindert (Fig. 2; Aanvullende Fig. S3).
Onderzoek de effecten van een behandeling met 5 µm (T), het jaar (Y) en hun interactie (T x Y) op aardappelen. De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± standaarddeviatie. n ≥ 30. Statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van tweeweg-variantieanalyse (ANOVA). Sterretjes geven statistisch significante verschillen aan in vergelijking met de simulatie (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, niet significant). HA – humuszuur; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
De behandeling met MiZax bleek echter nog steeds de groei van laatrijpende planten te stimuleren. Over het geheel genomen toonden onze drie onafhankelijke experimenten onomstotelijk aan dat de toepassing van MiZax een significant effect heeft op de plantstructuur door het aantal takken te verhogen. Er was zelfs een significant tweezijdig interactie-effect tussen (T) en (Y) op het aantal takken na behandeling met MiZax (Fig. 3). Dit resultaat is consistent met hun activiteit als negatieve regulatoren van de strigolacton (SL)-biosynthese26. Bovendien hebben we eerder aangetoond dat behandeling met Zaxinone zetmeelaccumulatie in rijstwortels veroorzaakt35, wat de toename in grootte en gewicht van aardappelknollen na behandeling met MiZax zou kunnen verklaren, aangezien knollen voornamelijk uit zetmeel bestaan.
Fruitgewassen zijn belangrijke economische planten. Aardbeien zijn gevoelig voor abiotische stressfactoren zoals droogte en hoge temperaturen. Daarom onderzochten we het effect van MiZax op aardbeien door de bladeren te besproeien. We dienden eerst MiZax toe in een concentratie van 10 µM om het effect ervan op de groei van aardbeien (cultivar Festival) te evalueren. Interessant genoeg zagen we dat MiZax3 het aantal stolonen significant verhoogde, wat overeenkwam met een toename van de vertakking, terwijl MiZax5 de bloeisnelheid, de plantbiomassa en het bladoppervlak verbeterde onder kasomstandigheden (aanvullende figuur S4), wat suggereert dat deze twee verbindingen biologisch van elkaar kunnen verschillen. Gebeurtenissen 26,27. Om hun effecten op aardbeien onder realistische landbouwomstandigheden verder te begrijpen, voerden we veldproeven uit met 5 en 10 µM MiZax op aardbeienplanten (cv. Sweet Charlie) geteeld in halfzandgrond in 2021 (fig. S5A). In vergelijking met GC zagen we geen toename in de biomassa van de plant, maar wel een trend naar een toename in het aantal vruchten (Fig. C6A-B). De toepassing van MiZax resulteerde echter in een significante toename van het gewicht van individuele vruchten en suggereerde een concentratieafhankelijkheid (Aanvullende figuur S5B; Aanvullende figuur S6B), wat wijst op de invloed van deze plantengroeiregulatoren op de kwaliteit van aardbeien wanneer ze onder woestijnomstandigheden worden toegepast.
Om te begrijpen of het groeibevorderende effect varieert per cultivar, selecteerden we twee commerciële aardbeiencultivars in Saoedi-Arabië (Sweet Charlie en Festival) en voerden we in 2022 twee veldstudies uit met lage concentraties MiZax (2,5 en 5 µM). Bij Sweet Charlie nam het totale aantal vruchten weliswaar niet significant toe, maar de vruchtbiomassa van planten behandeld met MiZax was over het algemeen hoger en het aantal vruchten per perceel nam toe na de MiZax3-behandeling (Fig. 4). Deze gegevens suggereren verder dat de biologische activiteiten van MiZax3 en MiZax5 mogelijk verschillen. Bovendien zagen we na behandeling met MiZax een toename in het verse en droge gewicht van de planten, evenals in de lengte van de plantenscheuten. Wat betreft het aantal stolonen en nieuwe planten, vonden we alleen een toename bij 5 µM MiZax (Fig. 4), wat aangeeft dat de optimale MiZax-coördinatie afhankelijk is van de plantensoort.
Het effect van MiZax op de plantstructuur en de aardbeienopbrengst (variëteit Sweet Charlie) van KAU-velden, uitgevoerd in 2022. De gegevens representeren het gemiddelde ± standaarddeviatie. n ≥ 15, maar het aantal vruchten per perceel werd berekend op basis van het gemiddelde van 15 planten uit drie percelen (n = 3). Statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van een eenzijdige variantieanalyse (ANOVA) en de post-hoctoets van Tukey of een tweezijdige t-toets van Student. Sterretjes geven statistisch significante verschillen aan in vergelijking met de simulatie (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, niet significant). HA – humuszuur; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
We observeerden ook een vergelijkbare groeistimulerende activiteit in termen van vruchtgewicht en plantbiomassa bij aardbeien van het ras Festival (Fig. 5), maar vonden geen significante verschillen in het totale aantal vruchten per plant of per perceel (Fig. 5). Interessant is dat de toepassing van MiZax de plantlengte en het aantal stolonen deed toenemen, wat aangeeft dat deze plantengroeiregulatoren gebruikt kunnen worden om de groei van fruitgewassen te verbeteren (Fig. 5). Daarnaast hebben we verschillende biochemische parameters gemeten om de fruitkwaliteit van de twee cultivars die in het veld verzameld waren te begrijpen, maar we vonden geen verschillen tussen alle behandelingen (Aanvullende figuur S7; Aanvullende figuur S8).
