Il cambiamento climatico e la rapida crescita demografica sono diventati sfide chiave per la sicurezza alimentare globale. Una soluzione promettente è l'uso diregolatori della crescita delle piante(PGR) per aumentare le rese delle colture e superare condizioni di crescita sfavorevoli come i climi desertici. Recentemente, il carotenoide zaxinone e due dei suoi analoghi (MiZax3 e MiZax5) hanno dimostrato una promettente attività di promozione della crescita in colture cerealicole e orticole in condizioni di serra e in campo. In questo studio, abbiamo ulteriormente indagato gli effetti di diverse concentrazioni di MiZax3 e MiZax5 (5 μM e 10 μM nel 2021; 2,5 μM e 5 μM nel 2022) sulla crescita e sulla resa di due colture orticole di alto valore in Cambogia: patata e fragola saudita. In cinque prove di campo indipendenti dal 2021 al 2022, l'applicazione di entrambi i MiZax ha migliorato significativamente le caratteristiche agronomiche delle piante, le componenti della resa e la resa complessiva. Vale la pena notare che il MiZax viene utilizzato a dosi molto inferiori rispetto all'acido umico (un composto commerciale ampiamente utilizzato qui a scopo di confronto). Pertanto, i nostri risultati dimostrano che MiZax è un regolatore di crescita vegetale molto promettente, utilizzabile per stimolare la crescita e la resa delle colture orticole anche in condizioni desertiche e a concentrazioni relativamente basse.
Secondo l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura (FAO), i nostri sistemi di produzione alimentare dovranno quasi triplicare entro il 2050 per nutrire una popolazione mondiale in crescita (FAO: Il mondo avrà bisogno del 70% in più di cibo entro il 20501). Infatti, la rapida crescita demografica, l'inquinamento, la diffusione di parassiti e soprattutto le alte temperature e la siccità causate dai cambiamenti climatici rappresentano tutte sfide per la sicurezza alimentare globale2. A questo proposito, aumentare la resa lorda delle colture agricole in condizioni subottimali è una delle soluzioni indiscutibili a questo problema urgente. Tuttavia, la crescita e lo sviluppo delle piante dipendono principalmente dalla disponibilità di nutrienti nel suolo e sono fortemente limitati da fattori ambientali avversi, tra cui siccità, salinità o stress biotico3,4,5. Questi stress possono avere un impatto negativo sulla salute e sullo sviluppo delle colture e, in ultima analisi, portare a una riduzione delle rese6. Inoltre, le limitate risorse di acqua dolce incidono gravemente sull'irrigazione delle colture, mentre i cambiamenti climatici globali riducono inevitabilmente la superficie dei terreni coltivabili ed eventi come le ondate di calore riducono la produttività delle colture7,8. Le alte temperature sono comuni in molte parti del mondo, inclusa l'Arabia Saudita. L'uso di biostimolanti o regolatori della crescita delle piante (PGR) è vantaggioso per accorciare il ciclo di crescita e massimizzare la resa. Può migliorare la resilienza delle colture e consentire alle piante di far fronte a condizioni di crescita sfavorevoli9. A questo proposito, i biostimolanti e i regolatori della crescita delle piante possono essere utilizzati in concentrazioni ottimali per migliorare la crescita e la produttività delle piante10,11.
