تأثیر کاربرد سیلیکون بر برخی خصوصیات کمی و کیفی گلرنگ (Carthamus tinctorius L.) در شرایط تنش شوری

نوع مقاله : مقاله کامل علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشگاه بوعلی سینا ـ مجتمع آموزش عالی نهاوند (ویژه دختران)، همدان، ایران،

2 دانشجوی کارشناسی رشته علوم و مهندسی باغبانی، دانشگاه بوعلی سینا ـ مجتمع آموزش عالی نهاوند (ویژه دختران)، همدان، ایران

3 دانشجوی کارشناسی رشته علوم و مهندسی باغبانی، دانشگاه بوعلی سینا ـ مجتمع آموزش عالی نهاوند (ویژه دختران)، همدان، ایران،

چکیده

سابقه و هدف: شوری یکی از مهم‌ترین تنش‌های غیرزنده محیطی و محدود‌کننده رشد و تولید گیاهان است. از طرفی، سیلیسیوم (Si) دومین عنصر فراوان در خاک است و موجب کاهش تنش‌های زیستی و غیرزیستی در گیاهان می‌گردد. سیلیکون با نفوذ در ساقه و برگ، ضمن استحکام فیزیکی اندام‌ها و بهبود فرایندهای فیزیولوژیکی گیاه، موجب تقویت سامانه آنتی‌اکسیدانی گیاه می‌شود که نتیجه آن، افزایش کارایی گیاه در مقابل تنش‌های محیطی است. براساس یافته‌های اخیر محققان، محلول‌پاشیِ مقدار کمی از سیلیکون، می-تواند تحمل گیاهان به تنش‌ شوری را تحت تأثیر قرار دهد. دانه‌های روغنی، منابع مهم روغن‌های گیاهی هستند. دانه گلرنگ با محتوای روغن 25 تا 45 درصد، یکی از دانه‌های روغنی بسیار ارزشمند است. هدف از این پژوهش، ارزیابی اثر محلول‌پاشی سیلیکون بر برخی خصوصیات کمی و کیفی گلرنگ تحت تنش شوری بود.

مواد و روش‌ها: این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی مجتمع آموزش عالی نهاوند در سال 1402 اجرا شد. فاکتورهای مورد بررسی شامل تنش شوری در سه سطح (صفر، 40 و 80 میلی‌مولار) و محلول-پاشی سیلیکون در سه سطح (صفر، 2 و 4 گرم در لیتر) بود. صفاتی که مورد اندازه‌گیری قرار گرفتند عبارت بودند از: ارتفاع گیاه، قطر ساقه، قطر و وزن طبق، وزن هزار دانه، درصد روغن، میزان و نوع اسیدهای چرب..

یافته‌ها: نتایج آزمایش بیانگر تأثیر مثبت کاربرد سیلیکون بر اکثر صفات مورد بررسی بود، به طوری که بیشترین قطر طبق (70/14 میلی‌متر) در تیمار 4 گرم در لیتر سیلیکون و بدون شوری ایجاد شد که از نظر آماری با تیمار 4 گرم در لیتر سیلیکون و 40 میلی‌مولار شوری تفاوت معنی‌داری نداشت. بیشترین مقادیر ارتفاع گیاه، قطر ساقه، وزن طبق و وزن هزاردانه، با کاربرد 4 گرم در لیتر سیلیکون و تنش شوری 40 میلی‌مولار به دست آمد. درصد افزایش این صفات در مقایسه با عدم کاربرد سیلیکون در همان سطح شوری، به ترتیب 11/18%، 19/15%، 78/14% و 35/17% بود. بیشترین درصد روغن (31/27%) با کاربرد بالاترین سطح سیلیکون و شوری به دست آمد افزایش درصد روغن در این تیمار، در مقایسه با عدم کاربرد سیلیکون در همان سطح شوری، 74/80% بود. بیشترین میزان اسید لینولئیک (02/77%) از تیمار 2 گرم در لیتر سیلیکون و 40 میلی مولار شوری به دست آمد. درصد افزایش اسید لینولئیک در این تیمار، در مقایسه با عدم کاربرد سیلیکون در همان سطح شوری، 60/11% بود. بیشترین میزان اسید اولئیک (90/18%) با استفاده از بالاترین سطح سیلیکون و بدون شوری تولید شد. بالاترین میزان اسید استئاریک (80/2%) و لینولنیک (2/0%) در تیمار شاهد به دست آمد.

نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش، نشان‌دهنده تأثیر مثبت کاربرد سیلیکون بر اکثر صفات مورد بررسی بود. همچنین با کاربرد سیلیکون، آثار سوء تنش شوری در برخی صفات مانند ارتفاع گیاه، قطر ساقه، وزن طبق، وزن هزاردانه و درصد روغن کاهش یافت. بنابراین می‌توان کاربرد سیلیکون را به عنوان راهکاری مؤثر برای کاهش اثرات تخریبی تنش شوری پیشنهاد کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of silicon application on some quantitative and qualitative characteristics of safflower (Carthamus tinctorius L.) under salinity stress

نویسندگان [English]

  • Mahtab Salehi 1
  • Samaneh Nesari 2
  • Shadi Jalalvand 3
1 Department of Horticultural Sciences and Engineering, Nahavand Higher Education Complex, Bu -Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Department of Horticultural Sciences and Engineering, Nahavand Higher Education Complex, Bu -Ali Sina University, Hamedan, Iran
3 Department of Horticultural Sciences and Engineering, Nahavand Higher Education Complex, Bu -Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives: Salinity is one of the most important environmental abiotic stresses that limit the growth and production of plants. On the other hand, silicon (Si) is the second most abundant element in soil and reduces biotic and abiotic stresses in plants. By penetrating the stem and leaves, silicon strengthens the plant antioxidant system, while strengthening the physical organs and improving the plant physiological processes, which results in strengthening the antioxidant system of the plant and increasing its efficiency against environmental stresses. According to the recent findings of researchers, a small amount of silicon can affects the ability of plants to withstand salt stress. Oil seeds are important sources of vegetable oils. Safflower seed with an oil content of 25 to 45% is one of the most valuable oilseeds. The aim of this research was to evaluate the effect of silicon foliar application on some quantitative and qualitative characteristics of safflower under salt stress.

Materials and Methods: This experiment was conducted as a factorial based on a completely randomized design with three replications in greenhouse research of Nahavand Higher Education Complex during 2023. Experimental factors included salinity stress at three levels (0, 40 and 80 mM) and silicon foliar application at three levels (0, 2 and 4 g/L). The height of the plant, the stem diameter, the head diameter and weight, the 1000-grain weight, the percentage of the oil, and the amount and type of fatty acids were measured traits.

Results: The results of the experiment showed the positive effect of silicon application on most of the studied traits, so that the largest head diameter (14.70 mm) was created in the treatment of 4 g/L of silicon and without salt, which was not statistically different compared with the treatment of 4 g/L of silicon and 40 mM salinity. The highest amount of plant height, stem diameter, head weight and 1000-grain weight was obtained by applying 4 g/L silicon and 40 mM salinity stress. The increase percentage of these traits, compared to the non-application of silicon at the same salinity level (40 mM) was 18.11%, 15.19%, 14.78% and 17.35%, respectively. The highest percentage of oil (27.31%) was obtained by applying the highest level of silicon and salinity. The increase in the oil percentage in this treatment was 80.74% compared to the absence of silicone application at the same salinity level. The highest amount of linoleic acid (77.02%) was obtained in the treatment of 2 g/L silicon and 40 mM salinity. The increase percentage of linoleic acid in this treatment was 11.60% compared to the absence of silicon application at the same salinity level. The highest amount of oleic acid (18.90%) was produced using the highest level of silicon and no salinity. The highest level of stearic acid (2.80%) and linolenic acid (0.2%) was obtained in the control treatment.

Conclusion: The results of this research showed the positive effect of silicon application on most of the investigated traits. Also, with the application of silicon, the adverse effects of salt stress in some traits such as plant height, stem diameter, head weight, 1000-grain weight and oil percentage were reduced. Therefore, the use of silicon can be suggested as an effective method to reduce the destructive effects of salinity stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Oil percentage
  • Oil seed
  • Salinity
  • Silicon
  • 1000-grain weight

