Heat-stress-in-agriculture-Cover-image-blog

Hő stressz a mezőgazdaságban: hatások, kihívások és alkalmazkodási stratégiák

A korábbi blogbejegyzéseinkben az abiotikus stressz egyik fajtájaként azonosított hőstressz jelentős veszélyt jelent a globális mezőgazdaságra az éghajlatváltozás miatti emelkedő hőmérséklet miatt.

Megosztás:

Ez a stressz jelentősen veszélyezteti a globális mezőgazdaságot azáltal, hogy megzavarja a növények növekedését és fejlődését. A hosszan tartó magas hőmérséklet fokozza a vízigényt, csökkenti a fotoszintetikus sebességet, fehérje denaturációt okoz, és oxidatív károsodást okoz, ami különösen befolyásolja a terméshozamot és a minőséget a döntő szaporodási szakaszokban. A hő stressz mérséklése kulcsfontosságú a fenntartható élelmiszertermelés fenntartásához az emelkedő globális hőmérséklet közepette, ami aláhúzza annak kritikus jelentőségét a mezőgazdasági és biostimuláns szektorban.

Globális hőmérsékleti és népességi trendek

Az Egyesült Államok Nemzeti Óceán- és Légkörkutató Hivatalának (NOAA) legújabb adatai azt mutatták, hogy globálisan az öt legmelegebb év 2015 óta volt, és a tíz legmelegebb év közül kilenc 2005 óta volt. 43%-a az éves hozamváltozásnak, és ez a hatás a következő években várhatóan erősödni fog.

1. ábra Globális hőmérséklet- és népességtrendek. Forrás: Frontiersin.org

A növény reakciója a hő stresszre

Morfológiai tünetek és alkalmazkodás

A hő stressz számos káros hatással van a növényekre, többek között:

  • Csökkent életerő
  • Napégés a leveleken
  • Levél- és ágperzselés
  • Virág abortusz
  • Gyümölcskárosodás és elszíneződés
  • Megnyúlt levélnyél és hipokotil
  • Csökkent magméret, tömeg és szám olyan terményekben, mint a bab, a kukorica, a körte, a mangó, a szőlő és az alma.

Hogyan hat a hő stressz a növény szerkezetére és működésére?

  • Növényi szinten a hő stressz kisebb sejtekhez, zárt sztómákhoz, csökkent vízveszteséghez, hervadó levelekhez, szélesebb xilémedényekhez és sekély, széles gyökérnövekedéshez vezet, fokozott oldalirányú elágazással. Szubcellulárisan megzavarja a kloroplasztisz és a mitokondriális struktúrákat, csökkentve a fotoszintézist és a légzést.
  • Az egész növény szintjén általános tendencia figyelhető meg a sejtméret csökkenésére, a sztómák záródására, a párologtatásból származó vízveszteség csökkenésére, a sztóma sűrűségének növekedésére, a levelek fonnyadására és a gyökér és a hajtás nagyobb xilémedényeire. A hő gátolja a gyökérnövekedést is, ami sekélyebbé és szélesebbé teszi a gyökéreloszlást, és fokozza a gyökerek oldalirányú elágazását.
  • A szubcelluláris szinten a hő stressz jelentős változásokat indukál a kloroplasztiszokban, szerkezetük megváltoztatásával megzavarja a fotoszintézist. A magas hőmérséklet a grana felhalmozódásának elvesztését vagy a fotoszintetikus membránok duzzadását okozza. A mezofil sejtekben a kloroplasztok gömbölyűvé válnak, a stroma lamellák megduzzadnak, a vakuólumok tartalma csomósodik, a kriszták felbomlanak, a mitokondriumok elvesztik tartalmukat, ami a fotoszintetikus és légzési aktivitás csökkenéséhez vezet.
1. kép A hő stressz különböző hatásai a különböző növényekre. A) Az erő elvesztése és a bablevelek befelé görbülése. B) A kukoricalevelek fonnyadása és felfonódása. C) Perzselés a körte levelén. D) Gyümölcs elszíneződés a mangóban. E) Rachis károsodás és gyümölcsvesztés a szőlőben. F) Leégés az alma gyümölcsén.