I carotenoidi sono tetraterpenoidi che fungono anche da precursori per i fitormoni acido abscissico (ABA) e strigolattone (SL)12,13,14, nonché per i regolatori della crescita recentemente scoperti zaxinone, anorene e ciclocitrale15,16,17,18,19. Tuttavia, la maggior parte dei metaboliti attuali, compresi i derivati dei carotenoidi, ha fonti naturali limitate e/o è instabile, il che rende difficile la loro applicazione diretta in questo campo. Pertanto, negli ultimi anni, sono stati sviluppati e testati diversi analoghi/mimetici di ABA e SL per applicazioni agricole20,21,22,23,24,25. Allo stesso modo, abbiamo recentemente sviluppato dei mimetici di zaxinone (MiZax), un metabolita che promuove la crescita e che potrebbe esercitare i suoi effetti migliorando il metabolismo degli zuccheri e regolando l'omeostasi di SL nelle radici del riso19,26. I mimetici di zaxinone 3 (MiZax3) e MiZax5 (le cui strutture chimiche sono mostrate nella Figura 1A) hanno mostrato un'attività biologica paragonabile a quella dello zaxinone in piante di riso selvatico coltivate in idroponica e in terreno26. Inoltre, il trattamento di pomodoro, palma da dattero, peperone verde e zucca con zaxinone, MiZax3 e MiZx5 ha migliorato la crescita e la produttività delle piante, ovvero la resa e la qualità del peperone, in condizioni di serra e in campo aperto, indicando il loro ruolo come biostimolanti e l'uso di PGR27. È interessante notare che MiZax3 e MiZax5 hanno anche migliorato la tolleranza al sale del peperone verde coltivato in condizioni di elevata salinità, e MiZax3 ha aumentato il contenuto di zinco nei frutti quando incapsulato con strutture metallo-organiche contenenti zinco7,28.
(A) Strutture chimiche di MiZax3 e MiZax5. (B) Effetto della nebulizzazione fogliare di MZ3 e MZ5 a concentrazioni di 5 µM e 10 µM su piante di patata in condizioni di campo aperto. L'esperimento si svolgerà nel 2021. I dati sono presentati come media ± DS. n≥15. L'analisi statistica è stata eseguita utilizzando l'analisi della varianza a una via (ANOVA) e il test post hoc di Tukey. Gli asterischi indicano differenze statisticamente significative rispetto alla simulazione (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, non significativo). HA – acido umico; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – acido umico; MZ3, MiZax3, MiZax5;
In questo lavoro, abbiamo valutato MiZax (MiZax3 e MiZax5) a tre concentrazioni fogliari (5 µM e 10 µM nel 2021 e 2,5 µM e 5 µM nel 2022) e le abbiamo confrontate con la patata (Solanum tuberosum L). L'acido umico (HA), un regolatore di crescita commerciale, è stato confrontato con le fragole (Fragaria ananassa) in prove in serra nel 2021 e nel 2022 e in quattro prove in campo nel Regno dell'Arabia Saudita, una tipica regione a clima desertico. Sebbene l'HA sia un biostimolante ampiamente utilizzato con molti effetti benefici, tra cui l'aumento della disponibilità di nutrienti nel suolo e la promozione della crescita delle colture attraverso la regolazione dell'omeostasi ormonale, i nostri risultati indicano che MiZax è superiore all'HA.
I tuberi di patata della varietà Diamond sono stati acquistati dalla Jabbar Nasser Al Bishi Trading Company, Jeddah, Arabia Saudita. Le piantine di due varietà di fragole, "Sweet Charlie" e "Festival", e l'acido umico sono stati acquistati dalla Modern Agritech Company, Riyadh, Arabia Saudita. Tutto il materiale vegetale utilizzato in questo lavoro è conforme alla Dichiarazione di politica dell'IUCN sulla ricerca che coinvolge specie minacciate di estinzione e alla Convenzione sul commercio internazionale delle specie di fauna e flora selvatiche minacciate di estinzione (CITES).
Il sito sperimentale si trova a Hada Al-Sham, in Arabia Saudita (21°48′3″N, 39°43′25″E). Il terreno è franco-sabbioso, con pH 7,8 e conducibilità elettrica (EC) di 1,79 dcm-130. Le proprietà del suolo sono riportate nella Tabella supplementare S1.
