تأثیر قارچ میکوریزا و باکتری‌های محرک رشد بر عملکرد، کارایی مصرف آب و شاخص‌های بیوشیمیایی مربوط به تنش در گندم تحت رژیم‌های مختلف آبیاری

نوع مقاله : مقاله کامل علمی- پژوهشی

نویسندگان

گروه ژنتیک و تولیدات گیاهی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

10.22069/ejcp.2026.24267.2725

چکیده

سابقه و هدف: گندم نان (.Triticum aestivum L) به‌عنوان یکی از حیاتی‌ترین غلات جهان، نقش تعیین‌کننده‌ای در تأمین امنیت غذایی دارد، اما تولید آن با چالش‌های جدی از جمله تنش خشکی روبه‌رو است. خشکی به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین عوامل محدودکننده، موجب کاهش عملکرد و اختلال در فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاه می‌شود. در این راستا، استفاده از کودهای زیستی مانند قارچ‌های میکوریزا و باکتری‌های محرک رشد ریزوسفری (PGPR) به‌ عنوان راهکاری پایدار برای افزایش تاب‌آوری گیاهان در برابر تنش‌ها و بهبود بهره‌وری مصرف آب مطرح شده‌اند. این میکروارگانیسم‌ها از طریق سازوکار‌های مختلف از جمله تسهیل جذب آب و مواد مغذی، تولید هورمون‌های رشد و القای مقاومت در برابر تنش‌ها، به بهبود رشد و عملکرد گیاه کمک می‌کنند. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر جداگانه و توأم قارچ میکوریزا (Rhizophagus intraradices) و باکتری‌های محرک رشد (Pseudomonas fluorescens و Azospirillum brasilense) بر فرآیندهای فیزیولوژیکی، مقاومت بیوشیمیایی و عملکرد گندم تحت سطوح مختلف آبیاری بود.
مواد و روش‌ها: این پژوهش در سال زراعی ۱۴۰۰-1401 در مزرعه تحقیقاتی جهاد کشاورزی منطقه ارشق (مشگین‌شهر، استان اردبیل) به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل کود زیستی در چهار سطح (شاهد، قارچ میکوریزا، باکتری‌های محرک رشد و ترکیب هر دو) و رژیم آبیاری در سه سطح (بدون آبیاری، آبیاری ۵۰ درصد نیاز آبی و آبیاری کامل) بود. بذرهای گندم با روش پوشش‌دهی با سوسپانسیون باکتریایی (غلظت ۱۰۸ CFU/ml) و مایه تلقیح قارچی (حاوی ۱۰۰ اسپور زنده در گرم) تلقیح شدند. صفات مختلفی از جمله درصد کلونیزاسیون ریشه، نشت الکترولیت، محتوای مالون‌دی‌آلدئید (MDA)، قندهای محلول کل، شاخص سطح برگ (LAI)، وزن خشک ریشه، تعداد دانه در سنبله، وزن هزاردانه، عملکرد دانه، شاخص گلوتن و کارایی مصرف آب (WUE) اندازه‌گیری شدند.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر اصلی کودهای زیستی، رژیم آبیاری و برهمکنش آن‌ها بر کلیه صفات اندازه‌گیری شده معنی‌دار بود. بیشترین درصد کلونیزاسیون ریشه (6/79 درصد)، عملکرد دانه (6/4891 کیلوگرم در هکتار)، شاخص سطح برگ (08/6)، تعداد دانه در سنبله (7/36)، وزن هزاردانه (5/43 گرم) و شاخص گلوتن (72/45 درصد) در تیمار ترکیب هر دو کود زیستی تحت آبیاری کامل مشاهده شد. در مقابل، بیشترین مقادیر نشت الکترولیت (53/42 درصد)، مالون‌دی‌آلدئید (73/27 نانومول بر گرم) و قندهای محلول کل (37/18 میلی‌گرم بر گرم) در تیمار شاهد (بدون کود و بدون آبیاری) ثبت شد. کارایی مصرف آب در شرایط آبیاری ۵۰ درصد (38/1 تا ۱.۶۱ کیلوگرم بر مترمکعب) به طور معنی‌داری بیشتر از آبیاری کامل (84/0 تا 98/0 کیلوگرم بر مترمکعب) بود و در هر دو شرایط، تیمارهای کود زیستی به ویژه ترکیب هر دو کود، این شاخص را بهبود بخشیدند. بیشترین وزن خشک ریشه (51/5 گرم) در تیمار ترکیب هر دو کود تحت آبیاری ۵۰ درصد مشاهده شد که نشان از توسعه سامانه ریشه برای دسترسی بهتر به منابع آبی محدود دارد.
نتیجه‌گیری کلی: کاربرد همزمان قارچ میکوریزا و باکتری‌های محرک رشد به عنوان موثرترین ترکیب تیماری، با بهبود هماهنگ صفات فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و عملکردی گندم، تاب‌آوری گیاه را در برابر تنش خشکی افزایش داد. این کودهای زیستی از طریق سازوکارهای هم‌افزایی مانند افزایش کلونیزاسیون ریشه، کاهش آسیب‌های اکسیداتیو، توسعه سامانه ریشه و سطح برگ، و بهبود جذب آب، زمینه را برای تحقق توان عملکردی گندم حتی در شرایط محدودیت آبی فراهم کردند. بنابراین، استفاده از این کودهای زیستی می‌تواند به عنوان یک راهبرد مؤثر و پایدار در مدیریت کشت گندم جهت کاهش اثرات منفی تنش خشکی و افزایش عملکرد و کارایی مصرف آب توصیه شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of mycorrhizal fungi and growth-promoting bacteria on yield, water use efficiency, and biochemical stress-related indices of wheat under different irrigation regimes

نویسندگان [English]

  • Aydin Tobeh
  • ahmad tobeh
Dept. of Genetics and Plant Breeding, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil. Iran.
چکیده [English]

Background and Objectives: Bread wheat (Triticum aestivum L.), as one of the world's most vital cereals, plays a decisive role in ensuring food security. However, its production faces serious challenges, including drought stress. Drought, as one of the primary limiting factors, causes reduced yield and disruption of physiological processes in plants. In this regard, the use of bio-fertilizers such as mycorrhizal fungi and Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) has been proposed as a sustainable strategy to enhance plant resilience against stresses and improve water use efficiency. These microorganisms contribute to improved plant growth and performance through various mechanisms, including facilitating water and nutrient uptake, producing growth hormones, and inducing stress resistance. The objective of this research was to investigate the individual and combined effects of mycorrhizal fungus (Rhizophagus intraradices) and plant growth-promoting bacteria (Pseudomonas fluorescens and Azospirillum brasilense) on physiological processes, biochemical resistance, and yield of wheat under different irrigation levels.
Materials and Methods: This research was conducted during the 2021-2022 agricultural year at the Jahad Keshavarzi research farm in the Arshaq region (Meshginshahr, Ardabil province) as a factorial experiment based on a randomized complete block design with three replications. Experimental treatments included four levels of bio-fertilizer (control, mycorrhizal fungus, plant growth-promoting bacteria, and combination of both) and three levels of irrigation regime (no irrigation, irrigation at 50% of water requirement, and full irrigation), totaling 12 treatments. Wheat seeds were inoculated using the coating method with a bacterial suspension (concentration of 10⁸ CFU/ml) and fungal inoculant (containing 100 live spores per gram). Various traits were measured, including root colonization percentage, electrolyte leakage, malondialdehyde (MDA) content, total soluble sugars, leaf area index (LAI), root dry weight, number of grains per spike, 1000-grain weight, grain yield, gluten index, and water use efficiency (WUE).
Findings: Results of variance analysis showed that the main effects of bio-fertilizers, irrigation regime, and their interaction were significant on all measured traits. The highest root colonization percentage (79.6%), grain yield (4891.6 kg/ha), leaf area index (6.08), number of grains per spike (36.7), 1000-grain weight (43.5 g), and gluten index (45.72%) were observed in the combined bio-fertilizer treatment under full irrigation. In contrast, the highest values of electrolyte leakage (42.53%), malondialdehyde (27.73 nmol/g), and total soluble sugars (18.37 mg/g) were recorded in the control treatment (no fertilizer and no irrigation). Water use efficiency under 50% irrigation (1.38 to 1.61 kg/m³) was significantly higher than under full irrigation (0.84 to 0.98 kg/m³), and under both conditions, bio-fertilizer treatments, especially the combined treatment, improved this index. The highest root dry weight (5.51 g) was observed in the combined bio-fertilizer treatment under 50% irrigation, indicating root system development for better access to limited water resources.
Conclusion: The combined application of mycorrhizal fungus and plant growth-promoting bacteria was the most effective treatment, increasing plant resilience against drought stress by coordinately improving physiological, biochemical, and performance traits of wheat. These bio-fertilizers, through synergistic mechanisms such as increased root colonization, reduced oxidative damage, development of root system and leaf area, and improved water uptake, provided the basis for realizing wheat yield potential even under water-limited conditions. Therefore, the use of these bio-fertilizers can be recommended as an effective and sustainable strategy in wheat cultivation management to reduce the negative effects of drought stress and increase yield and water use efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrolyte Leakage
  • Gluten Index
  • Leaf Area Index
  • Total Soluble Sugars
  • Water Use Efficiency