تاثیر شوری، آزوسپریلیوم و نانوذرات (روی و سیلیکون) بر عملکرد و برخی صفات فیزیولوژیک تریتیکاله (× Triticosecale Wittmak.)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد رشته علوم و تکنولوژی بذر، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران،

2 استاد،گروه مهندسی تولیدو ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران،

3 دانشیار، گروه مهندسی تولیدو ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران،

4 دانشجوی دکتری رشته فیزیولوژی گیاهان زراعی، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران،

چکیده

سابقه و هدف: شوری یکی از مهم‌ترین تنش‌های محیطی است که رشد و عملکرد گیاهان زراعی را کاهش می‌دهد. کاربرد کودهای زیستی ‏عملکرد و مقاومت گیاهان در برابر تنش‌های محیطی مختلف از جمله شوری را افزایش می‌دهد. همچنین عنصر روی یک نقش مهمی را در ‏متابولیسم پروتئین،‌ فعالیت فتوسنتزی و برخی صفات فیزیولوژیکی گیاهان ایفا می‌کند. کمبود روی یک مشکل اساسی به‌خصوص در گیاهان ‏رشد کرده درخاک‌های با ‏pH‏ بالا است. در سال‌های اخیر محققان نشان داده‌اند که مقدار کمی از ریزمغذی‌هایی مانند روی به‌وسیله محلول‌‏پاشی می‌تواند توانایی گیاهان به تنش شوری را تحت تاثیر قرار دهد. سیلیکون نیز یک ریز مغذی مکمل برای سیستم‌های بیولوژیکی است و ‏نقش فیزیولوژیکی مهمی را در افزایش مقاومت در برابر تنش‌های مختلف محیطی دارد. هدف از این پژوهش ارزیابی اثرات آزوسپریلیوم و ‏نانوذرات (روی و سیلیکون) بر عملکرد و برخی صفات فیزیولوژیکی تریتیکاله تحت تنش شوری بود.‏
مواد و روش‌ها: این آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک کامل تصادفی در سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی ‏و منابع طبیعی دانشگاه محقق اردبیلی در سال 1400 اجرا شد. فاکتورهای مورد بررسی شامل تنش شوری در سه سطح (عدم اعمال شوری به‌‏عنوان شاهد، اعمال شوری ‌60 و 120 میلی‌مولار) با استفاده از نمک کلرید سدیم، کاربرد باکتری محرک رشد در دو سطح (عدم تلقیح بذر ‏به‌عنوان شاهد و تلقیح بذر با باکتری آزوسپریلیوم)، محلول‌پاشی با نانو ذرات در چهار سطح (محلول‌پاشی با آب به‌عنوان شاهد، محلول‌پاشی ‏‏8/0 گرم در لیتر نانواکسید روی، محلول‌پاشی 50 میلی‌گرم در لیتر نانوسیلیکون، محلول‌پاشی توام 4/0 میلی‌گرم در لیتر نانواکسید روی و 25 ‏میلی‌گرم در لیتر نانوسیلیکون) بود. ‏
یافته‌ها: نتایج نشان داد که کاربرد آزوسپریلیوم و محلول‌پاشی توام نانواکسید روی و سیلیکون تحت شرایط عدم اعمال شوری، شاخص ‏کلروفیل (24/49 درصد)، محتوای نسبی آب (82/59 درصد)، هدایت روزنه‌ای (6/57 درصد)، فلورسانس حداکثر (77/52 درصد)، فلورسانس ‏متغیر (09/136 درصد)، عملکرد کوانتومی (24/54 درصد) و عملکرد دانه (23/47 درصد) را نسبت به شرایط عدم کاربرد باکتری محرک رشد ‏و نانوذرات تحت شرایط شوری 120 میلی‌مولار افزایش داد. همچنین هدایت الکتریکی و فلورسانس حداقل به‌ترتیب 6/54 و 15/49 درصد ‏نسبت به شرایط عدم کاربرد باکتری محرک رشد و نانوذرات تحت همان سطح شوری، کاهش پیدا کرد. ‏
نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که کاربرد آزوسپریلیوم و محلول‌پاشی نانواکسید روی و سیلیکون می‌تواند عملکرد دانه تریتیکاله را در ‏شوری 120 میلی‌مولار به‌واسطه‌ی بهبود شاخص‌های فلورسانس کلروفیل و برخی صفات فیزیولوژیکی همچون هدایت روزنه‌ای، شاخص ‏کلروفیل و محتوای نسبی آب افزایش دهد. از این رو می‌توان کاربرد باکتری‌های محرک رشد و نانوذرات (روی و سیلیکون) را به‌عنوان راه کار ‏مؤثر برای تعدیل اثرات تنش شوری پیشنهاد کرد.‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effects of salinity, Azosperlium and nanoparticles (zinc and silicon) on yield and some physiological traits of triticale (× Triticosecale Wittmak.)

