اثر عناصر ریزمغذی نانو و تنظیم کننده رشد بر کیفیت دانه گندم در شرایط کم آبیاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران،

2 استاد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران،

3 استادیار، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندر قند، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران، .

4 دانشیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران،

5 استادیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران،

چکیده

سابقه و هدف: مصرف بی‌رویه کودهای شیمیایی سبب عدم توزان عناصرغذایی به ویژه عناصر کم مصرف شده است و توجه به بهبود کیفیت دانه گندم از جمله مسائل مهم در کنار کمیت تولید این محصول پراهمیت است. کاربرد تنظیم کننده‌های رشد، به خصوص هورمون‌های گیاهی (نظیر سیتوکینین)، با تاثیر بر سیستم آنتی‌اکسیدانی و روابط منبع و مخزن گیاهان، به عنوان یک راه‌حل برای کاهش اثرات تنش‌های محیطی در سطوح مولکولی، سلولی، بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی و همچنین افزایش عملکرد به کار برده می‌شوند. کمبود عناصرغذایی تقریبا در تمامی مزارع جهان دیده می‌شود و کاربرد محلول‌پاشی عناصر ریزمغذی نظیر آهن، روی، سلنیوم، می‌تواند اثرات مفیدی بر فتوسنتز گیاه و رشد کمی و کیفیت دانه گندم داشته باشد. لذا پژوهشی جهت بررسی عناصر ریزمغذی نانو و همچنین استفاده از هورمون سیتوکنین بر خصوصیات کمی و کیفی گندم تحت رژیم‌های مختلف آبیاری، اجرا شد.
مواد و روش‌ها: این پژوهش در دو منطقه کرج و همدان در سال زراعی 99-1398 به صورت اسپلیت پلات فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل رژیم‌های آبیاری با سه سطح (آبیاری در 40 درصد تخلیه رطوبت قابل دسترس در تمام دوره رشدی (شاهد)، آبیاری نرمال تا گرده‌افشانی و آبیاری در 60 درصد تخلیه رطوبت قابل دسترس تا پایان دوره رشد، آبیاری نرمال تا گرده افشانی و قطع آبیاری تا پایان دوره رشد)، به عنوان عامل اصلی و فاکتوریل عناصر نانو کم‌مصرف با پنج سطح: شاهد (عدم مصرف عناصر ریزمغذی نانو)، روی، آهن، سلنیوم و ترکیب سه عنصر) و زمان استفاده از سیتوکنین با چهار سطح (شاهد (عدم مصرف)، مصرف در مرحله گل‌دهی، مصرف در مرحله شیری‌شدن و مصرف در مرحله گلدهی+شیری شدن) به عنوان عامل فرعی بررسی شدند. صفاتی نظیر پروتئین دانه، گلوتن‌تر، پتاسیم دانه، فسفر دانه، روی دانه، حجم رسوب زلنی و سختی دانه اندازه‌گیری شدند.
یافته‌ها: نتایج پژوهش بیانگر آن است که اثر تیمارهای کم آبیاری، سیتوکنین و عناصر ریزمغذی نانو، بر صفات مورد مطالعه در این پژوهش معنی‌دار شدند، اما اثرات متقابل این تیمارها معنی‌دار نشد. نتایج نشان داد که بیشترین مقادیر اکثر صفات مورد مطالعه در این پژوهش مربوط به تیمار آبیاری نرمال تا گرده-افشانی و بعد از آن قطع کامل آبیاری بود. مصرف توأم عناصر ریزمغذی روی+آهن+سلنیوم نسبت به سایر تیمارهای عناصر ریزمغذی موجب افزایش صفات این پژوهش شد و بیشترین مقادیر صفات در تیمارهای سیتوکنین نیز مربوط به کاربرد سیتوکنین در مرحله گلدهی+شیری‌شدن و مرحله شیری شدن بوده است. بیشترین مقدار پروتئین دانه مربوط به تیمارهای آبیاری نرمال تا گرده‌افشانی و بعد از آن قطع کامل آبیاری به مقدار (%42/14)، همچنین تیمار روی+آهن+سلنیوم، به مقدار (%51/14) و کاربرد سیتوکنین در مرحله گلدهی+شیری‌شدن و تیمار شیری شدن به ترتیب با مقادیر (%94/13) و (%65/13) بوده است.
نتیجه‌گیری: آبیاری نرمال تا گرده‌افشانی و بعد از آن قطع کامل آبیاری، تمامی صفات مورد مطالعه در این پژوهش به غیر از روی و پتاسیم دانه را افزایش داد و و کاربرد توام عناصر ریزمغذی نانو (روی+ آهن+ سلنیوم) منجر به افزایش کیفیت دانه گندم نسبت به کاربرد تک‌تک آن‌ها شد. محلول‌پاشی سیتوکنین در مرحله گلدهی+شیری شدن، و همچنین در مرحله شیری شدن، کیفیت دانه گندم را نسبت به مصرف در سایر مراحل افزایش داد. تنش خشکی (آبیاری نرمال تا گرده‌افشانی و بعد از آن قطع کامل آبیاری) موجب افزایش 73/28 درصدی پروتئین نسبت به شرایط آبیاری نرمال شد و کاربرد توام عناصر ریزمغذی نانو (روی+ آهن+ سلنیوم) افزایش 95/30 درصدی پروتئین را نسبت به شاهد داشت و کاربرد سیتوکنین در مرحله گلدهی+شیری‌شدن و تیمار شیری شدن به ترتیب با مقادیر (15/26) و (52/23) درصد نسبت به شاهد افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of Nano Micronutrients and Growth Regulators on Wheat Grain Quality in Low Irrigation Conditions

نویسندگان [English]

  • Amir Faridnia 1
  • Farzad Paknejad 2
  • Mehdi sadeghi Shoa 3
  • Mohammad Nabi Ilkaee 4
  • Fayaz Aghayari 5
1 PhD Student, Department of Agronomy and Plant Breeding, Karaj branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran
2 Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Karaj branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran,
3 Assistant Professor, Seed and Plant Breeding Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension, Karaj, Iran,
4 Associate Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Karaj branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran,
5 Assistant Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Karaj branch, Islamic Azad University, Karaj, Iran,
چکیده [English]

Background and objectives: Improper use of chemical fertilizers has caused a lack of balance of nutrients, especially trace elements, and attention to improving the quality of wheat grain is one of the important issues along with the quantity of production of this product is important. Application of growth regulators, especially plant hormones (such as cytokinin), by acting on the antioxidant system and plant-resource relations of plants, as a solution to reduce the effects of environmental stresses at the molecular, cellular levels, Biochemical, physiological as well as performance enhancing. Nutrient deficiency can be seen in almost all farms in the world and the application of foliar application of micronutrients such as iron, zinc, selenium, can have beneficial effects on plant photosynthesis and quantitative growth and quality of wheat grain. Therefore, a study was conducted to investigate the Nano micronutrients and also the use of cytokinin hormone on the quantitative and qualitative properties of wheat under different irrigation regimes.
Materials and Methods: This study was conducted in two regions of Karaj and Hamadan in 2019-2020 crop year as a split plot factorial in a randomized complete block design with three replications. Experimental treatments include irrigation regimes with three levels (irrigation at 40% available moisture discharge throughout the growing season (control), Normal irrigation in planting date to pollination and irrigation at 60% available moisture discharge, normal irrigation in planting date to pollination then cut off irrigation), as the main and factorial factor of low-consumption Nano-elements with five levels: control (no Nano-micronutrients), zinc, iron, selenium and a combination of three elements) and cytokinin use time With four levels (control (non-consumption), consumption in flowering stage, consumption in lactation stage and consumption in flowering stage + milking) were evaluated as a sub-factor. Traits such as grain protein, fresh gluten, grain potassium, grain phosphorus, grain zinc, zeleni sediment volume and grain hardness were measured.
Results: The results indicate that the effects of irrigation, cytokinin and Nano-micronutrient treatments on the studied traits were significant, but the interaction effects of these treatments were not significant. The results showed that the highest values of the most studied traits in this study were related to normal irrigation in planting date to pollination then cut off irrigation. Co-consumption of micronutrients Zinc + iron + selenium compared to other micronutrient element treatments increased the traits of this study and the highest values of traits in cytokinin treatments were related to the use of cytokinin in flowering + lactation and lactation stages. The highest amount of grain protein is related to irrigation treatments in 40% of available moisture discharge (normal) in the amount of (14.42%), as well as zinc + iron + selenium in the amount of (14.51%) and application of cytokinin in the flowering stage + Milking and milking treatment were with values (13.94%) and (13.65%), respectively.
Conclusion: Drought stress (normal irrigation to pollination and then complete cessation of irrigation) caused a 28.73% increase in protein compared to normal irrigation conditions and the combined application of Nano micronutrients (zinc + iron + selenium) increased the protein by 30.95% Compared to the control and the application of cytokinin in the flowering stage + flowering, milking and milking treatment increased by (26.15%) and (23.52%) compare to control, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Grain protein
  • Zeleni sediment volume
  • Grain phosphorus
  • fresh gluten

مراجع

  1. Raza, M.A.S., Zaheer, M.S., Saleem, M.F., Khan. I.H., Ahmad, S., Aslam, M.U. and Iqbal, R. 2020. Drought ameliorating effect of exogenous applied cytokinin in wheat. Pak. J. Agri. Sci., Vol. 57: 5. 725-733.
  2. Flexas, J., Niinemets, U., Galle, A., Barbour, M.M. and Centritto, M. 2013. Diffusional conductances to CO as a target for increasing photosynthesis and photosynthetic water-use efficiency. Photosynt. Res. J. 117: 1. 45-59.
  3. Zaheer, M.S., Raza, M.A.S., Saleem, M.F., Erinle, K.O., Iqbal, R. and Ahmad, S. 2019. Effect of rhizobacteria and cytokinins application on wheat growth and yield under normal vs. drought conditions. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 51: 20. 2521-2533.
  4. Maheswari, M., Tekula, V.L., Yellisetty, V., Sarkar, B., Yadav, S.K., Singh, J., Babu, G.S., Kumar, A., Amirineni, S., Narayana, J. and Vanaja, M. 2016. Functional mechanisms of drought tolerance in maize through phenotyping and genotyping under well-watered and water stressed conditions. Eur. J. Agron. 79: 2. 43-57.
  5. Noreen, Z., Abdul, W., Bilal Hafeez, M., Ullah, A., Kadambot, H.M. and Siddique, M.F. 2021. Grain development in wheat under combined heat and drought stress: Plant responses and management. Environ. Exp. Bot. 188: 1. 57-71.
  6. Jana, S., Sivanesan, I. and Jeong, B.R. 2013. Effect of cytokinins on in vitro multiplication of Sophora tonkinensis. Pac. J. Trop. Biomed. 3: 1. 549-553.
  7. Dewal, G.S. and Pareek, R.G. 2004. Effect of phosphorus, sulphur and zinc on growth, yield and nutrient uptake of wheat (Triticum aestivum). Ind J. Agron. 49: 160-162.
  8. Gomaa, M.A., Radwan, F.I., Kandil, E.E. and El-Zweek, S.M.A. 2015. Effect of some macro and micronutrients application methods on productivity and quality of wheat (Triticum aestivum ). Middle East J. Agric. Res. 4: 1. 1-11.
  9. Ben Mariem, S., Soba, D., Zhou, B., Loladze, I., Morales, F. and Aranjuelo, I. 2021. Climate change, crop yields, and grain quality of C3 cereals: A meta-analysis of [CO2], temperature, and drought effects. Plants. J. 10: 2. 1052-1064.
  10. Ali, N.S. and Salman, I.S. 2016. Efficiency of four bread wheat varieties growing in a calcareous soil to absorb Zinc. Iraqi J. Agric. Sci. 21: 2. 49-58.
  11. Dimkpa, C.O., McLean, J.E., Britt, D.W. and Anderson, A.J. 2015. Nano-CuO and interaction with nano-ZnO or soil bacterium provide evidence for the interference of nanoparticles in metal nutrition of plants. EcoL. Environ. J. 24: 2. 119-129.
  12. Qureshi, A., Singh, D.K. and Dwivedi, S. 2018. Nano-fertilizers: a novel way for enhancing nutrient use efficiency and crop productivity Microbiol. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 7: 2. 3325-3335.
  13. Cortleven, A., Nitschke, S., Klaumünzer, M., Abdelgawad, H., Asard, H., Grimm, B., Riefler, M. and Schmülling, T. 2014. A novel protective function for cytokinin in the light stress response is mediated by the Arabidopsis histidine kinase2 and Arabidopsis histidine kinase3 receptors. Plant Physiol. J. 164: 3. 1470-1483.
  14. Jameson, P.E., Dhandapani, P., Novak, O. and Song, J. 2016. Cytokinins and expression of SWEET, SUT, CWINV and AAP genes increase as pea seeds germinate. Int. J. Mol. Sci. 17: 13-20.
  15. Xu, Z., Jiang, Y., Jia, B. and Zhou, G. 2016. Elevated-CO2 response of stomata and its dependence on environmental factors. Front. Plant Sci. 7: 3. 657-657.
  16. Khosravi-nejad, F., Khavari-nejad, R.A., Moradi, F. and Najafi, F. 2022. Cytokinin and abscisic acid alleviate drought stress through changing organic acids profile, ion immolation, and fatty acid profile to improve yield of wheat (Triticum aestivum) cultivars. Physiol. Mol. Biol. Plants. 34: 3. 73-90.
  17. Khamdi, N., Nabipour, M., Roshanfekr, H. and Rahnama, A. 2018. Effect of seed priming and application of cytokinin and auxin on growth and grain yield of wheat (Triticum aestivum) under Ahavz climatic conditions. J. Crop Sci. 21: 1. 31-44. (In Persian)
