Thermische Bewertung mikrobieller Konsortien für Trockenheitstoleranz im Salat

Zusammenfassung

Diese Studie zeigt, dass mikrobielle Impfstoffe, insbesondere ein Konsortium mit 67 Stämmen, Wasserstress in Lactuca sativa mindern, indem sie als physiologische Puffer wirken. Mit Hilfe der Infrarot-Thermographie und des Crop Water Stress Index (CWSI) quantifizierten wir, wie mikrobiell vermittelte induzierte systemische Toleranz (IST) transpirationale Abkühlung aufrechterhält und homöostatischen Kollaps bei schwerem Wasserdefizit verhindert.

Zusammenfassung

Die zunehmende Wasserknappheit stellt eine erhebliche Bedrohung für die weltweite Salatproduktion dar und verringert die Erntequalität und den Ertrag. Während Produzenten oft auf Überdüngung zurückgreifen, um Wasserstress zu verringern, bieten biologische Alternativen wie mikrobielle Impfstoffe einen nachhaltigeren Ansatz. Diese Studie bewertete die Wirksamkeit eines mikrobiellen Konsortiums mit 67 Stämmen und eines Trichoderma-harzianum-Isolats bei der Verbesserung der Wasserstresstoleranz im Römersalat (Lactuca sativa var. Paspartu) unter kontrollierten Bedingungen. Neun Behandlungen wurden eingeführt, die mikrobielle Impfungen mit drei Spülstufen kombinierten (50 %, 75 % und 100 % der Evapotranspiration). Der Wasserstand der Pflanzen wurde mittels Infrarot-Thermographie überwacht, um den Crop Water Stress Index (CWSI) aus Schwankungen der Kronentemperatur (Tc) zu berechnen. Die statistische Analyse (ANOVA) des CWSI zeigte keine global signifikanten Unterschiede zwischen den Behandlungen (F = 0,67, p = 0,778); während der maximalen thermischen Belastungsereignisse wurden jedoch deutliche numerische Trends beobachtet. Bei schwerem Wasserdefizit (50 % Bewässerung) hatten Pflanzen, die mit dem mikrobiellen Konsortium impft wurden, niedrigere CWSI-Werte (durchschnittlich 0,38) als nicht geimpfte Kontrollen, die maximale Stressschwellenwerte erreichten (CWSI = 1,0). Darüber hinaus zeigten mikrobielle Behandlungen eine schnellere thermische Erholung nach akuten Stressphasen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die globale Varianz zwar hoch ist, mikrobielle Konsortien jedoch als physiologische Puffer fungieren, die die Transpirationseffizienz verbessern. Die Infrarot-Thermografie erwies sich als präzises, zerstörungsfreies Werkzeug zur frühzeitigen Erkennung von Wasserstress. Diese Studie hebt das Potenzial nützlicher Mikroorganismen hervor, die Resilienz von Pflanzen zu verbessern, und bietet ein standardisiertes Protokoll für die thermische Bewertung in der gartenbaulichen Forschung.

Einleitung

Salat (Lactuca sativa L.) ist eine hochwertige, gartenbauliche Kulturpflanze, die durch ein flaches Wurzelsystem und einen hohen Wassergehalt gekennzeichnet ist, was ihn außergewöhnlich empfindlich gegenüber hydrischem Defizit¹ macht. Unter Wasserstress aktivieren Pflanzen sofortige physiologische Reaktionen, hauptsächlich die Öffnungsöffnung, um den Wasserverlust durch Transpiration^zu minimieren. Obwohl dieser Mechanismus den Status des internen Wassers bewahrt, führt er aufgrund der verringerten Verdunstungskühlung^zu einer signifikanten Erhöhung der Kro....

Protokoll

Der experimentelle Arbeitsablauf zur Bewertung der Wirksamkeit mikrobieller Inokulanten zur Verbesserung der Wasserstresstoleranz im Römersalat (Lactuca sativa L. var. Paspartu) ist in Abbildung 1 zusammengefasst. Das Protokoll integrierte eine kontinuierliche Überwachung präziser Bewässerungsregime mit periodischer Erfassung physiologischer und thermischer Daten. Es wurden zwei unterschiedliche mikrobielle Produkte verwendet: (I) das mikrobielle Konsortium, ein komplexes Konsortium von 67 Stämmen, bestehend aus PGPR, Aktinomyceten und nützlichen Pilzen, das als physiologischer Puffer durch Wurze....

Ergebnisse

Stressresistenz der Behandlungen in Bezug auf die Flüssigkeitszufuhr auf drei Ebenen

Die physiologische und morphologische Reaktion von Salat (Lactuca sativa L. var. Paspartu) auf Wasserstress wurde auf drei Bewässerungsstufen (50 %, 75 % und 100 %) bewertet. Eine einseitige faktorielle ANOVA wurde durchgeführt, um die Hauptwirkungen mikrobieller Behandlungen (Behandlungen (T): TI: Mikrobielle Konsortium, TII: Trichoderma harzianu.......

