ارزیابی امکان تخفیف اثر تنش شوری در گندم با کاربرد سیلیکات پتاسیم و ملاتونین

نوع مقاله : مقاله کامل علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 گروه اگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشگاه فردوسی مشهد

10.22069/ejcp.2026.24226.2723

چکیده

سابقه و هدف: تنش شوری به عنوان یکی از مهم ترین تنش های غیر زیستی در کشاورزی به شمار می رود که موجب کاهش تولید محصولات زراعی و تهدیدی برای امنیت غذایی در مقیاس جهانی است. برای مقابله با شوری، گیاهان در پاسخ به تنش از راهکارهای مختلف همچون تنظیم اسمزی، هموستازی یونی، افزایش ساخت آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی و غیر آنزیمی و غیره استفاده می‌کنند. ترکیبات کاهش دهنده اثرات منفی تنش نظیر سیلیکات پتاسیم و ملاتونین از طریق کمک به تسهیل واکنش های فیزیولوژیکی در شرایط تنش‌های محیطی می توانند اثرات تنش بر رشد و عملکرد گیاهان زراعی را کاهش دهند.
مواد و روشها: این پژوهش به صورت کرت های خرد شده بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد، در سال 1404روی رقم پیشگام گندم در شرایط تنش شوری انجام شد. تیمارهای شوری در دو سطح 5/0 و 10 دسی زیمنس بر متر در گلدان‌هایی به حجم ده لیتر با خاک لوم سیلتی با استفاده از کلرید سدیم اعمال شد.، سطوح سیلیکات پتاسیم (5/0، 1و 2 میلی مولار) و ملاتونین (100،150،200 میکرو مولار) و شاهد به صورت محلول پاشی و در سه مرحله اعمال شد. شاخص‌های رشدی، و پارامترهای بیوشیمیایی مانند میزان پرولین، مالون‌دی‌آلدئید و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی اندازه‌‍‌گیری شدند.
یافته ها: نتایج نشان داد که تنش شوری موجب کاهش بقا، وزن خشک اندام هوایی، شاخص پایداری غشا و رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی در گندم شد. با کاربرد دو میلی مولار سیلیکات پتاسیم و 200 میکرومولار ملاتونین به ترتیب درصد بقا ( 65/44 درصد)، وزن خشک اندام هوایی(15/11 درصد)، شاخص پایداری غشا (61/59 درصد)، رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی (35/33 درصد)، فعالیت کاتالاز (16/22 درصد) و آسکوربات پراکسیداز (16/28 درصد) در تنش شوری افزایش یافت. از طرف دیگر محتوای پرولین و مالون دی آلدئید در این تیمارها کاهش یافت. ضرایب همبستگی نشان داد که وزن خشک اندام هوایی (**82/0r=)، محتوای کل رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی (**87/0r=)، شاخص پایداری غشا (**76/0r=)، ارتفاع بوته (**77/0r=) و سطح برگ (**69/0r=) همبستگی مثبت و معنی‌داری با بقای بوته دارند.
نتیجه گیری: بر اساس نتایج به دست آمده کاربرد ترکیبات تخفیف دهنده تنش می‌توانند اثرات منفی تنش شوری را کاهش دهند. در بین دو ترکیب مورد استفاده، مصرف سیلیکات پتاسیم در مقایسه با ملاتونین نتایج مطلوبتری داشت و سبب بهبود شاخص‌های رشدی نظیر ارتفاع بوته، بقای بوته و برگ، سطح برگ، رنگیزه‌های فتوسنتزی و افزایش تحمل گندم به تنش‌های اکسیداتیو گردید. این نتایج می تواند در برنامه‌های مدیریتی اراضی شور برای افزایش تحمل به شوری و پایداری تولید در اقلیم های خشک و نیمه خشک مورد استفاده قرار گیرند.
واژه‌های کلیدی: در صد بقا، پرولین، کاتالاز، مالون‌دی‌آلدئید، وزن خشک اندام هوایی

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the possibility of alleviating the effects of salt stress in wheat by using potassium silicate and melatonin

نویسندگان [English]

  • Ali Taheri 1
  • Farnoush Fallahpour 1
  • Jafar Nabati 1
1 Department of Agrotechnology, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad
2
چکیده [English]

ABSTRACT
Background and objectives: Salinity stress is considered one of the most important abiotic stresses in agriculture, which reduces crop production and threatens food security on a global scale. To cope with salinity, plants use various strategies in response to stress, such as osmotic regulation, ionic homeostasis, increased production of antioxidants, etc. Stress-reducing compounds such as potassium silicate and melatonin can be discussed by helping to facilitate physiological responses under stress conditions. This experiment was consucted to evaluate the effect of different concentrations of melatonin and potassium silicate on growth performance of wheat plants.
Materials and methods: This study was conducted in split plots based on a randomized complete block design with three replications in the research greenhouse of the Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, in 1404 on wheat cultivar Pishgam under salt stress conditions. Salinity treatments were considered at two levels of 0.5 (as contron) and 10 dS/m, potassium silicate levels (0.5, 1.0, and 2.0 mM) and melatonin levels (100, 150, 200 μM) and control. Morphologic parameters including plants and leaf survival indices, leaf raea and dry matter acummulation were recorded. Growth indices and biochemical parameters such as chloropyll content, proline, membrane stability index, and antioxidant enzyme activity were measured.
Results: The results showed that salinity stress significantly reduced plant and leaf survival, shoot dry weight, membrane stability index and photosynthetic pigments. With the application of 2 mM potassium silicate and 200 mM melatonin, the plant survival percentage (44.65%), shoot dry weight (11.15%), membrane stability index (59.61%), photosynthetic pigments (33.35%), anti oxidant enzyme activity including catalase activity (22.16%) and ascorbate peroxidase (28.16%) increased under salinity stress, respectively. Conversely, the application of melatonin and potassium silicate significantly reduced the contents of proline and malondialdehyde, Conversely, the decreased accumulation of proline and malondialdehyde following melatonin and potassium silicate application suggests an alleviation of osmotic and oxidative stress, indicating that treated plants experienced a substantially lower stress level than the untreated controls. Correlation coefficients showed that shoot dry weight (r=0.82**), total photosynthetic pigment content (r=0.87**), membrane stability index (r=0.76**), plant height (r=0.77**), and leaf area (r=0.69**) had a positive and significant correlation with plant survival.
Conclusion: In general, the results showed that the application of stress-mitigating compounds can reduce the negative effects of salt stress and improve growth indices such as plant height, leaf area, and increase wheat resistance to oxidative stress, and can be used in saline land management programs to increase salt tolerance and production sustainability in arid regions.

Keywords: Catalase, Malondialdehyde, Proline, Shoot Dry Weight, Survival

کلیدواژه‌ها [English]

  • "Catalase"
  • "Proline"
  • "Malondialdehyde"
  • "Shoot Dry Weight"
  • "Plant Survival"