Tre piantine di fragola (Fragaria x ananassa D. var. Festival) allo stadio di foglia vera sono state divise in tre gruppi per valutare l'effetto della nebulizzazione fogliare con 10 μM di MiZax3 e MiZax5 sulle caratteristiche di crescita e sul tempo di fioritura in condizioni di serra. Come trattamento modello è stata utilizzata la nebulizzazione delle foglie con acqua (contenente lo 0,1% di acetone). Le nebulizzazioni fogliari con MiZax sono state applicate 7 volte a intervalli di una settimana. Due esperimenti indipendenti sono stati condotti rispettivamente il 15 e il 28 settembre 2021. La dose iniziale di ciascun composto era di 50 ml, poi gradualmente aumentata fino a una dose finale di 250 ml. Per due settimane consecutive, è stato registrato ogni giorno il numero di piante in fioritura e il tasso di fioritura è stato calcolato all'inizio della quarta settimana. Per determinare i caratteri di crescita, sono stati misurati il numero di foglie, il peso fresco e secco della pianta, la superficie fogliare totale e il numero di stoloni per pianta al termine della fase di crescita e all'inizio della fase riproduttiva. La superficie fogliare è stata misurata utilizzando un misuratore di superficie fogliare e i campioni freschi sono stati essiccati in forno a 100 °C per 48 ore.
Sono state effettuate due prove in campo: aratura precoce e tardiva. I tuberi di patata della varietà “Diamant” sono stati piantati a novembre e febbraio, con periodi di maturazione rispettivamente precoce e tardiva. I biostimolanti (MiZax-3 e -5) sono stati utilizzati a concentrazioni di 5,0 e 10,0 µM (2021) e 2,5 e 5,0 µM (2022). Acido umico (HA) spruzzato a 1 g/l 8 volte a settimana. Acqua o acetone sono stati utilizzati come controllo negativo. Il disegno sperimentale in campo è mostrato nella Figura supplementare S1. Per condurre gli esperimenti in campo è stato utilizzato un disegno a blocchi randomizzati completi (RCBD) con un'area di parcella di 2,5 m × 3,0 m. Ogni trattamento è stato ripetuto tre volte come repliche indipendenti. La distanza tra ciascuna parcella è di 1,0 m e la distanza tra ciascun blocco è di 2,0 m. La distanza tra le piante è di 0,6 m e la distanza tra le file è di 1 m. Le piante di patate sono state irrigate quotidianamente a goccia con una portata di 3,4 litri per ogni gocciolatore. Il sistema è in funzione due volte al giorno per 10 minuti ogni volta per fornire acqua alle piante. Sono stati applicati tutti i metodi agrotecnici raccomandati per la coltivazione delle patate in condizioni di siccità31. Quattro mesi dopo la semina, sono stati misurati l'altezza delle piante (cm), il numero di ramificazioni per pianta, la composizione e la resa delle patate e la qualità dei tuberi utilizzando tecniche standard.
Piantine di due varietà di fragole (Sweet Charlie e Festival) sono state testate in condizioni di campo. I biostimolanti (MiZax-3 e -5) sono stati utilizzati come irrorazione fogliare a concentrazioni di 5,0 e 10,0 µM (2021) e 2,5 e 5,0 µM (2022) otto volte a settimana. Utilizzare 1 g di HA per litro come irrorazione fogliare in parallelo con MiZax-3 e -5, con una miscela di controllo H2O o acetone come controllo negativo. Le piantine di fragole sono state piantate in una parcella di 2,5 x 3 m all'inizio di novembre con una distanza tra le piante di 0,6 m e una distanza tra le file di 1 m. L'esperimento è stato condotto presso RCBD ed è stato ripetuto tre volte. Le piante sono state irrigate per 10 minuti ogni giorno alle 7:00 e alle 17:00 utilizzando un sistema di irrigazione a goccia con gocciolatori distanziati di 0,6 m e con una capacità di 3,4 L. I componenti agrotecnici e i parametri di resa sono stati misurati durante la stagione di crescita. La qualità dei frutti, inclusi TSS (%), vitamina C32, acidità e composti fenolici totali33, è stata valutata presso il Laboratorio di Fisiologia e Tecnologia Post-raccolta dell'Università Re Abdulaziz.