نویسندگان [English]

  • Zahra Mohammadzadeh 1
  • Raouf Seyed Sharifi 2
  • Salim Farzaneh 3
  • Hamed Narimani 4
1 Master's student in the field of seed science and technology, Department of Plant Genetics and Production Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran.
2 Professor, Department of Plant Production and Genetic Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran.
3 Associate Professor, Department of Plant Production and Genetic Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran.
4 Ph.D. student in Crop Physiology, Department of Production Engineering and Plant Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: Salinity is one of the most important environmental stresses that reduce the ‎growth and yield of crop plants. Application of biofertilizers increases yield and the resistance of plants ‎against various environmental stresses, such as salinity. Also, zinc plays an important role in protein ‎metabolism, photosynthetic activity and some physiological traits crop plants. Zinc deficiency is ‎recognized as a critical problem in‏ ‏plants, especially grown on saline conditions with high pH values. But, ‎recent researches have shown that a small amount of nutrients, particularly Zn applied by foliar spraying ‎can affect ability of plants to salinity stress. Silicon is also a complementary micronutrient for biological ‎systems and has an important physiological role in increasing resistance of plants against various ‎environmental stresses. The aim of this research was to investigate Azosperlium and nanoparticles (zinc ‎and silicon) effects on yield and some physiological traits of triticale under salinity stress.‎
Materials and methods: This experiment was conducted as factorial based on randomized complete ‎design with three replications in greenhouse research of the Faculty of Agriculture and Natural Resources, ‎University of Mohaghegh Ardabili during 2022. Factors experimental were included salinity stress at three ‎levels (no application of salinity as control, application of 60, 120 mM salinity) by NaCl, application of ‎plant growth promoting rhizobacteria at two levels (no seed inoculation as control and seed inoculation ‎with Azospirillium) and foliar application of nanoparticles at four levels (foliar application with water as ‎control, foliar application of 0.8 g.L-1 nano Zn oxide, foliar application 50 mg.L-1 nano silicon, combined ‎foliar application of 0.4 g.L-1 of nano zn oxide and 25 mg.L-1 of nano silicon). ‎
Results: The results showed that application of Azospirlium and foliar application of nano zn-silicon ‎oxide under no salinity condition increased chlorophyll index (49.24%), relative water content (59.82%), ‎stomata conductivity (57.6%), maximum fluorescence (52.77%), variable fluorescence (136.09%), ‎quantum yield (54.24%) and grain yield (47.23%) in comparison with of no application of PGPR and ‎nanoparticles under salinity 120 mM. But electrical conductivity and minimum fluorescence (54.6 and ‎‎49.15% respectively) decreased in comparison with no application of PGPR and nanoparticles under the ‎same of salinity level.‎
Conclusion: The results of this study showed that application of Azospirlium and foliar application of ‎nano Zn-silcon oxide can increase the grain yield of triticale at salinity mM due to improving fluorescence ‎indices and some physiological traits such as stomata conductivity, chlorophyll index and relative water ‎content. Therefore, application of plant growth promoting rhizobacteria and nanoparticles (Zn and Si) can ‎be suggested as an effective method for moderate the effects of salinity stress.‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • Azospirlium
  • chlorophyll index
  • quantum yield
  • maximum fluorescence