Diskussion

Die empirischen Belege aus dieser Studie bestätigen, dass der strategische Einsatz von multistämmigen mikrobiellen Konsortien als robuster biotechnologischer Puffer gegen die schädlichen Auswirkungen eines hydrischen Defizits bei Lactuca sativa dient. Obwohl die globale Inferenzanalyse (ANOVA) keine statistisch signifikanten Unterschiede ergab (F = 0,67, p = 0,778), zeigt eine hochauflösende Analyse der zeitlichen thermischen Dynamik einen kritischen numerischen Minderu.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Arabidopsis-Kammer	Percival Scientific Inc	AR-95L3	Kontrollierte Umgebungskammer für gleichmäßige Wachstumsbedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht).
Arduino Uno R3	Arduino	A000066	Mikrocontroller-Platine basiert auf dem ATmega328P für die Verarbeitung von Sensordaten.
Calciumnitrat	Nouryon Chemicals SA de CV	https://adob.com.pl/en/product/adob-calcium-nitrate/	Löslicher anorganischer Dünger. Zusammensetzung: 15,2 % Stickstoff und 27,5 % Kalzium.
Infrarot-Wärmebildkamera	HIKMICRO	https://webassets.hikmicrotech.com /global/asset/d802895de0b44f46 8a49913953e590ff.pdf	Hochauflösende Wärmebildkamera (256 x 192 Pixel) zur Messung der Schirmtemperatur.
Salatsamen	Enza Zaden	Paspartu	Zertifiziertes Saatgut von Römersalat (Lactuca sativa L. var. longifolia).
Mikrobielles Konsortium (BPG plus)	Alibio Science SAPI DE Lebenslauf	https://alibio.ag/productos/bgp-plus	Konsortium von 67 Stämmen (Pilze, Bakterien, Actinomyceten). 4x10^8 CFU/g.
Monokaliumphosphat	SQM	https://www.sqmnutrition.com/ec/marca/ultrasol/ultrasol-mkp-4-2	Löslicher anorganischer Monokaliumphosphat-Dünger. Zusammensetzung: 52 % Pphosphor und 34 % Kalium (w/w).
Torfmoos-Substrat	Sun Gro Gartenbau	https://www.sungro.com/professional-product/sun-gro-perlite-free-mix-x-coarse-resilience/	Kanadisches Torfmoos, professionelle Qualität ohne Vermiculit.
Perlit	INVERFARMS MEXIKO	https://inverfarms.com/product/ perlita-hortiperl-saco-125-l/?srsltid =AfmBOorwncGHkTcSpgDb9OS bN2-7Mi3ZwQR-uObQte8QQotaD Li-JgLy	Hochwertiges inertes Substrat wird verwendet, um die Bodenbelüftung zu optimieren und die Wasser- und Nährstoffspeicherung zu verbessern.
Pflanzenwachstumsregulator (RADIX 3000)	Interkontinentale SA DE CV	https://www.interie.net/productos	Induziert die Wurzelbildung. Wirkstoff: Indol-3-Buttersäure mit 0,3 % (v/v).
Kaliumnitrat	SQM	https://sqm.com/producto/ultrasol-k-plus/	Löslicher anorganischer Dünger. Zusammensetzung: 13,7 % Stickstoff und 46,3 % Kalium.
R Studio	Kostenlose Version	https://www.r-project.org/	R ist eine freie und quelloffene Programmiersprache und Softwareumgebung, die für statistische Berechnungen, Datenanalyse und Visualisierung verwendet wird und in der Wissenschaft und Data Science wegen ihrer leistungsstarken Modellierungswerkzeuge, dem reichhaltigen Paket-Ökosystem und der Unterstützung reproduzierbarer Forschung weit verbreitet ist.
Bodenfeuchtigkeitssensor	Verschiedene (Generische)	FC-28 / HW-080	Widerstandsfeuchtigkeitssensor mit LM393-Komparator für analog/digitales Ausgang.
Thermografie-Software	HIKMICRO	Analysator	Spezialisierte Software für Wärmebildanalyse und Temperaturextraktion. D6
Trichoderma harzianum (PROTRI)	Aguilares SPR de RL	N/A Interne Referenz	Einheimischer Stamm, der aus landwirtschaftlichen Böden in Salamanca, Gto, isoliert wurde. Kultiviert und standardisiert für den experimentellen Einsatz bei Aguilares SPR de RL
Vermiculit	INVERFARMS MEXIKO	https://inverfarms.com/product/vermiculita-verlite-saco-114-litros/?srsltid=AfmBOoo61hIX-Eg4N-LXUWTY9NLlc5QC5I-iVe85UZRFrNHWQNQ3FwCZ	Erweiterter Vermiculit zum Abdecken des Tabletts. Dichte: 60–120 kg/m³.