تأثیر بررسی همبستگی صفات و تجزیه به مؤلفه اصلی، سایکوسل و مواد ریزمغذی، برمدل شاخصهای تنش، صفات فیزیولوژیکی، آنزیمهای اکسیدانت، عملکرد و اجزا عملکرد ذرت (Zea mays cv. Sc 704) در شرایط تنش کم آبی
الموضوعات :
سید نورالدین غفاری خلف محمدی
1
(
دانشجوی دکتری گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
)
علیرضا شکوه فر
2
(
استادیار، گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
)
مانی مجدم
3
(
استادیار گروه زراعت، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
)
شهرام لک
4
(
استاد گروه زراعت، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
)
عزیز آفرینش
5
(
استادیار مرکز تحقیقات کشاورزی صفی آباد دزفول، دزفول، ایران
)
الکلمات المفتاحية: ماده کند کننده رشد, همبستگی, افزایش تحمل به تنش, تجزیه به مؤلفه اصلی, مثبت معنیدار,
ملخص المقالة :
این مطالعه در دو سال زراعی 1396 و 1397 در مرکز تحقیقات صفیآباد اجرا گردید. آزمایش بهصورت اسپلیت پلات فاکتوریل در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با چهار تکرار انجام شد. عامل اصلی آزمایش قطع آبیاری در سه سطح شاهد (Control)، قطع آبیاری در مرحله تشکیل گل ماده (Silking) و قطع آبیاری در مرحله متورم شدن (Blister) و عامل فرعی سایکوسل صفر، 5/442 و 885 میلیگرم در لیتر و ریزمغذیها صفر (شاهد)، 1000 و 1500 گرم در هکتار بود. نتایج همبستگی صفات مورد ارزیابی با یکدیگر مشخص شد، عملکرد دانه با ارتفاع بوته، تعداد دانه در بلال، وزن هزاردانه دارای همبستگی مثبت معنیدار و با هیدروژن پراکسیداز، مالوندیآلدهید، میزان نشت الکترولیت، فعالیت کاتالاز، پراکسیداز، سوپراکسیددیسموتاز و پرولین برگ همبستگی منفی معنیدار نشان داد که بالاترین همبستگی مثبت مربوط به تعداد دانه در بلال (893/0) و بالاترین همبستگی منفی نیز از نشت الکتورلیت (945/0-) و هیدروژن پراکسید (854/0-) مشاهده شد. روند قرارگیری مقادیر مختلف ریزمغذی و سایکوسل مشخص شد؛ به طوری-که که سطوح مختلف ریزمغذیها بیشتر به مرکز تمایل دارند؛ و مصرف 1000 گرم در هکتار به ناحیه III و ناحیه که عملکرد و اجزای عملکرد جای دارند تمایل دارد. بهطور کلی مشخص شد که محلولپاشی غلظت‌های 1500 گرم در هکتار ریزمغذیها و 885 میلیگرم در لیتر سایکوسل با کاهش تأثیرات منفی تنش توانسته تیمارهای مناسبی جهت افزایش تحمل به تنش انتهای فصل در ذرت باشند.
_||_
تأثیر بررسی همبستگی صفات و تجزیه به مؤلفه اصلی، سایکوسل و مواد ریزمغذی، برمدل شاخصهای تنش، صفات فیزیولوژیکی، آنزیمهای اکسیدانت، عملکرد و اجزا عملکرد ذرت (Zea mays cv. Sc 704) در شرایط تنش کم آبی
چکیده
این مطالعه در دو سال زراعی 1396 و 1397 در مرکز تحقیقات صفیآباد اجرا گردید. آزمایش بهصورت اسپلیت پلات فاکتوریل در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با چهار تکرار انجام شد. عامل اصلی آزمایش قطع آبیاری در سه سطح شاهد (Control)، قطع آبیاری در مرحله تشکیل گل ماده (Silking) و قطع آبیاری در مرحله متورم شدن (Blister) و عامل فرعی سایکوسل صفر، 5/442 و 885 میلیگرم در لیتر و ریزمغذیها صفر (شاهد)، 1000 و 1500 گرم در هکتار بود. نتایج همبستگی صفات مورد ارزیابی با یکدیگر مشخص شد، عملکرد دانه با ارتفاع بوته، تعداد دانه در بلال، وزن هزاردانه دارای همبستگی مثبت معنیدار و با هیدروژن پراکسیداز، مالوندیآلدهید، میزان نشت الکترولیت، فعالیت کاتالاز، پراکسیداز، سوپراکسیددیسموتاز، آسکاروباتپراکسیداز، گلوتاتیون پراکسیداز، میزان پتاسیم و پرولین برگ همبستگی منفی معنیدار نشان داد که بالاترین همبستگی مثبت مربوط به تعداد دانه در بلال (893/0) و بالاترین همبستگی منفی نیز از نشت الکتورلیت (945/0-) و هیدروژن پراکسید (854/0-) مشاهده شد. روند قرارگیری مقادیر مختلف ریزمغذی و سایکوسل مشخص شد؛ به طوریکه که سطوح مختلف ریزمغذیها بیشتر به مرکز تمایل دارند؛ و مصرف 1000 گرم در هکتار به ناحیه III و ناحیه که عملکرد و اجزای عملکرد جای دارند تمایل دارد. بهطور کلی مشخص شد که محلولپاشی غلظت‌های 1500 گرم در هکتار ریزمغذیها و 885 میلیگرم در لیتر سایکوسل با کاهش تأثیرات منفی تنش توانسته تیمارهای مناسبی جهت افزایش تحمل به تنش انتهای فصل در ذرت باشند.
واژههاي کليدي: افزایش تحمل به تنش، تجزیه به مؤلفه اصلی، ماده کند کننده رشد، مثبت معنیدار، همبستگی
مقدمه
ذرت (Zea mays L.) یکی از مهمترین محصولات کشاورزی جهان است که امنیت غذایی میلیونها نفر را تأمین کرده است؛ و در نتیجه نقش متنوع و پویایی در سیستم‌های جهانی/ کشاورزی و امنیت غذایی/تغذیه به وجود آورده است (Grote et al., 2021). یکی از مهمترین عوامل محدودکننده تولید گیاهان زراعی در مناطق خشک و نیمه‌خشک، تنش کمبود آب در مراحل رشد بوده است (Harrison et al., 2014). در میان مراحل مختلف رشد، گلدهی و پرشدن دانه دو مرحله حیاتی برای تعیین عملکرد هستند (Ndlovu et al., 2021). تنش‌ها در طول این مراحل حساس (رشد، گلدهی و پرشدن دانه) بر موفقیت باروری، فتوسنتز و ویژگی‌های مرتبط با زیست توده (منبع) تأثیر گذاشته که منجر به کاهش عملکرد شدهاند (Wang et al., 2021). تنش خشکی که بین دو هفته قبل و دو هفته بعد از مرحله ابریشمدهی رخ داده توانسته باعث کاهش قابل‌توجهی در مجموعه دانه و وزن دانه شود که در نتیجه بهطور متوسط 20 درصد تا 50 درصد کاهش عملکرد را به همراه داشته باشد. کمبود آب تجمع زیست‌توده را 37 درصد در ابریشمدهی، 34 درصد در دوره پرشدن دانه و 21 درصد در رسیدگی کاهش داده است. عملکرد دانه ذرت نسبت به کمبود آب حساس بوده و شماره دانه و وزن دانه بیشترین تأثیر تنش خشکی را در اجزای تشکیلدهنده داشته است (Borras & Gambin, 2010). کنترل اندازه گیاه یکی از مهمترین موارد در تولید گیاهان است. اندازه گیاه را با روش‌های مختلفی از جمله کنترل ژنتیکی، شرایط محیطی و استفاده از مواد بازدارنده رشد گیاه محدود کرد (Cowling, 2010). تنظیمکنندههای رشد در مقادیر کم توانسته ارتقاء، توقف یا تغییرفیزیولوژیک فرآیندهای گیاهان و در عین حال بهصورت بازدارنده‌های رشد از سلولی جلوگیری کنند. بنابراین گیاه بهطور طبیعی رشد نکرده و کوتاه مانده است (Megersa et al., 2018). كلرمكواتكلرايد یا سایکوسل یک ماده کندکننده رشد است با ترکیب آمونیوم چهارتایی که از بیوسنتز جیبرلین