Document

Application of nano chitosan-glycinebetaine for improving bread wheat performance under combined drought and heat stresses.

Other titles
تطبيق تقنية جزيئات الجلايسين بيتين لتحسين أداء خبز القمح تحت ظروف الجفاف والحرارة والاجهاد المشترك بين الجفاف المائي وارتفاع درجة الحرارة
Publisher
Sultan Qaboos University.
Gregorian
2022
Language
English
English abstract
Bread wheat is one of the major global cereals, and staple crop in the Sultanate of Oman. However, sustainable wheat production is threatened by several challenges including salinity, drought, and high temperature stresses. Drought and heat stresses often occur together, and cause substantial reduction in grain yield. This study was conducted to evaluate the potential of nano chitosan-glycinebetaine seed priming in improving the tolerance against combined drought and heat stresses in two bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes Annaj-2017 and TW1509). For priming, the seeds of wheat genotypes were soaked in aerated distilled water (hydropriming) or nano-sized chitosan- glycinebetaine solution (100 mM) for 18 h. The seeds (six seeds per pot) were sown in plastic pots filled with Universal potting media (2.5 kg per pot) maintained at 70% water holding capacity (WHC). Two weeks after sowing, pots were divided in four groups viz. i. 70% WHC at 25/18± 2°C (control), ii. 35% WHC at 25/18± 2°C (drought stress), iii. 70% WHC at 37/28 ± 2°C (heat stress) and iv. 35% WHC at 37/28 ± 2°C (heat stress). Heat and drought stresses and their combinations caused significant reduction in plant growth and grain yield formation through disturbance in plant water relations, stress induced oxidative damages, stomatal alternations causing, decline in carbon influx and metabolic disruptions. However, the effect of combined heat and drought stresses was more devastating effects than individual heat and drought stresses. Seed priming with nano-sized chitosan-glycinebetaine improved the growth, grain development and yield formation in two bread what genotypes Annaj-2017 and TW1509 under drought and heat stresses and their combination. This improvement was attributed to accumulation of osmolytes, like glycinebetaine and proline, activation of antioxidant enzymes, maintenance of tissue water status which aided to scavenge the stress-induced oxidative damages and sustain carbon influx and assimilation and grain development. In conclusion, seed priming with nano-sized chitosan glycinebetaine improved tolerance against combined heat and drought stresses in wheat genotypes through osmotic adjustment, maintenance of tissue water status, activation of antioxidant defence system, continuation of carbon assimilation and activities of grain-filling enzymes which sustained plant growth and yield formation.
Arabic abstract
قمح الخبز هو أحد الحبوب العالمية الرئيسية والمحاصيل الاساسية في سلطنة عمان .ومع ذلك ، فإن الانتاج المستدام للقمح مهدد من قبل العديد من التحديات بما في ذلك الملوحة والجفاف وضغوط درجات الحرارة المرتفعة .غالبًا ما يحدث الجفاف وضغوط الحرارة معًا ، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في محصول الحبوب .أجريت هذه الدراسة لتقييم إمكانات تحضير بذور النانو شيتوزان - جاليسينبيتين في تحسين التحمل ضد الجفاف المشترك وضغوط الحرارة في طرز وراثية من قمح من أجل التحضير ، تم نقع بذور الطرز الوراثية .(1509TW و -2017Annaj) .L aestivum Triticum (الخبز ) للقمح في ماء مقطر غازي )تقليم مائي (أو محلول نانو شيتوزان جاليسينبيتين )100 مم (لمدة 18 ساعة .زرعت البذور ستة بذور لكل وعاء (في أواني بالستيكية مملوءة بوسائل إناء عالمية )2.5 كجم لكل وعاء (ومحفوظة عند سعة ٪70 ماء عند 25/18 2± درجة WHC ٪بعد أسبوعين من البذر ، تم تقسيم الاواني إلى أربع مجموعات .أنا 70. .(WHC( ا 70. WHC 35٪ .ii ، مئوية )التحكم ( عند 37/28 2± WHC ٪عند 25/18 2± درجة مئوية )إجهاد الجفاف (، ثالثً عند 37/28 2± درجة مئوية )إجهاد حراري .(تسببت ضغوط الحرارة WHC ٪درجة مئوية )إجهاد حراري (و 4 35. والجفاف ومجموعاتها في انخفاض كبير في نمو النبات وتكوين محصول الحبوب من خلال اضطراب العلاقات المائية للنبات ، والاضرار التأكسدية الناجمة عن الاجهاد ، وتناوب الثغور التي تسبب ، وانخفاض تدفق الكربون واضطرابات تدميرا من ضغوط الحرارة الفردية ً التمثيل الغذائي .ومع ذلك ، كان تأثير ضغوط الحرارة والجفاف مجتمعة آثارا أكثر والجفاف .أدى تحضير البذور باستخدام الكيتوزان جاليسينبيتين بحجم النانو إلى تحسين النمو وتطور الحبوب وتكوين تحت ضغوط الجفاف والحرارة 1509TW و -2017Annaj المحصول في نوعين من الخبز هما الطرز الوراثية ، ومزيجها .يُعزى هذا التحسن إلى تراكم الاسموالت ، مثل الجلايسينبيتين والبرولين ، وتفعيل الانزيمات المضادة للأكسدة والحفاظ على حالة ماء الانسجة التي ساعدت على التخلص من الاضرار التأكسدية الناجمة عن الاجهاد والحفاظ على تدفق الكربون والاستيعاب وتطور الحبوب .في الختام ، فإن تحضير البذور باستخدام الكيتوزان جلايسينبيتين بحجم النانو أدى ، إلى تحسين التحمل ضد ضغوط الحرارة والجفاف المشتركة في الطرز الوراثية للقمح من خلال التعديل التناضحي والحفاظ على حالة ماء الانسجة ، وتفعيل نظام الدفاع المضاد للأكسدة ، واستمرار امتصاص الكربون وأنشطة إنزيمات ملء الحبوب التي حافظت على نمو النبات وتكوين الغلة.
Category
Theses and Dissertations

Same Subject

Journal articles
0
0
Filatenko, A. A.
Vavilov Research Institute of Plant Industry.
2014-02
Theses and Dissertations
1
1
Al-Hinaiyah, Marwa Sulaiman Mohsin.
Sultan Qaboos University.
2021