Совместное внекорневое применение Zn и Fe увеличивает концентрацию микроэлементов в зерне и снижает водный стресс у различных видов пшеницы и плоидного уровня.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 20328 (2022) Цитировать эту статью

1433 Доступа

1 Цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Целью данного исследования было изучение реакции нескольких видов пшеницы с разным уровнем плоидности на внекорневую подкормку цинком (Zn) и железом (Fe) при различных водных режимах. Тридцать пять генотипов пшеницы, в том числе девятнадцать тетраплоидов из десяти различных видов, десять гексаплоидов из пяти видов и шесть диплоидов из трех видов, были оценены в полевых условиях при двух режимах влажности со следующими четырьмя обработками: контроль, внекорневое внесение Zn, внекорневое внесение Fe. внесение и внекорневое внесение Zn+Fe. Эксперименты проводились по схеме расщепленных площадок в рандомизированной полной блочной схеме с двумя повторностями в каждом режиме влажности. Водный стресс отрицательно повлиял на все измеряемые показатели, за исключением содержания в зернах Zn и Fe. Совместное внекорневое применение Zn + Fe значительно увеличило урожайность и смягчило снижение урожайности, вызванное водным стрессом. Применение Zn и Fe значительно увеличило содержание обоих микроэлементов в зерне при обоих условиях влажности. Тетра- и гексаплоидные виды давали почти в четыре раза больше зерна, чем неулучшенные диплоидные виды, и меньше подвергались водному стрессу. Все уровни плоидности почти одинаково реагировали на обработку Zn и Fe, при этом комбинированное применение было столь же эффективным, как и каждый элемент по отдельности. Наибольшая прибавка урожая в ответ на совместное применение Zn + Fe в двух условиях увлажнения и наибольшее содержание Zn в зерне в ответ на внесение Zn в условиях водного стресса наблюдались у гексаплоидной пшеницы. Совместное внекорневое применение Zn и Fe увеличивает содержание Zn и Fe в зерне и смягчает неблагоприятное воздействие водного стресса на все уровни плоидности пшеницы, что делает биофортификацию экономически эффективной.

Во всем мире пшеница занимает центральное место в питании человека, и урожайность ее зерна постоянно улучшалась благодаря усилиям по селекции и управлению на протяжении последних нескольких десятилетий1. Однако повышение урожайности было связано со значительным снижением содержания в зерне белка и минералов, особенно таких микроэлементов, как цинк (Zn) и железо (Fe)2,3.

Как правило, зерно коммерческих сортов пшеницы содержит 20–35 мг/кг Zn и Fe4,5, что недостаточно для рациона человека, в котором пшеница является основным источником необходимых минералов6. Помимо растительных факторов, почти половина почв, возделываемых зерновыми, во всем мире представляют собой почвы с недостаточной концентрацией доступного Zn (т.е. химически растворимого Zn), что дополнительно приводит к снижению концентрации Zn в зернах7. Дефицит диетического Zn и Fe связан с различными проблемами со здоровьем, такими как задержка роста, анемия, подавление иммунной функции, функции мозга, нарушения развития и уязвимость к смертельным инфекционным заболеваниям из-за иммунной дисфункции, особенно у детей6.

Среди стратегий борьбы с такими недостатками — биофортификация, которая увеличивает содержание минеральных питательных веществ в сельскохозяйственных культурах либо с помощью агрономических методов, таких как внесение удобрений, либо с помощью генетических манипуляций для получения сортов с более высокой способностью усваивать и накапливать минеральные вещества8. Мероприятия по улучшению урожая пшеницы с высокой плотностью Zn/Fe в первую очередь направлены на изучение доступного генетического разнообразия Fe и Zn6. Чтобы выявить полезную изменчивость для генетической биофортификации, упор был сделан на скрининг видов-предшественников, включая Triticum monococcum L., T. turgidum L. ssp. dicoccoides (Körn. ex Asch. et Graebn.) Thell., Triticum turgidum L. ssp. dicoccum (Schrank) Thell., T. aestivum ssp. спелта и Ае. таущие9,10.

Как правило, микроудобрения вносятся в почву или распыляются на листву11,12 и эффективно повышают концентрацию в зерне пшеницы4. Однако исследования показали, что внекорневая подкормка более эффективна, чем внесение в почву13,14. Что касается Fe, было показано, что Fe-EDTA оказался лучшим удобрением для повышения концентрации Fe в зерне15, главным образом потому, что Fe быстро превращается в недоступные формы при внесении в почвы с диапазоном pH от нейтрального до щелочного, а подвижность Fe во флоэме беден и дополнительно снижается за счет эндогенных хелатов16.