مراجع

  1. Kopittke, P.M., Menzies, N.W., Wang, P., McKenna, B.A., & Lombi, E. (2019). Soil and the intensification of agriculture for global food security. Environment International, 132, 105078, 1-8.
  2. İbrahimova, U., Kumari, P., Yadav, S., Rastogi, A., Antala, M., Suleymanova, Z., Zivcak, M., Tahjib-Ul-Arif, Md., Hussain, S., Abdelhamid, M., Hajihashemi, S., Yang, X., & Brestic, M. (2021). Progress in understanding salt stress response in plants using biotechnological tools. Journal of Biotechnology, 329, 180-191.
  3. Liu, B., Soundararajan, P., & Manivannan, A. (2019). Mechanisms of silicon-mediated amelioration of salt stress in plants. Plants, 8, 307, 1-13.
  4. Rizwan, M., Ali, S., Ibrahim, M., Farid, M., Adrees, M., Bharwana, S.A., Zia-ur-Rehman, M., Qayyum, M.F., & Abbas, F. (2015). Mechanisms of silicon-mediated alleviation of drought and salt stress in plants: A review. Environmental Science and Pollution Research, 22(20), 15416-15431.
  5. Abdelaal, K.A.A., Mazrou, Y.S.A., & Hafez, Y.M. (2020). Silicon foliar application mitigates salt stress in sweet pepper plants by enhancing water status, photosynthesis, antioxidant enzyme activity and fruit yield. Plants, 9(6), 733, 1-15.
  6. Hurtado, A.C., Chiconato, D.A., Prado, R. de M., Sousa Junior, G. da S., Gratão, P.L., Felisberto, G., Viciedo, D.O., & Mathias dos Santos, D.M. (2020). Different methods of silicon application attenuate salt stress in sorghum and sunflower by modifying the antioxidative defense mechanism. Ecotoxicology and Environmental Safety, 203, 110964, 1-11.
  7. Abbas, T., Balal, R.M., Shahid, M.A., Pervez, M.A., Ayyub, C.M., Aqueel, M.A., & Javaid, M.M. (2015). Silicon-induced alleviation of NaCl toxicity in okra (Abelmoschus esculentus) is associated with enhanced photosynthesis, osmoprotectants and antioxidant metabolism. Acta Physiologiae Plantarum, 37(6), 1-15.
  8. Muneer, S., & Jeong, B.R. (2015). Proteomic analysis of salt-stress responsive proteins in roots of tomato (Lycopersicon esculentum L.) plants towards silicon efficiency. Plant Growth Regulation, 77, 133-146.
  9. Torabi, F., Majd, A., Enteshari, Sh., & Irian, S. (2013). Study of effect of silicon on some anatomical and physiological characteristics of borage (Borago officinalis L.) in hydroponic conditions. Journal of Cell & Tissue (JCT), 4(3), 275-285. (In Persian)
  10. Zarooshan, M., Abdolzadeh, A., Sadeghipour, H.R., & Mehraban Joubani, P. (2020). Comparison of the effect of silicon and nanosilicon on some biochemical and photosynthetic traits of Zea mays L. under salinity stress. Journal of Plant Environmental Physiology, 15(57), 23-38. (In Persian)
  11. Raj, H., & Thakral, K.K. (2008). Effect of chemical fertilizers on growth, yield and quality of fennel (Foeniculum vulgare Miller). Journal of Spices and Aromatic Crops (JOSAC), 17(2), 134-139.
  12. Asemeh, M., & Poorakbar, L. (2016). Effect of silica nanoparticles on some physiological and biochemical factors in saffron plant under salt stress. 19th National Congress and 7th International Biology Congress of Iran. Tabriz, University of Tabriz and Iranian Biological Association. (In Persian)
  13. Zeinali, E. (1999). Safflower (Carthamus tinctorius L.) (Identification, Production and Consumption). Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources Publication, 144p. (In Persian)
  14. Khajehpour, M.R. (2004). Industrial Plants. Isfahan University of Technology publication, 571p. (In Persian)
  15. Wolf, W.J. (2000). Oilseed crops (2nd edition). In: E.A. Weiss (ed.), Blackwell Science, Oxford, ix+364, Journal of the Science of Food and Agriculture, 80(10), 1572-1573.
  16. Arab, S., Baradaran Firoozabadi, M., Asghari, H.R., Gholami, A., & Rahimi, M. (2012). Study of drought stress on yield and some spring safflower (Carthamus tinctorius L.) traits under ascorbic acid and sodium nitroprusside foliar application. The First National Congress of Plant Stresses (abiotic), Isfahan, University of Isfahan. (In Persian)
  17. Liu, L., Guan, L.L., Wu, W., & Wang, L. (2016). A review of fatty acids and genetic characterization of safflower (Carthamus tinctorius L.) seed oil. Organic Chemistry: Current Research, 5(1), 1-4.
  18. Smith, J.R. (1993). More than four decades of safflower development. Pp: 861-967, In: Third International Safflower Conference, Beijing, China.
  19. Omidi, H., Tahmasebi, Z., Naghdi Badi, H.A., Torabi, H., & Miransari, M. (2010). Fatty acid composition of canola (Brassica napus L.), as affected by agronomical, genotypic and environmental parameters. Comptes Rendus Biologies, 333(3), 248-254.
  20. Liang, Y., Zhang, W., Chen, Q., & Ding, R. (2005). Effects of silicon on H+-ATPase and H+-PPase activity, fatty acid composition and fluidity of tonoplast vesicles from roots of salt-stressed barley (Hordeum vulgare L.). Environmental and Experimental Botany, 53(1), 29-37.
  21. Yan, G-C., Miroslav, N., Ye, M-J., Xiao, Z-X., & Liang, Y-C. (2018). Silicon acquisition and accumulation in plant and its significance for agriculture. Journal of Integrative Agriculture, 17(10), 2138-2150.
  22. Zhu, Y-X., Gong, H-J., & Yin, J-L. (2019). Role of silicon in mediating salt tolerance in plants: A review. Plants, 8(6), 147, 1-22.
  23. Kim Y-H., Khan, A.L., Waqas, M., & Lee, I-J. (2017). Silicon regulates antioxidant activities of crop plants under abiotic-induced oxidative stress: A review. Frontiers in Plant Science, 8, 510, 1-7.
  24. Mali, M., & Aery, N.C. (2008). Influence of silicon on growth, relative water contents and uptake of silicon, calcium and potassium in wheat grown in nutrient solution. Journal of Plant Nutrition, 31(11), 1867-1876.
  25. Gengmao, Z., Yu, H., Xing, S., Shihui, L., Quanmei, S., & Changhai, W. (2015). Salinity stress increases secondary metabolites and enzyme activity in safflower. Industrial Crops and Products, 64, 175-181.
  26. Bybordi, A. (2014). Interactive effects of silicon and potassium nitrate in improving salt tolerance of wheat. Journal of Integrative Agriculture, 13(9), 1889-1899.
  27. Sharifi, P. (2017). Effect of silicon nutrition on yield and physiological characteristics of canola (Brassica napus) under water stress conditions. International Journal of Advanced Biotechnology and Research (IJBR), 8, 144-153.
  28. Hussain, S.A., Farooq, M.A., Akhtar, J., & Saqib, Z.A. (2018). Silicon-mediated growth and yield improvement of sunflower (Helianthus annus L.) subjected to brackish water stress. Acta Physiologiae Plantarum, 40, 180.
  29. Shahmardan, M., Rahimi Petroudi, E., Daneshmand, A., & Mobasser, H. (2022). Effects of silicon and zinc sources on quantitative and qualitative characteristics of canola at normal and late planting dates. Romanian Agricultural Research, 39, 1-14.
  30. Bybordi, A. (2016). Influence of zeolite, selenium and silicon upon some agronomic and physiologic characteristics of canola grown under salinity. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 47(7), 832-850.
  31. Manaf, A., Shoukat, M., Sher, A., Qayyum, A., & Nawaz, A. (2020). Seed yield and fatty acid composition in sesame (Sesamum indicum L.) as affected by silicon application under a semi-arid climate. Agrociencia, 54(3), 367-376.
  32. Jamshidi Jam, B., Shekari, F., Andalibi, B., Fotovat, R., Jafarian, V., & Dolatabadian, A. (2023). The effects of salicylic acid and silicon on safflower seed yield, oil content, and fatty acids composition under salinity stress. Silicon, 15(9): 4081-4094.
  33. Liang, Y., Nikolic, M., Bélanger, R., Gong, H., & Song, A. (2015). Effect of silicon on crop growth, yield and quality. In: Y. Liang, M. Nikolic, R. Bélanger, H. Gong & A. Song (eds.), Silicon in Agriculture: From Theory to Practice. Springer, Dordrecht.
  34. Berquin, I.M., Edwards, I.J., & Chen, Y.Q. (2008). Multi-targeted therapy of cancer by omega-3 fatty acids. Cancer Letters, 269(2): 363-377.
  35. Smith, J. (2005). Safflower oil. Pp: 491-536. In: F. Shahidi (ed.), 6th ed., Bailey's Industrial Oil and Fat Products, John Wiley, New York.
  36. Stehr, S.N., & Heller, A.R. (2006). Omega-3 fatty acid effects on biochemical indices following cancer surgery. Clinica Chimica Acta, 373(1-2), 1-8.
  37. Küçük, M., & Arslan, B. (2005). The nutrition value of safflower oil and its effect on human health. Pp. 363-369, In: E. Esendal (ed.), 6th International Safflower Conference, Kumburgaz, Istanbul.
مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 17، شماره 2
تیر 1403
صفحه 107-120

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار