تاثیر کاربرد نانواکسید آهن و روی بر عملکرد دانه، شاخص‌های فلورسانس کلروفیل و برخی صفات فیزیولوژیک سه رقم لوبیا‌ چیتی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران،

2 استاد، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران،

3 استاد گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

4 استاد، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: امروزه، افزایش جمعیت به طور چشمگیری، بار اضافی بر منابع کشاورزی جهانی ایجاد کرده است. در نتیجه، دستیابی به تقاضای جهانی غذا و افزایش درآمد کشاورزان به یک کار چالش برانگیز تبدیل شده است. لوبیاچیتی یکی از مهم‌ترین حبوبات برای مصرف مستقیم انسان و یکی از پر کشت‌ترین گونه‌های لوبیا در جهان است. نانوتکنولوژی یک رویکرد سازگار با محیط زیست برای ارائه راه‌حل‌های جدید برای کاهش آسیب رساندن به کشاورزی در نظر گرفته می‌شود. استفاده از نانو اکسید روی و آهن به‌عنوان یک تیمار محلول‌پاشی، می‌تواند یک استراتژی امیدوارکننده برای کاهش کمبود آهن در خاک ماسه‌ای و افزایش رشد گیاه، عملکرد نیام و کیفیت نیام در لوبیا باشد. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر محلول‌پاشی نانواکسید آهن و روی بر عملکرد دانه و برخی صفات آگروفیزیولوژیک سه رقم لوبیاچیتی اجرا گردید.
مواد و روش‌ها: آزمایش به‌صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در روستای بلاسجین در سال زراعی 1402-1401 اجرا شد. تیمارهای مورد آزمایش شامل سه رقم لوبیاچیتی (محلی سراب، تلاش و ازبک) به‌عنوان فاکتور اصلی و چهار سطح محلول‌پاشی (شاهد (محلول‌پاشی با آب)، محلول‌پاشی نانواکسید آهن (با غلظت یک گرم در لیتر)، محلول‌پاشی نانواکسید روی (با غلظت یک گرم در لیتر) و محلول‌پاشی توام نانواکسید آهن و روی (با غلظت یک گرم در لیتر) به‌عنوان فاکتور فرعی بودند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد، تاثیر تیمارهای آزمایشی (ارقام لوبیاچیتی و محلول‌پاشی نانوذرات اکسید آهن و روی) بر صفات مورد بررسی معنی‌دار بود. به‌طوری‌که محلول‌پاشی نانوذرات اکسید آهن و روی موجب افزایش شاخص کلروفیل، محتوای نسبی آب، هدایت روزنه‌ای، فلورسانس حداکثر، فلورسانس متغیر، عملکرد کوانتومی، ارتفاع بوته، تعداد شاخه‌های فرعی، عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه و کاهش فلورسانس حداقل گردید. همچنین، رقم تلاش لوبیاچیتی، نسبت به دو رقم دیگر از بیش‌ترین محتوای نسبی آب، هدایت روزنه‌ای، فلورسانس حداکثر، فلورسانس متغیر، عملکرد کوانتومی و عملکرد دانه برخوردار بود. تحت شرایط محلول‌پاشی توام نانواکسید آهن و روی، بیش‌ترین مقدار ارتفاع بوته (033/ 79 سانتی‌متر)، تعداد شاخه فرعی (7 عدد) و عملکرد بیولوژیک (3/4134 کیلوگرم در هکتار)) نیز به‌ ترتیب در ژنوتیپ‌های تلاش، محلی و ازبک مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان داد که محلول‌پاشی نانوذرات آهن و روی با تاثیر بر محتوای نسبی آب و شرایط فتوسنتزی رقم تلاش موجب افزایش بیشتر عملکرد دانه این رقم نسبت به ارقام محلی و ازبک شد. تحت شرایط محلول‌پاشی توام نانواکسید آهن و روی، بیش‌ترین مقدار ارتفاع بوته (033/ 79 سانتی‌متر)، تعداد شاخه فرعی (7 عدد) و عملکرد بیولوژیک (3/4134 کیلوگرم در هکتار)) نیز به‌ ترتیب در ژنوتیپ‌های تلاش، محلی و ازبک مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان داد که محلول‌پاشی نانوذرات آهن و روی با تاثیر بر محتوای نسبی آب و شرایط فتوسنتزی رقم تلاش موجب افزایش بیشتر عملکرد دانه این رقم نسبت به ارقام محلی و ازبک شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of application iron and zinc nanooxides on grain yield, chlorophyll fluorescence indices and some physiological traits of three Bean cultivars

