اثر محلول‌پاشی پرولین و گلایسین‌بتائین بر شاخص‌های رشد، میزان پرولین و فعالیت آنزیمی گیاه شمعدانی معطر (Pelargonium graveolens) تحت تنش کم‌آبی

الموضوعات :

مجید خدابخش ¹ , الهام دانائی ²

1 - دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم باغبانی، واحد گرمسار، دانشگاه آزاد اسلامی، گرمسار، ایران.
2 - گروه علوم باغبانی، واحد گرمسار، دانشگاه آزاد اسلامی، گرمسار، ایران

تاريخ الإرسال : 11 الخميس , شوال, 1443 تاريخ التأكيد : 30 الجمعة , ذو الحجة, 1443 تاريخ الإصدار : 27 الجمعة , صفر, 1444

الکلمات المفتاحية: سوپراکسید دیسموتاز, پراکسیداز, آنتوسیانین, کلروفیل,

ملخص المقالة :

زمینه و هدف: شمعدانی معطر گیاهی چندساله زینتی است که اسانس آن در صنایع عطرسازی، آرایشـی و بهداشتی، غذایی و داروسازی کاربرد دارد. کمبود آب، یکی از مهم‌ترین تنش‌های محیطی محدود کننده رشد و عملکرد گیاهان می‌باشد که تأثیر زیادی بر خصوصیات مورفوفیزیولوژیک، بیوشیمیایی و آنزیمی گیاهان داشته و شانس نمو و بقای آنها را محدود می‌کند. استفاده از اسمولیت‌های آلی مانند پرولین و گلایسین‌بتائین از طریق افزایش ظرفیت و سرعت فتوسنتز، جذب برخی یون‌ها مانند منیزیم و پتاسیم، جلوگیری از تخریب ترکیب‌های رنگیزه-پروتئین و حفظ رنگریزه‌های گیاهی، تقویت سیستم آنتی‌اکسیدانی، نقش مؤثری در مهار اثرات منفی کم‌آبی در گیاهان دارد. لذا هدف از پژوهش تعیین بهترین ماده و غلظت مؤثر در بهبود کیفیت و گلدهی شمعدانی معطر تحت تنش کم‌آبی می‌باشد.مواد و روش: قلمه‌های شمعدانی معطر در گلخانه ای تجاری با دمای حدود 17 تا 20 درجه سانتی‌گراد، رطوبت نسبی 60 تا 70 درصد و شدت نور 50 تا 60 میکرومول بر مترمربع در ثانیه در شهرستان کرج نگهداری شد. تغذیه با محلول هوگلند نیز یک‌بار در هفته صورت گرفت و به‌منظور اندازه‌گیری رطوبت خاک از سیستم توزین گلدان‌ها، استفاده و آبیاری بر اساس تغییر وزن خاک گلدان‌‌ها نسبت به ظرفیت زراعی تعیین شده، انجام شد. محلول‌پاشی گیاهان با پرولین و گلایسین‌بتائین (صفر، 50 و 100 میلی‌گرم در لیتر) دو هفته پس از استقرار قلمه‌ها در گلدان و پس از 24 ساعت سطوح مختلف تنش کم‌آبی (25، 50، 75 و 100 درصد ظرفیت زراعی) به مدت یک ماه اعمال گردید. پس از اتمام اعمال تیمارها، برداشت نمونه‌ها و ارزیابی صفاتی مانند وزن ترو خشک اندام هوایی و ریشه، آنتوسیانین گلبرگ‌ها، محتوای کلروفیل کل برگ، پرولین و فعالیت آنزیم‌های سوپراکسید دیسموتاز و پراکسیداز انجام شد. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح آماری کاملاً تصادفی با دو عامل اعمال تنش کم‌آبی و محلول‌پاشی با پرولین و گلایسین‌بتائین و اثر متقابل آن ها در سال 1398 اجرا ‎گردید. سپس آنالیز داده‌ها با نرم‌افزار SPSS، مقایسه میانگین‌ها با آزمون چند دامنه‌ای دانکن و رسم نمودارها در Excel انجام شد.یافته‌ها: مقایسه میانگین داده‌ها نشان داد که بیش‌ترین وزن ترو خشک اندام هوایی با 25/67 و 53/8 گرم و بیش‌ترین وزن ترو خشک ریشه با 62/15 و 45/3 گرم در تیمار ظرفیت زراعی 100 درصد (شاهد) و کم‌ترین وزن ترو خشک اندام هوایی با 76/44 و 45/4 گرم و کم‌ترین وزن تر و خشک ریشه با 57/10 و 17/1 گرم در تیمار ظرفیت زراعی 25 درصد (بدون محلول‌پاشی) بود. هم‌چنین بیش‌ترین و کم‌ترین آنتوسیانین گلبرگ با 8925/2 و 5376/1 میلی‌گرم در گرم وزن تر و کلروفیل کل برگ با 3735/15 و 1632/11 میلی‌گرم در گرم وزن تر در تیمار ظرفیت زراعی 100 درصد (شاهد) و تیمار ظرفیت زراعی 25 درصد (بدون محلول‌پاشی) بود. بیش‌ترین و کم‌ترین میزان پرولین با 84/3 و 67/1 میلی‌گرم در گرم وزن تر در تیمار ظرفیت زراعی 25 درصد (بدون محلول‌پاشی) و تیمار ظرفیت زراعی 75 درصد+ پرولین 100 میلی‌گرم در لیتر بود. بیش‌ترین فعالیت آنزیم‌های سوپراکسید دیسموتاز و پراکسیداز با 97/2 و 52/16 واحد آنزیم در گرم وزن تر در تیمار ظرفیت زراعی 75 درصد+ گلایسین‌بتائین 100 میلی‌گرم در لیتر و کم‌ترین با 12/1 و 93/12 واحد آنزیم در گرم وزن تر در ظرفیت زراعی 25 درصد (بدون محلول‌پاشی) بدست آمد.نتیجه‌گیری: نتایج پژوهش نشان داد که وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه با افزایش تنش کم‌آبی، کاهش یافت که این کاهش در ظرفیت زراعی 25 درصد بیشتر بود و محلول‌پاشی گیاهان با گلایسین‌بتائین و پرولین موجب مهار اثرات منفی تنش شد که این اثرات در غلظت 100 میلی‌گرم در لیتر هر دو ترکیب نمایان‌تر بود. آنتوسیانین گلبرگ و کلروفیل کل برگ در گیاه شمعدانی با افزایش تنش کم‌آبی، کاهش یافت و تیمار گیاهان با گلایسین‌بتائین و پرولین نقش مؤثری در بهبود رنگریزه‌های گیاهی داشت. هم‌چنین تنش کم‌آبی موجب افزایش میزان پرولین گردید. بیش‌ترین فعالیت آنزیمی در ظرفیت زراعی 75 درصد بود و با افزایش میزان تنش کم‌آبی، فعالیت آنزیمی کاهش یافت. محلول‌پاشی گیاهان با گلایسین‌بتائین و پرولین 100 میلی‌گرم در لیتر توانست اثر منفی تنش کم‌آبی را در ظرفیت زراعی 50 و 75 درصد نسبت به ظرفیت زراعی 25 درصد، کاهش دهد. بنابراین با توجه به نتایج حاصل از پژوهش می‌توان کاربرد اسمولیت‌های آلی از جمله گلایسین‌بتائین و پرولین را برای کاهش اثرات منفی تنش کم‌آبی در گیاهان زینتی توصیه نمود.

المصادر:

Alipour, S., Farahmand, F., & Nasibi, F. (2016). Influence of proline treatment on some physiological morphological characteristics and postharvest life of cut tuberose (Polianthes tuberosa

L.). Plant Process and Function, 4 (14): 114-106. DOI: 20.1001.1.23222727.1394.4.14.3.7.

Arnon, D. I. (1949). Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in vulgaris. Plant Physiology, 24(1): 1–15.

Bates, L. S., Waldren, R.P., & Teare, I.D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39: 205–207.

Bayer, W.F., & Fridovich, I. (1987). Assaying for superoxide dismutase activity: some large consequences of minor changes in condition. Annals Biochemistry, 161: 559–566.

Biglouie, M.H., Assimi, M.H., & Akbarzadeh, A. (2010). Effect of water stress at different stages on quantity and quality traits of Virginia (flue cured) tobacco type. Plant Soil Environment, 2; 67-75.  DOI.org/10.17221/163/2009-PSE.

Danaee, E., & Abdossi, V. (2021). Effects of silicon and nano-silicon on some morpho-physiological and phytochemical traits of peppermint (Mentha piperita L.) under salinity stress. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 37(1): 98-112. DOI: 10.22092/ijmapr.2021.343340.2810. [In Persian]

Darvizheh, H., & Zavareh, M. (2018). Effects of proline foliar application on alleviation of water deficit in German chamomile. Agroecology Journal, 51(1): 33-43. DOI: 10.22034/aej.2018.541280. [In Persian]

Ebrahimi, M., Zamani, Gh. R., & Alizadeh, Z. (2017). A study on the effects of water deficit on physiological and yield-related traits of pot marigold (Calendula officinalis L.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 33(3): 492-508. DOI: 10.22092/ijmapr.2017.105627.1734. [In Persian]

Ezhilmathi, K., Singh, V., Arora, P., & Sairam, R.K. (2007). Effect of 5-sulfocalicylic acid on antioxidant in relation to vase life of gladiolus cut flower. Plant Growth Regulation, 51, 99-108.

Ghaffari, H., & Religion, M.R. (2019). Effect of foliar application of proline and salicylic acid on some physiological parameters of soybean (Glycine max L.) under saline irrigation conditions. Journal of plant process and function, 8(29), 125-138. DOI: 20.1001.1.23222727.1398.8.29.5.7. [In Persian]

Hassanzadeh Fard, Sh., & Arvin, M.J. (2013). The role of glycine betaine and proline in increasing drought resistance by emphasizing its functional aspects. The first national conference on agricultural sciences with emphasis on abiotic stresses. Payame Noor University. [In Persian]

Idress, M., Nadeem. M., & Hassan, M.M. (2010). Investigation of conduction and relaxation phenomena in La Fe, Ni,O₃ by impedance spectroscopy. Journal of Physics D Applied Physics, 43(9): 155401. DOI: 10.1088/0022-3727/43/15/155401.

Islami, S.V., Behdani, M.A., Siyarizhan, M.H., & Hope, M. (2011). The effect of glycine-betaine on germination and vegetative growth stages of sunflower (Helianthus annuus L.) and soybean (Glycine max L.) plants under salinity, drought and cold stress conditions. Master Thesis. Birjand University. [In Persian]

karimi, S., Zahedi, B., & Mumivand, H. (2020). Evaluation of the effect of drouth stress on growth, esential oil and some physiological traits of four Basil (Ocimum basilicum L.) cultivars. Journal of plant production research, 27 (2): 201-213. DOI: 10.22059/ijhs.2019.269897.1541.

Lei, Y., Yin, C., Ren, J., & Li, C. (2007). Effect of osmotic stress and sodium nitroprusside pretreatment on proline metabolism of wheat seedlings. Biologia Plantarum, 516: 386-390. Corpus ID: 201028313.

Meng, X., & Wang, X. (2004). Relation of flower development and anthocyanin accumulation in Gerbera hybride. Horticulture Science Biotechnology, 79, 131-137.

Mirzaei, M., Ladan Moghadam, A., Hakimi, L., & Danaee, E. (2020). Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) improve plant growth, antioxidant capacity, and essential oil properties of lemongrass (Cymbopogon citratus) under water stress. Iranian Journal of Plant Physiology, 10 (2): 3155-3166. DOI: 10.22034/ijpp.2020.672574.

Mohammadi, Z., Azadi, P., Ghanbari Jahromi, M., & Galebi, S. (2019). Evaluation of resistance to low water stress in dahlia (Verbascum Thapsus) and its introduction as an ornamental plant in urban green space. Journal of Plant Production Research, 26 (4): 243-227. DOI: 10.22069/jopp.2019.15884.2439. [In Persian]

Mortezaei Nejad, F., & Jerziyadeh, A. (2017). Effects of Water stress on Morphological and Physiological Indices of Cichorium intybus L. for introduction in urban landscapes. Journal of plant process and function, 6 (21): 279-290. DOI: 20.1001.1.23222727.1396.6.21.27.9. [In Persian]

Petropoulos, S.A., Dimitra, D., Polissiou, M.G., & Passam, H.C. (2008). The effect of water deficit stress on the growth, yield and composition of essential oils of parsley. Scientia Horticulturae, 115: 393-397.

Putter, J. (1974). In: Methods in enzymatic analysis, 2 (Ed Bergmeyer, A) Academic press. New York, P. 685.

Rahbarian, R., Khavari-Nejad, R.A., Ganjeali, A., Bagheri, A., & Najafi, F. (2011). Drought stress effects on photosynthesis, chlorophyll fluorescence and water relations in tolerant and susceptible chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes. Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica, 53: 47-56. DOI: 10.2478/v10182-011-0007-2.

Ramroodi, M., Rezaieenia, N., Gloeie, M., & Frozandeh, M. (2017). The effect of biological fertilizers on physiological properties and nutrients uptake of Cichorium intibus under drought stress. Iranian Journal of Field Crops Research, 15 (4): 25-32. https://jcesc.um.ac.ir/.../59774.

Rastegar, S., Zakeri,O., & Zakeri, B. (2015). Effects of drought stress on vegetative growth and biochemical changes of six ornamental species in tropical. Journal of plant process and function, 5(16): 157-164. [In Persian]

Rostami, Gh., Moghaddam, M., Saeedi Pooya, E., & Ajdanian, L. (2019). The effect of humic acid foliar application on some morphophysiological and biochemical characteristics of spearmint (Mentha spicata L.) in drought stress conditions. Enviromental Stresses in Crop Sciences, 12 (1): 95-110. DOI: 10.22077/escs.2018.1296.1264.

Sanjari Mijani, M., Sirousmehr, A., & Fakheri, B. (2015). Effect of drought stress and humic acid on some physiological characteristics of (Hibiscus sabdarifa). Agriculture Cultivate, 17 (2): 414-403. DOI: 10.22059/jci.2015.55189.

Savari, A., Fotokian, M., & Barzali, M. (2009). Evaluation of glycine betaine effects on some agronomic traits of cotton (Gossypium hirsutum L.) cultivars under water-droughts stress. Journal of Daneshvar Agronomy Sciences, 1(1): 67-76.

Sharkey, T.D., Carl, J.B., Graham, D.F., & Singsaas, E.L. (2007). Fitting photosynthetic carbondioxide response curves for C₃ leaves. Plant Cell Environ, 30, 1035-1040. DOI: 10.1111/j.1365-3040.2007.01710.x.

Sodaii Zadeh, H., Shamsaie, M., Tajamoliyan, M., Mirmohammady Maibody, A.M., & Hakim Zadeh, M. A. (2016). The Effects of Water Stress on Some Morphological and Physiological Characteristics of Satureja Hortensis. Journal of Plant Process and Function Iranian Society of Plant Physiology, 5 (15): 1-12.

Soroori, S., Danaee, E., Hemmati, KH., & Ladan Moghadam, A.R. (2021). Effect of Foliar Application of Proline on Morphological and Physiological Traits of Calendula officinalis L. under drought Stress. Journal of Ornamental Plants, 11(1): 13-30. DOI: 20.1001.1.22516433.2021.11.1.1.8.

Taghdisi Sayyar, M., Enteshari, Sh,. & Daneshmand, F. (2015). The interaction of exogenous glycine betaine and water deficit on some physiologic characteristic of tomato (Lycopersicun esculentum Mill.) plants. Journal of plant process and function, 5(17): 109-120. DOI: 20.1001.1.23222727.1395.5.17.3.0.  [In Persian]

Vahid Dastgerdi, M., & Ehsanpour, A.A. (2020). The effect of exogenous glycinebetaine on proline and salt tolerance of transgenic tobacco (Nicotiana tabacum) plant under in vitro culture. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 32(4): 815-825. DOI: 20.1001.1.23832592.1398.32.4.7.6. [In Persian]

Yazdani, A., & Pighambari, S.M. (2019). A review of the biological properties of Pelargonium. First national conference on natural resources, medicinal plants and traditional medicine. Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran. [In Persian]

Zekavati, H.R., Shoor, M., Rohani, H., Fazeli kakhki, S.F., & Ganji Moghadam, E. (2019). Impact of Trichoderma (65 Fungus) on Morphological and Biochemical Traits of Tuberose under Drought Stress. Journal of Agricultural Crops Production, 21(1): 62-72. [In Persian]