جلوگیری کرده است (Runkle, 2017). در پژوهشی گزارش شده است که سایکوسل از طریق تأثیر بر اجزای عملکرد و کاهش ارتفاع گیاه سبب افزایش عملکرد نسبت به شرایط شاهد شد. در این پژوهش بیشترین وزن هزار دانه در تیمار محلولپاشی با سایکوسل بهدست آمد (Latifkar et al., 2014). مطالعات بسياري از محققین حاكي از آن است كه مصرف كودهاي ريزمغذي توانسته مقاومت گياهان به تنشهای محيطي همچون خشكي و شوري را افزايش دهند (Movahhed Dehnavi et al., 2013). تحت كمبود عناصر ريزمغذي فعاليت آنزیمهای آنتیاکسیدانت كاهش و لذا حساسيت گياه به تنشهای محيطي افزايش یافته است. یکی از اثرات تنش خشکی برهم زدن تعادل تغذیه‌ای در گیاه است (Lewis & Macfalane, 1986). در خصوص استفاده از همبستگي ميان صفات متداول است (Sabkadast & Fantasist, 2007). در پژوهش (Rafiee et al., 2004) دريافتند همبستگي عملكرد دانه و شاخص برداشت ذرت در سطوح مختلف تنش مثبت و معنيدار است از آنجايي كه در رگرسيون چند متغيره اثرات متقابل در بين متغيرها وجود دارد ممكن است يك متغير در كنار برخي از متغيرها معنيدار باشد اما در كنار برخي ديگر از متغيرها معنيدار نباشد. به همين علت لازم است متغيرهاي مهمي را كه تأثير معنيداري بر عملكرد دارند، انتخاب كنيم. براي حذف متغيرهاي كم اهميت در مدل و تصميمگيري براي تشكيل مدل نهايي، روشهاي مختلف يوجود دارد كه يكي از آنها روش گام به گام است. در رگرسيون گام به گام ميتوان طي مراحلي نسبت به حذف يا افزودن متغيرها براي انتخاب مدل نهايي اقدام نمود (Farshadfar, 1998)، (Zinali et al., 2004) با استفاده رگرسيون مرحلهاي در ارقام هيبريد ذرت دانهاي، عملكرد دانه را به عنوان متغير وابسته در مقابل بقيه صفات به عنوان متغير مستقل، مورد بررسي قرار دادند. صفت ارتفاع بوته اولين صفتي بود كه وارد مدل شد و 5/38 درصد از كل تغييرات عملكرد دانه را توجيه نمود. صفات بعدي در مدل به ترتيب وزن 300 دانه، تعداد دانه در بوته، تعداد روز از كاشت تا ظهور كاكل و تعداد كل برگ بودند كه مجموعاً 5/72 درصد از كل تغييرات عملكرد دانه را توجيه نمودند. در بيشتر مواقع مشاهده ميشود كه يك متغير مستقل علاوه بر اثر مستقيم بر متغير تابع از طريق متغير يا متغيرهاي مستقل ديگر نيز بهطور غيرمستقيم بر آن اثر ميگذارد؛ بنابراين شناسايي صفت يا صفاتي كه بهطور مستقيم و غيرمستقيم بر عملكرد اثر ميگذارد و تعيين ماهيت و ميزان تأثير آنها ضروري است (Rao, 1983). تجزيه عليت يكي از روشهايي است كه در چنين مواردي و در صورت وجود رابطه علت و معلول بين متغيرها بكار برده ميشود (Karger & Lutfi, 2011).
از آنجا كه مكانيزمهاي مقاومت به خشكي در گياهان پيچيده بوده و صفات مختلفي در اين زمينه دخيل هستند، بررسي روابط بين اين صفات تحت شرايط نرمال و كم آبي و مشخص نمودن مؤثرترين آنها روي عملكرد و اجزا آن در ذرت از اهميت بسزايي برخوردار است. استفاده از مواد تنظیمکنندههای رشد نظیر سایکوسل در کنار کودهای ریزمغذی در کنترل آسیب‌های تنش کمبود آب در زراعت ذرت می‌تواند باعث رفع محدویت‌های عملکرد دانه گردد. لذا این پژوهش با هدف بررسی اثر سایکوسل و مصرف ریزمغذیها در شرایط تنش خشکی بر عملکرد، صفات فیزیولوژیکی و میزان آنتیاکسیدانت ذرت در مرکز تحقیقات صفیآباد دزفول طراحی و اجرا شد.
مواد و روشها
محل اجرای طرح
این تحقیق در دو سال زراعی 97-1396 و 98-1397 در مرکز تحقیقات صفی آباد دزفول واقع در استان خوزستان با موقعیت عرض جغرافیایی 32 درجه و 16 دقیقهی شمالی و طول جغرافیایی 48 درجه و 26 دقیقه شرقی و ارتفاع 82 متر از سطح دریا انجام شد.
خواص فیزیکی و شیمیایی خاک قطعه آزمایشی
برای مشخص شدن خواص فیزیکی و شیمیایی خاک پیش از عملیات اجرای طرح از عمق 30-0 و 60- 30 سانتی‌متری از نقاط مختلف مزرعه محل اجرای آزمایش نمونه‌برداری شد، که پس از انتقال به آزمایشگاه مرکز تحقیقات کشاورزی صفیآباد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند، نتایج حاصله در جدول (1) درج گردیده است.
طرح و عاملهای آزمایش
آزمایش بهصورت اسپلیتپلات فاکتوریل بر پایه طرح بلوك‌هاي کامل تصادفی با چهار تکرار انجام گرفت.عامل اصلی آزمایش شامل تنش کمبود آب در سه سطح (S0) بهعنوان شاهد بدون تنش کمبود آب، (S1) تنش کمبود آب در مرحله گل ماده (silking) و (S2) تنش کمبود آب در مرحله تشکیل متورم دانه (blister) بود. عامل فرعی آزمایش نیز اثر متقابل سایکوسل در سه سطح (C0): شاهد محلولپاشی آب مقطر، (C1): محلولپاشی با 5/442 میلیگرم در لیتر سایکوسل و (C2): محلولپاشی با 885 میلیگرم در لیتر سایکوسل و کود ریزمغذی نیز در سه سطح (m0): شاهد یا آب مقطر، (m1): محلولپاشی با 1000 گرم در هکتار، و (m2): محلولپاشی با 1500 گرم در هکتار که بهصورت فاکتوریل در کرتهای فرعی قرار گرفتند. محلولپاشی در مرحله ده برگی (V10) و 35 روز بعد از کاشت انجام گرفت و یک عامل بهعنوان شاهد (عدم محلولپاشی) نیز در نظر گرفته شد (Hamrahi et al., 2008).
صفات مورد ارزیابی
محتوي نسبی آب
برای اندازهگیری محتوای نسبی آب برگ، در مرحله رشدی (R1) و دو ساعت پس از طلوع آفتاب تعداد 3 بوته گیاه ذرت، از هر کرت آزمایشی را انتخاب کرده و یک برگ از هرگیاه (برگ یکی مانده به آخر) را جدا نموده بودیم. تعداد سه برگ کاملاً سبز انتخاب و توزین نموده (بهعنوان وزنتر برگ). سپس برگ‌ها بهمدت 24 ساعت در آب مقطر غوطهور شده؛ تا به حالت اشباع درآیند؛ پس از توزین در ادامه بهمدت 48 ساعت در دستگاه آون با دمای 70 درجه سلسیوس خشک قرار داده شد. سپس با استفاده از معادله (1) درصد رطوبت نسبی برگ بهدست آمد (Ardakani & Nadvar , 2010).
RWC= [(Ww-Dw /Wsw-Dw)] × 100 (1)
که در این رابطه Ww: وزنتر برگ، D: وزن خشک برگ، WSW: وزن اشباع برگ است (Yamada et al., 2005).
پراکسیدهیدروژن
عمل استخراج پراکسیدهیدروژن برطبق روش (Chen et al., 2000) به‌وسیله بافر فسفات 50 میلی‌مولار و با اسیدیته 5/6 حاوي هیدروکسیل آمین 1 میلی‌مولار در دمای 4 درجه سانتی‌گراد صورت گرفت. اندازهگیري پراکسیدهیدروژن با استفاده از معرف کلرید تیتانیوم (کلریدتیتانیوم 1/0 درصد (حجم/ حجم) حل شده در اسیدسولفوریک 20 درصد)، در طول‌موج 410 نانومتر انجام گرفت. ضریب خاموشی براي محاسبه مقدار کمپلکس تیتانیوم-پراکسید هیدروژن 28/0 میکرومول بر سانتیمتر در نظر گرفته شد (Chen et al., 2000).