  18. Nguyen, H.N., Perry, L., Kisiala, A., Olechowski H. and Neil Emery, R.J. 2020. Cytokinin activity during early kernel development corresponds positively with yield potential and later stage ABA accumulation in field-grown wheat (Triticum aestivum). Planta. J. 252: 4. 76-92.
  19. Schmülling, T., Ramireddy, E. and Galuszka, P. 2018. Zn-fortified cereal grains in field-grown wheat by enhanced root cytokinin breakdown. Plant Signal. Behav. J. 10: 3. 44-48.
  20. Arti, S., Surekha, A. and Minal, M. 2014. Potassium solublisers: Occurrence, mechanism and their role as competent biofertilizers. Int. J. Curr. Microbial. 3: 4. 622-629.
  21. Haghparast, R., Rajabi, R., Najafian, G., Rashmeh Karim, K. and Aghaei Sarberzeh, M. 2009. Evaluation of indicators related to grain quality in advanced bread wheat genotypes in rainfed conditions. Plant Prod. Sci. 25: 2. 328-315. (In Persian)
  22. Patterson, B., Macrae, E. and Ferguson, I. 1984. Estimation of hydrogen peroxide in plant extracts using titanium (IV). Anal. Biochem. J. 139: 2. 487-492.
  23. Jaiswal, P.C. 2004. Soil, Plant and Water Analysis. Indhiana, India, Kalyani Publishers. India, Pp: 1-213.
  24. Sekabira, K.H., Oryem Origa, T.A., Basamba, G., Mutumba, E. and Kakudidi, E. 2010. Assessment of heavy metal pollution in the urban stream sediments and its tributaries. Int. J. Environ. Sci. Technol. 7: 4. 435-446.
  25. Anonymous, A. 2000. AACC Method. Approved Methods of the AACC, 10th ed. Methods 55-30. AACC. Int. Soc. USA. Pp: 86-90.
  26. Keram, K.S. 2014. Response of zinc fertilization to wheat on yield, quality, nutrients uptake and soil fertility grown in a zinc deficient soil. Eur. J. Acad. Res. 1: 1. 22-26.
  27. Teimouri, N., Saeidi, M., Ghobadi, M.E. and Sasani, S. 2020. The effect of cut of irrigation at the end of the growing season on grain yield and some physiological characteristics of bread wheat cultivars. J. Plant Physiol. 12: 5. 111-129.
  28. Peighambar Doust, S.H. 2017. Rheology test methods: wheat, flour and dough. Amidi. Press. Pp: 88. (In Persian)
  29. Wang, M., Zheng, Q., Shen, Q. and Guo, S. 2013. The critical role of potassium in plant stress response. Int. J. Mol. Sci. 14: 3. 7370-7390.
  30. Saha, S., Mandal, B., Hazra, G.C., Dey, A., Chakraborty, M., Adhikari, B., Mukhopadhyay, S.K. and Sadhukhan, R. 2015. Can agronomic bio-fortification of zinc be benign for iron a cereals? J. Cereal Sci. 65: 1. 186-191.
  31. Maryami, Z., Ana, B., Huertas-García, M., Azimi, R., Hernández-Espinosa, N., Payne, T., Cervantes, F., Govindan, V., Maria, I. and Guzman, C. 2020. Variability for glutenins, gluten quality, iron, zinc and phytic acid in a set of one hundred and fifty-eight common wheat landraces from Iran.Agron. 10: 11. 1797-1812.
  32. Ramzan, Y., Hafeez, M.B., Khan, S., Nadeem, M., Rahman, S., Batool, S. and Ahmad, J. 2020. Bio fortification with zinc and iron improves the grain quality and yield of wheat crop. Int. J. Plant Prod. 14: 3. 501-510.
  33. Alda, L.M., Lazureanu, A., Alda, S., Baluta, D., Sirbulescu, C. and Gogoasa, I. 2010. Wet gluten analysis depending on cultivar, fertilization, herbicide application and climate conditions, in winter wheat. Hort. Sci. Biotechnol. J. 14: 2. 23-26.
  34. Ghiafeh Davoodi, M., Sahraiyan, B., Naghipour, F., Karimi, M. and Sheikholeslami, Z. 2014. The effect of the selected emulsifiers (E471, DATEMand SYTREM) and final fermentation time on reduction of staling and improvement of physical properties of Barbari bread using composite wheat- potato flour. FSCT. J. 42: 11. 81-93. (In Persian)
مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 15، شماره 4
دی 1401
صفحه 85-100

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار