تأثیر محلول پاشی روی و پرولین بر عملکرد و محتوای روی و فسفر دانه در گندم ‏دوروم ‏رقم ساجی تحت شرایط تنش خشکی ‏

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

چکیده

مقدمه: رخداد تنش خشکی و حرارتی در طول دوره رشد و به ویژه در مرحله پرشدن دانه جزو مهمترین عامل‎های محدود کننده محیطی رشد و تولید ‏گندم به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک جهان محسوب می‌گردد. علاوه بر این، جمعیت جهانی و مخصوصاً آن بخشی که ساکن کشورهای در حال ‏توسعه هستند و غلات جزو رژیم غذایی اصلی آن‎ها محسوب می‌شود، در معرض بیماری‎های مختلف ناشی از کمبود روی قرار دارند و اگر محصولات ‏تولیدی غلات این کشورها ماحصل اراضی زراعی با خاک‎های فقیر از روی باشد، این مسئله حادتر است. مطالعات انجام گرفته نشان داده که مصرف روی نه ‏تنها موجب افزایش محتوای روی و عملکرد دانه در گندم گردیده، بلکه تحمل تنش خشکی را نیز بهبود بخشیده است. پژوهش حاضر به جهت فهم بهتر ‏و کسب اطلاعات بیشتر در خصوص نقش عنصر روی در گیاه گندم طراحی گردید. ‏

مواد و روش ها: پژوهش حاضر در قالب دو آزمایش انجام شد.‏‎ ‎آزمایش اول با هدف بررسی مقدماتی تأثیر کاربرد روی به روش پرایم بذر و محلول‌پاشی ‏برگی بر ویژگی‌های بیوشیمیایی و مولکولی مرتبط با تحمل خشکی در گندم و تحت شرایط اتاقک رشد انجام شد و در آزمایش دوم تأثیر محلول‌پاشی ‏روی در غلظت‌های مختلف (صفر، 1/0، 2/0 و 3/0 درصد وزن حجمی) در تلفیق با پرولین (عدم کاربرد و کاربرد 15 میکرومولار) تحت شرایط مزرعه ‏مورد ارزیابی قرار گرفت. چهار روز پس از اعمال تنش، میزان تغییرات در بیان ژن مرتبط با سنتز آنزیم پرولین ‏‎[Δ1-pyrroline-5-‎carboxylate ‎reductase (P5CS)]‎، محتوای پرولین و نیز میزان مالون دی آلدهید مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش مزرعه‎ای در بخش سیروان استان ایلام و در ‏مزرعه گندم انجام گرفت. محلول پاشی‎ها در مرحله گرده‎افشانی (گلدهی) انجام و سپس گیاهان با قطع آبیاری به مدت 21 روز تحت تنش خشکی قرار ‏گرفتند. در هر دو آزمایش از رقم ساجی استفاده گردید. ‏

یافته‎ها: در مقایسه با گیاهان شاهد، کاربرد روی به ویژه از طریق محلول پاشی برگی آن، موجب افزایش میزان بیان ژن ‏P5CS، افزایش محتوای پرولین ‏و کاهش میزان مالون دی آلدهید در برگ گردید. نتایج مزرعه‌ای نشان‎دهنده تأثیر معنی‌دار محلول‎پاشی روی بر افزایش محتوای روی دانه بود. تلفیق ‏روی با پرولین و نیز کاربرد به تنهایی پرولین تأثیری معنی‎دار بر محتوای روی دانه نداشت. اثر روی بر میزان عملکرد دانه معنی‌دار گردید. تیمار با ‏غلظت‎های مختلف 1/0، 2/0 و 3/0 درصد (نسبت وزنی به حجمی) سولفات روی به ترتیب عملکرد دانه را به‎ترتیب به میزان 7/1، 24/7، و 62/3 درصد در ‏مقایسه با تیمار شاهد بهبود بخشید. نتایج بیشتر این بررسی نشان داد که کاربرد توأمان پرولین و روی در غلظت 2/0 درصد بر افزایش عملکرد دانه ‏موثرتر از سایر تیمارها بود. محلول‎پاشی با روی میزان محتوای فسفر دانه را به صورت معنی‌داری تغییر داد به گونه‌ای که غلظت‎های 1/0، 2/0 و 3/0 ‏درصد سولفات روی به ترتیب فسفر دانه را به میزان 3/8، 7/14 و 1/18 درصد در مقایسه با گیاهان شاهد کاهش داد. تأثیر محلول‌پاشی با روی بر ‏محتوای روی دانه نیز معنی‌دار گردید. محلول‎پاشی با غلظت‏های مختلف روی (1/0، 2/0 و 3/0 درصد) محتوای روی دانه را بین 3/6 تا 1/19 درصد ‏افزایش داد. ‏

نتیجه‎گیری: با لحاظ نمودن جنبه‌های اقتصادی و نیز در نظر داشتن افزایش محتوای روی و عملکرد دانه، استفاده از غلظت 3/0 درصد روی به صورت ‏محلول‌پاشی در مرحله گرده‎افشانی ضمن افزایش محتوای روی دانه، می‌تواند موجب حصول عملکرد بالاتری در گندم گردد.‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect ‎ of foliar application of Zinc and exogenous application of proline on yield ‎and grain Zn and P content in a wheat durum cultivar Saji under drought stress ‎condition

نویسنده [English]

  • Mohammad Javad Zarae
Department of Agronomy and Crop Breeding, Ilam University, Ilam, Iran
چکیده [English]

Introduction: Heat and dry stress events during the wheat-growing season, particularly during wheat grain filling, are among the prevalent environmental constraints that adversely affect wheat growth and productivity worldwide. Because people in developing countries are highly dependent on cereal-based diets, they are prone to Zn-related diseases. The situation becomes worse when the crop is grown in soil with low Zn content. Studies have shown that the application of Zinc (Zn) successfully increased wheat grain yield and grain Zn content and improved wheat tolerance to drought. The present studies are designed to provide a better understanding and further information on the response of wheat to Zn application under drought conditions.
 
Material and methods: The present study included two experiments: a preliminary experiment that aimed to elucidate the effect of the application of Zn via foliar or seed priming on wheat tolerance to drought stress and a field study that was designed to investigate the effect of exogenous proline and foliar application of Z on wheat yield and grain nutrient. A preliminary experiment detected the effects of the Zn application method on the biochemical and molecular characteristics of drought-stressed wheat. Proline-biosynthesis-related gene [Δ1-pyrroline-5-‎carboxylate reductase (P5CS)] expression, proline accumulation, and malondialdehyde content were determined four days after drought stress was imposed. A subsequent field experiment (Experiment 2) was also conducted to elucidate the effect of foliar application of Zn [0, 0.1, 0.2 and 0.3% (w/v)] individually and in all possible combinations with proline (0 and 15 µ mole) on wheat performance under post-anthesis drought stress condition. The foliar application was applied at anthesis. All plants were exposed to drought stress by withholding irrigation for 21 days. The field experiment was conducted in 2021/22 during the wheat-growing season at a commercial wheat-grown farm. The experiment site is located in Sirvan County, Ilam Province. A durum wheat cultivar, ‘Saji’, was used in both experiments.
 
Result: Zn application, mainly when applied via foliar, increased P5CS mRNA accumulation and proline content and decreased malondialdehyde content in the leaf compared to the control treatment. Results of the field experiment showed that the combined application of Zn and proline successfully biofortified field wheat with Zn and could ameliorate the adverse effect of post-anthesis drought stress. Under field conditions and compared with the control plant, treated plants with 0.1%, 0.2%, and 0.3% ‎(w/v‎)‎ of ZnSO4.7H2O solution significantly increased grain yield by 1.7%, 7.24%, and 3.62%, respectively. Compared with the control treatment, exogenously applied proline increased grain yield by up to 4.4%. Results showed that the foliar application of Zn at 0.2% (w/v) in combination with proline (15 mM) had a more significant effect on increased grain yield. Foliar-applied Zn at 0.1%, 0.2% and 0.3% ‎(w/v‎)‎ of ZnSO4 solution decreased grain P content by 8.3%, 14.7% and 18.1%, respectively, as compared with the control. Foliar Zn application of 0.1%, 0.2%, and 0.3% ‎(w/v‎)‎ of ZnSO4.7H2O solution increased Zn content in grain by 6.3%, 11.9%, and 19.1%, respectively, to control plants.
Conclusion: Regarding the cost for farmers, foliar application of Zn at a concentration of 0.3% at the anthesis stage can be suggested as the best treatment to improve both the quantity and quality of wheat.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gene expression
  • malondialdehyde
  • Plant stress
  • Zn application‎