مراجع

  1. Cantale, C., Petrazzuolo, F., Correnti, A., Farneti, A., Felici, F., Latini, A. & Galeffi, P. (2016). Triticale for Bioenergy Production. Agric. Agric. Sci. Procedia. 8: 609-616.
  2. Gupta, B. & Huang, B. (2014). Review article mechanism of salinity tolerance in plants: Physiological, biochemical, and molecular characterization. Operation. Int. J. Geom. 14: 1-19.
  3. Kheirizadeh Arough, Y., Seyed Sharifi, R., Sedghi, M. & Barmaki, M. (2016). Effect of zinc and bio fertilizers on antioxidant enzymes activity, chlorophyll content, soluble sugars and proline in Triticale under salinity condition. Not. Bot. Horti.Agrobot. Cluj. Napoca. 44: 1. 116-124.
  4. Aghaei, F., Seyed Sharifi, R. & Narimani, H. (2022). Effects of Uniconazole and biofertilizers on yield, chlorophyll fluorescence indices and some physiological traits of wheat under salinity soil conditions. J. Plant Res. 35: 1. 112-124. (In Persian).
  5. Seyed Sharifi, R., Khalilzadeh, R. & Jalilian, J. (2017). Effects of bio fertilizers and cycocel on some physiological and biochemical traits of wheat (Triticum aestivum) under salinity stress. Arch. Agron. Soil Sci. 63: 3. 308-318.
  6. Al Kahtani, M.D.F., Attia, K.A., Hafez, Y.A., Khan, N., Eid, A.M., Ali, M.A.M. & Abdelaal, K.A.A. (2020). Chlorophyll fluorescence parameters and antioxidant defense system can display salt tolerance of salt acclimated sweet pepper plants treated with chitosan and plant growth promoting rhizobacteria. Agron. 10: 1180.
  7. Ferreira, C.M., Soares, H.M. & Soares, E.V. (2019). Promising bacterial genera for agricultural practices: An insight on plant growth-promoting properties and microbial safety aspects. Sci. Total Environ. 682: 779-799.
  8. Itelima, J.U., Bang, W.J., Onyimba, I.A., Sila, M.D. & Egbere, O.J. (2018). Biofertilizers as key player in enhancing soil fertility and crop productivity: (A Review). Dir. Res. J. Agric. Food Sci. 6: 3. 73-83.
  9. Yousefpour, Z., Yadvi, A., Balouchi, H.R. & Farajee, H. (2014). Evaluation of yield and some of physiological, morphological and phonological characteristics in sunflower (Helianthus annuus) influenced by biological and chemical fertilizer of nitrogen and phosphorous. J. Agroecol. 6: 3. 508-519. (In Persian).
  10. Abd El-Mageed, T., Abd El-Mageed, Sh.A., El-Abdelaziz, M.T., Abdelaziz, S. & Abdou, N.M. (2022). Plant growth‑promoting rhizobacteria improve growth, morph‑physiological responses, water productivity, and yield of rice plants under full and deficit drip irrigation. Rice. 15: 16. 1-15.
  11. Narimani, H. & Seyed Sharifi, R. (2020). Effects of foliar and soil application of zinc on photosynthetic pigments, chlorophyll fluorescence and grain yield of wheat (Triticum aestivum) under soil salinity. J. Soil Manag. Sustain. Product. 10: 2. 89-105. (In Persian).
  12. Lacerda, J.S., Martinez, H.E., Pedrosa, A.W., Clemente, J.M., Santos, R.H., Oliveira, G.L. & Jifon, J.L. (2018). Importance of zinc for Arabica coffee and its effects on the chemical composition of raw grain and beverage quality. Crop Sci. 58: 1360-1370.
  13. Yassen, A., Abou El-Nour, E.A.A. & Shedeed, S. 2010. Response of wheat to foliar spray with urea and micronutrients. J. Am. Sci. 6: 14-22.
  14. Moradi Telavat, M.R., Roshan, F. & Siadat, S.A. (2015). Effect of foliar application of zinc sulfate on minerals content, seed and oil yields of two safflower cultivars (Carthamus tinctorius ). Iranian J. of Crop Sci. 17: 153-164. (In Persian).
  15. Babaei, K., Seyed Sharifi, R., Pirzad, A. & Khalilzade, R. (2017). Effects of bio fertilizer and nano Zn-Fe oxide on physiological traits, antioxidant enzymes activity and yield of wheat (Triticum aestivum ) under salinity stress. J. Plant Interact. 12: 1. 381-389.
  16. Luyckx, M., Hausman, J.F., Lutts, S. & Guerriero, G. (2017). Silicon and plants: Current knowledge and technological perspectives. Front. Plant Sci. 8: 411.
  17. Farooq, M.A., Ali, S., Hameed, A., Ishaque, W., Mahmood, K. & Iqbal, Z. (2013). Alleviation of cadmium toxicity by silicon is related to elevated photosynthesis, antioxidant enzymes; suppressed cadmium uptake and oxidative stress in cotton. Ecotoxicol. Environ. Saf. 96: 242-249.
  18. Hoffmann, J., Berni, R., Hausman, J.F. & Guerriero, G. (2020). A review on the beneficial role of silicon against salinity in non-accumulator crops tomato as a model. Biomolecules. 10: 1284.
