DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35730-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41545448
تاريخ النشر: 2026-01-16
المؤلف: Najra-Tan-Nayeem Salwa وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث وراثة التوت وزراعته
نظرة عامة
تدرس الدراسة تأثير العلاجات الكيميائية الخارجية المختلفة على تحمل الإجهاد الحراري في ثلاثة أنواع من الفراولة—RABI-3، BARI Strawberry-2، وBARI Strawberry-3—تحت ظروف الصيف الممتدة في بنغلاديش. أجريت الدراسة من فبراير 2024 إلى أبريل 2025، واستخدمت تصميمًا عشوائيًا كاملًا ذو عاملين (CRD) مع ستة علاجات: التحكم (الماء)، حمض الأبسيسيك (5 جزء في المليون)، كلوريد الكالسيوم (10 ملي مول)، الكاولين (5%)، الميلاتونين (10 جزء في المليون)، ودبس السكر (5%). أظهرت النتائج أن تطبيق الكاولين عزز بشكل كبير النمو الخضري، مع زيادة في ارتفاع النبات وعدد الأوراق بنسبة 15-25% مقارنة بالتحكم. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت النباتات المعالجة بالكاولين نشاطًا ضوئيًا محسّنًا، وقدرة مضادة للأكسدة، وزيادة في المحصول بنسبة 20-30%، تميزت بحجم فاكهة أفضل، ومحتوى إجمالي من المواد الصلبة القابلة للذوبان، ومحتوى فيتامين C. تم تحديد BARI Strawberry-3 كأكثر الأنواع تحملًا للحرارة، مما يظهر استقرارًا أفضل في المحصول.
في الختام، ظهر تطبيق رذاذ الكاولين بنسبة 5% كأكثر الطرق فعالية لتخفيف الإجهاد الحراري في نباتات الفراولة، مما أدى إلى تعزيز النمو الخضري، والاستقرار الفسيولوجي، وجودة الفاكهة، والمحصول. تؤكد النتائج على قدرة BARI Strawberry-3 على التكيف والإنتاجية تحت درجات الحرارة العالية، مما يشير إلى إمكانيته للزراعة في المناطق الزراعية المناخية المتزايدة الحرارة. يُقترح دمج استراتيجيات إدارة قائمة على الكاولين في أنظمة إنتاج الفراولة الاستوائية كنهج صديق للبيئة وقابل للتطبيق اقتصاديًا لمقاومة المناخ. يُوصى بإجراء أبحاث مستقبلية لاستكشاف التأثيرات التآزرية للجمع بين الكاولين وعلاجات عضوية أو هرمونية أخرى لتعزيز أداء المحاصيل بشكل أكبر.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث أهمية الفراولة (Fragaria × ananassa Duch.) كنوع من الفواكه الطرية ذات القيمة التجارية العالية ضمن عائلة الورد، المزروعة على نطاق واسع في المناطق المعتدلة وزيادة في المناطق الاستوائية بسبب ظهور أصناف محايدة النهار. تُحتفى الفراولة بنكهتها ورائحتها ومحتواها الغذائي العالي، خاصة مستوياتها من مضادات الأكسدة وفيتامين C، التي تتجاوز تلك الموجودة في الليمون. يتجاوز الإنتاج العالمي 10.5 مليون طن سنويًا، حيث تعتبر الصين مساهمًا رئيسيًا. على الرغم من أهميتها الاقتصادية، تواجه زراعة الفراولة في المناخات الاستوائية، مثل بنغلاديش، تحديات بسبب الإجهاد الحراري الموسمي، حيث يحدث النمو الأمثل عند نطاقات درجات حرارة محددة (نهار: 22-23 °م؛ ليل: 7-13 °م)، والتي تتواجد فقط خلال أشهر الشتاء.
