Altering maize (Zea mays) seedlings’ growth and lignification processes by action of novel synthesized compounds

Abstract

Ефективне управління ходом вегетації сільськогосподарських культур та адаптація до біотичних та абіотичних стресів є необхідною умовою стабільного зерна виробництва і потребує поповнення арсеналу регуляторів росту рослин. Вплив нових синтезованих амідів клітин на кукурудзу Випробувано морфогенез сіянців. Насіння середньораннього гібриду кукурудзи 'DN Galatea' після передпосівної обробки 0,01% розчини досліджуваних сполук вирощували в дистильованій воді. Корені та пагони зразків 10-денної розсади кукурудзи фарбували розчин флороглюцинолу для виявлення анатомічних структур, що містять лігнін. Ефекти дев'яти різних досліджуваних сполук, що перевищують добре відомі ефекти фітогормону ауксину, сприяли лінійному зростанню проростків кукурудзи, збільшенню вологої маси коренів і пагонів, накопичення сухої біомаси як у коренях, так і в пагонах розсади. Кілька досліджуваних сполук активували процес накопичення сухої маси без істотного впливу на корінь і довжину пагонів. У коренях саджанців кукурудзи збільшується діаметр і кількість ксилеми судин, а також збільшення товщини шару, що містить лігнін, клітин ендодерми в корі кореня. У кукурудзі на пагонах проростків, досліджувані сполуки спричинили збільшення товщини зовнішнього шару, що містить лігнін, першого листа розсади. Загалом, вплив досліджуваних сполук на коріння розсади потенційно може посилити утворення коренів; підвищення ефективності водопровідності коренів системи та міцності тканин, тим самим зменшуючи ймовірність залягання коренів у рослин кукурудзи. Вплив досліджуваних сполук виявлені у пагонах проростків, відображають активацію формування пагонів і можуть мати позитивне значення для посилення міцність стебла рослин і протидія стебловому полеганню рослин кукурудзи.

Effective management of the course of crop vegetation and adaptation to biotic and abiotic stresses is a prerequisite for stable grain production and requires replenishment of the arsenal of plant growth regulators. The effect of novel synthesized cage amides on maize seedlings morphogenesis has been tested. Seeds of a mid-early maize hybrid 'DN Galatea' after the pre-sowing treatment with 0.01% solutions of test compounds were grown in distilled water. The roots and shoots sections of 10-day-old maize seedlings were stained with phloroglucinol solution to reveal the lignin-containing anatomical structures. The effects of nine different test compounds, exceeding the well-known effects of the phytohormone auxin, promoted the maize seedlings’ linear growth, increased wet weight of roots and shoots, and dry biomass accumulation both in seedlings roots and shoots. Several test compounds activated the dry weight accumulation process without significantly affecting the root and shoot length. In the maize seedlings’ roots, an increase in the diameter and number of the xylem vessels was found, as well as an increase in the lignin-containing layer thickness of the endoderm cells in the root cortex. In the maize seedlings’ shoots, the test compounds caused an increase in the thickness of the lignin-containing outer layer of the seedlings’ first leaf. In general, the test compounds’ effect on seedling roots can potentially enhance root formation; increase efficiency of the roots waterconducting system and the tissues’ strength, thus reducing the likelihood of root lodging in maize plants. The effects of the test compounds revealed in the seedlings’ shoots reflect the activation of the shoots’ structure formation and may have a positive value for enhancing the strength of the plant stems and counteracting the stem lodging of the maize plants.