ارزیابی کارآیی استفاده و پاسخ ژنوتیپ‌های مختلف گندم به آهن و روی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه علوم خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه علوم خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استاد گروه شیمی تجزیه، دانشگاه لرستان،

4 دانشیار گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

سابقه و هدف: یکی از رویکردهایی که از دیرباز مورد توجه بوده اما امروزه اهمیت آن مضاعف شده است، استفاده از ژنوتیپ‌های کارای گیاهان در جذب و استفاده از عناصر غذایی است. در سال‌های اخیر، ژنوتیپ‌های گیاهی که کارایی بیشتری در استفاده از عناصر غذایی دارند، مورد توجه قرار گرفته است و استفاده از آن‌ها رویکرد جدیدی در کشاورزی کم نهاده برای افزایش بازده کودها می‌باشد. آهن و روی نیز از عناصر کم مصرف و ضروری برای گیاهان است که در تغذیه انسان نیز اهمیت بالایی دارد.. هدف از تحقیق حاضر شناسایی ژنوتیپ‌های کارا ازنظر آهن و روی بود که بتوان غنی‌سازی زیستی روی و آهن در محصول گندم حاصل گردد.
مواد و روش‌ها: برای بررسی و مقایسه کارایی استفاده و جذب آهن و روی در ژنوتیپ‌های مختلف گندم نان، آزمایشی در شرایط گلدانی (مخلوط شن و خاک) و به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا شد. فاکتور اول شامل 12 ژنوتیپ مختلف گندم و فاکتور دوم شامل چهار سطح کودی بود. ژنوتیپ‌های گندم نان شامل ان20-87، مروارید، گنبد، فلات، تجن، لاین 7-90، لاین 17-91، آفتاب، قابوس، کوهدشت، کریم و لاین17 بودند. تیمارهای کودی شامل محلول غذایی کامل، محلول غذایی با کمبود آهن، محلول غذایی با کمبود روی و محلول غذایی با کمبود توأم آهن و روی بودند. روی از منبع سولفات روی به میزان صفر (سطح کمبود) و یک میکرومولار (سطح کفایت) و آهن از منبع سکوسترین آهن در دو سطح یک میکرومولار (سطح کمبود) و 100 میکرومولار (سطح کفایت) تأمین گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که کمبود آهن و روی منجر به کاهش معنادار وزن خشک شاخساره و جذب آهن و روی شاخساره ژنوتیپ‎ها گردید ولی کارایی استفاده آهن و روی آنها را افزایش داد. تیمار کمبود توأم آهن و روی باعث کاهش بیشتر این شاخص‌ها و افزایش کارایی استفاده آنها نسبت به تیمارهای کمبود تنهای آنها گردید. لاین 7-90 بالاترین کارایی استفاده آهن و لاین 17 و کوهدشت کمترین مقدار را داشتند در حالی که بالاترین کارایی استفاده روی در لاین17و کمترین مقدار آن در ژنوتیپ‌های کوهدشت، تجن، کریم و قابوس مشاهده گردید. گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها به روش گیل و براساس مقدار ماده خشک تولیدی و کارایی استفاده آهن و روی شاخساره نشان داد که ژنوتیپ‌های لاین 7-90 و ان20-87 بسیار پاسخ‌ده به‌ترتیب از نظر آهن و روی و لاین 7-90 و لاین 17 به‌ترتیب بسیار کارا از نظر آهن و روی بودند. همچنین ژنوتیپ تجن و ان20-87 برترین و ژنوتیپ‌های لاین 17 و کوهدشت به عنوان ژنوتیپ ضعیف در جذب و استفاده آهن و روی و تولید ماده خشک شناسایی شدند.
نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان داد که رقم‌های تجن و ان 20-87 هم پاسخ‌ده به کود آهن و روی و هم کارا از نظر استفاده آهن و روی با تولید ماده خشک بالا هستند. بنابراین، برای کاهش هزینه‌های مصرف کود شیمیایی و خطرات زیست محیطی حاصل از آنها، این رقم‌ها برای بررسی کشت در اراضی حاصلخیز و هم در اراضی کم‌بازده (کمبود آهن و روی) معرفی می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of use efficiency and response of different wheat genotypes to iron and zinc

نویسندگان [English]