اندازه‌گيري مالوندي‌آلدئيد
میزان مالوندیآلدهید به روش (Heath & Packer, 1986) صورت گرفت. در این روش 2/0 گرم از بافت تازه برگ جوان و انتهایی، توزین و در هاون چینی حاوی 5 میلیلیتر تری کلرواستیکاسیدیک درصد ساییده شد. عصاره حاصل با استفاده از دستگاه سانتریفیوژ به مدت 5 دقیقه با سرعت 10000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شد. سپس به یک میلیلیتر از محلول رویی، 4 میلیلیتر محلول تری‌کلرواستیک اسید 40 درصد که حاوی 5/0 تیوباربیوتیک اسید بود اضافه گردید. مخلوط حاصل به مدت 30 دقیقه در دمای 95 درجه سانتی‌گراد حمام آب گرم حرارت داده شد. سپس بلافاصله در یخ سرد شده و دوباره مخلوط بهمدت 10 دقیقه با دور 10000 سانتریفیوژ انجام شد. شدت جذب این محلول با استفاده از اسپکتروفتومتر در طول‌موج 532 نانومتر خوانده شد. ماده مورد نظر برای جذب در این طول‌موج کمپلکس قرمز (MDA-TBA) است. جذب بقیه رنگیزه‌های غیراختصاصی در 600 نانومتر تعیین و از این مقدار کسر گردید. برای محاسبه غلظت این بیومارکر از ضریب خاموشی M-1 cm-1 105× 56-1 استفاده شد و نتایج حاصل از اندازهگیری برحسب میکرومول در گرم وزنتر محاسبه شد.
پایداري غشاء سیتوپلاسمی
نمونهها پس از برداشـت بـه آزمایـشگاه (آزمایشگاه دانشکده کشاورزی چمران اهواز) منتقـل شدند و از آنها حدود 20 دیسک دایره‌اي شکل بهصورت تصادفی توسط پانچ تهیه شد، سپس در 20 میلیمتر حجم آب مقطر در درجه حرارت پنج درجه سانتی‌گراد قرار داده شد. پـس از گذشـت حـدود 24 ساعت میزان هدایت الکتریکی با دستگاه EC متر اندازهگیري شد. در نهایت مقدار EC آب مقطر از مقدار EC قرائت شده کم شد (Azizi et al., 2009).
فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانت
فعالیت آنزیم پراکسیداز
براي اندازهگیری ميزان فعالیت پراکسيداز از روش (Chance & Maehly, 1995) استفاده شد. اندازهگیری براساس ميزان اكسيد شدن گوايكول توسط اين آنزيم انجام گرفت. در اين روش ۳۳ ميکروليتر از عصاره استخراج را با يک میلیلیتر از محلول پراکسيداز که شامل ۱۳ میلی‌مولار گوايکول، ۵ میلی‌مولار پراکسید هیدروژن و 50 ميلي مولار بافرفسفات پتاسیم (7= pH) است مخلوط شد و به مدت يک دقيقه با فواصل ۱۰ ثانيه در طول‌موج ۴۷۰ نانومتر جذب آن قرائت گرديد. براي ساختن ۱۰۰ میلیلیتر بافر فسفات پتاسيم، ۳۹ میلیلیتر فسفات پتاسیم مونو باز يک ۵۰ میلی‌مولار با ۶۱ میلیلیتر فسفات پتاسيم دي بازيک ۵۰ میلی‌مولار ترکيب شد.
آنزیم آسکوربات پراکسیداز
3 میلیلیتر محلول واكنش اسکوربات پراكسيداز شامل 50 ميلي مول بافر فسفات (7= pH) ميليمول اسيد اسكوربيك اسيد، 1/0 ميلي مول پراکسید هیدروژن و 100 ميكروليتر آنزيم استخراجي بود. فعاليت اسكوربات پراكسيداز با كاهش جذب اسيداسكوربيك طي یک دقيقه در 290 نانومتر محاسبه شد یک واحد فعاليت اسكورباتپراكسيداز بهعنوان مقدار آنزيم لازم براي اكسيد كردن یک ميليمول اسيداسكوربيك در هر دقيقه در نظر گرفته شد. فعاليت آنزیمها بهصورت فعاليت ويژه (میلیگرم وزن تازه برگ/واحد آنزيم) بيان شد (Nakano & Asada, 1981).
گلوتاتیون پراکسیداز
برای محاسبه فعالیت آنزیمی گلوتاتیون پراکسیداز، نمونه برگ‌ها در آزمایشگاه با آب مقطر شسته شد و بلافاصله در بافر تریس 16/0- با (5/7= pH) خرد و یکنواخت شد. سپس در حضور حجم مشابه از همان بافر حاوی آنزیم هضمکننده دیواره فرآیند هضم غشا و دیواره سلول انجام شد. در پایان مقدار 5/0 میلیمتر از محلول مذکور برای سنجش پروتئین برداشت شد و مقدار پروتئین آن برحسب میلیگرم بر میلیلیتر تعیین شد و سپس در باقیمانده محلول استخراجی مقدار آنزیم گلوتاتیون اندازهگیری شد (Beyer & Fridovich 1991 ). عصاره استخراجی به محلول بافر حاوی فسفاتمنوپتاسیک 56/0 مول (5/7= pH) همراه 2/1 میلیمول EDTA و یک میلیمول NaNo3 و 2/0 میلیمول NADPH وارد شد. سپس به آن 2/0 میلیلیتر گلوتاتیون احیا به همراه 1/0 میلیمول آب اکسیژنه اضافه شد. بلافاصله میزان اکسیداسیون NADPH از طریق تعیین مقدار تغییر جذب در 340 نانومتر در دمای 30 درجه سلسیوس توسط دستگاه اسپکتروفوتومتر (مدل z-u-shimadzu-u100) اندازهگیری شد (Karin et al., 1987). هم‌زمان یک محلول بلانک حاوی تمام مواد فوق بدون حضور عصاره استخراجی برای تصحیح و حذف خطاهای احتمالی مورد استفاده قرار گرفت. یک واحد از فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز معادل مقدار آنزیمی است که بتواند یک میکرومول از سوبسترای NADPH را در یک دقیقه کاتالیز کند. جهت استانداردسازی از نمونه آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز خالص استفاده شد (Paleg & Aspinall, 1981).
آنزیم کاتالاز
جهت اندازهگیری فعالیت آنزیم کاتالاز نمونه برگ‌ها پس از شتشو با آب مقطر بلافاصله در محلول بافر فسفات-تریس 16/0 مول (5/7= pH) وارد و خرد و هموژنه شد. سپس حجم مشابه بافر حاوی آنزیم هضمکننده دیواره اضافه شد، تا فرآیند هضم غشا و دیواره سلولی صورت گرفت. سپس میزان 5/0 میلیلیتر محلول یکنواخت برای سنجش پروتئین برداشته و مقدار پروتئین آن برحسب میلیگرم بر لیتر تعیین شد. در باقیمانده محلول استخراجی فوق مقدار هر یک از آنزیمها به روش خاصی تعیین شد. در این روش شدت حذف آب اکسیژنه در مدت یک دقیقه به هنگام پیشرفت واکنش درجه اول در نظر گرفته شد (Malan et al.,1990).
آنزیم سوپراکسید دیسموتاز
جهت اندازهگیری فعالیت سوپراکسیددیسموتاز، در هنگام صبح (قبل از گرم شدن هوا) 3 عدد برگ از هر واحد آزمایشی برداشت شد؛ در درون کیسه پلاستیکی فوراً به آزمایشگاه منتقل شد؛ در آزمایشگاه ابتدا محلول بافرتریس (حاوی فسفات دیسدیک با اسیدیته 7) به همراه 3/1 میلیمول EDTA و 1/0 میلیمول کربنات مونوسدیک تهیه شد، همچنین از ماده اپینفرین با غلظت 25/0 میلیمول بهعنوان سوبسترا استفاده شد. سپس محلول تهیه شده قبلی را به آن اضافه شد؛ بهدنبال آن توسط دستگاه اسپکتروفوتومتر ویژه تغییرات جذب نوری حاصل از اکسیداسیون اپینفرین بهعنوان ارزیابی فعالیت آنزیمی بررسی شد. لازم به ذکر است که از آنزیم استاندارد خالص (با واحد اکسیداسیون 5/0 میلیمول اپی نفرین در یک دقیقه) جهت کالیبره نمودن روند فعالیت آنزیمی استفاده شد (Malan et al.,1990).
صفات فیزیولوژیک
آبسزیک اسید
استخراج، خالص‌سازی و آنالیز اسیدآبسزیک به روش (Kelen et al., 2004) انجام شد. اجزای محلول توسط دستگاه HPLC با ستون C18 شدت جریان 7/0 میلی‌تر بر دقیقه و حلال استیکاسید 2/0 درصد و متانول 100 درصد به نسبت 50:50 در دمای 40 درجه سانتی‌گراد جدا شدند. نمونهها بر حسب میکرومول برگرم مادهتر گزارش شدند.
پتاسیمﺑـﺮگ
برای اندازهگیری میزان اﻧﺒﺎﺷـﺖﭘﺘﺎﺳـﻴﻢﺑـﺮگ از دستگاه شعله‌سنجی و روش خاکسترگیری خشک استفاده شد (Brennan & Frenkel, 1977).
ميزان پرولين برگ
برای تعیین مقدار پرولین در ریشه و اندامهای هوایی از روش (Bates et al., 1973) استفاده شد. بدینترتیب که برای تهیه معرف نینهیدرین مقدار 25/0 گرم از این ماده را داخل ارلن ریخته و به آن 30 میلیلیتر اسیداستیک گلاسیال و 20 میلیلیتر اسیدفسفریک 6 مولار اضافه شد. سپس آن را به آرامی حرارت داده تا نینهیدرین بهطور کامل حل شد. برای اندازهگیری پرولین ابتدا مقدار 2/0 گرم از نمونه گیاهی تر توزین شد و در هاون چینی در 10 میلیلیتر اسید سولفوسالیسیلیک 3 درصد به‌خوبی ساییده شد. ماده همگن حاصل در دستگاه سانتریفیوز با دور 13000 دور در دقیقه در دمای 4 درجه سانتی‌گراد و به مدت 10 دقیقه سانتریفیوژ شد. سپس 2 میلیلیتر از عصارههای صاف شده را به لولههای دربدار منتقل نموده و به همه لولهها مقدار 2 میلیلیتر معرف نینهیدرین و 2 میلیلیتراسیدگلاسیال اضافه شد. پس از بستن درب لولهها آنها را بهمدت 1 ساعت در آب 100 درجه سانتی‌گراد قرار گرفت و بعد از سرد شدن به هریک از لولهها مقدار 4 میلیلیتر تولوئن اضافه شد. برای مخلوط کردن این دو محلول به مدت 15-20 ثانیه با استفاده از ورتکس لولهها تکان داده شد. سرانجام فاز رویی که برنگ قرمز درآمده و حاوی پرولین محلول در تولوئن بوده را برداشته و هم‌زمان با نمونههای استاندارد در دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل GBC eintr6 ساخت استرالیا) قرار گرفت. اعداد در طول‌موج 520 نانومتر قرائت گردید و غلظت پرولین برحسب میلیگرم برگرم بافت تازه با استفاده از منحنی استاندارد تعیین شد.
پروتئينهای محلول
جهت استخراج پروتئینهای محلول یک گرم بافت تر برگ در حضور بافر استخراج (تریس اسیدکلریدریک (5/7= pH) به‌منظور عصارهگیری مخلوط حاصل به لولههای سانتریفیوژ انتقال داده و در 13000 دور در دقیقه و دمای 4 درجه سانتی‌گراد به مدت 20 دقیقه سانتریفیوژ گردید. در ادامه غلظت پروتئینهای محلول طبق روش برادفورد (Bradford, 1976) اندازهگیری شد..
میزان تولید
ارتفاع گیاه با استفاده از شش بوته از خطوط میانی هر کرت محاسبه شد. بدینمنظور ارتفاع گیاه از قاعده تا انتهای محل تاجی محاسبه گردید (Hashemzadeh et al., 2012).
اجزای عملکرد
جهت محاسبه اجزای عملکرد، 10 بلال بهصورت تصادفی از میان بلالهای هر کرت جدا شدند. ابتدا تعداد ردیفهای 10 بلال بهصورت جداگانه شمارش و میانگینگیری شدند. تا تعداد ردیف در بلال محاسبه شد. سپس دانهها از بلالها جدا میانگین گرفته شد. تا میانگین تعداد دانه در بلال محاسبه گردید (Gahfarkhi et al., 2004). از تقسیم تعداد دانه در بلال بر تعداد ردیف در بلال، میانگین تعداد دانه در ردیف محاسبه شد. از دانههای تولیدی هرکرت 500 دانه جدا و وزن شدند. پس نمونه دومی شمارش و چنانچه اختلاف وزن دو نمونه کمتر از پنج درصد بود مجموع وزن دانهها بهعنوان هزار دانه در نظر گرفته شد (Koochaki & Sarmadnia, 2008).
عملكرد بيولوژيك
پس از حذف یک متر از ابتدا و انتهای هر کرت بهعنوان اثر حاشیه، نمونه‌گیری از سطحی معادل دو مترمربع از خطوط دوم و سوم و چهارم انجام گرفت. بخشی حدود 500 گرم را جدا کرده پس از انتقال به در آون تهویهدار با درجه حرارت 75 درجه سانتی‌گراد به مدت 48 ساعت قرار داده شد و بعد از خشک شدن وزن آنها محاسبه گردید (Koochaki & Sarmadnia, 2008).
شاخص برداشت
شاخص برداشت از تقسیم عملکرد دانه به عملکرد بیولوژیک، بهصورت درصد، از طریق معادله (2) محاسبه گردید (Imam, 2016).
HI (%) = GY/ BY×100 (2)
در این رابطه HI: شاخص برداشت، GY: عملکرد دانه و BY: عملکرد بیولوژیک بود. وزن خشک نمونهها پس از خشکاندن در آون تهويهدار، در دماي ثابت ۷۵ درجه سلسيوس تا رسيدن به وزن ثابت (۷۲ ساعت)، با استفاده از ترازوي ديجيتال (با دقت صدمگرم) تعيين گرديد (Koochaki & Sarmadnia, 2008).
تجزيه تحليل آماري داده‌ها
برای تجزيه همبستگي و تجزیه به مؤلفه اصلی از نرم‌افزار SPSS نسخه 24 استفاده گرديد.
جدول 1- ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی خاک زمین آزمایش
آهن | روی | منگنز | پتاسیم | فسفر | نیتروژن کل | مواد آلی | هدایت الکتریکی | pH | بافت خاک | عمق خاک | سال زراعی |
_____ میلیگرم در کیلوگرم _____ % | % | دسی زیمنس |
|
| سانتیمتر | ||||||
42/6 | 81/1 | 28/5 | 169 | 1/10 | 05/0 | 76/0 | 95/0 | 62/7 | شنی- لومی | 0-30 | سال اول |
3/4 | 12/2 | 88/6 | 120 | 5 | 04/0 | 77/0 | 52/0 | 68/7 | شنی- لومی | 60-30 | |
58/9 | 67/1 | 48/1 | 151 | 19/10 | 06/0 | 83/0 | 60/1 | 65/7 | شنی- لومی | 30-0 | سال دوم |
6/6 | 12/2 | 88/8 | 100 | 3 | 05/0 | 77/0 | 52/0 | 54/7 | شنی- لومی | 60-30 | |
نتایج و بحث
همبستگی
نتایج همبستگی صفات مورد ارزیابی با یکدیگر نیز مشخص نمود، عملکرد دانه با ارتفاع بوته، تعداد دانه در بلال، وزن هزار دانه دارای همبستگی مثبت معنیدار و با هیدروژن پراکسیداز، مالوندیآلدهید، میزان نشت الکتورلیت، فعالیت کاتالاز، پراکسیداز، سوپراکسیددیسموتاز، آسکاروباتپراکسیداز، گلوتاتیون پراکسیداز، میزان پتاسیم و پرولین برگ همبستگی منفی معنیدار نشان دادکه بالاترین همبستگی مثبت مربوط به تعداد دانه در بلال (893/0) و بالاترین همبستگی منفی نیز از نشت الکتورلیت (945/0-) و هیدروژن پراکسید (854/0-) مشاهده شد (جدول 1). محققین در نتایج خود نیز گزارش نمودند، عملکرد دانه ذرت همبستگي مثبت و معنيداري با وزن بلال و تعداد دانه در ردیف بلال داشت و محلولپاشی نیز موجب افزایش همبستگی عملکرد دانه با وزن دانه، ارتفاع بوته، قطر چوب بلال شد (Kurdi et al., 2015).
تعداد دانه در بلال نیز بالاترین همبستگی منفی را با میزان نشت الکترولیت (947/0) و وزن هزاردانه (948/0) و بالاترین همبستگی منفی را با میزان مالوندیآلدهید (982/0-) نشان داد این در حالی بود که میزان مالوندیآلدهید نیز بالاترین همبستگی مثبت را با میزان هیدروژنپراکسید (677/0)، فعالیت سوپراکسیددیسموتاز (651/0) و میزان پتاسیم برگ (691/0) و میزان نشت الکترولیت (943/0) نشان داد (جدول 2). نشت الکتورلیت نیز دارای بالاترین همبستگی منفی با عملکرد و اجزای عملکرد دانه و بالاترین همبستگی مثبت نیز با مالوندیآلدهید (983/0) داشت (جدول 2). همبستگی منفی بین عملکرد دانه و مالوندیآلدهید و میزان نشت یونی در گیاه جو (Pirasteh-Anosheh et al., 2016) و ذرت (Melazem et al., 2021) نیز گزارش شده است. عملکرد بیولوژیک نیز دارای همبستگی مثبت با تعداد دانه در بلال، وزن هزار دانه، عملکرد دانه و همبستگی منفی با نشت الکترولیت، محتوای آب نسبی، هیدروژنپراکسیداز، مالوندیآلدهید، فعالیت کاتالاز، پراکسیداز، سوپراکسیددیسموتاز، آسکاروبات پراکسیداز، گلوتاتیونپراکسیداز، میزان پتاسیم و پرولین برگ بود (جدول 1). بالاترین همبستگی مثبت عملکرد بیولوژیک علاوه بر عملکرد دانه با تعداد دانه در بلال (980/0) و بالاترین همبستگی منفی نیز با مالوندیآلدهید (970/0-) داشت (جدول 2). پژوهشگران نیز در مطالعه خود گزارش کردند بین زیست توده ذرت و فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانت و پرولین همبستگی منفی و بین آن میزان رنگ دانههای فتوسنتزی همبستگی مثبت مشاهده شد (Ghahrani et al., 2016). همچنین (Beyrami et al., 2020) نیز در بررسی ضرایب همبستگی عملکرد و اجزای عملکرد کینوا نشان داد که عملکرد دانه با طول پانیکول، وزن هزار دانه و عملکرد زیست‌توده همبستگی مثبت داشت. بنابراین بهنظر رسیده طول پانیکول و وزن هزار دانه در گیاه کینوا یکی از صفات مهم در افزایش عملکرد دانه بوده است. همچنین ایشان گزارش کردند، وزن زیست‌توده دارای همبستگی مثبت با قطر ساقه، طول پانیکول، تعداد ساقه فرعی و عرض پانیکول داشت. در بین صفات مورفولوژیک، ارتفاع گیاه با وزن هزار دانه همبستگی منفی معنیدار داشت. قطر ساقه با طول پانیکول و تعداد ساقه فرعی دارای رابطه مثبت و معنیداری بود. با توجه به نتایج ضرایب همبستگی (Tabiei et al., 2022) مشخص شد وزن هزاردانه از مهمترین اجزاي تأثيرگذار بر عملكرد دانه گیاه کینوا است كه با نتایج (Soleimani Fard & Naseri, 2019) در گندم نان نیز همخوانی دارد. از طرفی (Golparvar et al., 2006) نياز شاخص برداشت را بهعنوان صفات مؤثر در توجيه تغييرات عملكرد گزارش كردهاند. نتایج (Tabiei et al., 2022) حاكی از آن است كه افزایش در تعداد گلآذین در متر مربع، تعداد دانه در بوته و وزن هزار دانه را توانسته بهعنوان معيارهاي گزینش براي بهبود عملكرد دانه در شرایط تنش محیطی بيان كرد. (Salehi et al., 2021) در بررسي خود گزارش کردند وزن هزار دانه همبستگي مثبت و معنيداري با عملكرد دانه داشت اما ساير صفات با عملكرد رابطه مثبت و معنيداري نداشتند. در مطالعه دیگر نیز مشخص شد صفات طول گلآذین و عملکرد بیولوژیکی کینوا همبستگی مثبت و معنیداری با عملکرد دانه در تمام تاریخهای کاشت مختلف داشت. همبستگی مثبت و معنیداری بین عملکرد دانه و وزن دانه در بوته، وزن هزاردانه، عملکرد بیولوژیکی نیز در هر دو تراکم وجود داشت (Rabbani & Imam, 2013).
تجزیه به مؤلفه اصلی
نتایج تجزیه به مؤلفه اصلی صفات مورد ارزیابی نشان داد که دو مؤلف نخست توانست 3/80 درصد از تغییرات را توجیه نماید به‌طوری که مؤلفه اول 0/54 درصد و مؤلفه دوم 3/26 درصد بود (1). موقعیت قرار گرفتن صفات مورد ارزیابی بر شکل مختصات براساس دو مؤلفه نیز مشخص شد، فعالیت‌های آنزیمهای آنتیاکسیدانت سوپراکسیددیسموتاز، کاتالاز، آسکاروبات پراکسیداز، گلوتاتیونپراکسیداز به همراه پتاسیم، پرولین در ناحیه II مختصات قرار گرفتند که این امر نشاندهنده نقش این ناحیه در پاسخ گیاه به تنش بوده و آن را بنام ناحیه پاسخ نامگذاری کرد. همچنین مشاهده شدکه مقاومت سیتوپلاسمی، آبسزیکاسید، وزن هزار دانه، تعداد دانه در بلال، عملکرد دانه و عملکرد بیولوژیک در ناحیه IV مختصات جای گرفته که این ناحیه نیز مربوط به عملکرد و تولید در گیاه است. میزان محتوای آب نسبی، هیدروژن پراکسید، مالوندیآلدهید و پروتئینهای محلول نیز در ناحیه III مختصات قرار گرفته که نشان دهنده نقش آن در وضعیت تنش در گیاه است (شکل 1).
موقعیت قرار گرفتن سطوح مختلف تنش خشکی بر اساس دو مؤلفه اول نیز در شکل (1) مشخص شده است. تیمار شاهد یا آبیاری کامل در ناحیه IV مختصات قرار گرفته بودند در ناحیه که عملکرد و اجزای عملکرد جای گرفت که این نشان دهنده بالا بودن میزان تولید در شرایط بدون تنش است. این در حالی است که قطع آبیاری در مرحله تشکیل گل ماده در ناحیه I و قطع آبیاری در مرحله متورم شدن در ناحیه III مختصات قرار گرفت که این امر نشاندهنده فعال نمودن تنش اکسیداتیو در شرایط قطع آبیاری در مرحله تشکیل گل ماده بوده که مقایسه میانگینها نیز تأیید کننده این تغییرات بوده است.
جدول2- نتایج همبستگی صفات مورد ارزیابی با یکدیگر
| محتوای آب نسبی | مالون دی آلدهید | هیدروژن پراکسید | گلوتاتیون پراکسیداز | پراکسیداز | آسکاروبات پراکسیداز | کاتالاز | سوپراکسید دیسموتاز | مقاومت سیتوپلاسمی | پروتئین محلول | پتاسیم | پرولین | آبسزیک اسید | ارتفاع بوته | وزن هزار دانه | تعداد دانه | عملکرد دانه | عملکرد بیولوژیک | شاخص برداشت |
محتوای آبنسبی | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
مالوندیآلدهید | 752/0-** | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
هیدروژنپراکسید | 086/0 | 677/0** | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
گلوتاتیونپراکسیداز | 280/0- | 410/0* | 153/0 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
پراکسیداز | -479/0* | 180/0 | 706/0** | 024/0 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
آسکاروباتپراکسیداز | -173/0 | 370/0 | 666/0** | 629/0** | 626/0** | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
کاتالاز | 303/0- | 531/0** | 366/0 | 929/0** | 148/0 | 763/0** | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
سوپراکسیددیسموتاز | 227/-0 | 651/0** | 647/0** | 812/0** | 425/0* | 875/0** | 931/0** | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
مقاومتسیتوپلاسمی | 827/0-** | 943/0** | 587/0** | 324/0 | 052/0- | 227/0 | 434/0* | 506/0** | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
پروتئینمحلول | 168/0 | 274/0 | 187/0 | 743/0** | -025/0 | 613/0** | 783/0** | 652/0** | 280/0 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
پتاسیم | 309/0 | 691/0** | 621/0** | 830/0** | 356/0 | 838/0** | 946/0** | 995/0** | 541/0** | 671/0** | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
پرولین | 276/0 | 419/0* | 235/0 | 886/0** | 037/0 | 690/0** | 943/0** | 850/0** | 361/0 | 702/0** | 867/0** | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
آبسزیکاسید | -359/0 | -104/0 | 101/0 | 734/0** | 277/0 | 745/0** | 738/0** | 667/0** | 221/0- | 630/0** | 633/0** | 773/0** | 1 |
|
|
|
|
|
|
ارتفاع بوته | 014/0 | -251/0 | -284/0 | -360/0 | -325/0 | -264/0 | -344/0 | -424/0* | 126/0- | 032/0 | -425/0* | -340/0 | -333/0 | 1 |
|
|
|
|
|
وزن هزار دانه | 611/0** | -926/0** | -779/0** | -219/0 | -296/0 | -360/0 | -364/0 | -560/0** | 892/0-** | -167/0 | -581/0** | -225/0 | 195/0 | 161/0 | 1 |
|
|
|
|
تعداد دانه | 688/0** | -982/0** | -747/0** | -393/0* | -249/0 | -448/0* | -539/0** | -690/0** | 947/0-** | -288/0 | -721/0** | -422/0* | 065/0 | 252/0 | 948/0** | 1 |
|
|
|
عملکرددانه | 356/0 | -846/0** | -854/0** | -508/0** | -543/0** | -702/0** | -657/0** | -850/0** | 710/0-** | -358/0 | -847/0** | -513/0** | -235/0 | 479/0* | 832/0** | 893/0** | 1 |
|
|
عملکردبیولوژیک | 684/0** | -970/0** | -699/0** | -547/0** | -227/0 | -517/0** | -676/0** | -786/0** | 945/0-** | -404/0* | -819/0** | -558/0** | -083/0 | 322/0 | 899/0** | 980/0** | 908/0** | 1 |
|
شاخص برداشت | 025/0 | -598/0** | -836/0** | -320/0 | -741/0** | -686/0** | -453/0* | -690/0** | 453/0-* | -184/0 | -658/0** | -289/0 | -218/0 | 498/0** | 635/0** | 669/0** | 903/0** | 662/0** | 1 |
روند قرارگیری مقادیر مختلف ریزمغذی و سایکوسل نیز در شکلهای 2و3 آورده شده است. نتایج این قسمت نیز مشخص شد که سطوح مختلف ریزمغذیها بیشتر به مرکز تمایل دارند و مصرف 1000 گرم در هکتار به ناحیه III و ناحیه که عملکرد و اجزای عملکرد جای دارند تمایل دارد این در حالی است که عدم مصرف ریزمغذیها و مصرف 1500 گرم در هکتار نیز به ناحیه II تمایل داشتند (شکل 2). نتایج مربوط به سایکوسل نیز مشخص نمود که عدم مصرف این ماده در ناحیه III، مصرف 5/442 میلیگرم در لیتر در مرکز مختصات و مصرف 885 میلیگرم در لیتر در ناحیه II جای گرفته و تأثیر مثبت آن بر عملکرد و اجزای عملکرد را نشان داده است (شکل3). به طور کلی توانسته مولفه اول را مولفه عملکردی و مولفه دوم را مؤلفه آنزیمی و بیوشیمیایی نامگذاری نمود. (Sadeghi et al., 2017) نیز در ارزیابی ارقام متحمل به تنش خشکی ذرت گزارش نمودند، ژنوتیپهای که در قسمت پایین تا میانی و سمت چپ نمودارقرار دارند، نشان از بالا بودن مولفه اول و پایین بودن مؤلفه دوم است. در نتیجه این ژنوتیپها در ناحیهاي از نمودار با پایداري عملکرد مناسب و شرایط تحمل تنش کمآبیاري و حساسیت کمتر به خشکی قرار گرفتهاند. این ژنوتیپها و بویژه ژنوتیپ KSC647 جزء ژنوتیپهاي متحمل به کم آبیاري منظور شدند. همچنین ژنوتیپKSC700 در قسمت میانی و سمت چپ نمودار در ناحیه حساسیت بالا به خشکی و عملکرددانه کمتر واقع شدهاند. ژنوتیپهاي KSC500 و KSC400 نیز در قسمت پایین و سمت چپ نمودار قرار گرفتند، نشان از ظرفیت پایین تولید دانه به نسبت ارقام دیررس و متوسطرس تحت بررسی و حساسیت بیشتر نسبت به کم آبیاري دارند. برخی از محققین دیگر که روي ژنوتیپ یاد شده مطالعه داشتند، نیز به نتیجه مشابه دست یافتند (Shahin et al., 2013). همچنین (Chogan et al., 2017) نيـز در مطالعـه خـود نتيجـه مشـابهي را گزارش نمودند. دومين مؤلفه 33 درصد از تغييرات مدل را توجيه کرده و همبستگي بالايي با عملكرد در شرايط تنش و نيز شاخصهـاي حساسيت و تحمل به تنش و همچنين ميانگين بهـرهوري داشـت، ازاين رو مؤلفه دوم به نام حساسيت به تنش نامگذاري شد.
شکل 1- پلات تجزیه به مؤلفه اصلی صفات مورد ارزیابی و سطوح مختلف تنش خشکی بر اساس دو مؤلفه اول
شکل 2- پلات تجزیه به مؤلفه اصلی صفات مورد ارزیابی و سطوح مختلف ریزمغذی بر اساس دو مؤلفه اول
شکل 3- پلات تجزیه به مؤلفه اصلی صفات مورد ارزیابی و سطوح مختلف سایکوسل بر اساس دو مؤلفه اول
نتیجهگیری
1) نتایج تجزيه همبستگي نشان دادکه میزان ضریب تبیین (R2) شاخصهای تنش خشکی از 851/0 تا 953/0؛ ضریب تبیین (R2) مدل صفات فیزیولوژیکی از 594/0 تا 987/0، ضریب تبیین (R2) مدل صفات آنزیمهای آنتیاکسیدانت از 431/0 تا 942/0 و ضریب تبیین (R2) مدل اجزا عملکرد در محدوده 34/0 تا 949/0 از تغییرات این مدلها را توجیح نموده است.
2) نتایج تجزیه به مؤلفه اصلی صفات مورد ارزیابی نشان داد که دو مؤلف نخست توانست 3/80 درصد از تغییرات را توجیه نماید به‌طوری که مؤلفه اول 0/54 درصد و مؤلفه دوم 3/26 درصدبود (شکل 1). موقعیت قرار گرفتن صفات مورد ارزیابی بر شکل مختصات براساس دو مؤلفه نیز مشخص شد، فعالیت‌های آنزیمهای آنتیاکسیدانت سوپراکسیددیسموتاز، کاتالاز، آسکاروباتپراکسیداز، گلوتاتیونپراکسیداز به همراه پتاسیم، پرولین در ناحیه II مختصات قرار گرفتند که این امر نشاندهنده نقش این ناحیه در پاسخ گیاه به تنش بوده و آن را بنام ناحیه پاسخ نامگذاری کرد. همچنین مشاهده شد که مقاومت سیتوپلاسمی، آبسزیکاسید، وزن هزاردانه، تعداد دانه در بلال، عملکرد دانه و عملکرد بیولوژیک در ناحیه IV مختصات جای گرفته که این ناحیه نیز مربوط به عملکرد و تولید در گیاه است. میزان محتوای آب نسبی، هیدروژن پراکسید، مالوندیآلدهید و پروتئینهای محلول نیز در ناحیه III مختصات قرار گرفته که نشاندهنده نقش آن در وضعیت تنش در گیاه است (شکل 1).
3) موقعیت قرار گرفتن سطوح مختلف تنش خشکی بر اساس دو مؤلفه اول نیز در شکل 1 مشخص شده است. تیمار شاهد یا آبیاری کامل در ناحیه IV مختصات قرارگرفته بودند در ناحیه که عملکرد و اجزای عملکرد جای گرفت که این نشاندهنده بالا بودن میزان تولید در شرایط بدون تنش است. این در حالی است که قطع آبیاری در مرحله تشکیل گل ماده در ناحیه I و قطع آبیاری در مرحله متورم شدن در ناحیه III مختصات قرار گرفت که این امر نشاندهنده فعال نمودن تنش اکسیداتیو در شرایط قطع آبیاری در مرحله تشکیل گل ماده بوده که مقایسه میانگینها نیز تأییدکننده این تغییرات بوده است.
4) روند قرارگیری مقادیر مختلف ریزمغذی و سایکوسل نیز در شکلهای 2 و 3 آورده شده است. نتایج این قسمت نیز مشخص شد که سطوح مختلف ریزمغذیها بیشتر به مرکز تمایل دارند و مصرف 1000 گرم در هکتار به ناحیه III و ناحیه که عملکرد و اجزای عملکرد جای دارند تمایل دارد این در حالی است که عدم مصرف ریزمغذیها و مصرف 1500 گرم در هکتار نیز به ناحیه II تمایل داشتند (شکل 2). نتایج مربوط به سایکوسل نیز مشخص نمود که عدم مصرف این ماده در ناحیه III، مصرف 5/442 میلیگرم در لیتر در مرکز مختصات و مصرف 885 میلیگرم در لیتر در ناحیه II جای گرفته و تأثیر مثبت آن بر عملکرد و اجزای عملکرد را نشان داده است (شکل 3). بهطور کلی توانسته مؤلفه اول را مولفه عملکردی و مؤلفه دوم را مؤلفه آنزیمی و بیوشیمیایی نامگذاری نمود.
پیشنهادات
1) پیشنهاد میشود تأثیر تنظیمکنندههای رشدی دیگر نیز جهت کاهش تأثیرات تنش خشکی نیز مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد.
2) تأثیر محلولپاشی ریزمغذیها و سایکوسل در مراحل مختلف رشدی گیاه نیز مورد بررسی قرار گیرد.
3) تأثیر محلولپاشی بر تنشهای دیگر بهویژه تنش گرما در مرحله گلدهی نیز مورد مطالعه قرار گیرد.
4) پاسخ ارقام مختلف با طول دوره رشد مختلف نیز به تنش خشکی و محلولپاشی نیز بررسی شود.
5) نقش تغذیه گیاه از طریق خاک نیز در افزایش تحمل گیاه به تنشهای محیطی این گیاه نیز مورد مطالعه قرار گیرد.
6) پیشنهاد میشود تأثیر تنظیمکنندههای رشدی دیگر نیز جهت کاهش تأثیرات تنش خشکی نیز مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد.
7) تأثیر محلولپاشی ریزمغذیها و سایکوسل در مراحل مختلف رشدی گیاه نیز مورد بررسی قرار گیرد.
8) تأثیر محلولپاشی بر تنشهای دیگر بهویژه تنش گرما در مرحله گلدهی نیز مورد مطالعه قرار گیرد.
پاسخ ارقام مختلف با طول دروه رشد مختلف نیز به تنش خشکی و محلولپاشی نیز بررسی شود.
9) نقش تغذیه گیاه از طریق خاک نیز در افزایش تحمل گیاه به تنشهای محیطی این گیاه نیز مورد مطالعه قرار گیرد.
این مقاله برگرفته شده از رساله "اثر کلرومکواتکلرید و مولتیمیکرونوترینت بر عملکرد، صفات فیزیولوژیک و آنتیاکسیدانت ذرت (Zea mays cv. Sc 704) در شرایط تنش خشکی انتهاي فصل" میباشد. بدینخاطر از کلیه اساتید محترم مرکز تحقیقات کشاورزی صفیآباد، و اساتید محترم، جناب دکتر علوی فاضل که در محاسبات آماری راهنمایی ارزندهای ارایه فرمودند، و همچنین استاد فرزانه جناب دکتر شهرام لک تشکر ویژه و قدردانی مینماید و برای کلیه اساتید محترم راهنما و مشاورین این تحقیق آرزوی سلامتی، بهروزی و موفقیت دارد.
REFRENCES
Ardakani, M.R., ND Nadvar, R. 2010. Principles and techniques for plant and scientist (translated). Tehran University.502 pp. (In Persian)
Azizi-e-Chakherchaman, Sh., Mostafaei, H., Yari, A., Hassnzadeh, M., Jamaati-e-Somarin, Sh., and Easazdeh, R. 2009. Study of relationships of leaf relative water content, cell membrance stability andduration of growth period with grain yield of Lentil under rain-fed and irrigated conditions. Research Journalof Biological Science 7, 842-847. (In Persian)
Bates, L.S., Waldren, R.P., and Teare, L.D. 1973. Rapid determination of free proline for water-stressstudies. Plant and Soil 39, 205-207. (In Persian)
Beyer ,W., Imlay, J., and Fridovich, M. 1991. Superoxide dismutase prog. Nucl. Acid Research 40, 221-253.
Beyrami, H., Rahimian, M., Salehi, M., Yazdani Biouki, R., Shiran-Tafti, M., and Nikkhah, M. 2020. Effect of irrigation frequency on yield and yield components of quinoa (chenopodium quinoa) under saline condition. Journal of agricultural science and sustainable production 30, 347-357. (In Persian)
Borras, L., and Gambin, B.L. 2010. Trait dissection of maize kernel weight:towards integrating hierarchical scales using a plant growth approach. Field Crops Reearchs 118, 1–12. doi: 10.1016/j.fcr.2010.04.010
Bradford, K.J. 1994. Water stress and the water relations of seed developments: A critical review. Crop Science 34, 1-11.
Brennan, T., and Frenkel, C. 1977. Involvement of hydrogen peroxide in the regulation of senescence in pear. Plant Physiology 59, 411-416.
Cargnelutti Filho, A., and Toebe, M. 2019. Reference sample size for multiple regression in corn. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 55.
Chance, B., and Maehly, A.C. 1995. Assay of catalase and peroxidase. Academic Press, New York.
Chen, Li-Men., Lin, C.C., and Kao, C.H. 2000. Copper toxicity in rice seedlings: changes in antioxidative enzyme activities, H2O2 level, and cell wall peroxidase activity in roots. Botanical Bulletin of Academia Sinica 41, 99-103.
Chogan, R., Heydari, A., Mohammadi, A., and Haddadi, M. H. 2017. Evaluation of drought tolerance in grain corn hybrids using drought stress tolerance indices. Seedlings and seeds 2, 543-562.
Cowling, W. 2010. The challenge of breeding canola hybrids- new opportunities for WA growers. Western Australian Pty Ltd, Agribusiness Crop.
Farshadfar, E. 1998. Application of biometrical genetics in plant breeding. (1st Ed.) Razi University Of Kermanshah Publications. pp 527. (In Persian)
Gahfarkhi, A., Khodabandeh, N., Ahmadi, E., and Bankeh-Saz, A. 2004. Effect of drought stress at different growth stages on yield, its components and quality of grain corn. The Proceeding of 8th Iranian Crop Science Congress, 25-27 Aug, University of Guilan, Rasht, 625p. (In Persian)
Ghahrani, A., Permon, Q., and Jahanbakhsh, S. 2016. Studying the effect of drought stress on some physiological and biochemical traits of several fodder sorghum genotypes. Sciences of agricultural plants of Iran 48, 1083-1097.(In Persian)
Golparvar, A.R., Ghanadha, M.R., Zali, A.A., Ahmadi, A., and Harvan, E.M. 2006. Factor analysis of morphological and morphophysiological traits in bread wheat genotypes under drought and non-drought stress. Semantic Scholar Corpus ID:87151782
Grote, U., Fasse, A., Nguyen, T. T., and Erenstein, O. 2021. Food Security and the Dynamics of Wheat and Maize Value Chains in Africa and Asia. Frontiers in Sustainable Food Systems 4,1-17.
Hamrahi, S., Habibi, D., Madani, H., and Mashhadi, A.B.M. 2008. The effect of cycocel and micronutrients on the amount of antioxidant enzymes as indicators of drought stress resistance in rapeseed, New Agricultural Findings Year 2 - Number 3. (In Persian)
Harrison, M.T., Tardieu, F., Dong, Z., Messina, C.D., and Hammer, G.L. 2014. Characterizing drought stress and trait influence on maize yield under current and future conditions. Global Change Biology 20, 867-878.
Hashemzadeh, F. 2012. Evaluation of grain yield and agronomic traits of maize varieties under drought conditions and CCC application of the second planting. Journal of crop Ecophysiology 5, 65-77.
Heath, R.L., and Packer, L. 1986. Photoperoxidation in isolated chloroplast I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Archives of Biochemical Biophysics 25, 189–198.
Imam, Y. 2016. Grain production. Third edition, Shiraz University Press, 190 p.
Karger, S.M., and Lutfi, Wow. 2011 Investigating the correlation and causality analysis of traits on the performance of single cross 704 corn under water stress conditions. Produce 43-55, Agricultural plants under environmental stress conditions. third year. No. 3 and 4.
Karin, V., Ilieva, T.V., and Kolarov, H. 1987. IAA-oxidase activity in germs of maize under the effect of CCC. Plant growth regulators (edited by Lilov, D. Vassilev, G. Christov, C. Andonova, T.) 729-732.
Kelen, M., Demiralay, E.C., Sen, S., and Ozkan, G. 2004. Separation of abscisic acid, indole-3-acetic acid, gibberellic acidin 99 R (Vitis berlandieri x Vitis rupestris) and rose oil (Rosa damascena Mill.) by reversed Phase liquid chromatography. https://journals.tubitak.gov.tr/chem.
Koochaki, A., and H.Sarmadnia, GH. 2008. Plant Physiology (translation). Mashhad Academic Publications 467p. (In Persian)
Kurdi, S., Daneshvar, M., Sayah Far, M., and Shah Karmi, Q. 2015. Correlation study and analysis of the causality of yield, yield components and some morphological traits of seed corn hybrids under different fertilization methods, Journal of Agriculture 111, 74-66. (In Persian)
Latifkar, M., Mojaddam, M., and Nejad, T.S. 2014. The effect of application time of cycocel hormone and plant density on yield and yield components of wheat (Chamran cultivar) in Ahvaz weather conditions. InternationalJournal of Biosciences 10, 234-242. (In Persian)
Lewis, D.C., and Macfalane, J.D. 1986. Effect of foliar applied manganese on the growth of safflower (Carthamus tinctoriousL.) and the diagnosis of manganes deficiency by plant tissue and seed analysis. The Australian Journal of Agricultural and Resource 37, 567-572.
Malan, C., Greyling, M.M., and Gressel, J. 1990. Correlation between Cu/Zn superoxide dismutase and glutathione reductase and environmental and Xenobiotic stress tolerance in maize inbreeds. Plant Science 69, 157-166.
Megersa, H.G., Lemma, D.T., and Banjawu, D.T. 2018. Effects of plant growth retardants and pot sizes on the height of potting ornamental plants: A Short Review. Journal Horticultura 5, 1-5.
Melazem, D., Bashirzadeh, A., and Azimi, J. 2021. The effect of salicylic acid foliar application on the biochemical and physiological characteristics of maize genotypes under salinity stress conditions. Scientific Research Journal of Crop Physiology 13, 25-41. (In Persian)
Mokari-Firuzsalari, S., Khomari, S., Seyed-Sharifi, R., Goli-Kalanpa, E., and Azizpour, K. 2019. The Combined influence of zinc and epibrassinolide increase tolerance to salt stress in srassica napus L. Russian Journal of Plant Physiology 66, 240-249. (In Persian)
Movahed Dehnavi, M., and Madras Sanavi, S.A.M. 2013. The effect of foliar application of micronutrient elements (zinc and manganese) on the quantitative and qualitative yield of different varieties of winter safflower under drought stress in Isfahan. Journal Agriculture Academic Source 13, 1-11. (In Persian)
Nakano, Y., and Asada, K. 1981. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate specific
peroxidase in spinach chloroplasts. Plant Cell Physiology 22, 867-880.
Ndlovu, E., van Staden, J., and Maphosa, M. 2021. Morpho-physiological effects of moisture, heat and combined stresses on Sorghum bicolor [Moench (L.)] and its acclimation mechanisms. Plant Stress 2, 100018. doi.org/10.1016/j.stress.2021.100018
Paleg, L.G., and Aspinall, D. 1981. The physiology and biochemistry of drought resistance. Academic Press 507 pp.
Piekutowska, M., Niedbała, G., Piskier, T., Lenartowicz, T., Pilarski, K., Wojciechowski, T., and Czechowska-Kosacka, A. 2021. The application of multiple linear regression and artificial neural network models for yield prediction of very early potato cultivars before harvest. Agronomy 11, 885.
Pirasteh-Anosheh, H., Emam, Y., and Khaliq, A. 2016. Response of cereals to cycocel application. Iran Agricultural Research 35, 1-12. (In Persian)
Rabbani, J., and Imam, Y. 2013. Yield response of corn hybrids to drought stress in different stages of growth. Journal of plant production and processing 1, 65-78. (In Persian)
Rafiee, M., Karimi, M., Nour-Mohammadi, Gh., and Nadian, H.A. 2004. Investigation of traits correlation and path analysis of corn (Zea mays L.) seed yield in different treatments of drought stress. Journal of Agricultural Research 4, 33-45. (In Persian)
Rao, G.N. 1983. Statistics for Agricultural Science. Oxford and IbhPubl. Co. London
Ribaut, J.M., Betran, J., Monneveux, P., and Setter, T. 2012. Drought tolerance in maize. In: Bennetzen, J.L., Hake, S.C. (eds.), Handbook of Maize: It’s Biology. Springer, New York, pp. 311–34.
Runkle, E. 2015. Environment and PGR interactions. Greenhouse Product News 25, 74.
Runkle, E. 2017. Understanding how PGRs work. Greenhouse Product News 27, 54.
Sabkadast, M., and Fantasist, F. 2007. Studying the relationship between yield and yield components in 30 bean cultivars. Science of agricultural techniques and natural resources 11, 123-133. (In Persian)
Sadeghi, F. 2017. Investigating the drought tolerance indices of seed corn hybrids under low irrigation conditions. Crop Breeding Journal 10, 81-90.
Salehi, S., Azad QojeBiglou, A.H., Fatahi, S.K.S., and Khazai, A. 2021. Investigating the effect of cyclocel foliar spraying on the active substance and some physicochemical properties of the medicinal plant, Cannabis sativa. Ecophytochemistry Journal of medicinal plants 9, 29-39.
Shahin Abad, L.M., Rashidi, V., and Eivazi, A.R. 2013. Evaluation of drought tolerance in corn genotypes (Zea mays L.). International Journal of Current Research 5, 85-88.
Soleimani Fard, A., and Naseri, R. 2019. Evaluation of relationships between grain yield and physiological agronomic traits of bread wheat genotypes under dry conditions. Environmental Stress in Agricultural Sciences 13, 701-714. (In Persian)
Tabiei, H., Baradaran, R., Seghatoleslami, M.J., and Mousavi, SG. R. 2022. Effect of Irrigation and Nutrition Management on Yield and Yield Components of Quinoa in Birjand Conditions. Iranian Journal of Field Crops Research 20, 65-80. (In Persian)
Wang, Q., Xu, J., Pu, X., Lv, H., Liu, Y., and Ma, H. 2021. Maize DNA methylation in response to drought stress is involved in target gene expression and alternative splicing. Journal of Molecular Sciences 22, 82–85.
Yamada, M., Morishita, H., Urano, K., Shiozaki, N., Yamaguchi-Shinozaki, K., Shinozaki, K., and Yoshiba, Y. 2005. Effects of free proline accumulation in petunias under drought stress. Journal of Experimental Botany 56, 1975-1981.
Zinali, H., Naser-Abadi, E., Hossein-zadeh, H., and Sabokdast, M. 2004. Factor analysis on hybrid of
cultivar grain maize. Iranian Journal of Agriculture Science 36, 895-902. (In Persian)
The effect of examining the correlation of traits and decomposition into main components, cycocel and micronutrients, on the model of stress indicators, physiological traits, oxidant enzymes, yield and yield components of corn (Zea mays cv. Sc 704) under water stress conditions
ABSTRACT
This study was carried out in the two crop years of 2016 and 2017 at Safi Abad Research Center. The experiment was conducted as a factorial split plot in the form of a randomized complete block design with four replications. The main factor of the experiment was to cut off irrigation at three levels (control), cut off irrigation at the stage Silking and cut off irrigation at the stage Blister and the secondary factor wascycocel zero, 442.5 and 885 mg/l Micronutrients were zero, 1000 and 1500 gr/ha and control. The correlation results of the assessed traits with each other were determined, seed yield with plant height, number of seeds per cob, thousand seed weight had a significant positive correlation with hydrogen peroxidase, malondialdehyde, electrolyte leakage rate, catalase activity, peroxidase, superoxide. Dismutase, ascarobate peroxidase, glutathione peroxidase, the level of potassium and proline in leaves showed a significant negative correlation, the highest positive correlation was related to the number of seeds in the cob (0.893) and the highest negative correlation was from electrolyte leakage (-0.945) and hydrogen peroxide. (-0.854) was observed. The placement process of different amounts of micronutrients and cycocel was determined; So that different levels of micronutrients tend to be more towards the center; And consumption of 1000 gr/ha tends to zone III and the zone where yield and yield components are located. In general, it was found that foliar spraying with concentrations of 1500 gr/ha of micronutrients and 885 mg/l of cycocel by reducing the negative effects of stress, could be suitable treatments to increase tolerance toin corn stress at the end of the season.
Keywords: Correlation, Decomposition into main components, Growth retarder, Increasing tolerance to stress, Significant positive.