I dati sono espressi come medie e le variazioni sono espresse come deviazioni standard. La significatività statistica è stata determinata utilizzando l'ANOVA a una via (ANOVA a una via) o l'ANOVA a due vie utilizzando il test di confronto multiplo di Tukey con un livello di probabilità di p < 0,05 o un test t di Student a due code per rilevare differenze significative (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001). Tutte le interpretazioni statistiche sono state eseguite utilizzando GraphPad Prism versione 8.3.0. Le associazioni sono state testate utilizzando l'analisi delle componenti principali (PCA), un metodo statistico multivariato, utilizzando il pacchetto R 34.
In un precedente studio, abbiamo dimostrato l'attività di promozione della crescita di MiZax a concentrazioni di 5 e 10 μM in piante orticole e abbiamo migliorato l'indicatore di clorofilla nel test SPAD (Soil Plant Assay)27. Sulla base di questi risultati, abbiamo utilizzato le stesse concentrazioni per valutare gli effetti di MiZax sulla patata, un'importante coltura alimentare globale, in prove in campo in climi desertici nel 2021. In particolare, eravamo interessati a verificare se MiZax potesse aumentare l'accumulo di amido, prodotto finale della fotosintesi. Nel complesso, l'applicazione di MiZax ha migliorato la crescita delle piante di patata rispetto all'acido umico (HA), determinando un aumento dell'altezza della pianta, della biomassa e del numero di ramificazioni (Fig. 1B). Inoltre, abbiamo osservato che 5 μM di MiZax3 e MiZax5 hanno avuto un effetto più marcato sull'aumento dell'altezza della pianta, del numero di ramificazioni e della biomassa rispetto a 10 μM (Figura 1B). Oltre a migliorare la crescita, MiZax ha anche aumentato la resa, misurata in base al numero e al peso dei tuberi raccolti. L'effetto benefico complessivo è risultato meno pronunciato quando MiZax è stato somministrato a una concentrazione di 10 μM, suggerendo che questi composti dovrebbero essere somministrati a concentrazioni inferiori (Figura 1B). Inoltre, non abbiamo osservato differenze in tutti i parametri registrati tra i trattamenti con acetone (controllo negativo) e acqua (controllo), il che suggerisce che gli effetti di modulazione della crescita osservati non sono stati causati dal solvente, in accordo con il nostro precedente rapporto27.
Poiché la stagione di coltivazione delle patate in Arabia Saudita è caratterizzata da maturazione precoce e tardiva, abbiamo condotto un secondo studio sul campo nel 2022 utilizzando basse concentrazioni (2,5 e 5 µM) per due stagioni al fine di valutare l'impatto stagionale dei campi aperti (Figura supplementare S2A). Come previsto, entrambe le applicazioni di 5 μM di MiZax hanno prodotto effetti di promozione della crescita simili a quelli del primo esperimento: aumento dell'altezza delle piante, aumento della ramificazione, maggiore biomassa e aumento del numero di tuberi (Fig. 2; Figura supplementare S3). È importante sottolineare che abbiamo osservato effetti significativi di questi PGR a una concentrazione di 2,5 μM, mentre il trattamento con GA non ha mostrato gli effetti previsti. Questo risultato suggerisce che MiZax può essere utilizzato anche a concentrazioni inferiori a quelle previste. Inoltre, l'applicazione di MiZax ha anche aumentato la lunghezza e la larghezza dei tuberi (Figura supplementare S2B). Abbiamo anche riscontrato un aumento significativo del peso dei tuberi, ma la concentrazione di 2,5 µM è stata applicata solo in entrambe le stagioni di semina;
Valutazione fenotipica delle piante dell'impatto di MiZax su piante di patata a maturazione precoce nel campo KAU, effettuata nel 2022. I dati rappresentano la media ± deviazione standard. n≥15. L'analisi statistica è stata eseguita utilizzando l'analisi della varianza a una via (ANOVA) e il test post hoc di Tukey. Gli asterischi indicano differenze statisticamente significative rispetto alla simulazione (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, non significativo). HA – acido umico; MZ3, MiZax3, MiZax5; HA – acido umico; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Per comprendere meglio gli effetti del trattamento (T) e dell'anno (Y), è stata utilizzata un'ANOVA a due vie per esaminare la loro interazione (T x Y). Sebbene tutti i biostimolanti (T) abbiano aumentato significativamente l'altezza e la biomassa delle piante di patata, solo MiZax3 e MiZax5 hanno aumentato significativamente il numero e il peso dei tuberi, indicando che le risposte bidirezionali dei tuberi di patata ai due MiZax erano essenzialmente simili (Fig. 3). Inoltre, all'inizio della stagione il clima (https://www.timeanddate.com/weather/saudi-arabia/jeddah/climate) diventa più caldo (media 28 °C e umidità 52% (2022), il che riduce significativamente la biomassa complessiva dei tuberi (Fig. 2; Figura supplementare S3).
Studio degli effetti del trattamento con 5 µm (T), dell'anno (Y) e della loro interazione (T x Y) sulle patate. I dati rappresentano la media ± deviazione standard. n ≥ 30. L'analisi statistica è stata eseguita utilizzando l'analisi della varianza a due vie (ANOVA). Gli asterischi indicano differenze statisticamente significative rispetto alla simulazione (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, non significativo). HA – acido umico; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Tuttavia, il trattamento con Myzax tendeva comunque a stimolare la crescita delle piante a maturazione tardiva. Nel complesso, i nostri tre esperimenti indipendenti hanno dimostrato senza ombra di dubbio che l'applicazione di MiZax ha un effetto significativo sulla struttura della pianta aumentando il numero di ramificazioni. Infatti, c'era un significativo effetto di interazione bidirezionale tra (T) e (Y) sul numero di ramificazioni dopo il trattamento con MiZax (Fig. 3). Questo risultato è coerente con la loro attività come regolatori negativi della biosintesi degli strigolattone (SL)26. Inoltre, abbiamo precedentemente dimostrato che il trattamento con Zaxinone causa l'accumulo di amido nelle radici del riso35, il che potrebbe spiegare l'aumento di dimensioni e peso dei tuberi di patata dopo il trattamento con MiZax, poiché i tuberi sono composti principalmente da amido.
Le colture frutticole sono piante di grande importanza economica. Le fragole sono sensibili a condizioni di stress abiotico come siccità e alte temperature. Pertanto, abbiamo studiato l'effetto del MiZax sulle fragole mediante irrorazione fogliare. Inizialmente abbiamo somministrato MiZax a una concentrazione di 10 µM per valutarne l'effetto sulla crescita delle fragole (cultivar Festival). È interessante notare che abbiamo osservato che il MiZax3 ha aumentato significativamente il numero di stoloni, il che corrispondeva a una maggiore ramificazione, mentre il MiZax5 ha migliorato il tasso di fioritura, la biomassa vegetale e la superficie fogliare in condizioni di serra (Figura supplementare S4), suggerendo che questi due composti possono variare biologicamente. Eventi 26,27. Per comprendere ulteriormente i loro effetti sulle fragole in condizioni agricole reali, abbiamo condotto prove in campo applicando 5 e 10 μM di MiZax a piante di fragola (cv. Sweet Charlie) coltivate in terreno semi-sabbioso nel 2021 (fig. S5A). Rispetto al GC, non abbiamo osservato un aumento della biomassa vegetale, ma abbiamo riscontrato una tendenza verso un aumento del numero di frutti (Fig. C6A-B). Tuttavia, l'applicazione di MiZax ha determinato un aumento significativo del peso del singolo frutto e ha suggerito una dipendenza dalla concentrazione (Figura supplementare S5B; Figura supplementare S6B), indicando l'influenza di questi regolatori di crescita vegetale sulla qualità dei frutti di fragola quando applicati in condizioni desertiche.
