بررسی اثرات کاربرد خارجی تیامین بر عملکرد کمی و کیفی گندم (Triticum aestivum L.) رقم سیروان
محورهای موضوعی : اکوفیزیولوژی گیاهان زراعیمیثم نوروزیان 1 * , عزت اله اسفندیاری 2 , محمدرضا بی همتا 3 , اسماعیل کریمی 4
1 - دانشجوی دکتری دانشگاه مراغه
2 - گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، ایران
3 - استاد دانشگاه تهران
4 - دانشگاه مراغه
کلید واژه: بذر گندم, پیش¬تیمار, تیامین, عملکرد, محلول¬پاشی,
چکیده مقاله :
این آزمایش به¬صورت کرت¬های خرد شده بر پایه طرح بلوک¬های کامل تصادفی در مزرعه پژوهشی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی کرج، دانشگاه تهران انجام شد. عامل اصلی پیش¬تیمار بذر با تیامین شامل: عدم پیش-تیمار بذر (شاهد) و پیش¬تیمار بذر با مقدار 5/12 میکرومولار به¬مدت 12 ساعت و عامل فرعی محلول¬پاشی برگی تیامین در مراحل مختلف رشدی شامل: عدم محلول¬پاشی (شاهد)، پنجه¬زنی، ساقه¬دهی، سنبله¬دهی، شیری شدن دانه، پنجه¬زنی همراه با ساقه¬دهی، پنجه¬زنی همراه با سنبله¬دهی بود. نتایج نشان داد که عملکرد دانه در اکثر تیمارهای مورد مطالعه در اثر کاربرد خارجی تیامین در مقایسه با شاهد (عدم پیش¬تیمار بذور و عدم محلول¬پاشی تیامین در مراحل رشدی) افزایش معنی¬داری داشت که ناشی از بهبود پارامترهایی مانند تعداد پنجه بارور، تعداد پنجه نابارور و وزن هزار دانه بود. اما، کاربرد خارجی تیامین (پیش¬تیمار بذور و یا محلول¬پاشی تیامین در مراحل رشدی) در اغلب تیمارها منجر به بهبود پارامترهای کیفی نظیر پروتئین دانه، میزان روی، اسید آسکوربیک، عدد زلنی و درجه سختی دانه در مقایسه با شاهد نشد. همچنین، در پارامترهایی مانند میزان اسید فیتیک و نسبت مولی اسید فیتیک به روی، در اکثر تیمارها کاربرد خارجی تیامین (پیش¬تیمار بذور و یا محلول¬پاشی تیامین در مراحل رشدی) در مقایسه با شاهد (عدم پیش¬تیمار بذور و عدم محلول¬پاشی تیامین در مراحل رشدی) تاثیر منفی داشت. لازم به¬ذکر است که به دلیل عدم تاثیرپذیری بعد کیفی گندم از کاربرد خارجی تیامین که ناشی از تامین مطلوب نیازهای تغذیه¬ای می¬باشد، در بیان نتیجه نهایی صرفاً بعد کمی عملکرد در نظر گرفته شد. اگرچه برای توصیه اثرگذاری کاربردی خارجی تیامین بر عملکرد دانه، تکرار این آزمایش نیاز است و از طرفی، بین تعدادی از تیمارهای مورد مطالعه از نظر میزان عملکرد دانه تفاوت معنی¬داری نبود، اما با در نظر گرفتن مسائل اقتصاد تولید، تیمار عدم پیش¬تیمار بذور و محلول¬پاشی تیامین در مراحل پنجه¬زنی همراه با ساقه¬دهی به دلیل عملکرد بیشتر، برتر از سایرین بود و می¬توان کاربرد آن را برای رقم سیروان در منطقه کرج و مناطق مشابه از نظر آب و هوایی توصیه نمود.
This experiment was conducted in the form of a split-plot design based on randomized complete blocks in the research farm of Karaj Agriculture University of Tehran at 2013 to 2014. The main plot was seed pre-treatment with thiamine including as no seed pre-treatment (control), seed pre-treatment with 12.5 μM thiamine for 12 hours, and sub-plot was foliar application of thiamine in different growth stages including: no spraying (control), tillering, stemming, spiking, milking, tillering with stemming, tillering with spiking. The results showed that seed yield in most of the studied treatments increased significantly due to the exogenous application of thiamine compared to the control (No pre-treatment and no spraying of thiamine). That can be caused by improvement of parameters such as the number of fertile tillers, the number of infertile tillers and the weight of 1000 grains. But exogenous application of thiamine in most of the treatments did not to improve qualitative parameters such as grain protein, zinc content, ascorbic acid, Zeleni number and grain hardness degree compared to the control (No pre-treatment and no spraying of thiamine). Also, in parameters such as the amount of phytic acid and the molar ratio of phytic acid/zinc, exogenous application of thiamine had a negative effect in most treatments compared to the control (No pre-treatment and no spraying of thiamine). It should be mentioned that due to the lack of influence of the of wheat quality from the exogenous application of thiamine, which is caused by the optimal condition of nutritional requirements, only the quantitative of yield has been considered in expressing the final result. To recommendation the exogenous application of thiamine on grain yield, this experiment needs to be repeated. If there was no significant difference between some of the studied treatments in terms of grain yield, but with considering the issues of economic production in no pre-treatment of seeds and spraying at tillering with stemming were superior to others due to higher yield. Moreover, it can be recommended for Sirvan cultivar in Karaj region and similar regions in terms of climate.
• Abdel-Aziz, N.G., F.E.M. El-Quesni, and M.M. Farahat. 2007. Response of vegetative growth and some chemical constituents of Syngonium podophyllum L. to foliar application of thiamine, ascorbic acid and kinetin at Nubaria. World Journal of Agricultural Sciences. 3(3): 301–305.
• Abdel-Aziz, G., S. Lobna, and M.M. Soad. 2009. Some studies on the effect of putrescine, ascorbic acid and thiamine on growth, flowering and some chemical constituents of Gladiolus plants at Nubaria. Ozean Journal of Applied Science. 2(2): 169-179.
• Abdoli, M., E. Esfandiari., S.B. Mousavi, and B. Sadeghzadeh. 2014. Effects of foliar application of zinc sulfate at different phenological stages on yield formation and grain zinc content of bread wheat (cv. Kohdasht). Azarian Journal of Agriculture. 1(1): 11-17.
• AL-Baldawi, M.H.K. and J.H. Hamza. 2017. Seed priming effect on field emergence and grain yield in sorghum. Journal of Central European Agriculture. 18(2): 404-423.
• Amin, M.A. and M.A. Ismail. 2015. Effect of indole butyric, arginine, cyanocobalamine (B12), ascorbic acid and their interactions on growth, yield and some metabolic constituents of sunflower plants. International Journal of Advanced Research in Biological Sciences. 2(12): 154–162.
• Aminifard, M.H., A. Jorkesh, H.R. Fallahi, and K. Alipoor. 2018. Foliar application of thiamine stimulates the growth, yield and biochemical compounds production of Coriander and Fenugreek. Journal of Horticultural Research. 26(1): 77-85.
• Amjad, S.F., N. Mansoora, S. Yaseen, A. Kamal, B. Butt, H. Matloob, S.A.M. Alamri, S.A. Alrumman, E.M. Eid, and M. Shahbaz. 2021. Combined use of endophytic bacteria and pre-sowing treatment of thiamine mitigates the adverse effects of drought stress in wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. Sustainability. 13(1): 6582.
• Anton, N., A. El-Nour, and A. El-Set. 1999. Response of barley to ascorbic, citric acids and micronutrients mixture under sandy soil conditions. Zagazig Journal of Agricultural Research. 26(2): 1553-1563.
• Antonopoulo, C.K., I. Dimassi, CH. Therios, V. Chatzissav, and V. Tsirakoglou. 2005. Inhibitory effects of riboflavin (vitamin B2) on the in vitro rooting and nutrient concentration of explants of peach rootstock GF 667 (Prunus amygdalus × P. Persica). Scientia Horticulturae. 106(3): 268-272.
• Bharti, K., N. Pandey, D. Shankhdhar, P.C. Srivastava, and S.C. Shankhdhar. 2013. Improving nutritional quality of wheat through soil and foliar zinc application. Plant, Soil and Environment. 59(8): 348-352.
• Cakmak, I., H. Marchner, and F. Bangerth. 1989. Effect of zinc nutritional status on growth, protein metabolism and levels of indole-3-acetic acid and other phytohormones in bean (Phaseolus vulgaris L.). Journal of Experimental Botany. 40(3): 405–412.
• Chen, L., H. Yin, J. Xu, and X. Liu. 2011. Enhanced antioxidative responses of a salt-resistant wheat cultivar facilitate its adaptation to salt stress. African Journal of Biotechnology. 10(2): 16887-16896.
