ผลของการจัดการน้ำและปุ๋ยไนโตรเจนต่อปริมาณโพรลีนในใบ ในแต่ละระยะการเจริญเติบโตของข้าวหอมพื้นเมืองไทย
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
โพรลีน (proline) เป็นสารตั้งต้นชนิดหนึ่งในกระบวนการสังเคราะห์ 2-acetyl-1-pyrroline (2AP) ในเมล็ดทำให้ข้าวมีกลิ่นหอม การสะสมโพรลีนเกิดขึ้นหลังจากได้รับสภาวะเครียดจากสภาพแวดล้อม เช่น ภัยแล้ง อุณหภูมิสูง อุณหภูมิต่ำ หรือ การขาดธาตุอาหาร ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการจัดการน้ำ (สภาพน้ำขังและสภาพไม่ขังน้ำ) และไนโตรเจนที่อัตรา 60 (N60) และ 150 (N150) กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ ในข้าวหอมพันธุ์พื้นเมือง คือ บือเนอมู4 (BNM4) และพันธุ์ข้าวที่นิยมปลูกทั่วไป ได้แก่ พันธุ์ขาวดอกมะลิ 105 และสุพรรณบุรี 1 วางแผนการทดลองแบบ factorial in completely randomized design ปลูกในกระถาง ภายใต้สภาพโรงเรือน จำนวน 3 ซ้ำ ประเมินการสะสมโพรลีนในใบข้าวที่อยู่ในระยะแตกกอ ตั้งท้อง และออกดอก จากการศึกษาพบว่าปริมาณโพรลีนในพันธุ์ข้าวทั้ง 3 พันธุ์ มีการตอบสนองต่อการจัดการน้ำและปุ๋ยไนโตรเจนแตกต่างกันในระยะแตกกอ และออกดอก ส่วนในระยะตั้งท้องพบว่าปริมาณโพรลีนของข้าวทั้งสามพันธุ์มีการตอบสนองต่อการจัดการน้ำและปุ๋ยไนโตรเจนในทิศทางเดียวกัน เมื่อปลูกในสภาพไม่ขังน้ำร่วมกับไนโตรเจนที่อัตรา N150 ส่งผลให้มีปริมาณโพรลีนในใบเพิ่มมากกว่าที่ไนโตรเจนอัตรา N60 อยู่ในช่วง 37 - 46 เปอร์เซ็นต์ แต่ในทางกลับกันเมื่อปลูกในสภาพน้ำขังร่วมกับการให้ไนโตรเจนที่ N60 ทำให้ปริมาณโพรลีนในใบเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก เมื่อเทียบกับการให้ปุ๋ยไนโตรเจนที่ N150 โดยมีค่าอยู่ในช่วง 52 - 66 เปอร์เซ็นต์ และเมื่อเปรียบเทียบระหว่างระยะเจริญเติบโตพบว่า ในระยะตั้งท้องมีปริมาณโพรลีนในใบสะสมมากที่สุด ข้อมูลที่ได้จากการศึกษาในครั้งนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการจัดการน้ำและปุ๋ยไนโตรเจนที่เหมาะสมในแต่ละพันธุ์ โดยคาดว่าการสะสมปริมาณโพรลีนในใบข้าวมีความสัมพันธ์กับความหอม (2AP) ในข้าวหอมอาจต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมในส่วนของความสัมพันธ์ระหว่าง 2AP กับปริมาณโพรลีนในใบ และศึกษาเชิงลึกในระดับโมเลกุลที่ทำให้ทราบถึงการแสดงออกของยีนที่ควบคุมปริมาณโพรลีนที่มีความสัมพันธ์กับความหอม (2AP) ในข้าวหอมต่อไป
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
References
Ali, H., Z. Hasnain, A.N. Shahzad, N. Sarwar, M.K. Qureshi, S. Khaliq and M.F. Qayyum. 2014. Nitrogen and zinc interaction improves yield and quality of submerged basmati rice (Oryza sativa L.). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 42(2): 372-379.
Al-Shaheen, M.R. and A. Soh. 2016. Effect of proline and gibberellic acid on the qualities and qualitative of Corn (Zea maize L.) under the influence of different levels of the water stress. International Journal of Scientific and Research Publications 6(5): 752-756.
Arora, V.K. 2006. Application of a rice growth and water balance model in an irrigated semi-arid subtropical environment. Agricultural Water Management 83(1-2): 51-57.
Bao, G., U. Ashraf, C. Wang, L. He, X. Wei, A. Zheng and X. Tang. 2018. Molecular basis for increased 2-acetyl-1-pyrroline contents under alternate wetting and drying (AWD) conditions in fragrant rice. Plant Physiology and Biochemistry 133: 149-157.
Bates, L.S., R.P. Waldren and I.D. Teare. 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil 39(1): 205-207.
Boggess, S.F., C.R. Stewart, D. Aspinall and L.G. Paleg. 1976. Effect of water stress on proline synthesis from radioactive precursors. Plant Physiology 58(3): 398-401.
Bradbury, L.M.T., S.A. Gillies, D.J. Brushett, D.L.E. Waters and R.J. Henry. 2008. Inactivation of an aminoaldehyde dehydrogenase is responsible for fragrance in rice. Plant Molecular Biology 68(4): 439-449.
Buttery, R.G., L.C. Ling, B.O. Juliano and J.G. Turnbaugh. 1983. Cooked rice aroma and 2-acetyl-1-pyrroline. Journal of Agricultural and Food Chemistry 31(4): 823-826.
Climate Center. 2020. Volatility and Climate Change 2020. (Online). Available: http://www.climate.tmd.go.th/content/file/2104 (March 28, 2022). (in Thai)
Djaman, K., B.V. Bado and V.C. Mel. 2016. Effect of nitrogen fertilizer on yield and nitrogen use efficiency of four aromatic rice varieties. Emirates Journal of Food and Agriculture 28(2): 126-135.
Ghosh, P. and A. Roychoudhury. 2018. Differential levels of metabolites and enzymes related to aroma formation in aromatic indica rice varieties: comparison with non-aromatic varieties. 3 Biotech 8(1): 1-13.
Giraud, G. 2013. The world market of fragrant rice, main issues and perspectives. International Food and Agribusiness Management 16(2): 1-20.
Harlan, J.R. 1992. Crops and Man. 2nd ed. American Society of Agronomy and Crop Science Society of America, Madison, Wisconsin. 284 p.
Hayat, S., Q. Hayat, M.N. Alyemeni, A.S. Wani, J. Pichtel and A. Ahmad. 2012. Role of proline under changing environments: A review. Plant Signaling & Behavior 7(11): 1456-1466.
Jezussek, M., B.O. Juliano and P. Schieberle. 2002. Comparison of key aroma compounds in cooked brown rice varieties based on aroma extract dilution analyses. Journal of Agricultural and Food Chemistry 50(5): 1101-1105.
Krasensky, J. and C. Jonak. 2012. Drought, salt, and temperature stress-induced metabolic rearrangements and regulatory networks. Journal of Experimental Botany 63(4): 1593-1608.
Lalelou, F.A., M.R. Shakiba, N.A.D. Mohammadi and S.A. Mohammadi. 2010. Effects of drought stress and nitrogen nutrition on seed yield and proline content in bread and durum wheat genotypes. Journal of Food Agriculture Environment 88(3-4): 857-860.
Li, D.Q., Q.Y. Tang, Y.B. Zhang, J.Q. Qin, L.I. Hu, L.J. Chen and S.B. Peng. 2012. Effect of nitrogen regimes on grain yield, nitrogen utilization, radiation use efficiency, and sheath blight disease intensity in super hybrid rice. Journal of Integrative Agriculture 11(1): 134-143.
Maraval, I., K. Sen, A. Agrebi, C. Menut, A. Morere, R. Boulanger and Z. Gunata. 2010. Quantification of 2-acetyl-1-pyrroline in rice by stable isotope dilution assay through headspace solid-phase microextraction coupled to gas chromatography–tandem mass spectrometry. Analytica Chimica Acta 675(2): 148-155.
Mo, Z., J. Huang, D. Xiao, U. Ashraf, M. Duan, S. Pan and X. Tang. 2016. Supplementation of 2-Ap, Zn and La improves 2-acetyl-1-pyrroline concentrations in detached aromatic rice panicles in vitro. PloS one 11(2): e0149523, doi: 10.1371/journal.pone.0149523.
Mo, Z., Y. Tang, U. Ashraf, S. Pan, M. Duan, H. Tian and X. Tang. 2019. Regulations in 2-acetyl-1-pyrroline contents in fragrant rice are associated with water-nitrogen dynamics and plant nutrient contents. Journal of Cereal Science 88: 96-102.
Mo, Z., U. Ashraf, Y. Tang, W. Li, S. Pan, M. Duan, H. Tian and X. Tang. 2018. Nitrogen application at the booting stage affects 2-acetyl-1-pyrroline, proline, and total nitrogen contents in aromatic rice. Chilean Journal of Agricultural Research 78(2): 165-172.
Okpala, N.E., Z. Mo, M. Duan and X. Tang. 2019. The genetics and biosynthesis of 2-acetyl-1-pyrroline in fragrant rice. Plant Physiology and Biochemistry 135: 272-276.
Pinmanee, S. 2011. The aromatic highland rice “Buer Ner Moo”. pp. 357-368. In: Seminar of the group of Upper and Lower Northern Region Rice Research Center February 14-16, Phare. (in Thai)
Poonlaphdecha, J., P. Gantet, I. Maraval, F.X. Sauvage, C. Menut, A. Morère and Z. Gunata. 2016. Biosynthesis of 2-acetyl-1-pyrroline in rice calli cultures: Demonstration of 1-pyrroline as a limiting substrate. Food Chemistry 197: 965-971.
Poonlaphdecha, J., I. Maraval, S. Roques, A. Audebert, R. Boulanger, X. Bry and Z. Gunata. 2012. Effect of timing and duration of salt treatment during growth of a fragrant rice variety on yield and 2-acetyl-1-pyrroline, proline, and GABA levels. Journal of Agricultural and Food Chemistry 60(15): 3824-3830.
Rabiei, Z., N.M. Roshan, S.M. Sadeghi, E. Amiri and H.R. Doroudian. 2021. Effect of drought stress and different levels of nitrogen and potassium fertilizers on the accumulation of osmolytes and chlorophyll in rice (Oryza sativa L.). Gesunde Pflanzen 73(3): 287-296.
Sansenya, S., Y. Hua and S. Chumanee. 2018. The correlation between 2-acetyl-1-pyrroline content, biological compounds and molecular characterization to the aroma intensities of Thai local rice. Journal of Oleo Science 67(7): 893-904.
Suwannaporn, P. and A. Linnemann. 2008. Rice - eating quality among consumers in different rice grain preference countries. Journal of Sensory Studies 23(1): 1-13.
Tarighaleslami, M., R. Zarghami, M.M.A. Boojar and M. Oveysi. 2012. Effects of drought stress and different nitrogen levels on morphological traits of proline in leaf and protein of corn seed (Zea mays L.). American-Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Sciences 12: 49-56.
Tejakum, P., S. Khumto, S. Jamjod, N. Yimyam and T. Pusadee. 2019. Yield, grain quality and fragrance of a highland fragrant rice landrace variety, Bue Ner Moo. Khon Kaen Agriculture Journal 47(2): 317-326. (in Thai)
Tian, K., X.R. Tang, M.Y. Duan and H. Tian. 2010. Effects of irrigation on aroma content and physiological characteristics of aromatic rice at grain filling stage. Irrigation and Drainage 29(6): 91-93.
Tomlins, K.I., J.T. Manful, P. Larwer and L. Hammond. 2005. Urban consumer preferences and sensory evaluation of locally produced and imported rice in West Africa. Food Quality and Preference 16(1): 79-89.
Wang, P., X.R. Tang, H. Tian, P. Sheng-gang, M.Y. Duan and J. Nie. 2013. Effects of different irrigation modes on aroma content of aromatic rice at booting stage. Guangdong Agricultural Science 8: 1-3.
Yang, S., Y. Zou, Y. Liang, B. Xia, S. Liu, M. Ibrahim, D. Li, Y. Li, L.Chen, Y. Zeng, L. Liu, Y. Chen, P. Li and J. Zhu. 2012. Role of soil total nitrogen in aroma synthesis of traditional regional aromatic rice in China. Field Crops Research 125: 151-160.
Yoshihashi, T., N.T.T. Huong and H. Inatomi. 2002. Precursors of 2-acetyl-1-pyrroline, a potent flavor compound of an aromatic rice variety. Journal of agricultural and food chemistry 50(7): 2001-2004.
Yoshihashi, T., T.T. Nguyen and N. Kabak. 2004. Area dependency of 2-acetyl-1-pyrroline content in an aromatic rice variety, Khao Dawk Mali 105. The Japan Agricultural Research Quarterly 38(2): 105-109.
Zhang, Y., Q. Tang, S. Peng, D. Xing, J. Qin, R.C. Laza and B.R. Punzalan. 2012. Water use efficiency and physiological response of rice cultivars under alternate wetting and drying conditions. The Scientific World Journal 2012(4): 287907, doi: 10.1100/2012/287907.
Zhang, Z., S. Zhang, J. Yang and J. Zhang. 2008. Yield, grain quality and water use efficiency of rice under non-flooded mulching cultivation. Field Crops Research 108(1): 71-81.
Zhong, C., X. Cao, J. Hu, L. Zhu, J. Zhang, J. Huang and Q. Jin. 2017. Nitrogen metabolism in adaptation of photosynthesis to water stress in rice grown under different nitrogen levels. Frontiers in Plant Science 8: 1079, doi: 10.3389/fpls. 2017.01079.
Zhong, Q. and X. Tang. 2014. Effect of nitrogen application on aroma of aromatic rice and their mechanism. Guangdong Agricultural Sciences 41(4): 85-87.