Growth and physiological reactions of common bean cv. Sanry in response to salicylic acid and biostimulants under different irrigation regimes

Subject Areas : Journal of Plant Ecophysiology

Zahra Ghahremani ¹ , Taher Barzegar ² , Jaefar Nikbakht ³ , Zahra Ghahramani ⁴

1 - Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, University of Zanjan
2 - Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, University of Zanjan
3 - Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Zanjan
4 - استادیار، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

Received: 2016-09-14 Accepted : 2018-04-22 Published : 2019-01-21

Keywords: Stomatal Conductance, Pod yield, plant dry weight, NPK elements,

Abstract :

In order to study the effect of foliar application of salicylic acid (SA) and biostimulants on growth, physiological characters, nitrogen, phosphorus and potassium concentration and pod yield of common bean cv. Sanry under different irrigation regimes, the experiment was conducted split plot in a randomized complete block design with three replicates in research filed of university of Zanjan during 2015. Three different irrigation (I) regimes (100, 75 and 50% ETc) and foliar application of salicylic acid (0.5, 1 and 1.5 mM), Megafol (0.1, 0.2 and 0.3% MF) and to distilled water as control were conducted. The results showed that water deficit stress significantly reduced growth and pod yield. Foliar application of SA and MF enhanced growth and fruit yield. The irrigation × foliar treatments interactions results suggested that maximum leaf number (43.1), leaf area (2729.3 cm-2) and pod yield (6193.9 kg.ha-1) was obtained using MF 0.2% under I100 %ETc. Plants sprayed with SA 1.5mM and MF 0.2% exhibited higher stomatal conductance (205.27 mM.m-2s-1) under I100 %ETc. The highest N (2.47%), P (181.6 ppm) and K (0.88%) concentration was found in plants sprayed with MF 0.2%, SA 1mM and MF 0.3%, respectively under I100 %ETc. According to the results, MF 0.2% and SA 0.5 mM had the highest effects on growth and pod yield under water deficit stress.

References:

ایلکایی، م. ن. و ی. امام. 1382. تاثیر تراکم بوته بر عملکرد و اجزای عملکرد دو رقم کلزای زمستانه Brassica napus L.. مجله علوم کشاورزی ایران. جلد 34، شماره 3: 515-509.

باباجانی، م.، م. جیریایی و ن. ساجدی. 1390. بررسی تاثیر تنش خشکی و تنظیم کننده­های رشد برعملکرد گندم شهریار. اولین همایش ملی مباحث نوین در کشاورزی. دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساوه. 

بخشی خانیکی، غ.، ص. جوادی.، پ. مهدی خانی و د.  طهماسبی. 1390. بررسی تاثیر تنش خشکی روی برخی خصوصیات کمی و کیفی ارقام جدید اصلاح شده چغندر قند. مجله تازه­های بیوتکنولوژی سلولی _ مولکولی. جلد 1، شماره 3: 74- 65.

پیوست، غ. 1384. سبزیکاری. انتشارات دانش‌پذیر. رشت. 480 صفحه.

پیوسته انوشه، ه و ی. امام. 1391. دست­ورزی صفات مورفوفیزیولوژیک گندم نان و گندم ماکارانی با استفاده از تنظیم­کننده­های رشد در شرایط متفاوت آبیاری. مجله تولید و فرآوری محصولات زراعی و باغی. جلد 2، شماره 5: 17- 1.

حبیبی، ق.، ز. صادق پور و ر. حاجی­بلند. 1394. تأثیر تیمار سالیسیلیک اسید بر گیاه توتون (Nicotiana rustica) تحت تنش خشکی. زیست­شناسی گیاهی ایران. سال 7، شماره 25: 28- 17.

دانشمند، ف.، م. ج. آروین و ب. کرامت. 1393. تغییرات ایجاد شده توسط سالیسیلیک اسید گیاهان گلرنگ . Carthamus tinctorius Lتحت تنش شوری. مجله پژوهشهای گیاهی. جلد 27، شماره 2: 215-204.

سپهری، ع.، ر. عباسی و ا. کرمی. 1394. اثر تنش خشکی و اسید سالیسیلیک بر عملکرد و اجزای عملکرد ژنوتیپ­های لوبیا قرمز(Phaseolus vulgaris L.) . به زراعی کشاورزی. جلد 17، شماره 2: 516-503.

شکاری، ف.، ب. اسماعیل­پور و ف. شکاری. 1388. فیزیولوزی سبزی (ترجمه). انتشارات دانشگاه زنجان. جلد 2، 328 صفحه.

شکاری، ف.، آ. پاکمهر.، م. راستگو.، م. وظایفی و م. ج. قریشی نسب. 1389. اثر پرایمینگ بذر با اسید سالیسیلیک بر پاره­ای صفات فیزیولوژیک لوبیا چشم بلبلی (Vigna unguiculata L.) تحت تنش کم­آبی در زمان غلاف­بندی. مجله علمی-پژوهشی علوم کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز. سال 4، شماره 13: 29- 13.

صادقی­پور، ا. و ن. بنکدارهاشمی. 1394. بررسی اثر کاربرد براسینولید در تحمل به خشکی لوبیا چشم بلبلی(Vigna unguiculata L. Walp.). فصلنامه علمی پژوهشی فیزیولوژی گیاهان زراعی- دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز- سال 7، شماره 26: 70- 57.

مردانی، ح.، ح. بیات و م. عزیزی. 1390. تاثیر محلول پاشی سالیسیلیک اسید بر خصوصیات مورفولوژیک و فیزیولوژیک دانهال های تحت شرایط تنش خشکی (Cucumis sativus cv. Super Dominus) خیار. نشریه علوم باغبانی. جلد 25، شماره 3: 326- 320.

وزیری، ژ.، ع. سلامت، م. انصاری، م. مسچی، ن. حیدری و ح. دهقانی‌سانیچ. 1387. تبخیر-تعرق گیاهان (دستورالعمل محاسبه آب مورد نیاز گیاهان) (ترجمه). انتشارات کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران، چاپ اول، تهران.

Abdul Jaleel, C., P. Manivannan, A. Wahid, M. Farooq, R. Somasundaram and R. Panneerselvam. 2009. Drought stress in plants: a review on morphological characteristics and pigments composition. Int. J. Agric. Biol. 11: 100-105.

Alam, M. M., M. Hasanuzzaman, K. Nahar and M. Fujita. 2013. Exogenous salicylic acid ameliorates short-term drought stress in mustard (Brassica juncea L.) seedlings by up-regulating the antioxidant defense and glyoxalase system. Aust. J. Crop. Sci. 7(7): 1053-1063.

Ali, A. A., T. B. Ali and K. A. M. Nour. 2009. Antioxidants and some natural compounds applications in relation to tomato growth, yield and chemical constituents. Ann. Agric. Sci. 47 (4): 469-477.

Anjum, S. A., X. Xie, L. Wang, M. F. Saleem, C. Man and W. Lei. 2011. Morphological, physiological and biochemical responses of plants to drought stress. Afr. J. Agric. Res. 6(9): 2026-2032.

Antolin, M., C. Yoller and M. Sanchez- Diaz. 1995. Effects of temporary drought on nitrate- fed and nitrogen- fixing alfalfa plants. Plant Sci. 107: 159-165.

Anyia, A. O. and H. Herzog. 2004. Water-use efficiency, leaf area and leaf gas exchange of cowpeas under mid-season drought. Eur. J. of Agron. 20(4): 327-339.‏

Amani, A. L. 2008. Cadmium induced changes in pigment content, ion uptake,
proline content and phosphoenolpyruvate carboxylase activity in Triticum
aestivum seedlings. Aust. J. Basic. Appl. Sci. 2: 57-62.

Arfan, M., H. R. Athar and M. Ashraf. 2007. Does exogenous application of salicylic acid through the rooting medium modulate growth and photosynthetic capacity in two differently adapted spring wheat cultivars under salt stress. J. Plant Physiol. 164: 685-694.

Arnon, D. T. 1949. Copper enzymes in isolation chloroplast phenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiol. 24: 1-15.

Ascher, R. G and J. R. Cumming. 1991. Stress responses in plants: Adaptation and acclimation mechanisms. Q. Rev. Biol. 66: 343-344.

Blunden, G., T. Jenkins and Y. W. Liu. 1996. Enhanced leaf chlorophyll levels in plants treated with seaweed extract. J. Appl. Phycol. 8: 535–543.

Calvo, P., L. Nelson and J. W. Kloepper. 2014. Agricultural uses of plant biostimulants. Plant Soil. 383: 3-41.

Costa, M., P. M. Civell, A. R. Chaves and G. A. Martinez. 2005. Effects of ethephon and 6- benzylaminopurine on chlorophyll degrading enzymes and a peroxidase- linked chlorophyll bleaching during post- harvest senescence of broccoli (Brassica oleracea L.) at 20ºC. Post. Biol. Tec. 35: 191-199.

Delany, T. P., S. Uknes, B. Vernooij, L. Friedrich, K. Weymann, D. Negrotto, T. Gaffney, M. Gut-Rella, H. Kessmann, E. Ward and J. Ryals. 1994. A central role of salicylic acid in plant disease resistance. Science. 266: 1247-1255.

Eraslan, F., A. Inal, D. J. Pilbeam and A. Gunes. 2008. Interactive effects of salicylic acid and silicon on oxidative damage and antioxidant activity in spinach (Spinacia oleracea L. cv. Matador) grown under boron toxicity and salinity. Plant Growth Regul. 55(3): 207-219.‏

Gheorghe, M., M. Gidea, I. Rosca and K. Dimasis. 2014. Research regarding the treatments with bio-stimulator at maize crop. J. Agron. 57: 192-196.‏

Gunes, A., A. Inal, M. Alpaslan, F. Eraslan, E. G. Bagci and N. Cicek. 2007. Salicylic acid induced changes on some physiological parameters symptomatic for oxidative stress and mineral nutrition in maize (Zea mays L.) grown under salinity. J. Plant Physiol. 164(6): 728-736.‏

Janda, T., E. Horváth, G. Szalai and E. Paldi. 2007. Role of salicylic acid in the induction of abiotic stress tolerance. In Salicylic acid: A plant hormone. Springer Netherlands. 91-150.

Kafi, M and M. Rostami. 2008. Effect of drought stress in reproductive growth stage on yield and components yield and oil content three safflower cultivars in irrigation with salty water conditions. Iran. Agron. Res. 5(1): 121-131.

Khan, W., B. Prithviraj and D. L. Smith. 2003. Photosynthetic responses of corn and soybean to foliar application of salicylates. J. Plant Physiol. 160: 485-492.

Khan, W., U. P. Rayorath, S. Subramanian, M. N. Jithesh, P. Rayorath, D. M. Hodges, A. T. Critchley, J. S. Craigie, J. Norrie and B. Prithiviraj. 2009. Seaweed extracts as biostimulants of plant growth and development. J. Plant Growth Regul. 28: 386–399.

Kissoudis, C., C. Van De Wiel, R. G. F. Visser and G. Van Der Linden. 2014. Enhancing crop resilience to combined abiotic and biotic stress through the dissection of physiological and molecular crosstalk. Front. Plant Sci. 5: 1-20.

Korkmaz, A., M. Uzunlu and A. R. Demirkiran. 2007. Treatment with acetyl salicylic acid protects muskmelon seedlings against drought stress. J. Plant Physiol. 29: 503-508.

Mujdeci, M., H. Senol, T. Cakmakci and P. Celikok. 2011. The effects of different soil water matric suctions on stomatal resistance. J. Food. Agric. Environ. 9: 1027-1029.

Olsen, S. R., F. S. Cole, F. S. Watanabe and L. A. Dean. 1954. Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate. USDA, Circ. Springer-Verlag. 939.

Omidi. H., F. Movahadi and S. H. Movahadi. 2012. The effect of salicylic acid and scarification on germination characteristics and proline, protein and soluble carbohydrate content of Prosopis (Prosopis farcta L.) seedling under salt stress. Rang. Des. Res. 18: 608-623.

Petrozza, A., A. Santaniello, S. Summerer, G. Di Tommaso, D. Di Tommaso, E. Paparelli and…. 2014. Physiological responses to Megafol^(R) treatments in tomato plants under drought stress: a phenomic and molecular approach. Sci. Hort. 174:185-192.

Selivanova, M. V., O. Y. Lobankova, E. S. Romanenko, N. A. Esaulko and E. A. Sosyura. 2015. Effect of growth factors on the metabolism of cucumber crops grown in a greenhouse. Biosci. Biotechnol. Res. Asia. 12(2): 1397-1404.‏

Shao, H. B., L. Y. Chu, C. A. Jaleel and C. X. Zhao. 2008. Water-deficit stress induced anatomical changes in higher plants. C R Biol. 331: 215-225.

Sharma, H. S. S., C. Fleming, C. Selby, J. R. Rao and T. Martin. 2014. Plant biostimulants: a review on the processing of macroalgae and use of extracts for crop management to reduce abiotic and biotic stresses. J. Appl. Phycol. 26: 465–490.

Shekari, F., A. Pakmehr, M. Rastgoo, J. Saba, M. Vazayefi and E. Zangani. 2010. Salicylic acid priming effects on some morphological traits of cowpea cultivar (Vigna unguiculata L.) under water deficit at podding stage. Modern Tech. Agr. 4(1): 5-26.

Siddique, M. R. B., A. Hamid and M. S. Islam. 2000. Drought stress effects on water relations of wheat. Bot. Bull. Acad. Sin. 41: 35-39.

Špoljarević, M., I. Štolfa, M. Lisjak, A. Stanisavljević, T. Vinković, D. Agić and K. Klešić. 2010. Strawberry (Fragaria x ananassa Duch) leaf antioxidative response to biostimulators and reduced fertilization with N and K. J. Agr. 16(1): 50-56.

Yuncai, H and U. Schmidhalter. 2005. Drought and salinity: A comparison of their effects on mineral nutrition of plants. J. Plant Nutr. Soil Sci. 168: 541-549.