Pengatur pertumbuhan tanaman (PGR)minangka cara sing efektif biaya kanggo ningkatake pertahanan tanduran ing kahanan stres. Panliten iki nyelidiki kemampuan rongPGR (Panganan Berkelanjutan), tiourea (TU) lan arginin (Arg), kanggo ngurangi stres uyah ing gandum. Asil panliten nuduhake yen TU lan Arg, utamane nalika digunakake bebarengan, bisa ngatur pertumbuhan tanduran ing stres uyah. Perawatan kasebut nambah aktivitas enzim antioksidan kanthi signifikan nalika nyuda tingkat spesies oksigen reaktif (ROS), malondialdehida (MDA), lan kebocoran elektrolit relatif (REL) ing tunas gandum. Kajaba iku, perawatan kasebut nyuda konsentrasi Na+ lan Ca2+ lan rasio Na+/K+ kanthi signifikan, nalika nambah konsentrasi K+ kanthi signifikan, saengga njaga keseimbangan ion-osmotik. Sing luwih penting, TU lan Arg nambah kandungan klorofil, tingkat fotosintesis bersih, lan tingkat pertukaran gas tunas gandum ing stres uyah kanthi signifikan. TU lan Arg sing digunakake dhewe utawa digabungake bisa nambah akumulasi bahan garing nganti 9,03–47,45%, lan kenaikan paling gedhe nalika digunakake bebarengan. Kesimpulane, panliten iki nyoroti yen njaga homeostasis redoks lan keseimbangan ion penting kanggo nambah toleransi tanduran marang stres uyah. Kajaba iku, TU lan Arg disaranake minangka potensialpengatur pertumbuhan tanaman,utamane nalika digunakake bebarengan, kanggo ningkatake asil gandum.
Owah-owahan iklim lan praktik pertanian sing cepet nambah degradasi ekosistem pertanian1. Salah sawijining akibat sing paling serius yaiku salinisasi lahan, sing ngancam keamanan pangan global2. Salinisasi saiki mengaruhi udakara 20% lahan pertanian ing saindenging jagad, lan angka iki bisa mundhak dadi 50% ing taun 20503. Stres uyah-alkali bisa nyebabake stres osmotik ing oyot tanduran, sing ngganggu keseimbangan ion ing tanduran4. Kahanan sing ala kasebut uga bisa nyebabake kerusakan klorofil sing dipercepat, tingkat fotosintesis sing mudhun, lan gangguan metabolisme, sing pungkasane nyebabake asil panen tanduran sing mudhun5,6. Kajaba iku, efek serius sing umum yaiku tambah akeh generasi spesies oksigen reaktif (ROS), sing bisa nyebabake kerusakan oksidatif ing macem-macem biomolekul, kalebu DNA, protein, lan lipid7.
Gandum (Triticum aestivum) minangka salah sawijining tanduran sereal sing paling penting ing donya. Gandum ora mung tanduran sereal sing paling akeh ditandur nanging uga tanduran komersial sing penting8. Nanging, gandum sensitif marang uyah, sing bisa nyegah tuwuhe, ngganggu proses fisiologis lan biokimia, lan nyuda panenane kanthi signifikan. Strategi utama kanggo nyuda efek stres uyah kalebu modifikasi genetik lan panggunaan regulator pertumbuhan tanduran. Organisme sing dimodifikasi sacara genetik (GM) yaiku panggunaan penyuntingan gen lan teknik liyane kanggo ngembangake varietas gandum sing toleran uyah9,10. Ing sisih liya, regulator pertumbuhan tanduran nambah toleransi uyah ing gandum kanthi ngatur aktivitas fisiologis lan tingkat zat sing ana gandhengane karo uyah, saengga nyuda kerusakan stres11. Regulator iki umume luwih ditampa lan digunakake sacara wiyar tinimbang pendekatan transgenik. Dheweke bisa nambah toleransi tanduran kanggo macem-macem stres abiotik kayata salinitas, kekeringan lan logam abot, lan ningkatake perkecambahan wiji, penyerapan nutrisi lan pertumbuhan reproduksi, saengga nambah hasil lan kualitas tanduran.12 Regulator pertumbuhan tanduran penting banget kanggo njamin pertumbuhan tanduran lan njaga hasil lan kualitas amarga ramah lingkungan, gampang digunakake, efektifitas biaya lan kepraktisan. 13 Nanging, amarga modulator iki nduweni mekanisme kerja sing padha, nggunakake salah sijine wae bisa uga ora efektif. Nemokake kombinasi regulator pertumbuhan sing bisa ningkatake toleransi uyah ing gandum iku penting banget kanggo pembiakan gandum ing kahanan sing ora becik, nambah panenan, lan njamin keamanan pangan.