• El-Awadi, M.E., Y.R. Abd Elbaky, M.G. Dawood, M.A. Shalaby, and B.A. Bakry. 2016. Enhancement quality and quantity of lupine plant via foliar application of some vitamins under sandy soil conditions. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 7(4): 1012–1024.
• El-Bassiouny, H.S.M., B.A. Bakry, A.A.E.M. Attia, and M.M. Abd Allah. 2014. Physiological role of humic acid and nicotinamide on improving plant growth, yield, and mineral nutrient of wheat (Triticum durum) grown under newly reclaimed sandy soil. Agricultural Science. 5(4): 687–700.
• El-Ghamriny, E.A., H.M. Arisha, and A.E. Kamel. 2005. Effect of foliar spray with B-vitamins (B1, B6 and B12) on growth and seed yield of cowpea plants. Zagazig Journal of Agricultural Research. 32(6): 1767-1783.
• El-Shahawy, A., K.G. El-Rokiek, L.K. Balbaa, and S.M. Abbas. 2008. Micronutrients, B-vitamins and yeast in relation to increasing flax (Linum usitatissimum L.) growth, yield productivity and controlling associated weeds. Asian Journal of Agricultural Research. 2(3): 1-14.
• Emam, M.M., A.H. El-Sweify, and N.M. Helal. 2011. Efficiencies of some vitamins in improving yield and quality of flax plant. African Journal of Agricultural Research. 6(18): 4362-4369.
• Erdal, I., A. Yilmaz, S. Taban, S. Eker, B. Torun, and I. Cakmak. 2002. Phytic acid and phosphorus concentrations in seeds of wheat cultivars grown with and without zinc fertilization. Journal of Plant Nutrition. 25(1): 113-127.
• Esfandiari, E., and M. Abdoli. 2017. Improvement of agronomic and qualitative characters of durum wheat (Triticum turgidum L. var. durum) genotypes by application of zinc sulfate under zinc deficiency stress. Journal of Crop Ecophysiology. 11(3): 619-636. (In Persian).
• Esfandiari, E., and S. Mahboob. 2014. Plant biochemestry (Vol. 1). Amidi: Tabriz University of Medical Sciences, Tabriz, 252p. (In Persian)
• Fallahi, H.R., M.H. Aminifard, and A. Jorkesh. 2018. Effects of thiamine spraying on biochemical and morphological traits of basil plants under greenhouse conditions. Journal of Horticulture and Postharvest Research. 1(1): 27–36.
• Fardet, A., E. Rock, and R. Christian. 2008. 1s the in vitro antioxidant potential of whole grain cereals and cereal produces well reflected in vivo? Journal of Cereal Science. 48(2): 258-276.
• Farouk, S., S.A. Youssef, and A.A. Ali. 2012. Exploitation of biostimulants and vitamins as an alternative strategy to control early blight of tomato plants. Asian Journal of Plant Sciences. 11(1): 36–43
• Fitzpatrick, T., and L. Chapman. 2020. The importance of thiamine (vitamin B1) in plant health: From crop yield to biofortification. Journal of Biological Chemistry. 295(34): 12002–12013.
• Goyer, A. 2010. Thiamine in plants: Aspects of its metabolism and functions. Phytochemistry. 71(3): 1615- 1624.
• Hamada, A.M. and E.M. Khulaef. 2000. Simulative effects of ascorbic acid, thiamin or pyridoxine on Vicia faba growth and some related metabolic activities. Pakistan Journal of Biological Sciences. 3(8): 1330–1332.
• Hashish, K.I., R.A. Eid., M.M. Kandil, and A.A.M. Mazher. 2015. Study on various level of salinity on some morphological and chemical composition of gladiolus plants by foliar spray with glutathione and thiamine. International Journal of ChemTech Research. 8(9): 334–341.
• Haug, W. and H.J. Lantzsch. 1983. Sensitive method for the rapid determination of phytatein cereal products. Journal of Science Food Agriculture. 34(1): 1423-1426.
• Hendawy, S.F. and A.A. Ezz El-Din. 2010. Growth and yield of Foeniculum vulgare var. azoricum as influenced by some vitamins and amino acids. Ozean Journal of Applied Science. 3(1): 113-123.
• Hosseini, H., H. Farahmand, and V. Saffari. 2015. The effect of foliar application of ascorbic acid, thiamine and benzyl adenine on growth, flowering and some biochemical characteristics of marigold (Tagetes erecta L.). Journal of the Plant Production. 38(2): 25-36.
• Jalal Kamali, M. and H.R. Sharifi. 2010. Variation in developmental stages and its relationships with yield and yield components of bread wheat cultivars under field conditions: II- yield and yield components. Journal of Crop Ecophysiology. 26(1): 1-23. (In Persian)
• Javadi, A., and E. Esfandiari. 2018. The effect of folic acid on yield and some qualities parameters of wheat. Crop Production. 10(4):149-158. (In Persian)
• Kawasaki, T., and Y. Egi. 1992. Tiamine: 375-399. In: De Leenheer, A.P., W.E. Lambert, and J.F. van Bocxlaer, (Eds.). Modern Chromatographic Analysis of Vitamins. New York, NY: Marcel Dekker, Inc, 606p.
• Kaya, C., M. Ashraf, O. Sonmez, A.L. Tuna, T. Polat, and S. Aydemir. 2015. Exogenous application of thiamin promotes growth and antioxidative defense system at initial phases of development in saltstressed plants of two maize cultivars differing in salinity tolerance. Acta Physiologiae Plantarum. 37(3): 1741.
• Mahgoub, H.M., G.N. Abd El-Aziz, and M.A. Mazhar, 2011. Response of Dahlia pinnata L. plant to foliar spray with putrescine and thiamine on growth, flowering and photosynthetic pigments. American Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Sciences. 10(5): 769-775.
• Maralian, H., R. Didar-Taleshmikail, K. Shahbazi, and M. Torabi-Giglou. 2008. Study of the effects of foliar application of Fe and Zn on wheat quality and quantity properties. Agricultural Research Journal. 8(4): 47-60. (In Persian).
• Martinis, J., E. Gas-Pascual, N. Szydlowski, M. Crèvecoeur, A. Gisler, L. Bürkle, and T.B. Fitzpatrick. 2016. Longdistance transport of thiamine (vitamin B1) is concomitant with that of polyamines. Plant Physiology. 171(3): 542– 553.
• Mohammad, A.S. 2013. Response of wheat to biofertilization and foliar application of ascorbic acid under nitrogen fertilization rates. Minia Journal of Agricultural Research and Development. 4(1):799-806.
• Naguib, N.Y. and M.Y. Khalil. 2002. Studies on the effect of dry yeast thiamine and biotin on the growth and chemical constituents of black cumin (Nigella sativa L.). Arab Universities Journal of Agricultural Sciences. 10(3): 919-937.
• Ogbonnaya, F.C., O. Abdalla, A. Mujeeb-Kazi, A.G. Kazi, S.S. Xu., N. Gosman, and H. Tsujimoto. 2013. Synthetic hexaploids: Harnessing species of the primary gene pool for wheat improvement. Plant Breeding Reviews. 37(2): 35-122.
• Pourgholam, M., N. Nemati, and M. Oveysi. 2013. Effect of zinc and iron under the influence of drought on prolin, protein and nitrogen leaf of rapeseed (Brassica napus). Annals of Biological Research. 4(7): 200-203.
• Ranjbar, B., S. Sharafzadeh, and O. Alizadeh. 2014. Growth and essential oil responses of German chamomile to thiamine and ascorbic acid. Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences. 3(7): 51–53.
• Sadeghi-Razligi, Sh., I. Allahdadi, and E. Esfandiari. 2013. The effect of folic acid on seed reserve partitioning and early vigor of wheat seedlings. Iranian Journal of Dryland Agriculture. 1(2): 70-81. (In Persian).
• Sahu, M.P., N.S. Solanki, and L.N. Dashora. 2008. Effects of thiourea, thiamine and ascorbic acid on growth and yield of maize (Zea mays L.). Journal of Agronomy and Crop Science. 171(1):65 – 69.
• Sajjad Y., M.J. Jaskani, M. Qasim, G. Akhtar, and A. Mehmood. 2015. Foliar application of growth bioregulators influences floral traits, corm-associated traits and chemical constituents in Gladiolus grandiflorus L. Korean Journal of Horticultural Science and Technology. 33(6): 812–819.
• Shalaby, T.A., and H. El-Ramady. 2014. Effect of foliar application of bio-stimulants on growth, yield, yield components and storability of garlic (Allium sativum L.). Australian Journal of Crop Science. 8(2): 271-275.
• Soltani, Y., V.R. Saffari, and A.A. Maghsoudi Moud, 2014. Response of growth, flowering and some biochemical constituents of Calendula officinalis L. to foliar application of salicylic acid, ascorbic acid and thiamine. Ethno-Pharmaceutical products. Ethno-Pharmaceutical Products. 1(1): 37-44.
• Stakhova, L.N., L. Stakhova, and A. Ladygin. 2000. Effects of exogenous folic on the yield and amino acid content of the seed of Pisum sativum L. and Hordeum vulgare L. Applied Biochemistry and Micronutrient. 36(3): 85-89.
• Taiz, L., E. Zeiger., I.M. Moller, and A. Murphy. 2017. Plant physiology and development, sixth ed. Sinauer Associates, Sunderland.
• Vendruscolo, E.P., A.H.A. Rodrigues, P.R. Oliveira, R.A. Leitão, L.F. Cardoso Campos, A. Seleguini, and S.F. Lima. 2019. Exogenous application of vitamins in upland rice. Revista de Agricultura Neotropical, Cassilândia-MS. 6(2): 1-6.
• Vendruscolo, E.P., and A. Seleguini. 2020. Effects of vitamin pre-sowing treatment on sweet maize seedlings irrigated with saline water efecto del tratamiento presiembra con vitaminas en el desarrollo de plántulas de maíz dulce regadas con agua salina. Acta Agronómica. 69(1): 20-25.
• Wu, S.C., Z.H. Cao., Z.G. Li., K.C. Cheung, and M.H. Wong. 2005. Effects of biofertilizer containing N-fixer, P and K solubilizers and AM fungi on maize growth: A greenhouse trial. Geoderma. 125: 155– 166.
• Yang, X.W., X.H. Tian, W.J. Gale, X.Y. Cao, X.C. Lu, and A.Q. Zhao. 2011. Effect of soil and foliar zinc application on zinc concentration and bioavailability in wheat grain on potentially zinc deficient soil. Cereal Research Communication. 39: 535-543
نشریه علمی اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی، جلد هجدهم، شماره 3(71)، پاییز 1403، صفحه 194-175
|
مقاله پژوهشی DOI: 10.30495/JCEP.2023.1932890.1808
بررسی اثرات کاربرد خارجی تیامین بر عملکرد کمی و کیفی گندم
(Triticum aestivum L.) رقم سیروان
میثم نوروزیان1*، عزت اله اسفندیاری2، محمدرضا بی همتا3 و اسماعیل کریمی4
تاریخ دریافت: 19/09/1401 تاریخ بازنگری: 02/12/1401 تاریخ پذیرش: 15/05/1402
چکیده
واژگان کلیدی: بذر گندم، پیشتیمار، تیامین، عملکرد، محلولپاشی
[1] 1- دانشجوی دکتری گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران.
[2] 2- استاد گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران.
[3] 3- استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.
[4] 4-استادیار گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران.
نگارنده مسئول taha_noruzian@yahoo.com
مقدمه
گندم با نام علمی (Triticum aestivum L.) از مهمترین گیاهان زراعی بوده که رشد فزاینده جمعیت بر ضرورت افزایش تولید آن افزوده است (Ogbonnaya et al., 2013). عملکرد دانه گندم یک صفت کمی است که توسط تعداد زیادي ژن و با اثر کم کنترل میشود و به مقدار زیادي تحت اثر عوامل محیطی قرار میگیرد، بنابراین، هر گونه تغيير در طول مراحل نمو سبب تغيير يك يا چند جزء عملكرد و در نهايت عملكرد شده و دستكاري اين مراحل به معناي ايجاد راهي نو براي افزايش عملكرد خواهد بود (Jalal Kamali and Sharifi, 2010). طی چند دهه اخیر تلاش براي افزایش تولیـد در واحـد سـطح از یکسو و مصرف بیش از حد و نامتعادل کودهاي شـیمیایی از سـوي دیگر، پیامدهاي زیستمحیطی منفی و افزایش هزینههـاي تولیـد را بههمراه داشته است و این امر بر ضرورت تجدیدنظر در روش تولید و جستجو براي شیوههاي جدید و ایمن افزایش تولیـد محصـول تأکیـد دارد (Wu et al., 2005).
ویتامینها در مقادیر کم براي رشد و نمو عادي بافتها در گیاه ضرورت دارند. وجود این دسته از مواد براي رشد گیاه ثابت شده است و عموماً بهعنوان کوآنزیم (Antonopoulo et al., 2005) میتوانند بهطور ویژه از طریق متابولیسم اولیه و ثانویه سبب رشد گیاه شوند (Amin and Ismail, 2015). کاربرد برگی ویتامین ممکن است نقش مهمی در فرآیندهای متابولیسمی مانند فتوسنتز داشته و در نهایت منجر به افزایش مواد جامد محلول و مواد معدنی گردد (Shalaby and El-Ramady, 2014).
از جمله ویتامینهایی که اخیراً مورد توجه محققین قرار گرفته است ویتامینهاي گروه ب میباشد که علاوهبر افزایش مقاومت گیاهان به تنشها، محدودیتهای متابولیسمی ناشی از سنتز آنها توسط گیاه را رفع نموده و منجر به بهبود عملکرد کمی و کیفی محصول شوند (Fardet et al., 2008). تیامین یا ویتامین ب1 بهعنوان کوفاکتور آنزیمها در مسیرهای متابولیسمی مانند بیوسنتز اسیدهای چرب، گلیکولیز، مسیر پنتوز فسفات، چرخههای کربس و کالوین و برخی موارد دیگر نقش اساسی دارد (Abdel-Aziz et al., 2009; Esfandiari and Mahboob, 2014; Fitzpatrick and Chapman, 2020; Goyer, 2010). تیامین در گیاهان در برگ سنتز شده و به سایر اندامها انتقال یافته و بر رشد و نمو گیاه تاثیر گذار است. اثر مثبت تیامین بر بهبود فرآیند فتوسنتز، افزایش میزان رنگیزهها، میزان پروتئین، رشد و نمو و عملکرد در گیاهانی نظیر باقلا (Hamada and Khulaef, 2000)، ریحان (Fallahi et al., 2018) و گشنیز (El-Awadi et al., 2016) گزارش شده است. در بررسی محلولپاشی ویتامینها در بهبود ویژگیهای رویشی و زایشی گوجهفرنگی گزارش شد که کاربرد تیامین سبب افزایش رشد و عملکرد گوجهفرنگی میشود (Farouk et al., 2012). محلولپاشی ویتامینهای ب1 (تیامین)، ب6 و ب12 در غلظتهای فیزیولوژیک سبب افزایش معنیدار وزن خشک بخشهای مختلف گیاه، کلروفیل برگ و عملکرد لوبیای چشم بلبلی شد (El-Ghamriny et al., 2005). کاربرد تیامین یا ویتامین ب1 بهطور قابل توجهی باعث افزایش غلظت نیتروژن، فسفات، کلسیم و پتاسیم در ذرت (Abdel Aziz et al., 2009; Kaya et al., 2015) شد. در سویا نشان داده شد در گیاهان تیمار شده با تیامین و ریبوفلاوین، فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان از جمله پراکسیدازها، پلی فنل اکسیداز و فنیل آلانین آمونیالیاز در مقایسه با شاهد افزایش یافته است (Hamada and Khulaef, 2000). رشد و عملکرد بهتر گیاه تحت کاربرد تیامین ناشی از انجام بهتر و مطلوبتر فرآیندهای متابولیسمی نظیر فتوسنتز و تولید سوبسترای اولیه لازم برای بیوسنتز متابولیتهایی مانند لیپیدها و پروتئینها میباشد (Hamada and Khulaef, 2000). مطالعات قبلی در گوجهفرنگی (Farouk et al., 2012) و گشنیز و شنبلیله (Aminifard et al., 2018) نشان داد که کاربرد تیامین باعث افزایش عناصر معدنی مانند روی و آهن میشود. تاثیر کاربرد خارجی سایر ویتامینهای گروه ب بر عملکرد کمی و کیفی گیاهان زراعی مورد مطالعه قرار گرفته است که میتوان به اسید فولیک یا ویتامین ب9 اشاره نمود. همچنین، جوادی و اسفندیاری (Javadi and Esfandiari, 2018) ضمن تائید تاثیر مثبت کاربرد خارجی فولات بر عملکرد دانه، گزارش کردند که این ویتامین سبب افزایش پروتئین، میزان اسید آسکوربیک، غلظت آهن و روی دانه و در نهایت کاهش میزان اسید فیتیک و نسبت مولی اسید فیتیک به روی میگردد.
افزایش روزافزون جمعیت و افزایش تقاضا به غذا، محدودیت اراضی کشاورزی و منابع آبی بههمراه تشدید عاملهای محیطی کاهش تولید مانند تغییرات اقلیمی از سال 1983 از جمله عاملهای برهم زننده امنیت غذایی بشمار میآیند. باتوجه به اهمیت این موضوع و محدودیتهای پیشرو، سبب گردیده است تا محققین به دنبال یافتن راهکارهای مختلف برای مقابله با آن باشند. در این راستا توان سنتز تیامین در ژنوتیپهای گندم میتواند بهعنوان یک عامل ژنتیکی اثرگذار بر عملکرد کمی و کیفی گندم عمل نماید. لذا، در این پژوهش سعی شده است تا اثرات کاربرد خارجی تیامین بر عملکرد کمی و کیفی گندم مورد بررسی قرار گیرد.
مواد و روش‌ها
بهمنظور بررسی اثرات کاربرد تیامین بر عملکرد، اجزای عملکرد و برخی از پارامترهای کیفی گندم نان رقم سیروان، آزمایشی در مزرعه تحقيقاتي پردیس کشاورزی و منابع طبیعی کرج - دانشگاه تهران در سال زراعي 94-1393 انجام شد. برای آماده‌سازی زمين ابتدا زمین مورد نظر با گاوآهن برگردان‌دار در پائيز شخم زده شد و بقيه عمليات تهيه بستر كشت شامل ديسك، تسطيح و كرت‌بندي در اوایل اسفند ماه 1393 انجام گرفت. هر واحد آزمایشی از پنج ردیف به طول 4 متر شکل گرفت. فاصله ردیف‌های کاشت 20 سانتي‌متر و بذور با تراکم 500 عدد در مترمربع در عمق 3 تا 5 سانتي‌متري در 9 اسفند ماه 1393 كشت شدند. اولین آبیاری بلافاصله پس از کشت انجام شد و در طول دوره رشد بسته به شرایط جوی و نیاز گیاه عمل آبیاری هر 7 تا 10 روز یکبار با استفاده از نوارهای تیپ صورت گرفت. با توجه به نتايج آزمون خاک و توصیه متداول کودی، 50 کیلوگرم در هکتار کود سوپر فسفات تریپل و 50 کیلوگرم در هکتار کود اوره قبل از کاشت و مابقی کود نیتروژنه 100 کیلوگرم در هکتار بهصورت سرک در مرحله پنجهزنی مصرف شد. در جدول 1 برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مورد آزمایش آورده شده است. عملیات داشت شامل آبیاری و مبارزه با علفهای هرز (وجین دستی) متناسب با نياز و بهطور یکسان در کلیه کرتها انجام شد.
آزمایش بهصورت کرتهای خرد شده بر پایه طرح بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار پیاده گردید. عامل اصلی پیشتیمار بذور با تیامین (عدم پیشتیمار بذور یا شاهد پیشتیمار و پیشتیمار بذور با غلظت 5/12 میکرومولار بهمدت 12 ساعت) و عامل فرعی محلولپاشی برگی تیامین با غلظت یاد شده در مراحل مختلف رشدی شامل عدم محلولپاشی (محلولپاشی با آب خالص بهعنوان شاهد محلولپاشی)، محلولپاشی تیامین (سیگما، آمریکا) با غلظت 5/12 میکرومولار در مراحل پنجهزنی، ساقهدهی، سنبلهدهی، شیری شدن دانه، پنجهزنی همراه با ساقهدهی، پنجهزنی همراه با سنبلهدهی) بود. لازم بهذکر است که تیمار عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین بهعنوان شاهد آزمایش در نظر گرفته شد.
عمليات محلولپاشی با در نظر گرفتن مصرف 400 لیتر آب در هکتار برای محلولپاشی به نسبت مساحت مزرعه در ساعات ابتدایی روز تا قبل از ساعت 10 صبح با استفاده از سمپاش پشتی انجام گردید. بعد از رسیدن بوتهها با رعایت اثر حاشیهای، حدود نیم متر از بالا و پائین کرتها و یک خط کاشت از طرفین، از هر کرت آزمایشی نمونههایی به مساحت یک مترمربع به شکل تصادفی برداشت شد و علاوهبر عملکرد و اجزای آن برخی از پارامترهای کیفی دانه مانند ميزان عناصر آهن، روی، منگنز و مس (Maralian et al., 2008)، ميزان پروتئين دانه، ميزان اسيد فيتيك (Haug and Lantzsch, 1983)، نسبت مولی اسيد فيتيك به روی (Erdal et al., 2002) و ميزان اسيد آسکوربيك ارزیابی شد.
پیش از آنالیز داده ها، تست نرمال بودن آنها با استفاده از نرم افزار SPSS و روش Kolmograph-Smirnov و Shapiro-Wilk مورد ارزیابی قرار گرفت. در مواردی که دادهها نرمال نبودند، نرمالسازی دادهها صورت گرفت. دادههای نرمال با استفاده از نرم افزار (ver. 9.2) SAS تجزیه و توسط همين نرم افزار و با آزمون چند دامنهاي دانکن، مقايسه ميانگينها در سطح احتمال پنج درصد انجام شد. رسم اشکال با نرمافزار اکسل 2019 انجام شد.
نتایج و بحث
نتایج تجزیه واریانس نشان داد اثرات ساده پیشتیمار بذور بر صفات تعداد پنجه نابارور، شاخص برداشت، مقادیر آهن، منگنز، اسید آسکوربیک و میزان جذب رطوبت آرد اثر معنیداری داشت (جدول 2). همچنین، اثر ساده محلولپاشی تیامین بر صفات تعداد پنجه نابارور، تعداد پنجه بارور، ارتفاع، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، شاخص برداشت، مقادیر آهن، روی، اسید فیتیک، نسبت مولی اسید فیتیک به روی و جذب آب آرد معنیدار بدست آمد (جدول 2). اثر متقابل پیشتیمار بذور با محلولپاشی در صفات ارتفاع بوته، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، تعداد پنجه بارور، مقادیر عناصر آهن، روی و منگنز، میزان اسید آسکوربیک، میزان اسید فیتیک و نسبت مولی اسید فیتیک به روی معنیدار بود (جدول 2). اثرات ساده و متقابل عاملهای مورد مطالعه برای پارامترهای میزان پروتئین دانه، عدد زلنی، حجم نان، میزان رطوبت و درجه سختی دانه در اثر کاربرد خارجی تیامین معنیدار نشد (جدول 2). ضریب تغییرات پارامترهای مورد بررسی بین 38/0 تا 16/23 درصد بدست آمد (جدول 2).
اثر کاربرد خارجی تیامین بر تغییرات عملکرد بیولوژیک در تیمارهای مورد مطالعه از الگوی خاصی تبعیت نکرد (جدول 3). با این وجود کاربرد این ویتامین در تیمارهای عدم پیشتیمار بذر بههمراه محلولپاشی در مرحله پنجهزنی و عدم پیشتیمار بذر بههمراه محلولپاشی در مرحله ساقهروی در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) معنیدار شد (جدول 3). همچنین، بیشترین میزان عملکرد بیولوژیک در تیمار عدم پیشتیمار بذر بههمراه محلولپاشی در مراحل پنجهدهی بههمراه ساقهدهی بدست آمد و در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین)، افزایش 41 درصدی را نشان داد (جدول 3).
نتایج مقایسه میانگین نشان داد که کاربرد خارجی تیامین تنها در دو تیمار عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله شیری شدن و پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله پنجهزنی، در سایر تیمارهای مورد مطالعه منجر به افزایش معنیدار عملکرد دانه در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) شد (جدول 3). اگرچه بیشترین میزان عملکرد دانه (با افزایش 78/45 درصدی در مقایسه با تیمار عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) در تیمار عدم پیشتیمار بذر بههمراه محلولپاشی در مراحل پنجهدهی با ساقهدهی بدست آمد، اما تیمار یاد شده با تیمارهای عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله پنجهدهی، عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله ساقهدهی، عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مراحل پنجهدهی همراه با ساقهروی، عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مراحل پنجهدهی همراه با سنبلهدهی، پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی، پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله سنبلهدهی، پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله ساقهدهی، پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله شیری شدن و پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مراحل پنجهدهی همراه با ساقهروی اختلاف معنیداری نداشته و در یک گروه قرار گرفت (جدول 3). بهعبارتی دیگر کاربرد خارجی تیامین منجر به افزایش معنیدار عملکرد دانه در تیمارهای یاد شده در مقایسه با شاهد شد.
شاخص برداشت در اثر کاربرد خارجی تیامین تنها در تیمار پیشتیمار بذر بههمراه محلولپاشی در ساقهدهی در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) افزایش معنیدار نشان داد (جدول 3). بیشترین میزان شاخص برداشت در تیمار پیشتیمار بذر بههمراه محلولپاشی در مراحل ساقهدهی مشاهده شد که در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین)، افزایش 26 درصدی داشت (جدول 3).
بیشترین میزان ارتفاع بوته در تیمار عدم پیشتیمار بذر بههمراه محلولپاشی در مراحل پنجهزنی و ساقهدهی مشاهده شد که در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) ارتفاع بوته حدود 20 درصد افزایش داشت (جدول 3). تعداد پنجه بارور در اثر کاربرد خارجی تیامین بهغیر از تیمارهای عدم پیشتیمار بههمراه محلولپاشی در مرحله ساقهروی و عدم پیشتیمار بههمراه محلولپاشی در مرحله شیری شدن، در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) افزایش معنیدار یافت (جدول 3).
طبق نتایج مقایسه میانگین اثرات ساده، پیشتیمار بذور با تیامین سبب کاهش معنیدار تعداد پنجه نابارور در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) شد (جدول 4). بعلاوه، محلولپاشی برگی تیامین سبب افزایش معنیدار وزن هزار دانه در همه مراحل رشدی مورد مطالعه در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) شد (جدول 4). بیشترین میزان وزن هزار دانه در محلولپاشی تیامین در مراحل پنجهزنی و ساقهدهی بدست آمد که سبب افزایش بیش از 20 درصدی این پارامتر در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) شد (جدول 4).
کاربرد برگی تیامین بهغیر از مراحل رشدی ساقهدهی و سنبلهدهی منجر به افت معنیدار تعداد پنجه نابارور در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) شد (جدول 4). اما، کاربرد برگی تیامین در مراحل مختلف رشدی گندم تنها در تیمار پنجهدهی بههمراه سنبلهدهی توانست میزان جذب آرد را در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) افزایش معنیداری بدهد (جدول 4).
ارتفاع گندم تابع تعداد گره روی ساقه و طول میانگره است. افزایش ارتفاع به شرط عدم ایجاد ورس، از طریق بهبود توان مصرف نور، بر عملکرد اثر مثبت دارد. زیرا ساقه قادر است مواد فتوسنتزی را در خود تجمع داده و در زمان پر کردن دانه، مواد فتوسنتزی انباشته شده را به دانه منتقل و در افزایش وزن و پرکردن آن سهیم باشد. افزایش ارتفاع گندم در اثر کاربرد اسید فولیک، اسید آسکوربیک و کوبالامین گزارش شده است (Emam et al., 2011; El-Bassiouny et al., 2014; Javadi et al., 2018; Amjad et al., 2021). محلولپاشی تیامین سبب افزایش ارتفاع بوته در گلایول و همیشه بهار شد (Abdel-Aziz et al., 2007; Soltani et al., 2014).
پنجهدهی از ویژگیهای بارز گندم است و زمانی در بهبود عملکرد میتواند موثر باشد که تعداد قابل توجهی از پنجهها سنبله داده و به سنبله اصلی از نظر تعداد دانه در سنبله نزدیک باشد (Abdoli et al., 2014). در این پژوهش کاربرد خارجی تیامین بطور کلی منجر به کاهش تعداد پنجه نابارور و افزایش پنجه بارور شد (جداول 3 و 4). کاهش تعداد پنجه نابارور زمانی اتفاق میافتد که فتوآسیمیلات کافی برای رشد و نمو سنبله پنجهها تامین شود. بهعبارتی بوته گندم قادر باشد مواد فتوسنتزی لازم برای به ثمر رساندن پنجهها را سنتز نموده و در نهایت با پرکردن دانهها در تولید موثر باشد (Abdoli et al., 2014). افزایش تعداد پنجههای بارور و کاهش نابارورها با کاربرد خارجی اسید فولیک در گندم گزارش شده است (Javadi and Esfandiari, 2018). تعداد پنجه و تعداد خوشه در کپه در برنج با کاربرد خارجی تیامین و نیاسین در مقایسه با شاهد افزایش یافت (Vendruscolo et al., 2019). کاربرد خارجی ویتامین بر تولید و تسهیم مواد فتوسنتزی اثر مثبت داشته و باعث بهبود ویژگیهای مورفولوژیکی، متابولیکی، تغذیهای و تولیدی گیاهان میشود (El-Bassiouny et al., 2014; Taiz et al., 2017).
وزن هزاردانه از عوامل اثرگذار بر عملکرد دانه است. این پارامتر بهنوعی بیانگر میزان آرد قابل استحصال میباشد. افزایش وزن هزار دانه میتواند در اثر کاهش تعداد دانه سنبله و تخصیص بیشتر مواد فتوسنتز به آنها یا در اثر افزایش توان فتوسنتزی بوته و تامین کافی مواد فتوسنتزی رخ دهد. در این مطالعه محلولپاشی تیامین در مراحل مختلف رشدی سبب افزایش وزن هزار دانه شد (جدول 4). افزایش وزن هزار دانه در اثر کاربرد ویتامینهای ب9 (اسید فولیک)، ب1 (تیامین) و ب2 (ریبوفلاوین) در گیاهانی مانند آفتابگردان، نخود، جو، گندم، رازیانه، سورگوم و کتان گزارش شده است (Stakhova et al., 2000; El-Shahawy et al., 2008; Emam et al., 2011; AL-Baldawi and Hamza, 2017; Hendawy and Ezz El-Din, 2010; Javadi and Esfandiari, 2018). بهبود بیوسنتز پروتئینها و کربوهیدراتها از دلایل افزایش وزن هزار دانه در اثر کاربرد تیامین عنوان شده است که متاثر از نقش تیامین در انجام واکنشهای شیمیایی مانند ترانسستولاسیون (در مرحله برگشت چرخه کربس و مسیر پنتوز فسفات) و دکربوکسیلاسیون دانستهاند (Hendawy and Ezz El-Din, 2010).
عملکرد بیولوژیک میزان ماده خشک تولید شده را شامل میشود. پارامترهایی مانند ارتفاع بوته، تعداد پنجهها، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه و برخی دیگر بر عملکرد بیولوژیک گندم اثرگذار هستند. در این مطالعه ارتفاع بوته، تعداد پنجهها و وزن هزار دانه افزایش یافت که به تبع آن عملکرد بیولوژیک در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) افزایش نشان داد (جداول 3 و 4). افزایش عملکرد بیولوژیک در پی کاربرد خارجی اسید آسکوربیک و ویتامینهای گروه ب گزارش شده است (Anton et al., 1999; El-Shahawy et al., 2008; Emam et al., 2011; Mohammad, 2013; Javadi and Esfandiari, 2018). افزایش عملکرد بیولوژیک با کاربرد ویتامینها و اسیدهای آمینه در رازیانه (Hendawy and Ezz El-Din, 2010)، گل جعفری (Hosseini et al., 2015)، همیشه بهار (Soltani et al., 2014)، کوکب (Mahgoub et al., 2011)، ذرت شیرین (Vendruscolo and Seleguini, 2020) و سیاهدانه (Naguib and Khalil, 2002) گزارش شده است. تیامین به فرم کوآنزیمی خود در واکنشهایی مانند دکربوکسیلاسیون، دکربوکسیلاسیون – اکسیداتیو و ترانسستولاسیون ایفای نقش میکند (Esfandiari and Mahboob, 2014). این واکنشها در مسیرهای بیوسنتز پروتئینها، کربوهیدراتها و لیپیدها بههمراه تولید انرژی اتفاق میافتد و کاربرد خارجی تیامین میتواند محدودیتهای سنتزی آن را رفع نموده و رشد و نمو و در نهایت عملکرد بیولوژیک گیاه را بهبود بخشد (Kawasaki and Egi, 1992; Naguib and Khalil, 2002).
عملکرد دانه پارامتری است که ابتدای فرآیند جوانهزنی تا زمان رسیدگی از ویژگیهای ژنتیکی و محیطی متاثر میشود. برای رسیدن به عملکرد مطلوب لازم است که در مرحله جوانهزنی ضمن کاهش اثرات منفی عوامل محیطی، محدودیتهای متابولیسمی که نوعی محدودیت ژنتیکی است به حداقل رسانده شود. بدین شکل سهم تنفس رشدی افزایش یافته و گیاهچههای قویتر بوجود میآیند که قادرند در مراحل اولیه رشد و بعد از تشکیل طرح اولیه سنبله، با افزایش توان تولید فتوآسیمیلاتها مواد فتوسنتزی بیشتری را به این بخش اختصاص دهند (Sadeghi-Razligi et al., 2013). برآیند این عوامل منجر به افزایش عملکرد دانه خواهد شد که در این مطالعه نیز کاربرد خارجی تیامین توانست افزایش عملکرد دانه را سبب شود (جدول 3). افزایش عملکرد دانه در اثر کاربرد خارجی ویتامینها در نخود، جو، گندم و کتان گزارش شده است (Stakhova et al., 2000; Sahu et al., 2008; Emam et al., 2011; Mohammad, 2013; Javadi and Esfandiari, 2018). این محققین افزایش عملکرد دانه را متاثر از تغییرات اجزای عملکرد مانند وزن هزار دانه، تعداد پنجههای بارور، تعداد دانه در سنبله و برخی دیگر دانستهاند. برخی از محققین معتقدند که رشد و عملکرد بهتر گیاه با کاربرد برگی تیامین ناشی از اثرگذاری آن بر فتوسنتز، افزایش ترکیبات دارای گروه تیول (-SH) مانند متیونین و سیستئین و واکنشهای تامین پتانسیل هیدروژن و انرژی است (Sahu et al., 2008). از طرفی دیگر برخی از پژوهشگران تاثیر مثبت تیامین بر متابولسیم اسیدهای آمینه، اسیدهای نوکلئیک و نیتروژن را گزارش کردند (Martinis et al., 2016).
میزان روی دانه در اثر کاربرد خارجی تیامین در مقایسه با شاهد (عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) افزایش معنیداری نشان نداد (جدول 5). بهعبارتی بهغیر از تیمار عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله پنجهزنی، 13 تیمار دیگر از نظر میزان روی انباشته شده در دانه در یک گروه جای گرفتند (جدول 5). در اثر کاربرد خارجی تیامین بیشترین و کمترین میزان آهن دانه بهترتیب در تیمارهای پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مراحل پنجهزنی همراه با سنبلهدهی (افزایش 4 برابری در مقایسه با تیمار عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) و عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله پنجهزنی (عدم وجود اختلاف معنیدار با تیمار عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین) بدست آمد (جدول 5). لازم بهذکر است که میزان آهن دانه در اثر کاربرد خارجی تیامین در تیمارهای عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مراحل پنجهزنی همراه با ساقهدهی، عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مراحل پنجهزنی همراه با سنبلهدهی، پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی و پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله ساقهدهی در مقایسه با تیمار عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین افزایش معنیداری داشت. اما بین سایر تیمارهای مورد بررسی با شاهد تفاوت معنیداری مشاهده نشد (جدول 5).
ر اثر کاربرد خارجی تیامین بیشترین میزان منگنز دانه در تیمار پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مراحل پنجهزنی و سنبلهدهی بدست آمد که در مقایسه با تیمار عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین افزایش 13 درصدی را نشان داد (جدول 5). لازم به ذکر است که تیمار یاد شده از نظر آماری با تیمارهای عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مراحل پنجهزنی همراه با ساقهدهی، عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مراحل پنجهزنی همراه با سنبلهدهی، پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی، پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله پنجهزنی، پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله ساقهدهی و پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مراحل پنجهزنی همراه با سنبلهدهی در یک گروه آماری قرار گرفت و تفاوت معنیداری ندارد (جدول 5).
اثر کاربرد خارجی تیامین بر میزان اسید آسکوربیک دانه از روند خاصی تبعیت نکرد و تنها در برخی از تیمارهای مورد مطالعه در مقایسه با تیمار عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین افزایش معنیدار نشان داد. اگرچه به لحاظ کمی بیشترین میزان اسید آسکوربیک موجود در دانه در تیمار پیشتیمار بذر بههمراه محلولپاشی در مرحله شیری شدن دانه بدست آمد اما، به لحاظ آماری با تیمارهای عدم پیشتیمار بذر و محلولپاشی در مرحله سنبلهدهی، پیشتیمار بذر بههمراه عدم محلولپاشی، پیشتیمار بذر بههمراه محلولپاشی در مرحله سنبلهدهی، پیشتیمار بذر بههمراه محلولپاشی در مراحل پنجهزنی با ساقهدهی تفاوت معنیداری نداشت و در یک گروه جای گرفتند (جدول 5).
میزان اسید فیتیک دانه و نسبت مولی اسید فیتیک به روی به استثنای تیمار پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین در اثر کاربرد خارجی ماده یاد شده در مقایسه با تیمار عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین افزایش معنیداری نشان داد (جدول 5).
میزان پروتئین، اسید آسکوربیک، اسید فیتیک، نسبت مولی اسید فیتیک به روی و میزان عناصر آهن، روی و منگنز از جمله عاملهای تعیین کننده کیفیت دانه گندم بهشمار میآیند. براین اساس محققین تلاش میکنند با بهبود پارامترهای یاد شده کیفیت گندم تولید شده را افزایش دهند. در این راستا ویتامینها و عناصر کممصرف مورد توجه قرار گرفتهاند و افزایش کیفی گندم نیز با کاربرد خارجی اسید فولیک (Javadi and Esfandiari, 2018) و روی (Esfandiari and Abdoli, 2017) گزارش شده است.
باتوجه به اهمیت بهبود کیفیت گندم و نقش تیامین در فرآیندهای فیزیولوژیک مانند مرحله برگشت چرخه کالوین، مسیر پنتوز فسفات، واکنشهای دکربوکسیلاسیون و تشکیل اسیدهای α-ستونی بهعنوان سوبسترای اولیه برای تولید اسیدهای آمینه در چرخه کربس، انتظار میرفت که کاربرد خارجی تیامین با افزایش میزان اسیدهای α-ستونی منجر به افزایش پروتئین دانه شود. بطوریکه افزایش میزان پروتئین دانه و اسیدهای آمینه ضروری در دانه گندم با کاربرد خارجی اسید فولیک در گندم، جو و نخود گزارش شده است (Stakhova et al., 2000; Javadi and Esfandiari, 2018).
در بیوسنتز پروتئین علاوهبر ویتامینها نظیر تیامین، عواملی دیگری مانند عناصر بهویژه روی نقش ایفا میکنند. بطوریکه مطالعات چاکماک و همکاران (Cakmak et al., 1989) نشان داد که در صورت کمبود روی تجمع اسیدهای آمینه اتفاق میافتد و عمل پلیمر شدن آنها و بیوسنتز پروتئین با اختلال مواجه میشود. افزایش میزان پروتئین دانه در اثر کاربرد روی در خاکهایی که با کمبود روی مواجه بودند گزارش شده است (Pourgholam et al., 2013).
در راستای ارتقای کیفی گندم محققین سعی در افزایش اسید آسکوربیک و کاهش اسید فیتیک و نسبت مولی اسید فیتیک به روی دارند (Yang et al., 2011; Bharti et al., 2013; Abdoli et al., 2014). افزایش میزان اسید آسکوربیک و کاهش اسید فیتیک و نسبت مولی اسید فیتیک به روی در اثر کاربرد خارجی اسید فولیک در گندم توسط جوادی و اسفندیاری (Javadi and Esfandiari, 2018) گزارش شده است. این محققین دلیل اثر مثبت اسید فولیک بر پارامترهای یاد شده و بهبود کیفیت گندم را ناشی از افزایش توان جذب روی در خاک آهکی و با مقدار روی قابل جذب پائین (کمتر از یک میلیگرم بر کیلوگرم خاک) عنوان نمودهاند. افزایش میزان متیونین با کاربرد خارجی اسید فولیک و روی در گندم گزارش شده است (Javadi and Esfandiari, 2018; Abdoli et al., 2014 ). متیونین سوبسترای اولیه برای بیوسنتز فیتوسیدروفرها بوده و این ترکیبات توانایی رهاسازی و جذب عناصر کممصرف را در خاکهای آهکی داشته و به رفع نیازهای گیاه کمک میکند (Cakmak et al., 1989). همچنین، تاثیر مثبت روی بر افزایش میزان اسید آسکوربیک در گندم (Chen et al., 2011; Bharti et al., 2013)، کاهش میزان اسید فیتیک و نسبت مولی اسید فیتیک به روی در گندم گزارش شده است (Chen et al., 2011; Bharti et al., 2013). در این پژوهش میزان قابل جذب عناصر کممصرف بیش از آستانه نیاز گندم بود و بهراحتی این عناصر در اختیار گیاه قرار گرفتند. لذا، مسیرهای متابولیسمی که عناصر کممصرف مانند بیوسنتز پروتئینها و اسید آسکوربیک نقش کوفاکتوری ایفای میکنند بخوبی فعال شده و بیوسنتز آنها انجام میشود. برآیند این عوامل سبب عدم اثرگذاری کاربرد خارجی تیامین بر پارامترهای یاد شده در تیمارهای مورد مطالعه نسبت به تیمار عدم پیشتیمار بذر و عدم محلولپاشی تیامین شد (جدول 5). البته تاثیر کاربرد خارجی تیامین در افزایش میزان عناصر کممصرف در گیاهان Gladiolus grandiflorus (Sajjad et al., 2015; Hashish et al., 2015)،Matricaria recutita (Ranjbar et al., 2014) وOcimum basilicum (Fallahi et al., 2018) گزارش شده است.
نتیجهگیری کلی
|
جدول 1- برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل انجام آزمایش Table 1- Soil analysis of the test site
جدول 2- نتایج تجزیه واریانس اثر پرایمینگ و کاربرد برگی تیامین بر برخی خصوصیات رشدی و عملکرد گندم رقم سیروان Table 2- Analysis of variance of yield components of wheat cv. Sirvan
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ادامه جدول 2 Table 2- Continued
Table 2- Continued
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ادامه جدول 2 Table 2- Continued
جدول 3- مقایسه میانگین اثرات متقابل کاربرد خارجی تیامین بر برخی از پارامترهای زراعی مورد مطالعه Table 3- The effect of priming and foliar application of thiamine on some agronomical characteristics
میانگینهایی با حروف یکسان در هر ستون، اختلاف معنی داری از لحاظ آماری در سطح احتمال 5% طبق آزمون دانکن با یکدیگر ندارند. Means which follow the same letter are not statistically different at 5% probability level based on Duncan test.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
جدول 4- اثرات ساده عاملهای مورد مطالعه بر وزن هزار دانه، تعداد پنجه بارور و جذب رطوبت آرد گندم Table 4- The effect of priming and foliar application of thiamine on some growth and yield characteristics of wheat
میانگینهایی با حروف یکسان در هر ستون، اختلاف معنی داری از لحاظ آماری در سطح احتمال 5% طبق آزمون دانکن با یکدیگر ندارند. Means which follow the same letter are not statistically different at 5% probability level based on Duncan test.
جدول 5- تاثیر کاربرد خارجی تیامین بر میزان روی، آهن، منگنز، اسید آسکوربیک، اسید فیتیک و نسبت مولی اسید فیتیک به روی دانه گندم Table 5- The effect of exogenic application of thiamine on Zn, Fe, ascorbic acid, phytic acid and Zn/Ph. Ratio on wheat grains
میانگینهایی با حروف یکسان در هر ستون، اختلاف معنی داری از لحاظ آماری در سطح احتمال 5% طبق آزمون دانکن با یکدیگر ندارند. Means which follow the same letter are not statistically different at 5% probability level based on Duncan test.
|
منابع مورد استفاده References
· Abdel-Aziz, G., S. Lobna, and M.M. Soad. 2009. Some studies on the effect of putrescine, ascorbic acid and thiamine on growth, flowering and some chemical constituents of Gladiolus plants at Nubaria. Ozean Journal of Applied Science. 2(2): 169-179.
· Abdoli, M., E. Esfandiari., S.B. Mousavi, and B. Sadeghzadeh. 2014. Effects of foliar application of zinc sulfate at different phenological stages on yield formation and grain zinc content of bread wheat (cv. Kohdasht). Azarian Journal of Agriculture. 1(1): 11-17.
· AL-Baldawi, M.H.K. and J.H. Hamza. 2017. Seed priming effect on field emergence and grain yield in sorghum. Journal of Central European Agriculture. 18(2): 404-423.
· Amin, M.A. and M.A. Ismail. 2015. Effect of indole butyric, arginine, cyanocobalamine (B12), ascorbic acid and their interactions on growth, yield and some metabolic constituents of sunflower plants. International Journal of Advanced Research in Biological Sciences. 2(12): 154–162.
· Aminifard, M.H., A. Jorkesh, H.R. Fallahi, and K. Alipoor. 2018. Foliar application of thiamine stimulates the growth, yield and biochemical compounds production of Coriander and Fenugreek. Journal of Horticultural Research. 26(1): 77-85.
· Amjad, S.F., N. Mansoora, S. Yaseen, A. Kamal, B. Butt, H. Matloob, S.A.M. Alamri, S.A. Alrumman, E.M. Eid, and M. Shahbaz. 2021. Combined use of endophytic bacteria and pre-sowing treatment of thiamine mitigates the adverse effects of drought stress in wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. Sustainability. 13(1): 6582.
· Anton, N., A. El-Nour, and A. El-Set. 1999. Response of barley to ascorbic, citric acids and micronutrients mixture under sandy soil conditions. Zagazig Journal of Agricultural Research. 26(2): 1553-1563.
· Antonopoulo, C.K., I. Dimassi, CH. Therios, V. Chatzissav, and V. Tsirakoglou. 2005. Inhibitory effects of riboflavin (vitamin B2) on the in vitro rooting and nutrient concentration of explants of peach rootstock GF 667 (Prunus amygdalus × P. Persica). Scientia Horticulturae. 106(3): 268-272.
· Bharti, K., N. Pandey, D. Shankhdhar, P.C. Srivastava, and S.C. Shankhdhar. 2013. Improving nutritional quality of wheat through soil and foliar zinc application. Plant, Soil and Environment. 59(8): 348-352.
· Cakmak, I., H. Marchner, and F. Bangerth. 1989. Effect of zinc nutritional status on growth, protein metabolism and levels of indole-3-acetic acid and other phytohormones in bean (Phaseolus vulgaris L.). Journal of Experimental Botany. 40(3): 405–412.
· Chen, L., H. Yin, J. Xu, and X. Liu. 2011. Enhanced antioxidative responses of a salt-resistant wheat cultivar facilitate its adaptation to salt stress. African Journal of Biotechnology. 10(2): 16887-16896.
· El-Awadi, M.E., Y.R. Abd Elbaky, M.G. Dawood, M.A. Shalaby, and B.A. Bakry. 2016. Enhancement quality and quantity of lupine plant via foliar application of some vitamins under sandy soil conditions. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 7(4): 1012–1024.
· El-Bassiouny, H.S.M., B.A. Bakry, A.A.E.M. Attia, and M.M. Abd Allah. 2014. Physiological role of humic acid and nicotinamide on improving plant growth, yield, and mineral nutrient of wheat (Triticum durum) grown under newly reclaimed sandy soil. Agricultural Science. 5(4): 687–700.
· El-Ghamriny, E.A., H.M. Arisha, and A.E. Kamel. 2005. Effect of foliar spray with B-vitamins (B1, B6 and B12) on growth and seed yield of cowpea plants. Zagazig Journal of Agricultural Research. 32(6): 1767-1783.
· El-Shahawy, A., K.G. El-Rokiek, L.K. Balbaa, and S.M. Abbas. 2008. Micronutrients, B-vitamins and yeast in relation to increasing flax (Linum usitatissimum L.) growth, yield productivity and controlling associated weeds. Asian Journal of Agricultural Research. 2(3): 1-14.
· Emam, M.M., A.H. El-Sweify, and N.M. Helal. 2011. Efficiencies of some vitamins in improving yield and quality of flax plant. African Journal of Agricultural Research. 6(18): 4362-4369.
· Erdal, I., A. Yilmaz, S. Taban, S. Eker, B. Torun, and I. Cakmak. 2002. Phytic acid and phosphorus concentrations in seeds of wheat cultivars grown with and without zinc fertilization. Journal of Plant Nutrition. 25(1): 113-127.
· Esfandiari, E., and M. Abdoli. 2017. Improvement of agronomic and qualitative characters of durum wheat (Triticum turgidum L. var. durum) genotypes by application of zinc sulfate under zinc deficiency stress. Journal of Crop Ecophysiology. 11(3): 619-636. (In Persian).
· Esfandiari, E., and S. Mahboob. 2014. Plant biochemestry (Vol. 1). Amidi: Tabriz University of Medical Sciences, Tabriz, 252p. (In Persian)
· Fallahi, H.R., M.H. Aminifard, and A. Jorkesh. 2018. Effects of thiamine spraying on biochemical and morphological traits of basil plants under greenhouse conditions. Journal of Horticulture and Postharvest Research. 1(1): 27–36.
· Fardet, A., E. Rock, and R. Christian. 2008. 1s the in vitro antioxidant potential of whole grain cereals and cereal produces well reflected in vivo? Journal of Cereal Science. 48(2): 258-276.
· Farouk, S., S.A. Youssef, and A.A. Ali. 2012. Exploitation of biostimulants and vitamins as an alternative strategy to control early blight of tomato plants. Asian Journal of Plant Sciences. 11(1): 36–43
· Fitzpatrick, T., and L. Chapman. 2020. The importance of thiamine (vitamin B1) in plant health: From crop yield to biofortification. Journal of Biological Chemistry. 295(34): 12002–12013.
· Goyer, A. 2010. Thiamine in plants: Aspects of its metabolism and functions. Phytochemistry. 71(3): 1615- 1624.
· Hamada, A.M. and E.M. Khulaef. 2000. Simulative effects of ascorbic acid, thiamin or pyridoxine on Vicia faba growth and some related metabolic activities. Pakistan Journal of Biological Sciences. 3(8): 1330–1332.
· Hashish, K.I., R.A. Eid., M.M. Kandil, and A.A.M. Mazher. 2015. Study on various level of salinity on some morphological and chemical composition of gladiolus plants by foliar spray with glutathione and thiamine. International Journal of ChemTech Research. 8(9): 334–341.
· Haug, W. and H.J. Lantzsch. 1983. Sensitive method for the rapid determination of phytatein cereal products. Journal of Science Food Agriculture. 34(1): 1423-1426.
· Hendawy, S.F. and A.A. Ezz El-Din. 2010. Growth and yield of Foeniculum vulgare var. azoricum as influenced by some vitamins and amino acids. Ozean Journal of Applied Science. 3(1): 113-123.
· Hosseini, H., H. Farahmand, and V. Saffari. 2015. The effect of foliar application of ascorbic acid, thiamine and benzyl adenine on growth, flowering and some biochemical characteristics of marigold (Tagetes erecta L.). Journal of the Plant Production. 38(2): 25-36.
· Jalal Kamali, M. and H.R. Sharifi. 2010. Variation in developmental stages and its relationships with yield and yield components of bread wheat cultivars under field conditions: II- yield and yield components. Journal of Crop Ecophysiology. 26(1): 1-23. (In Persian)
· Javadi, A., and E. Esfandiari. 2018. The effect of folic acid on yield and some qualities parameters of wheat. Crop Production. 10(4):149-158. (In Persian)
· Kawasaki, T., and Y. Egi. 1992. Tiamine: 375-399. In: De Leenheer, A.P., W.E. Lambert, and J.F. van Bocxlaer, (Eds.). Modern Chromatographic Analysis of Vitamins. New York, NY: Marcel Dekker, Inc, 606p.
· Kaya, C., M. Ashraf, O. Sonmez, A.L. Tuna, T. Polat, and S. Aydemir. 2015. Exogenous application of thiamin promotes growth and antioxidative defense system at initial phases of development in saltstressed plants of two maize cultivars differing in salinity tolerance. Acta Physiologiae Plantarum. 37(3): 1741.
· Mahgoub, H.M., G.N. Abd El-Aziz, and M.A. Mazhar, 2011. Response of Dahlia pinnata L. plant to foliar spray with putrescine and thiamine on growth, flowering and photosynthetic pigments. American Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Sciences. 10(5): 769-775.
· Maralian, H., R. Didar-Taleshmikail, K. Shahbazi, and M. Torabi-Giglou. 2008. Study of the effects of foliar application of Fe and Zn on wheat quality and quantity properties. Agricultural Research Journal. 8(4): 47-60. (In Persian).
· Martinis, J., E. Gas-Pascual, N. Szydlowski, M. Crèvecoeur, A. Gisler, L. Bürkle, and T.B. Fitzpatrick. 2016. Longdistance transport of thiamine (vitamin B1) is concomitant with that of polyamines. Plant Physiology. 171(3): 542– 553.
· Mohammad, A.S. 2013. Response of wheat to biofertilization and foliar application of ascorbic acid under nitrogen fertilization rates. Minia Journal of Agricultural Research and Development. 4(1):799-806.
· Naguib, N.Y. and M.Y. Khalil. 2002. Studies on the effect of dry yeast thiamine and biotin on the growth and chemical constituents of black cumin (Nigella sativa L.). Arab Universities Journal of Agricultural Sciences. 10(3): 919-937.
· Ogbonnaya, F.C., O. Abdalla, A. Mujeeb-Kazi, A.G. Kazi, S.S. Xu., N. Gosman, and H. Tsujimoto. 2013. Synthetic hexaploids: Harnessing species of the primary gene pool for wheat improvement. Plant Breeding Reviews. 37(2): 35-122.
· Pourgholam, M., N. Nemati, and M. Oveysi. 2013. Effect of zinc and iron under the influence of drought on prolin, protein and nitrogen leaf of rapeseed (Brassica napus). Annals of Biological Research. 4(7): 200-203.
· Ranjbar, B., S. Sharafzadeh, and O. Alizadeh. 2014. Growth and essential oil responses of German chamomile to thiamine and ascorbic acid. Bulletin of Environment, Pharmacology and Life Sciences. 3(7): 51–53.
· Sadeghi-Razligi, Sh., I. Allahdadi, and E. Esfandiari. 2013. The effect of folic acid on seed reserve partitioning and early vigor of wheat seedlings. Iranian Journal of Dryland Agriculture. 1(2): 70-81. (In Persian).
· Sahu, M.P., N.S. Solanki, and L.N. Dashora. 2008. Effects of thiourea, thiamine and ascorbic acid on growth and yield of maize (Zea mays L.). Journal of Agronomy and Crop Science. 171(1):65 – 69.
· Sajjad Y., M.J. Jaskani, M. Qasim, G. Akhtar, and A. Mehmood. 2015. Foliar application of growth bioregulators influences floral traits, corm-associated traits and chemical constituents in Gladiolus grandiflorus L. Korean Journal of Horticultural Science and Technology. 33(6): 812–819.
· Shalaby, T.A., and H. El-Ramady. 2014. Effect of foliar application of bio-stimulants on growth, yield, yield components and storability of garlic (Allium sativum L.). Australian Journal of Crop Science. 8(2): 271-275.
· Soltani, Y., V.R. Saffari, and A.A. Maghsoudi Moud, 2014. Response of growth, flowering and some biochemical constituents of Calendula officinalis L. to foliar application of salicylic acid, ascorbic acid and thiamine. Ethno-Pharmaceutical products. Ethno-Pharmaceutical Products. 1(1): 37-44.
· Stakhova, L.N., L. Stakhova, and A. Ladygin. 2000. Effects of exogenous folic on the yield and amino acid content of the seed of Pisum sativum L. and Hordeum vulgare L. Applied Biochemistry and Micronutrient. 36(3): 85-89.
· Taiz, L., E. Zeiger., I.M. Moller, and A. Murphy. 2017. Plant physiology and development, sixth ed. Sinauer Associates, Sunderland.
· Vendruscolo, E.P., A.H.A. Rodrigues, P.R. Oliveira, R.A. Leitão, L.F. Cardoso Campos, A. Seleguini, and S.F. Lima. 2019. Exogenous application of vitamins in upland rice. Revista de Agricultura Neotropical, Cassilândia-MS. 6(2): 1-6.
· Vendruscolo, E.P., and A. Seleguini. 2020. Effects of vitamin pre-sowing treatment on sweet maize seedlings irrigated with saline water efecto del tratamiento presiembra con vitaminas en el desarrollo de plántulas de maíz dulce regadas con agua salina. Acta Agronómica. 69(1): 20-25.
· Wu, S.C., Z.H. Cao., Z.G. Li., K.C. Cheung, and M.H. Wong. 2005. Effects of biofertilizer containing N-fixer, P and K solubilizers and AM fungi on maize growth: A greenhouse trial. Geoderma. 125: 155– 166.
· Yang, X.W., X.H. Tian, W.J. Gale, X.Y. Cao, X.C. Lu, and A.Q. Zhao. 2011. Effect of soil and foliar zinc application on zinc concentration and bioavailability in wheat grain on potentially zinc deficient soil. Cereal Research Communication. 39: 535-543
Research Article DOI:
Journal of Crop Ecophysiology / Vol. 18, No. 3, 2024 193
|
Investigation of the Effects of Exogenous Application of Thiamine on the Quantitative and Qualitative Yield of Wheat (Triticum aestivum L.) Sirvan Cultivar
Meysam Norouzian1, Ezatollah Esfandiari2, Mohammad Reza Bihamta3, Ismail Karimi4
Received: December 2022, Revised: 21 February 2023, Accepted: 6 August 2023
Abstract
Key words: Foliar application, Pre-treatment, Thiamine, Wheat seed, Yield.
[1] 1-PhD student, Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, Maragheh University, Maragheh, Iran.
[2] 2- Professor, Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, Maragheh University, Maragheh, Iran.
[3] 3- Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
[4] 4- Assistant Professor, Department of Agriculture, Faculty of Agriculture, Maragheh University, Maragheh, Iran.
* Corresponding Author: taha_noruzian@yahoo.com