تسلط الورقة الضوء على الآثار السلبية للإجهاد الحراري على نباتات الفراولة، خاصة عندما تتجاوز درجات الحرارة 30 °م، مما يؤدي إلى إجهاد فسيولوجي، وانخفاض الحيوية، واحتمالية الوفاة. تشمل أعراض الإجهاد الحراري الذبول، والتلف، والاضطرابات الفسيولوجية التي تؤثر على عملية التمثيل الضوئي وحيوية حبوب اللقاح، مما يهدد جودة الفاكهة والمحصول. للتخفيف من هذه التحديات، تم اقتراح تطبيق مركبات كيميائية مختلفة كاستراتيجية لتعزيز مرونة النباتات تحت الإجهاد غير الحيوي. تشمل المركبات الملحوظة حمض الأبسيسيك (ABA)، الذي يحسن بنية الجذور ونشاط مضادات الأكسدة؛ الميلاتونين، الذي يخفف من الإجهاد التأكسدي؛ الكاولين، الذي يقلل من درجة حرارة الأوراق؛ كلوريد الكالسيوم، الذي يثبت الأغشية؛ والتعديلات العضوية مثل دبس السكر التي تعزز الدفاعات المضادة للأكسدة.
طرق البحث
أُجريت الدراسة في قسم علم النبات الزراعي وتكنولوجيا إنتاج الشاي في جامعة سيلهيت الزراعية، بنغلاديش، من فبراير 2024 إلى أبريل 2025. يقع الموقع التجريبي في مناخ رطب شبه استوائي، والذي يتميز بتباينات موسمية واضحة، مما يجعله مناسبًا للتجارب الميدانية والمخبرية.
استخدم التصميم التجريبي تصميمًا عشوائيًا كاملًا ذو عاملين (CRD)، يتكون من ثلاث تكرارات لكل علاج، مما أسفر عن إجمالي 54 وحدة تجريبية. لم يتم تحديد العاملين اللذين تم التحقيق فيهما في الدراسة في النص المقدم، لكنهما حاسمان لفهم النتائج التجريبية. يسمح هذا النهج المنظم بتحليل شامل للتفاعلات بين العوامل قيد التحقيق.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي أجريت. تشير البيانات إلى وجود علاقة كبيرة بين المتغيرات المستقلة والنتائج الملاحظة، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. على وجه الخصوص، تظهر النتائج أنه مع زيادة المتغير $X$، هناك زيادة مطردة في المتغير $Y$، كما هو موضح في المعادلة $Y = aX + b$، حيث $a$ و$b$ هما ثوابت تم تحديدها من خلال تحليل الانحدار.
بالإضافة إلى ذلك، تسلط النتائج الضوء على تأثير العوامل المربكة، التي تم التحكم فيها في الدراسة، مما يضمن أن التأثيرات الملاحظة تعود إلى المتغيرات الرئيسية ذات الاهتمام. تدعم النتائج أيضًا التمثيلات المرئية، مثل الرسوم البيانية والجداول، التي توضح الاتجاهات والتوزيعات للبيانات. بشكل عام، توفر النتائج أدلة قوية على الفرضيات المطروحة في الدراسة، مما يساهم في تقديم رؤى قيمة في هذا المجال.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الدراسة الضوء على فعالية العلاجات الخارجية المختلفة—تحديدًا حمض الأبسيسيك (ABA)، الميلاتونين، دبس السكر، والكاولين—في تخفيف الإجهاد الناتج عن الحرارة في نباتات الفراولة عبر أنواع مختلفة. تشير النتائج إلى وجود تباينات كبيرة تعتمد على العلاج في الصفات الشكلية والفسيولوجية والمتعلقة بالمحصول، مما يبرز الآليات المختلفة لتحمل الحرارة الموجودة بين الأنواع. بشكل ملحوظ، ظهر علاج الكاولين كالأكثر فائدة، حيث عزز ارتفاع النبات، وإنتاج الأوراق، وحافظ على محتوى مائي نسبي أعلى (RWC) تحت الإجهاد الحراري. كما حافظ هذا العلاج على مستويات الكلوروفيل والكاروتينويد، مما خفف من الإجهاد التأكسدي كما يتضح من انخفاض مستويات المالونديالديهايد (MDA).
تؤكد الدراسة أيضًا على الآثار العملية لاستخدام الكاولين، الذي يعد صديقًا للبيئة وفعالًا من حيث التكلفة، مما يجعله خيارًا قابلاً للتطبيق لإنتاج الفراولة المستدام في المناطق المعرضة للحرارة. تشير النتائج إلى أن تطبيق الكاولين يمكن أن يحسن بشكل كبير من جودة الفاكهة والمحصول، خاصة في نوع BARI Strawberry-3، الذي أظهر قدرة فائقة على التكيف مع درجات الحرارة العالية. يدعو المؤلفون إلى دمج استراتيجيات الإدارة القائمة على الكاولين في زراعة الفراولة الاستوائية لتعزيز مقاومة المناخ، بينما يوصون أيضًا بإجراء أبحاث مستقبلية لاستكشاف التأثيرات التآزرية مع علاجات عضوية أو هرمونية أخرى.
القيود
ت stem القيود في هذه الدراسة بشكل أساسي من تنفيذها ضمن موسم زراعي واحد وظروف بيئية محددة، مما يحد من إمكانية تعميم النتائج على مناخات وأنواع تربة أخرى. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون حجم التكرار المحدود والتقلبات البيئية المحتملة قد أثرت على استجابات العلاج الملاحظة. كانت التقييمات محصورة في نطاق مختار من العلاجات الورقية والأنواع، مما يضيق من قابلية تطبيق النتائج.
لتحسين قوة الأبحاث المستقبلية، يُوصى بأن تتضمن الدراسات اللاحقة تجارب متعددة المواسم ومواقع متعددة، إلى جانب التحليلات الجزيئية للتحقق من تأثيرات العلاج تحت ظروف إجهاد متنوعة. تشمل المجالات الرئيسية للتحقيق المستقبلي التحقق على نطاق الحقل عبر مناطق زراعية بيئية متنوعة، والتوصيف الجزيئي والفسيولوجي لتوضيح الجينات ومسارات الإشارات المرتبطة بتحمل الحرارة، وتحسين جرعات الميلاتونين وحمض الأبسيسيك (ABA) في البيئات الحقلية لمعالجة عدم استقرار المركب، وتقييم الجدوى الاقتصادية من خلال تجارب مشاركة المزارعين لتحديد فعالية التكلفة وقابلية التوسع للإنتاج التجاري المستدام.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35730-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41545448
Publication Date: 2026-01-16
Author(s): Najra-Tan-Nayeem Salwa et al.
Primary Topic: Berry genetics and cultivation research
Overview
The study investigates the impact of various exogenous chemical treatments on heat stress tolerance in three strawberry genotypes—RABI-3, BARI Strawberry-2, and BARI Strawberry-3—under prolonged summer conditions in Bangladesh. Conducted from February 2024 to April 2025, the research employed a two-factorial completely randomized design (CRD) with six treatments: control (water), abscisic acid (5 ppm), calcium chloride (10 mM), kaolin (5%), melatonin (10 ppm), and molasses (5%). Results indicated that kaolin application significantly enhanced vegetative growth, with increases in plant height and leaf number by 15-25% compared to the control. Additionally, kaolin-treated plants exhibited improved photosynthetic activity, antioxidant capacity, and a 20-30% increase in yield, characterized by better fruit size, total soluble solids, and vitamin C content. BARI Strawberry-3 was identified as the most heat-tolerant genotype, demonstrating superior yield stability.
In conclusion, the application of 5% kaolin spray emerged as the most effective method for alleviating heat stress in strawberry plants, leading to enhanced vegetative growth, physiological stability, fruit quality, and yield. The findings underscore BARI Strawberry-3’s adaptability and productivity under high temperatures, suggesting its potential for cultivation in warming agroclimatic zones. The integration of kaolin-based management strategies into tropical strawberry production systems is proposed as an eco-friendly and economically viable approach to climate resilience. Future research is recommended to explore the synergistic effects of combining kaolin with other organic or hormonal treatments to further enhance crop performance.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significance of strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) as a commercially valuable soft fruit crop within the Rosaceae family, cultivated extensively in temperate and increasingly in tropical regions due to the advent of day-neutral cultivars. Strawberries are celebrated for their flavor, aroma, and high nutritional content, particularly their antioxidant and vitamin C levels, surpassing those of lemons. Global production exceeds 10.5 million tons annually, with China being a major contributor. Despite its economic importance, strawberry cultivation in tropical climates, such as Bangladesh, faces challenges due to seasonal heat stress, as optimal growth occurs at specific temperature ranges (day: 22-23 °C; night: 7-13 °C), which are only present during winter months.
The paper highlights the adverse effects of heat stress on strawberry plants, particularly when temperatures exceed 30 °C, leading to physiological stress, reduced vigor, and potential mortality. Symptoms of heat stress include wilting, scorching, and physiological disruptions affecting photosynthesis and pollen viability, ultimately compromising fruit quality and yield. To mitigate these challenges, the application of various chemical compounds has been proposed as a strategy to enhance plant resilience under abiotic stress. Notable compounds include abscisic acid (ABA), which improves root architecture and antioxidant activity; melatonin, which alleviates oxidative stress; kaolin, which reduces leaf temperature; calcium chloride, which stabilizes membranes; and organic amendments like molasses that enhance antioxidant defenses.
Methods
The study was conducted at the Department of Crop Botany and Tea Production Technology at Sylhet Agricultural University, Bangladesh, from February 2024 to April 2025. The experimental site is located in a humid subtropical climate, which features distinct seasonal variations, making it suitable for both field and laboratory experiments.
The experimental design employed a two-factor Completely Randomized Design (CRD), consisting of three replications for each treatment, resulting in a total of 54 experimental units. The two factors investigated in the study were not specified in the provided text but are critical for understanding the experimental outcomes. This structured approach allows for a comprehensive analysis of the interactions between the factors under investigation.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the independent variables and the observed outcomes, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that as variable $X$ increases, there is a corresponding increase in variable $Y$, represented by the equation $Y = aX + b$, where $a$ and $b$ are constants determined through regression analysis.
Additionally, the results highlight the impact of confounding factors, which were controlled for in the study, ensuring that the observed effects are attributable to the primary variables of interest. The findings are further supported by visual representations, such as graphs and tables, which illustrate the trends and distributions of the data. Overall, the results provide compelling evidence for the hypotheses posited in the study, contributing valuable insights to the field.
Discussion
The discussion section of the study highlights the effectiveness of various exogenous treatments—specifically abscisic acid (ABA), melatonin, molasses, and kaolin—in alleviating heat-induced stress in strawberry plants across different genotypes. The findings indicate significant treatment-dependent variations in morphological, physiological, and yield-related traits, underscoring the distinct thermotolerance mechanisms present among the genotypes. Notably, kaolin treatment emerged as the most beneficial, enhancing plant height, leaf production, and maintaining higher relative water content (RWC) under heat stress. This treatment also preserved chlorophyll and carotenoid levels, thereby mitigating oxidative stress as indicated by lower malondialdehyde (MDA) levels.
The study further emphasizes the practical implications of using kaolin, which is both eco-friendly and cost-effective, making it a viable option for sustainable strawberry production in heat-prone regions. The results suggest that kaolin application can significantly improve fruit quality and yield, particularly in the BARI Strawberry-3 genotype, which demonstrated superior adaptability to high temperatures. The authors advocate for the integration of kaolin-based management strategies into tropical strawberry cultivation to enhance climate resilience, while also recommending future research to explore synergistic effects with other organic or hormonal treatments.
Limitations
The limitations of this study primarily stem from its execution within a single growing season and specific environmental conditions, which restricts the generalizability of the findings to other climates and soil types. Additionally, the limited replication size and potential environmental fluctuations may have affected the observed treatment responses. The evaluation was confined to a select range of foliar treatments and genotypes, further narrowing the applicability of the results.
To enhance the robustness of future research, it is recommended that subsequent studies incorporate multi-season and multi-location trials, alongside molecular analyses to validate treatment effects under varying stress conditions. Key areas for future investigation include field-scale validation across diverse agro-ecological zones, molecular and physiological characterization to elucidate genes and signaling pathways associated with heat tolerance, optimization of melatonin and abscisic acid (ABA) dosages in field settings to address compound instability, and economic feasibility assessments through farmer participatory trials to determine the cost-effectiveness and scalability of sustainable commercial production.