Ora ana panliten sing nyelidiki panggunaan gabungan TU lan Arg. Durung jelas apa kombinasi inovatif iki bisa ningkatake pertumbuhan gandum kanthi sinergis ing kahanan stres uyah. Mulane, tujuan saka panliten iki yaiku kanggo nemtokake apa loro regulator pertumbuhan iki bisa kanthi sinergis nyuda efek negatif saka stres uyah marang gandum. Kanggo tujuan iki, kita nganakake eksperimen tunas gandum hidroponik jangka pendek kanggo nyelidiki keuntungan saka aplikasi gabungan TU lan Arg marang gandum ing kahanan stres uyah, kanthi fokus ing keseimbangan redoks lan ionik tanduran. Kita duwe hipotesis manawa kombinasi TU lan Arg bisa kerja kanthi sinergis kanggo nyuda kerusakan oksidatif sing disebabake stres uyah lan ngatur ketidakseimbangan ionik, saengga nambah toleransi uyah ing gandum.
Kandungan MDA ing sampel ditemtokake nganggo metode asam tiobarbiturat. Timbang kanthi akurat 0,1 g bubuk sampel seger, ekstrak nganggo 1 ml asam trikloroasetat 10% suwene 10 menit, sentrifugasi ing 10.000 g suwene 20 menit, lan kumpulake supernatan. Ekstrak dicampur karo volume sing padha yaiku asam tiobarbiturat 0,75% lan diinkubasi ing suhu 100 °C suwene 15 menit. Sawise inkubasi, supernatan dikumpulake kanthi sentrifugasi, lan nilai OD ing 450 nm, 532 nm, lan 600 nm diukur. Konsentrasi MDA diitung kaya ing ngisor iki:
Padha karo perawatan 3 dina, aplikasi Arg lan Tu uga nambah aktivitas enzim antioksidan saka bibit gandum kanthi signifikan sajrone perawatan 6 dina. Kombinasi TU lan Arg isih paling efektif. Nanging, ing 6 dina sawise perawatan, aktivitas papat enzim antioksidan ing kondisi perawatan sing beda nuduhake tren penurunan dibandhingake karo 3 dina sawise perawatan (Gambar 6).
Fotosintesis minangka dhasar akumulasi bahan garing ing tanduran lan kedadeyan ing kloroplas, sing sensitif banget marang uyah. Stres uyah bisa nyebabake oksidasi membran plasma, gangguan keseimbangan osmotik seluler, kerusakan ultrastruktur kloroplas36, nyebabake degradasi klorofil, nyuda aktivitas enzim siklus Calvin (kalebu Rubisco), lan nyuda transfer elektron saka PS II menyang PS I37. Kajaba iku, stres uyah bisa nyebabake penutupan stomata, saengga nyuda konsentrasi CO2 godhong lan nyegah fotosintesis38. Asil kita ngonfirmasi temuan sadurunge yen stres uyah nyuda konduktansi stomata ing gandum, sing nyebabake penurunan laju transpirasi godhong lan konsentrasi CO2 intraseluler, sing pungkasane nyebabake penurunan kapasitas fotosintesis lan penurunan biomassa gandum (Gambar 1 lan 3). Khususé, aplikasi TU lan Arg bisa nambah efisiensi fotosintesis tanduran gandum ing tekanan uyah. Peningkatan efisiensi fotosintesis utamane signifikan nalika TU lan Arg ditrapake bebarengan (Gambar 3). Iki bisa uga amarga kasunyatan manawa TU lan Arg ngatur pambukaan lan penutupan stomata, saengga nambah efisiensi fotosintesis, sing didhukung dening panliten sadurunge. Contone, Bencarti et al. nemokake yen ing kahanan stres uyah, TU nambah konduktansi stomata, tingkat asimilasi CO2, lan efisiensi kuantum maksimum fotokimia PSII ing Atriplex portulacoides L.39 kanthi signifikan. Sanajan ora ana laporan langsung sing mbuktekake yen Arg bisa ngatur pambukaan lan penutupan stomata ing tanduran sing kena stres uyah, Silveira et al. nuduhake yen Arg bisa ningkatake ijol-ijolan gas ing godhong ing kahanan kekeringan22.
Ringkesane, panliten iki nyoroti manawa sanajan mekanisme aksi lan sifat fisikokimia sing beda, TU lan Arg bisa menehi resistensi sing padha kanggo stres NaCl ing tunas gandum, utamane nalika ditrapake bebarengan. Aplikasi TU lan Arg bisa ngaktifake sistem pertahanan enzim antioksidan tunas gandum, nyuda kandungan ROS, lan njaga stabilitas lipid membran, saengga njaga fotosintesis lan keseimbangan Na+/K+ ing tunas. Nanging, panliten iki uga duwe watesan; sanajan efek sinergis TU lan Arg wis dikonfirmasi lan mekanisme fisiologis diterangake nganti sawetara, mekanisme molekuler sing luwih kompleks isih durung jelas. Mulane, panliten luwih lanjut babagan mekanisme sinergis TU lan Arg nggunakake metode transkriptomik, metabolomik, lan liyane dibutuhake.
Kumpulan data sing digunakake lan/utawa dianalisis sajrone panliten iki kasedhiya saka penulis sing cocog yen ana panyuwunan sing cukup.
Wektu kiriman: 19 Mei 2025