نویسندگان [English]

  • Yaghub Panahi 1
  • Mohammad Sedghi 2
  • Raouf Seyed Sharifi 3
  • Salim Farzaneh 4
1 PhD student, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran,
2 Professor, Department of Plant Production and Genetics, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran,
3 Professor, Department of Plant Production and Genetics, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
4 Professor, Department of Plant Production and Genetics, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

Extended Abstract

Background and Objectives: Nowadays, the significant increase in population has placed an additional burden on global agricultural resources. Consequently, meeting global food demand and increasing farmers' incomes has become a challenging task. Common bean (Phaseolus vulgaris) is among the most important legumes for direct human consumption and are one of the most widely cultivated bean species in the world. Nanotechnology is considered an environmentally friendly approach for providing new solutions to minimize agricultural harm. The use of zinc and iron nanoparticles as a foliar spray treatment can be a promising strategy to mitigate iron deficiency in sandy soils and enhance plant growth, pod yield, and quality in common bean. This study aimed to investigate the effects of foliar application of iron and zinc nanoparticles on seed yield and some agro-physiological traits of three common bean cultivars.

Materials and Methods: The experiment was conducted as a split-plot design within a completely randomized block design with three replications in the village of Balasjin, city of Sarab, East Azarbaijan Province during the 2022-2023 agricultural year. The treatments included three common bean cultivars (local Sarab, Talash, and Uzbek) as the main factor and four levels of foliar application (control (water spray as control), iron oxide nanoparticles (at a concentration of one gram per liter), zinc oxide nanoparticles (at a concentration of one gram per liter), and combined application of iron and zinc oxide nanoparticles (at a concentration of one gram per liter)) as the sub-factor.

Results: The results indicated that the effects of the experimental treatments (common bean cultivars and foliar application of iron and zinc nanoparticles) on the evaluated traits were significant. Foliar application of iron and zinc nanoparticles led to increased chlorophyll index, relative water content, stomatal conductance, maximum fluorescence, variable fluorescence, quantum yield, plant height, number of lateral branches, biological yield, seed yield, and decreased minimum fluorescence. Furthermore, the Talash cultivar of common beans exhibited the highest relative water content, stomatal conductance, maximum fluorescence, variable fluorescence, quantum yield, and seed yield compared to the other two cultivars. Under the conditions of combined foliar application of iron and zinc oxide nanoparticles, the highest values of plant height (79.033 cm), number of lateral branches (7), and biological yield (4134.3 kg ha⁻¹) were observed in the Talash, local, and Uzbek genotypes, respectively.

Conclusion: The results of this study showed that the application of iron and zinc nanoparticles, by influencing the relative water content and photosynthetic conditions of the Talash cultivar, significantly increased the seed yield of this cultivar compared to the local and Uzbek cultivars.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quantum yield
  • Chlorophyll index
  • Relative water content
  • Foliar application

مراجع

  1. Ahmadi, K., Ebadzadeh, H., Hatami, F., Abdshah, H. & Kazemian, A. (2022). Agricultural statistics, the first volume of crops. Ministry of Jihad Agriculture, Bureau of Statistics and Information Technology. 99p.
  2. Kimani, P.M. (2025). Advances in breeding for enhanced iron and zinc concentrations in common bean in eastern Africa. Journal of Experimental Botany, 76(5), 1390–1407.
  3. Dhaliwal, S. S., Sharma, V., Shukla, A.K., Verma, V., Behera, S.K., Singh, P., Alotaibi, S.S., Gaber. A. & Hossain, A. (2021). Comparative efficiency of mineral, chelated and nano forms of zinc and iron for improvement of zinc and iron in chickpea (Cicer arietinum L.) through biofortification. Agronomy, 11, 2436.
  4. Shirsat, S. & Suthindhiran, K.S. (2024). Iron oxide nanoparticles as iron micronutrient fertilizer Opportunities and limitations. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 187(5), 565-588.
  5. Aghaei, F., Seyed Sharifi, R. & Farzaneh, S. (2022). The Effect of Some Nanoparticles and Biofertilizers on Chlorophyll Fluorescence Components and Some Physiological Traits of Triticale (Triticosecale Wittmack) at Different Irrigation Levels. Journal of Plant Biological Sciences, 14(53), 13-40. [In Persian]
  6. Solymanifard, A. & Naserirad, H. (2023). Assess Effect of Rhizobium Bacteria (Rhizobium leguminosarum L.) and Iron Nano-chelate on Seed yield and its Components of Pinto Bean (Phaseolus vulgaris L.) Cultivars. Journal of Crop Nutrition Science, 9(1), 71-80.
  7. Ahmed, R., Uddin, M. K., Quddus, M.A., Samad, M.Y.A., Hossain, M.A.M. & Haque, A.N.A. (2023). Impact of foliar application of zinc and zinc oxide nanoparticles on growth, yield, nutrient uptake and quality of tomato. Horticulturae, 9(2), 162.
  8. Radhika, K. & Meena, S. (2021). Effect of zinc on growth, yield, nutrient uptake and quality of groundnut: A review. Pharma Innovation Journal, 10(2), 541-546.
  9. Narimani, H. & Seyed Sharifi, R. (2023). Effect of Foliar and Soil Application of Zinc on Grain Filling, Yield and Some Physiological Traits of Wheat (Triticum aestivum L.) under Salinity Stress. Russian Journal of Plant Physiology, 70, 133.
  10. Fatollahpour Grangah, M., Rashidi, V., Mirshekari, B., Khalilvand Behrouzyar, E. & Farahvash, F. (2020). Effects of nano-fertilizers on physiological and yield characteristics of pinto bean cultivars under water deficit stress. Journal of Plant Nutrition, 43(11), 1-13.
  11. Moludin, A, Ebadi, A., Jahanbakhsh, S., Davari, M. & Parmoon, G. (2014). The effect of water deficit and nitrogen on the antioxidant enzymes activity and quantum yield of barley (Hordeum vulgare L.). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 42(2), 398-404.
  12. Kostopoulou, P., Barbayiannis, N. & Basile, N. (2010). Water relations of yellow sweet clover under the synergy of drought and selenium addition. Journal Plant and Soil, 330(1-2), 65-71.
  13. Wang, Y., Kang, Y., Zhong, M., Zhang, L., Chai, X., Jiang, X. & Yang, X. (2022). Effects of iron deficiency stress on plant growth and quality in flowering Chinese cabbage and its adaptive response. Agronomy, 12(4), 875.
  14. Arab, R., Yadavi, A., Balochi, H. & Khadem Hamzeh, H. (2018). The Effect of Irrigation Interval and Iron and Zinc Foliar Application on Some Morpho-Physiological Characteristics and Yield of Sunflower. Journal of Crop Production, 11(2), 77-90. [In Persian]
  15. Al-Amri, N., Tombuloglu, H., Slimani, Y., Akhtar, S., Barghouthi, M., Almessiere, M., Alshammari, T., Baykal, A, Sabit, H., Ercan, I. & Ozcelik, S. (2020). Size effect of iron (III) oxide nanomaterials on the growth, and their uptake and translocation in common wheat (Triticum aestivum L.). Ecotoxicology and Environmental Safety, 194, 110377.
  16. Mohammadzadeh Toutounchi, P. & Amirinia, R. (2016). Effect of foliar application of iron, zinc and manganese on yield and yield components of fenugreek. Journal of Crops Improvement, 18(1), 69-78. [In Persian]
  17. Kaya, C. & Higgs, D. (2002). Response of tomato (Lycopersicom esculentum L.) cultivars to foliar application of zinc when grown in sand culture at low zinc. Scientia Horticulturae, 93, 53-64.
  18. Marschner, H. (1995). Mineral Nutrition of Higher Plant. Academic Press.
  19. Hejazi Mehrizi, M., Shariatmadari, H., Khoshgoftarmanesh, A.H. & Zarezadeh, A. (2011). Effect of salinity and zinc on physiological and nutritional responses of rosemary. International Agrophysics, 25(4), 349-353
  20. Dola, D.B., Mannan, M.A., Sarker. U., Mamun, M.A.A., Islam, T., Ercisli, S., Saleem, M.H., Ali, B., Pop, O.L. & Marc, R.A. (2022). Nano-iron oxide accelerates growth, yield, and quality of Glycine max seed in water deficits. Frontiers in Plant Science, 13, 1-12.
  21. Weisany, W., Sohrabi, Y., Heidari, G., Siosemardeh, A. & GhasemiGolezani, K. (2011). Physiological response of soybean (Glycine max L.) to zinc application under salinity stress. Australian Journal of Crop Science, 5, 1441- 1447
  22. Zamani, E., Salari, H. & Ghobadi, M. (2022). Effects of Foliar Iron Chelated Application on some Physiological Traits in Saffron (Crocus sativus L) in Kermanshah. Saffron Agronomy and Technology, 9(4), 343-356. [In Persian]
  23. Wang, H. & Jin, J.Y. (2005) Photosynthetic rate, chlorophyll fluorescence parameters and lipid peroxidation of maize leaves as affected by zinc deficiency. Photosynthetica, 43, 591-596.
  24. Mohammadzadeh, Z., Sharifi, R. & Farzaneh, S. (2023). Narimani, H. Effects of salinity, Azosperlium and nanoparticles (zinc and silicon) on yield and some physiological traits of triticale (× Triticosecale Wittmak.). Journal of Crop Production, 16(20), 79-104. [In Persian]
  25. Sadeghi-Shoae, M., Paknejad, F., Shahbazpanahi, B. & Tookalloo, M.R. (2014) Florescence parameters, chlorophyll content and relative water content (RWC) of wheat varieties as affected by different regimes of irrigation. International Journal of Biosciences, 4(5), 135.
  26. Mehta, P., Jajoo, A., Mathur. S. & Bharti, S. (2010). Chlorophyll a fluorescence study revealing effects of high salt stress on Photosystem II in wheat leaves. Journal of Plant Physiology and Biochemistry, 48(1), 16-20.
  27. Paknejad, F., Majidi Heravan, E., Noor Mohammadi, Q., Siyadat. A. & Vazan, S. (2007). Effects of drought stress on chlorophyll fluorescence parameters, chlorophyll content and grain yield of wheat cultivars. American Journal of Biochemistry and Biotechnology, 5, 162-169.
  1. Sharma, N., Gupta, N.K., Gupta. S. & Hasegawa, H. (2005). Effect of NaCl salinity on photosynthetic rate, transpiration rate, and oxidative stress tolerance in contrasting wheat genotypes. Photosynthetica, 43(4), 609-613.
  2. Bayarash, M. & Raghami, M. (2021). The effect of salinity stress on growth and photosynthetic parameters of hybrid and Iranian spinach cultivars. Journal of Plant Production Research, 28(2), 131-146. [In Persian]
  1. Jin, Z., Minyan, W., Lianghuan, W., Jiangguo. W. & Chunhai, S, (2008). Impacts of combination of foliar iron and boron application on iron biofortification and nutritional quality of rice grain. Journal of Plant Nutrition, 31(9), 1599- 1611.
  2. Shafiee, A., Sajedi, N. & Changizi, M. (2015). The effects of different treatments of seed priming and foliar application of nano particle and zinc sulphate on agronomic traits in safflower. Iranian Journal of Seed Science and Technology, 4(2), 71-80. [In Persian]
  3. Fang, Y., Wang, L., Xin, Z., Zhao, L., An, X. & Hu, Q. (2008). Effect of foliar application of zinc, selenium, and iron fertilizers on nutrients concentration and yield of rice grain in China. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 56(6), 2079-2084.
  4. Aslani, F., Bagheri, S., Julkapli, N.M., Juraimi, A.S., Hashemi, F.S.G. & Baghdadi, A. (2014). Effects of Engineered Nanomaterials on Plants Growth: An Overview. Scientific World Journal, 14, 641759.
  5. Azimi, S.M., Eisvand, H.R., Ismaili, A. & Akbari, N. (2022). Effect of gibberellin, nano-nutrition with titanium, zinc and iron on yield and some physiological and qualitative traits of white bean. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 49(1), 12538        .
  6. Tehrani, M.M. & Malakouti, M.J. (2000). The role of micronutrients in increasing yield and improving the quality of agricultural products Microelements with macro impact. Tarbiat Modares University Press. 329p.
  1. Roshan zamir, M., Razmjoo, R. & Ehsanzadeh, P. (2014). The effect of nano-zinc and iron oxide fertilizers on yield, yield components and protein content of red kidney beans, Master's thesis, Isfahan University of Technology, 71p.
  1. Ravi, S., Channel, H.T., Hebsur, N.S., Patil, B.N. & Dharmatti, P.R. (2008). Effect of sulphur, zinc and iron nutrition on growth, yield, nutrient uptake and quality of safflower (Carthamus tinctorius L.). Karnataka Journal of Agricultural Sciences, 21(3), 382-385.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار