EFFECT OF SILICON ON MECHANISMS OF PHYSIOLOGICAL RESPONSE AND GROWTH OF Ficus annulata UNDER DROUGHT STRESS

Abstract

Ficus annulata is a popular ornamental plant in cultivation. Currently, crops are experiencing problems related to drought. Silicon (Si) can alleviate these issues. Therefore, the objectives of this research are to study the effect of foliar Si application and determine the suitable concentration of Si, to study the effect of fertilizing with Si, to investigate the mechanisms of physiological responses of F. annulata under drought stress, and to examine the CO2 fluxes. The experiment was divided into three parts. Firstly, we studied the effect of foliar Si application and determined the suitable concentration of Si. The results showed that the suitable concentration of Si for the plant under drought stress (21.88% PC) was 15 mM. Si increased the chlorophyll and carotenoid levels, relative water content, and proline content, while decreasing the accumulation of hydrogen peroxide, malondialdehyde, and electrolyte leakage. Second, we studied the effect of fertilizing with Si. The results showed that, under normal conditions (100% PC), F. annulata sprayed with Si and given the fertilizer exhibited decreased Fv/Fm, Pi, chlorophyll b, and CAT activity. Under drought stress conditions (21.88% PC), F. annulata was unable to grow when fertilizer was added. However, when sprayed with Si at a concentration of 15 mM, Si increased relative water content, chlorophyll, carotenoids, and the number of stomata, and decreased hydrogen peroxide, malondialdehyde, electrolyte leakage, proline, total soluble sugar, CAT activity, and APX activity, while maintaining the chloroplast structure. Third, we studied the CO2 fluxes of F. annulata. The results showed that F. annulata released more CO2 than it absorbed under drought stress (37.5% PC). In normal conditions (100% PC), F. annulata absorbed 7.37% of CO2. When exposed to drought stress (37.5% PC). It was found that the Fv/Fm, Pi, relative water content, and chlorophyll and carotenoids content decreased, while the levels of hydrogen peroxide, malondialdehyde, electrolyte leakage, proline, and total soluble sugar content increased. All of the results indicated that Si could improve drought tolerance in F. annulata, with the suitable concentration of Si being 15 mM for F. annulata under drought stress. During drought stress, F. annulata releases more CO2 than it absorbs. However, under normal conditions, F. annulata absorbs CO2.

ไทรเกาหลี เป็นไม้ประดับที่ได้รับความนิยมในการปลูก แต่ในปัจจุบันการเพาะปลูกพืชประสบปัญหากับสภาวะเครียดจากความแล้ง ซิลิกอนสามารถแก้ปัญหาที่เกิดจากความเครียดจากความแล้งที่เกิดขึ้นกับพืชได้ ดังนั้นงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของซิลิกอน และหาระดับความเข้มข้นที่เหมาะสมของการให้ซิลิกอนทางใบ ศึกษาผลของการใส่ปุ๋ยร่วมกับซิลิกอน ศึกษากลไกการตอบสนองทางสรีรวิทยาบางประการของต้นไทรเกาหลีที่ได้รับสภาวะเครียดจากความแล้ง และศึกษาการแลกเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของต้นไทรเกาหลี โดยแบ่งออกเป็น 3 การทดลอง การทดลองที่ 1 ศึกษาผลของซิลิกอน และหาระดับความเข้มข้นที่เหมาะสมของการพ่นสารซิลิกอน พบว่า การให้ซิลิกอนที่ระดับความเข้มข้น 15 มิลลิโมลาร์ แก่ต้นไทรเกาหลีที่ได้รับสภาวะเครียดจากความแล้ง (21.88% PC) เป็นระดับความเข้มข้นที่เหมาะสม โดยซิลิกอนจะช่วยเพิ่มปริมาณคลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ ปริมาณน้ำสัมพัทธ์ และปริมาณโพรลีน และลดการสะสมปริมาณไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ มาลอนไดอัลดีไฮด์ และการรั่วไหลของประจุ การทดลองที่ 2 ศึกษาผลของการใส่ปุ๋ยร่วมกับการพ่นสารซิลิกอน พบว่า ในสภาวะปกติ (100% PC) ต้นไทรเกาหลีที่ได้รับการพ่นซิลิกอนที่ความเข้มข้น 15 มิลลิโมลาร์ และใส่ปุ๋ย มีค่าคลอโรฟิลล์ฟลูออเรสเซนซ์ (Fv/Fm), Pi, ปริมาณคลอโรฟิลล์ บี และกิจกรรมการทำงานของเอนไซม์คะตะเลส ลดลง ในขณะที่สภาวะแล้ง (21.88% PC) พบว่า ต้นไทรเกาหลีไม่สามารถเจริญเติบโตได้เมื่อมีการให้ปุ๋ย แต่เมื่อมีการพ่นด้วยซิลิกอนที่ความเข้มข้น 15 มิลลิโมลาร์ จะส่งผลให้ต้นไทรเกาหลีมีปริมาณน้ำสัมพัทธ์ ปริมาณคลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ และจำนวนปากใบเพิ่มขึ้น และมีปริมาณไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ มาลอนไดอัลดีไฮด์ การรั่วไหลของประจุ ปริมาณโพรลีน น้ำตาลทั้งหมดที่ละลายน้ำ และกิจกรรมการทำงานของเอนไซม์คะตะเลส และแอสคอเบสเพอรอกซิเดส ลดลง และมีโครงสร้างของคลอโรพลาสต์ที่สมบูรณ์ และการทดลองที่ 3 ศึกษาการแลกเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของต้นไทรเกาหลี พบว่า ต้นไทรเกาหลีที่อยู่ในสภาวะเครียดจากความแล้ง (37.5% PC) จะเกิดการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมามากกว่าการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนต้นไทรเกาหลีที่อยู่ในสภาวะปกติ (100% PC) พบว่า ต้นไทรเกาหลีมีการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 7.37% และเมื่อได้รับสภาวะเครียดจากความแล้ง (37.5% PC) พบว่า ต้นไทรเกาหลีจะมีค่า Fv/Fm, Pi, ปริมาณน้ำสัมพัทธ์ และปริมาณคลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ ลดลง แต่มีการสะสมปริมาณไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ มาลอนไดอัลดีไฮด์ การรั่วไหลของประจุ ปริมาณโพรลีน และน้ำตาลทั้งหมดที่ละลายน้ำ เพิ่มขึ้น จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า ซิลิกอนสามารถช่วยทำให้ต้นไทรเกาหลีทนต่อสภาวะเครียดจากความแล้งได้ โดยความเข้มข้นที่เหมาะสมต่อการพ่นคือความเข้มข้น 15 มิลลิโมลาร์ และการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของต้นไทรเกาหลีจะเกิดได้มากกว่าการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในสภาวะเครียดจากความแล้ง แต่เมื่ออยู่ในสภาวะปกติต้นไทรเกาหลีจะช่วยดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์