Per comprendere se l'effetto di promozione della crescita dipenda dal tipo di cultivar, abbiamo selezionato due cultivar commerciali di fragole in Arabia Saudita (Sweet Charlie e Festival) e condotto due studi in campo nel 2022 utilizzando basse concentrazioni di MiZax (2,5 e 5 µM). Per Sweet Charlie, sebbene il numero totale di frutti non sia aumentato in modo significativo, la biomassa dei frutti è risultata generalmente maggiore per le piante trattate con MiZax e il numero di frutti per parcella è aumentato dopo il trattamento con MiZax3 (Fig. 4). Questi dati suggeriscono inoltre che le attività biologiche di MiZax3 e MiZax5 potrebbero differire. Inoltre, dopo il trattamento con MiZax, abbiamo osservato un aumento del peso fresco e secco delle piante, nonché della lunghezza dei germogli. Per quanto riguarda il numero di stoloni e nuove piante, abbiamo riscontrato un aumento solo a 5 μM di MiZax (Fig. 4), indicando che il coordinamento ottimale di MiZax dipende dalla specie vegetale.
Effetto di MiZax sulla struttura della pianta e sulla resa delle fragole (varietà Sweet Charlie) nei campi KAU, condotto nel 2022. I dati rappresentano la media ± deviazione standard. n ≥ 15, ma il numero di frutti per parcella è stato calcolato in media da 15 piante provenienti da tre parcelle (n = 3). L'analisi statistica è stata eseguita utilizzando l'analisi della varianza a una via (ANOVA) e il test post hoc di Tukey o il test t di Student a due code. Gli asterischi indicano differenze statisticamente significative rispetto alla simulazione (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, non significativo). HA – acido umico; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Abbiamo inoltre osservato un'attività di stimolazione della crescita simile in relazione al peso dei frutti e alla biomassa vegetale nelle fragole della varietà Festival (Fig. 5), tuttavia non abbiamo riscontrato differenze significative nel numero totale di frutti per pianta o per parcella (Fig. 5); . È interessante notare che l'applicazione di MiZax ha aumentato la lunghezza della pianta e il numero di stoloni, indicando che questi regolatori della crescita vegetale possono essere utilizzati per migliorare la crescita delle colture frutticole (Fig. 5). Inoltre, abbiamo misurato diversi parametri biochimici per comprendere la qualità dei frutti delle due cultivar raccolte in campo, ma non abbiamo ottenuto alcuna differenza tra tutti i trattamenti (Figura supplementare S7; Figura supplementare S8).
Effetto di MiZax sulla struttura della pianta e sulla resa delle fragole nel campo KAU (varietà Festival), 2022. I dati sono espressi come media ± deviazione standard. n ≥ 15, ma il numero di frutti per parcella è stato calcolato in media su 15 piante provenienti da tre parcelle (n = 3). L'analisi statistica è stata eseguita utilizzando l'analisi della varianza a una via (ANOVA) e il test post hoc di Tukey o il test t di Student a due code. Gli asterischi indicano differenze statisticamente significative rispetto alla simulazione (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, non significativo). HA – acido umico; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Nei nostri studi sulle fragole, le attività biologiche di MiZax3 e MiZax5 si sono rivelate diverse. Abbiamo prima esaminato gli effetti del trattamento (T) e dell'anno (Y) sulla stessa cultivar (Sweet Charlie) utilizzando un'ANOVA a due vie per determinare la loro interazione (T x Y). Pertanto, il GA non ha avuto alcun effetto sulla cultivar di fragola (Sweet Charlie), mentre 5 μM di MiZax3 e MiZax5 hanno aumentato significativamente la biomassa della pianta e del frutto (Fig. 6), indicando che le interazioni a due vie dei due MiZax sono molto simili nella promozione della produzione di fragole.