Fiziológiai változások és válaszok

Magas hőmérsékleti stressz hatására a növények csökkentett vízellátással és nagyobb nappali vízveszteséggel szembesülnek, mint éjszaka. Az alkalmazkodáshoz kompatibilis ozmolitokat halmoznak fel, például cukrokat, cukoralkoholokat (poliolokat), prolint és más vegyületeket, amelyek stabilizálják a sejtstruktúrákat, fokozva a stressztűrő képességet.

A hő stressz a fotoszintézist is megzavarja, ami potenciálisan korlátozza a növények növekedését, a klorofill fluoreszcenciájának változásai és az arányok pedig termotoleranciát jeleznek.

A hormonális eltolódások, köztük a megnövekedett abszcizinsav (ABA) és az etilénszint, szabályozzák a növények hő stresszre adott reakcióit, befolyásolva a csírázástól a stressztűrésig terjedő folyamatokat. Ezenkívül a hő stressz másodlagos metabolitok, például fenolok és karotinoidok termelődését idézi elő, amelyek védik a sejteket és mérséklik az oxidatív károsodást, segítve a növényeket a termikus kihívásokhoz való alkalmazkodásban.

Hő stressz esetén a virágfejlődésben és a pollen életképességében a toleráns és az érzékeny paradicsom genotípusok közötti különbségek nyilvánvalóak (3. ábra). A toleráns genotípusok jellemzően robusztus virágzattal és jól formázott portokkúpokkal rendelkeznek (A és C panelek), míg az érzékeny genotípusok csökkent életerőt és rosszul formált portokkúpokat mutatnak (B és D panelek). Ezek a morfológiai különbségek rávilágítanak a magas hőmérséklet eltérő hatásaira a különböző paradicsomfajták szaporodási folyamataira.

2. kép Toleráns (balra) és érzékeny paradicsom genotípusok virágfejlődése és pollenéletképessége (jobbra). A tetején egy hőtűrő genotípus virágzata látható a bal oldalon (A), a jobb oldalon pedig egy érzékeny genotípus (B). A második panelen a portokkúpok morfológiája látható mindkét genotípus (C) és (D) esetében.

Molekuláris változások és válaszok

A növényekben a hő stressz oxidatív stresszt indukál a reaktív oxigénfajtákon (ROS) keresztül, mint például a szingulett oxigén, a szuperoxid gyök, a hidrogén-peroxid és a hidroxilgyök. Ezek a ROS-ok károsítják a sejtmembránokat, a klorofillt, a fehérjéket, a DNS-t és a lipideket, károsítva a növények anyagcseréjét, valamint csökkentve a növekedést és a termést. A növények az oxidatív stressz ellen olyan enzimrendszerekkel küzdenek, mint a szuperoxid-diszmutáz, aszkorbát-peroxidáz, kataláz és glutation-peroxidáz, valamint nem enzimatikus antioxidánsok, például C- és E-vitamin, növényi polifenolok és karotinoidok.

Az olyan anyagok, mint a prolin és a glutation felhalmozódása fokozza a sejtek védelmét az oxidatív károsodással szemben a hőhatás során. A hősokk-fehérjék (HSP-k), beleértve a HSP90-et, HSP70-et és az alacsony molekulatömegű fehérjéket, molekuláris chaperonként működnek, megakadályozzák a fehérje denaturálódását és fenntartják a sejtfunkciókat hő stressz alatt. Más stresszfehérjék, mint például az ubiquitin, a Pir fehérjék, a LEA és a dehidrinek szintén megvédik a sejtszerkezeteket a magas hőmérséklet okozta oxidatív és dehidratációs stressztől.

3. kép Abiotikus hő stressz által érintett virág

A Rovensa Next bevált stratégiája hő stressz-próbákon keresztül

A biostimulánsok alkalmazása hatékony módja ennek az abiotikus stressz hatásának minimalizálásának a magas hőmérsékleti viszonyok által érintett növényekre. Összefoglalták azoknak a hő stressz-próbáknak a legfontosabb eredményeit, amelyeket a Rovensa Next Global R&D Bionutrition osztály és a Milánói Egyetem közösen dolgozott ki 2019 óta 2022 elejéig.

E kísérletek célja az volt, hogy megértsék a Rovensa Next kulcsfontosságú biostimuláns termékcsaládjainak hatásmechanizmusát hő stressz körülmények között, világos és konkrét ajánlásokat dolgozzanak ki arra vonatkozóan, hogy mely termékeket használjuk, milyen típusú abiotikus stressz esetén és mikor alkalmazzuk őket. Ebből kifolyólag megállapítható, hogy az ilyen típusú helyzetek kétféle stratégiával oldhatók meg:

  • Primaktív hatás:

A primaktív hatás a szabadalmaztatott technológia révén növeli a növények életerejét és stressztűrő képességét anélkül, hogy az energiatartalékokat kimerítené. A Phylgreen, egy természetes Ascophyllum nodosum kivonat, jól példázza a Primactive előnyeit, megtartva az exkluzív Gentle Extraction folyamatból származó létfontosságú metabolitokat és antioxidánsokat.

    • A Phylgreen alkalmazása jó teljesítményt mutatott a hő stressz megelőző kezelésében (korábban). Időzítés: 2-3 nappal a hő stressz sokk előtt.
  • Gyógyító hatás:

A Curactive hatás a Rovensa Next biostimuláns termékek kombinált hatásmódjának leírására szolgál, amelyek közvetlenül segítik a növényeket abiotikus stresszes események során, vagy az azt követő felépülést különböző tevékenységek révén: a sejtek vízháztartásának fenntartása, a stresszre reagáló génexpresszió kiváltása és a méregtelenítés. stressz hatására keletkező káros vegyszerek.

    • A Delfan Plus és a Vegenergy gyógyító hatású abiotikus stresszoldó megoldások, amelyek aminosavakat tartalmaznak, amelyeket a növények a stresszhelyzet blokkolására, valamint az anyagcsere és a növekedés újraindítására használnak. Enyhíti az abiotikus stresszt azáltal, hogy újraaktiválja a termés szénhidrát- és nitrogénanyagcseréjét, segítve a növényeket a stressz utáni jobb felépülésben. Időzítés: A hő stressz után alkalmazzuk a legjobb eredmény érdekében.

Partnerség a Rovensa Next-el a hő stressz leküzdésére

A hő stressz óriási kihívást jelent a modern mezőgazdaság számára, de a Rovensa Next innovatív biomegoldásai hatékony mérséklési stratégiákat kínálnak. Többek között a Phylgreen, a Delfan Plus és a Vegenergy termékek növénygazdálkodási gyakorlatba történő integrálásával a gazdálkodók növelhetik a növények ellenálló képességét, optimalizálhatják a hozamot, és fenntartható termelékenységet biztosíthatnak az emelkedő globális hőmérséklettel szemben.

Ha többet szeretne megtudni arról, hogyan védheti meg terményeit a hő stressztől, vegye fel a kapcsolatot helyi képviselőnkkel, hogy többet tudjon meg biomegoldásaink holisztikus portfóliójáról.

Határok | A növények magas hőmérséklettűrése változó környezetben: tudományos alapok és hő stressztűrő növények előállítása (frontiersin.org)

Hogyan segítünk Önnek:

A termesztési igények kielégítésére kifejlesztett biológiai megoldásokon keresztül a magtól a polcig.

Termék kategóriák szerint

Mezőgazdasági biotáplálkozás

Mezőgazdasági biológiai védekezés

Adjuvánsok és korrektorok

Termelői igények szerint

A talaj-, víz- és termékalkalmazások javítása

Fokozott termésminőség

Integrált betegségkezelés

Integrált növényvédelem

Az abiotikus stressz minimalizálása

A természetes növényi ciklus serkentése

Fenntartható növénytáplálás

Növekedjünk együtt.

Segítünk felgyorsítani a zöld átállást. Széleskörű helyi ismereteket és globális technikai segítséget kínálunk.

"*" a kötelező mezőket jelöli

Név:*