  • Rouzbeh Mohammadi 1
  • Esmael Dordipour 2
  • Alireza Ghiasvand 3
  • Farshid Ghaderifar 4
1 PhD. Student, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources
2 Member of scientific board
3 Basic Science Faculty, Lorestan University
4 [ای. Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources
چکیده [English]

Background and objectives: Use of plant genotypes which are efficient in uptake and utilization of nutrients, is an approach that applied for many years but its importance is more realized. In recent years, plant genotypes that are efficient in using of nutrients attracted more attention and use of them is new approach in low external input agriculture in order to increase efficiency of fertilizers. Iron and zinc are essential macronutrient for plants that are also important in human nutrition. The purpose of this study was to identify the efficient genotypes on use efficiency of iron and zinc that can achieve biofortification of iron and zinc in wheat products.
Material and methods: The trial conducted as a factorial experiment in a completely randomized design with three replications in order to investigate use efficiency of iron and zinc in bread wheat genotypes. The experimental factors consisted of 12 wheat genotypes and 4 levels of fertilizer. Wheat genotypes were N87-20, Morvarid, Gonbad, Falat, Tajan, Line90-7, Line91-17, Aftab, Ghabus, Kouhdasht, Karim and Line17. Fertilizer treatments were completely nutrient solution, iron deficiency, zinc deficiency and iron and zinc deficiency. Zinc used as ZnSO4 at zero (deficiency level) and 1µM (sufficient level) and iron used as sequestrine at 1µM (deficiency level) and 100µM (sufficient level).
Results: the results showed that shoot and iron and zinc uptake of shoot significantly reduced due to iron and zinc deficiency, but use efficiency of iron and zinc increased. Deficiency of iron and zinc together reduced more parameters rather than deficiency of each alone, but increased theirs use efficiency. Iron use efficiency of Line90-7 was the best and Line17 and Kouhdasht had the worst. The highest use efficiency of zinc has seen in line17 and lowest one was for Kouhdasht, Tajan, Karim and Ghabus. Classification of genotypes by Gill method based on dry matter weight and use efficiency of iron and zinc in shoot showed Line90-7 and N87-20 were high responsive to iron and zinc respectively and Line90-7 and Line17 were high efficient to iron and zinc respectively. Classification also showed that the Tajan and N87-20 were the best and Line17 and Kouhdasht were poor in uptake and use of iron and zinc and production of dry matter.
Conclusion: The results of this study showed that Tajan and N87-20 genotypes were responsive to iron and zinc fertilizers and had the highest efficiency in using iron and zinc and producing dry matter. Therefore, in order to reduce the cost and environmental effects of chemical fertilizers, we suggest these cultivars for field trials both in fertile and low output lands (iron and zinc deficiency).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Iron
  • Zinc
  • dry matter
  • Use efficiency
  • Wheat
 1.Alloway, B.J. 2008. Zinc in soils and crop nutrition. 2nd ed., published by IZA and IFA Brussels, Belgium and Paris, France. 135p.
2.Balali, M.R., Malakooti, M.J., Mashyekhi, H.H., and Khademi, Z. 2010. Effect of micronutrients on increasing yield and determine of critical nutrient in soils cultivated with wheat in Iran. J. Soil Water. 12: 6. 111-119. (In Persian)
3.Cakmak, I., Giiliit, K.Y., Marschner, H., and Graham, R.D. 1994. Effect of zinc and iron deficiency on phytosiderophore release in wheat genotypes differing in zinc efficiency. J. Plant Nutr. 17: 1-17.
4.Cakmak I., Sari, N., Marschner, H., Ekiz, H., Kalayci, M., Yilmaz, A., and Braun, H.J. 1996. Phytosiderophore release in bread and durum wheat genotypes differing in zinc efficiency. Plant and Soil. 180: 183-189.
5.Cakmak, I., Erenoglu, B., Gulut, K.Y., Derici, R., and Romheld, V. 1998. Light- mediated release of phytosiderophores in wheat and barley under iron and zinc deficiency. Plant and Soil. 202: 309-315.
6.Damon, P.M., and Rengel, Z. 2007. Wheat genotypes differ in potassium efficiency under glasshouse and field conditions. Austr. J. Agric. Res. 58: 816-825.
7.Erenoglu, B., Eker, S., Derici, R., and Romheld, V. 2000. Effect of iron and zinc deficiency on release of phytosiderophore in barely cultivars differing in zinc efficiency. J. Plant Nutr. 23: 11-12. 1645-1656.
8.Fageria, N.K. 1992. Maximizing crop yields. New York: Marcel Dekker, Inc., New York. 288p.
9.Fageria, N.K. 2009. The use of nutrients in crop plants. CRC press. Taylor and Francis group. 430p.
10.Gharangiki, A.R. 2018. Potassium uptake and use efficiency on cotton genotypes in loess soil in Golestan province, Ph.D. Thesis, Dept. of Soil Sci., Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources. (In Persian)
11.Ghandilyan, A., Vreugdenhil, D., and Aarts, M.G.M. 2006. Progress in the genetic understanding of plant iron and zinc nutrition. Physiologia Plantarum. 126: 407-417.
12.Gill, H., Singh, A., Sethi, S., and Behl, R. 2004. Phosphorus uptake and use efficiency in different varities of bread wheat (Triticum aestivum). Archives of Agronomy and Soil Science 50: 563-572.
13.Jones, J.B.Jr., and Case, V.W. 1990. Sampling, handling, and analyzing plant tissue samples. P 389-427, In: R.L. Westerman (ed.), Soil testing and plant analysis. 3rd ed. Soil Science Society of America, Madison, WI, USA.
14.Graham, R.D., Ascher, J.S., and Hynes S.C. 1992. Selecting zinc-efficient cereal genotypes for soils of low zinc status. Plant and Soil. 146: 241-250.
15.Marschner, P. 2012. Marschners Mineral Nutrition in Higher Plants, 3nd. Academic Press, Amesterdam, Boston, London, New York. 651p.
16.Mengel, K., Kirkby, E.A., Kosegarten, H., and Apple, T. 2001. Principles of Plant Nutrition, 5th ed. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. 849p.
 17.Moshiri, F., Moez Ardalan, M., Tehrani, M.M., and Savaghebi, G. 2010. Zinc efficiency on different wheat cultivars in calcareous soil with zinc deficiency.J. Water Soil. 24: 145-153. (In Persian)
18.Rezaei, M., Najafi, N., Salmasi, S.Z., and Golezani, K.G. 2013. Internal efficiency of macronutrients and grain yield of bread wheat genotypes. Inter. J. Agron. Plant Prod. 4: 4. 632-641.  
19.SAS Institute Inc. 1999. SAS/ETS users guide. Version 8. Cary, NC, USA, 2418p.
20.Sattelmacher, B., Horst, W.J., and Becker, H.C. 1994. Factors that contribute to genetic variation for nutrient efficiency of crop plants. Zeitschrift für pflanzenernährung und Bodenkdunde, 157: 215-224.
21.Singh, B., Kumar, S., Natesan, A., Singh, B.K., and Usha, K. 2005. Improving zinc efficiency of cereals under zinc deficiency. Current Science, 88: 36-43.
22.Suzuki, M., Takashi, M., Tsukamoto, T., Watanabe, S., Matsuhashi, S., Yazaki, J., Kishimoto, N., Kikuchi, S., Nakanishi, H., Mori, S., and Nishizawa, N.K. 2006. Biosynthesis and secretion of mugineic acid family phytosiderophores in zinc-deficient barley. Plant J. 48: 85-97.
23.Tabatabaei, S.S., Razazi, A., Khoshgoftarmanesh, A.H., Khodaeian, N., and Mehrabi, Z. 2011. Effect of Fe- deficiency on uptake, concentration and translocation of Fe, Zn and Mn in some plants with different Fe- efficiency in hydroponics culture. J. Water Soil.25: 728-735. (In Persian)
24.Xia, Y., Jiang, C., Chen, F., Lu, J.,and Wang, Y. 2011. Differences in growth and potassium-use efficiency of two cotton genotypes. Communication in Soil Science and Plant Analysis.42: 132-143.          
25.Yuanemi, Z., and Zhang, F. 2011. Soil and crop management strategies to prevent iron deficiency in crops. Plant Soil. 
26.Zia-ul-Hassan, M., Arshad, and Khalid, A. 2011. Evaluating potassium use-efficient cotton genotypes using different ranking methods. J. Plant Nutr. 34: 1957-1972.
27.Zhang, Z., Tian, X., Duan, L., Wang,B., He, Z., and Li, Z. 2007.Differential responses of conventional and Bt-transgenic cotton to potassium deficiency. J. Plant Nutr. 30: 659-670.