Valutare gli effetti del trattamento con 5 µM (T), dell'anno (Y) e della loro interazione (T x Y) sulle fragole (cv. Sweet Charlie). I dati rappresentano la media ± deviazione standard. n ≥ 30. L'analisi statistica è stata eseguita utilizzando l'analisi della varianza a due vie (ANOVA). Gli asterischi indicano differenze statisticamente significative rispetto alla simulazione (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, non significativo). HA – acido umico; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Inoltre, dato che l'attività di MiZax sulle due cultivar era leggermente diversa (Fig. 4; Fig. 5), abbiamo eseguito un'ANOVA a due vie confrontando il trattamento (T) e le due cultivar (C). In primo luogo, nessun trattamento ha influenzato il numero di frutti per parcella (Fig. 7), indicando nessuna interazione significativa tra (T x C) e suggerendo che né MiZax né HA contribuiscono al numero totale di frutti. Al contrario, MiZax (ma non HA) ha aumentato significativamente il peso della pianta, il peso dei frutti, gli stoloni e le nuove piante (Fig. 7), indicando che MiZax3 e MiZax5 promuovono significativamente la crescita di diverse cultivar di fragole. Sulla base dell'ANOVA a due vie (T x Y) e (T x C), possiamo concludere che le attività di promozione della crescita di MiZax3 e MiZax5 in condizioni di campo sono molto simili e coerenti.
Valutazione del trattamento delle fragole con 5 µM (T), due varietà (C) e la loro interazione (T x C). I dati rappresentano la media ± deviazione standard. n ≥ 30, ma il numero di frutti per parcella è stato calcolato in media da 15 piante provenienti da tre parcelle (n = 6). L'analisi statistica è stata eseguita utilizzando l'analisi della varianza a due vie (ANOVA). Gli asterischi indicano differenze statisticamente significative rispetto alla simulazione (*p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001, ****p < 0,0001; ns, non significativo). HA – acido umico; MZ3, MiZax3, MiZax5;
Infine, abbiamo utilizzato l'analisi delle componenti principali (PCA) per valutare gli effetti dei composti applicati su patate (T x Y) e fragole (T x C). Queste figure mostrano che il trattamento con HA è simile all'acetone nelle patate o all'acqua nelle fragole (Figura 8), indicando un effetto positivo relativamente piccolo sulla crescita delle piante. È interessante notare che gli effetti complessivi di MiZax3 e MiZax5 hanno mostrato la stessa distribuzione nelle patate (Figura 8A), mentre la distribuzione di questi due composti nelle fragole era diversa (Figura 8B). Sebbene MiZax3 e MiZax5 abbiano mostrato una distribuzione prevalentemente positiva nella crescita e nella resa delle piante, l'analisi PCA ha indicato che l'attività di regolazione della crescita può dipendere anche dalla specie vegetale.
Analisi delle componenti principali (PCA) di (A) patate (T x Y) e (B) fragole (T x C). Grafici dei punteggi per entrambi i gruppi. La linea che collega ciascuna componente conduce al centro del cluster.
In sintesi, sulla base dei nostri cinque studi di campo indipendenti su due colture di alto valore e in linea con i nostri precedenti rapporti dal 2020 al 202226,27, MiZax3 e MiZax5 sono promettenti regolatori della crescita delle piante in grado di migliorare la crescita e la resa delle colture, tra cui cereali, piante legnose (palme da dattero) e frutticoltura orticola26,27. Sebbene i meccanismi molecolari al di là delle loro attività biologiche rimangano elusivi, presentano un grande potenziale per le applicazioni in campo. Il vantaggio principale è che, rispetto all'acido umico, MiZax viene applicato in quantità molto inferiori (a livello micromolare o milligrammico) e gli effetti positivi sono più pronunciati. Pertanto, stimiamo il dosaggio di MiZax3 per applicazione (da bassa ad alta concentrazione): 3, 6 o 12 g/ha, e il dosaggio di MiZax5: 4, 7 o 13 g/ha, rendendo questi PGR utili per migliorare le rese delle colture. Assolutamente fattibile.
Data di pubblicazione: 29-lug-2024