Effect van MiZax op de plantstructuur en aardbeienopbrengst in het KAU-veld (Festival-variëteit), 2022. De gegevens zijn weergegeven als gemiddelde ± standaarddeviatie. n ≥ 15, maar het aantal vruchten per perceel werd berekend op basis van het gemiddelde van 15 planten uit drie percelen (n = 3). Statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van een eenzijdige variantieanalyse (ANOVA) en de post-hoctoets van Tukey of een tweezijdige t-toets van Student. Sterretjes geven statistisch significante verschillen aan in vergelijking met de simulatie (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, niet significant). HA – humuszuur; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
In onze studies naar aardbeien bleken de biologische activiteiten van MiZax3 en MiZax5 verschillend te zijn. We onderzochten eerst de effecten van behandeling (T) en jaar (Y) op hetzelfde ras (Sweet Charlie) met behulp van een tweeweg-ANOVA om hun interactie (T x Y) te bepalen. Hieruit bleek dat HA geen effect had op het aardbeienras (Sweet Charlie), terwijl 5 μM MiZax3 en MiZax5 de biomassa van de plant en de vrucht significant verhoogden (Fig. 6). Dit wijst erop dat de tweeweg-interacties van de twee MiZax zeer vergelijkbaar zijn in het bevorderen van de aardbeienproductie.
Beoordeel de effecten van een behandeling met 5 µM (T), het jaar (Y) en hun interactie (T x Y) op aardbeien (cv. Sweet Charlie). De gegevens worden weergegeven als gemiddelde ± standaarddeviatie. n ≥ 30. Statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van tweeweg-variantieanalyse (ANOVA). Sterretjes geven statistisch significante verschillen aan in vergelijking met de simulatie (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, niet significant). HA – humuszuur; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
Omdat de MiZax-activiteit op de twee cultivars enigszins verschilde (Fig. 4; Fig. 5), hebben we bovendien een tweeweg-ANOVA uitgevoerd waarbij de behandeling (T) en de twee cultivars (C) werden vergeleken. Ten eerste had geen enkele behandeling invloed op het aantal vruchten per perceel (Fig. 7), wat aangeeft dat er geen significante interactie was tussen (T x C) en suggereert dat noch MiZax noch HA bijdragen aan het totale aantal vruchten. Daarentegen verhoogde MiZax (maar niet HA) het plantgewicht, het vruchtgewicht, de uitlopers en de nieuwe planten significant (Fig. 7), wat aangeeft dat MiZax3 en MiZax5 de groei van verschillende aardbeiencultivars significant bevorderen. Op basis van de tweeweg-ANOVA (T x Y) en (T x C) kunnen we concluderen dat de groeibevorderende activiteiten van MiZax3 en MiZax5 onder veldomstandigheden zeer vergelijkbaar en consistent zijn.
Evaluatie van aardbeienbehandeling met 5 µM (T), twee variëteiten (C) en hun interactie (T x C). De gegevens representeren het gemiddelde ± standaarddeviatie. n ≥ 30, maar het aantal vruchten per perceel werd berekend op basis van het gemiddelde van 15 planten uit drie percelen (n = 6). Statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van tweeweg-variantieanalyse (ANOVA). Sterretjes geven statistisch significante verschillen aan in vergelijking met de simulatie (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, niet significant). HA – humuszuur; MZ3, MiZax3; MZ5, MiZax5.
Ten slotte gebruikten we principale componentenanalyse (PCA) om de effecten van de toegepaste verbindingen op aardappelen (T x Y) en aardbeien (T x C) te evalueren. Deze figuren laten zien dat de HA-behandeling vergelijkbaar is met aceton bij aardappelen of water bij aardbeien (Figuur 8), wat wijst op een relatief klein positief effect op de plantengroei. Interessant is dat de algehele effecten van MiZax3 en MiZax5 dezelfde verdeling vertoonden bij aardappelen (Figuur 8A), terwijl de verdeling van deze twee verbindingen bij aardbeien verschillend was (Figuur 8B). Hoewel MiZax3 en MiZax5 een overwegend positieve verdeling vertoonden in plantengroei en opbrengst, gaf de PCA-analyse aan dat de groeiregulerende activiteit mogelijk ook afhankelijk is van de plantensoort.
Hoofdcomponentenanalyse (PCA) van (A) aardappelen (T x Y) en (B) aardbeien (T x C). Scoreplots voor beide groepen. Een lijn die elke component verbindt, leidt naar het centrum van de cluster.
Samenvattend, gebaseerd op onze vijf onafhankelijke veldstudies met twee waardevolle gewassen en in lijn met onze eerdere rapporten van 2020 tot 202226, zijn MiZax3 en MiZax5 veelbelovende plantengroeiregulatoren die de plantengroei van diverse gewassen kunnen verbeteren, waaronder granen, houtachtige planten (dadelpalmen) en fruitgewassen26,27. Hoewel de moleculaire mechanismen achter hun biologische activiteiten nog onduidelijk zijn, hebben ze een groot potentieel voor veldtoepassingen. Bovendien wordt MiZax, in vergelijking met humuszuur, in veel kleinere hoeveelheden toegepast (micromolair of milligramniveau) en zijn de positieve effecten veel sterker. Daarom schatten we de dosering van MiZax3 per toepassing (van lage tot hoge concentratie): 3, 6 of 12 g/ha en de dosering van MiZax5: 4, 7 of 13 g/ha, waardoor deze plantengroeiregulatoren nuttig zijn voor het verbeteren van de gewasopbrengst. Zeer haalbaar.
Geplaatst op: 15 maart 2024