  19. Younis, A.A., Khattab, H. & Emam, M.M. (2020). Impacts of silicon and silicon nanoparticles on leaf ultrastructure and TaPIP1 and TaNIP2 gene expressions in heat stressed wheat seedlings. Biol. Plant. 64: 343-352.
  20. Nazari, Zh., Seyed Sharifi, R. & Narimani, H. (2022). Effect of Mycorrhiza, vermicompost and Nano silicon on agronomic and physiological traits of triticale under different intensities of drought stress. Crop Product J. 14: 4. 21-46. (In Persian).
  21. Kostopoulou, P., Barbayiannis, N. & Basile, N. (2010). Water relations of yellow sweet clover under the synergy of drought and selenium addition. Plant Soil. 330: 1-2. 65-71.
  22. Neocleous, D. & Vasilakakis, M. (2007). Effects of NaCl stress on red raspberry (Rubus idaeus "Autumn Bliss"). Sci. Hortic. 112: 282-289.
  23. Shweta, S. & Kaur, M. (2017). Plant hormones synthesized by microorganisms and their role in biofertilizer- A review article. Int. J. Adv. Res. 5: 12. 1753-1763.
  24. Zarooshan, M., Abdilzade, A., Sadeghipour, H.R. & Mehrabanjoubani, P. (2020). Comparison of the effect of silicon and nano-silicon on some biochemical and photosynthetic traits of Zea mays under salinity stress. J. Plant Environ. Physiol. 15: 57. 23-38. (In Persian).
  25. Prakash, M. & Ramachandran, K. (2005). Effects of moisture stress and anti-transpiration leaf chlorophyll, soluble protein and photosynthetic rate in brinjal plants. J. Agron. 184: 153-156.
  26. Shemi, R., Wang, R., Gheith, E.M.S., Hussain, H.A., Hussain, S., Irfan, M., Cholidah, L., Zhang, K., Zhang, S. & Wang, L. (2021). Efects of salicylic acid, zinc and glycine betaine on morpho‑physiological growth and yield of maize under drought stress. Sci. Rep. 11: 3195.
  27. Khan, M.S.A., Karim, M.A., Abullah, A.M., Parveen, S., Bazzaz, M.M. & Hossain, M.A. (2015). Plant water relations and proline accumulations in soybean under salt and water stress environment. J. Plant Sci. 3: 272-278.
  28. Abdelaal, K., AlKahtani, M., Attia, K., Hafez, Y., Király, L. & Künstler, A. (2021). The role of plant growth-promoting bacteria in alleviating the adverse effects of drought on plants. Biol. 10: 520.
  29. Abd El-Mageed, T.A., Shaaban, A., Abd El-Mageed, S.A., Semida, W.M. & Rady, M.O.A. (2021). Silicon defensive role in maize (Zea mays) against drought stress and metals-contaminated irrigation water. Silicon. 13: 105831. 1-12.
  30. Sattar, A., Wang, X., Ul-Allah, S., Sher, A., Ijaz, M., Irfan, M., Abbas, T., Hussain, S., Nawaz, F., Al-Hashimi, A., Al-Munqedhi, B.M. & Skalicky, M. (2022). Foliar application of zinc improves morpho-physiological and antioxidant defense mechanisms, and agronomic grain biofortification of wheat (Triticum aestivum) under water stress. Saudi J. Biol. Sci. 29: 3. 1699-1706.
  31. Azari, A., Modares Sanavi, S.A.M., Askari, H., Ghanati, F., Naji, A.M. & Alizade, B. (2012). Effect of salinity stress on morphological and physiological of canola and turnip (Brassica napus and rapa). Iranian J. Crop Sci. 14: 2. 121-135. (In Persian).
  32. Alharbi, K., Hafez, E., Omara, A.E.D., Awadalla, A. & Nehela, Y. (2022). Plant growth promoting rhizobacteria and silica nanoparticles stimulate sugar beet resilience to irrigation with saline water in salt-affected soils. Plants. 11: 3117.
  33. Rasouli, F., Asadi, M., Hassanpouraghdam, M.B., Aazami, M.A., Ebrahimzadeh, A., Kakaei, K., Dokoupil, L. & Mlcek, J. (2022). Foliar application of ZnO-NPs influences chlorophyll fluorescence and antioxidants pool in Capsicum annum under salinity. Hortic. 8: 908-914.
  34. Sajed Gollojeh, K., Khomari, S., Shekhzadeh, P., Sabaghnia, N. & Mohebodini, M. (2020). The effect of foliar spray of nano silicone and salicylic acid on physiological traits and seed yield of spring rapeseed at water limitation conditions. J. Crop Prod. 12: 4. 137-156. (In Persian).
  35. Mohammadi Kale Sarlou, S., Seyed Sharifi, R. & Narimani, H. (2023). Effects of vermicompost, humic acid and Flabacterium on yield, chlorophyll fluorescence indices and some physiological traits of triticale under soil salinity conditions. Environ Stresses Crop Sci. 15: 4. 953-974.
مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 16، شماره 2
تیر 1402
صفحه 79-104

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار