تغیرات مرفوفیزیولوژیکی و بیوشیمیایی زوفا (Hyssopus officinalis L.) تیمار‌شده با اسیدآمینه و کاهنده های تعرق در خاک های خشک

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری ،گروه زراعت، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دامغان، دامغان، ایران.

2 استادیار، گروه کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دامغان، دامغان، ایران

3 بخش تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان یزد، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران.

4 استادیار مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران.

5 استادیار، گروه کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دامغان، دامغان، ایران.

چکیده

سابقه و هدف: زوفا با نام علمی (Hyssopus officinalis L.) گیاهی خشبی و چندساله می‌باشد. تنش خشکی از جمله تنش‌های غیرزیستی است که اثرات نامطلوبی بر رشد و نمو و سایر فرآیندهای متابولیکی گیاه دارد. در همین راستا استفاده از روش‌هایی هدفمند جهت مقابله با کم آبی ضرورت داشته، لذا این تحقیق بر پایه بررسی میزان تغییرات ایجاد شده در گیاه زوفا تیمارشده با ترکیبات کاهنده‌ تعرق همچنون کائولین و کیتوزان و همچنین اسید‌آمینه گلایسین در شرایط تنش خشکی صورت گرفت.
مواد و روش‌ها: این پژوهش به‌صورت کرت‌های خرد شده فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی، با سه تکرار در سال زراعی 96 – 1395 در مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی یزد انجام گردید. فاکتورهای آزمایش شامل تنش خشکی در 3 سطح (25، 50 و 75 درصد تخلیه آب قابل دسترس گیاه از خاک)، محلول‌پاشی در 4 سطح آب (شاهد)، کائولین (2/5درصد)، کیتوزان (0/4 گرم در لیتر)، اسید‌آمینه گلایسین (2/5 در هزار) و زمان محلول‌پاشی (رویشی و گلدهی، گلدهی) بودند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که، در تیمار شاهد تنش (25 درصد میزان تخلیه آب قابل دسترس)، محلول‌پاشی گلایسین افزایش 59/30 درصدی و کائولین افزایش 27/21 درصدی قطر تاج پوشش و همچنین محلول‌پاشی کیتوزان و کائولین در زمان گلدهی به ترتیب کاهش 6/1 درصد و 6/3 درصدی میزان نشت الکترولیت را باعث شد. بیشترین میزان قطر تاج پوشش را، بر همکنش تیمارهای شاهد تنش و محلول‌پاشی با اسید‌آمینه گلایسین (619 سانتی‌متر مربع) و کمترین میزان نشت را برهمکنش تیمارهای شاهد تنش و محلول‌پاشی کیتوزان و نیز کائولین در زمان گلدهی دارا بودند. افزایش تنش خشکی تا سطح 50 درصد میزان تخلیه آب قابل دسترس، افزایش 4/79 درصدی کلروفیل a و کلروفیل کل را در بر‌داشت و بیشترین میزان کلروفیل a و کلروفیل کل به ترتیب (153 و 216 میلی‌گرم در گرم وزن‌تر) در محلول‌پاشی شاهد، در زمان رویشی و گلدهی مشاهده شد. با افزایش میزان تخلیه آب قابل دسترس گیاه تا سطح 75 درصد، روند کاهشی در میزان پارامترهای سطح برگ (91 درصد) و وزن خشک (51/95 درصد)، کلروفیل a (34/64 درصد)، کلروفیل b (43/86 درصد) و کلروفیل کل (32/87 درصد) و نیز روند افزایشی در میزان فعالیت سوپراکسید دیسموتاز (25/92) مشاهده شد. بیشترین میزان سطح برگ در بر همکنش تیمار شاهد تنش و محلول‌پاشی شاهد (4947 سانتی‌متر مربع) در زمان گلدهی، عملکرد وزن خشک (140/5 گرم در متر‌مربع)، کلروفیل b (69/3 میلی‌گرم در گرم وزن ‌تر برگ) در برهمکنش تیمارهای شاهد تنش و محلول‌پاشی شاهد و فعالیت سوپراکسید دیسموتاز (در برهمکنش تیمارهای تنش شدید و محلول‌پاشی کائولین (0/43واحد بر میلی‌گرم پروتئین در دقیقه) در زمان رویشی و گلدهی بدست آمد. همچنین محلول‌پاشی شاهد، کائولین و کیتوزان در زمان رویشی و گلدهی در مقایسه با سایر تیمارهای آزمایشی بیشترین تاثیر را بر روی میزان کلروفیل b تاج پوشش و وزن خشک داشتند.
نتیجه‌گیری: تنش خشکی سبب کاهش میزان پارامترهای مرفولوژیکی شد. اما تأثیرات منفی کمتری بر پارامترهای فیزیولوژیکی داشت، بطوریکه پارامترهای مذکور تا سطح تنش متوسط روند افزایشی را دارا بودند و با افزایش خشکی تا سطح شدید روند کاهشی مشاهده شد. همچنین کمبود آب تا سطح تنش شدید افزایش پارامترهای بیوشیمیایی را نیز باعث شد. محلول‌پاشی با گلایسین و کیتوزان در زمان رویشی و گلدهی در بالا بردن پارامترهای مرفولوژیکی وابسته به رشد موثر بودند و محلول‌پاشی با کیتوزان و کائولین در زمان گلدهی و همچنین محلول‌پاشی با کائولین در زمان رویشی و گلدهی در افزایش پارامترهای بیوشیمیایی مرتبط با میزان فعالیت آنتی‌اکسیدانی گیاه نقش مفیدی ایفا کردند. با توجه به تغییرات صورت گرفته در گیاه زوفا، از این رو می‌توان کاربرد چنین موادی را در جهت کاهش اثرات سوء تنش در سایر گیاهان دارویی نیز توصیه نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Morphophysiological and biochemical changes of hyssop (Hyssopus officinalis L.) treated with amino acid and transpiration reducers in dry soils

نویسندگان [English]

  • Sarah Khajehhosseini 1
  • Farzad Fanoodi 2
  • Sayed Ali Tabatabaei 3
  • Rostam Yazdani Biouki 4
  • Jafar Masoud Sinaki 5
1 Ph.D.Graduated, Department of Agriculture, Damghan Branch, Islamic Azad University, Damghan, Iran
2 Associate Professor, Department of Agriculture, Damghan Branch, Islamic Azad University, Damghan, Iran
3 Seed and Plant Improvement Research Department, Yazd Agricultural and Natural Resource and Education Center, AREEO, Yazd, Iran
4 Assistant Professor, National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran
5 Associate Professor, Department of Agriculture, Damghan Branch, Islamic Azad University, Damghan, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Hyssop (Hyssopus officinalis L.) is a woody and perennial plant. Drought stress is one of the abiotic stresses that have the adverse effects on growth, development and other metabolic processes of the plant. In this regard, it is necessary to use targeted methods to deal with dehydration, therefore, this study was conducted based on the evaluate the rate of changes in hyssop treated with transpiration-reducing compounds such as kaolin and chitosan as well as the amino acid glycine under drought stress.
Materials and methods: This research was conducted as a factorial split plots experiment based on a completely randomized design with 3 replications, during 2016-2017 at the Agricultural and Natural Resources Center of Yazd Province. Experimental factors include the drought stress at 3 levels (25, 50 and 75% of the the available water discharge from the soil), the foliar application at 4 levels [water (control), kaolin (2.5%), chitosan (0.4 g/l) ), glycine amino acid glycine (2.5 per thousand)] and the foliar application time (vegetative and flowering, just flowering).
Results: The results showed that in the control stress treatment ( 25% of the the available water discharge from the soil), the foliar application of glycine and kaolin, increased the canopy diameter by 30.59% and 27.21%. Also the chitosan and kaolin spraying at flowering time decreased the electrolyte leakage by 6.1% and 6.3%. The highest canopy diameter was obtained on th the interaction of the control stress and glycine amino acid (619 cm2) and the lowest leakage was obtained on the interaction of control stress and the foliar application of chitosan and kaolin at flowering. The increasing drought stress until the level of 50%, increase of 4.79% in chlorophyll a and the total chlorophyll and the highest chlorophyll a, and total chlorophyll (153 and 216 mg/g FW) respectively were observed in the foliar application of control at vegetation and flowering. The increasing the amount of available water discharge to the level of 75%, a decreasing trend in the amount of leaf area (91%) dry weight (51.95%), chlorophyll a (34.64%), chlorophyll b (43.86%) and total chlorophyll (32.87%), also an increasing trend in superoxide dismutase activity (25.92%) was observed. The highest leaf area in the interaction of control stress and the foliar application of control (4947cm2) at flowering, dry weight (140.5 g/m2), chlorophyll b (69.3 mg/g FW) in the interaction of control stress and the foliar application of control and superoxide dismutase activity in the interaction of sever stress and foliar application of kaolin (0.34 (U. mg protein -1. min -1) at vegetation and flowering Was obtained. Also, the foliar application of control, kaolin and chitosan at vegetation and flowering compared to other experimental treatments had the greatest effect on chlorophyll b, canopy diameter and dry weight.
Conclusion: Drought stress reduced the amount of morphological parameters. This decrease had less negative effects on physiological parameters, so the mentioned parameters had an increasing trend to the mild stress level and a decreasing trend was observed with the increase of dryness up to the sever level The severe stress also increased biochemical parameters. Foliar application with glycine and chitosan at vegetation and flowering was effective in increasing morphological parameters dependent on growth and foliar application of chitosan and kaolin during flowering as well as kaolin spraying during vegetation and flowering played a useful role in increasing the biochemical parameters related to the antioxidant activity of plant to. Due to the changes in the hyssop, the application of this substances can be recommended to reduce the adverse effects of stress on other medicinal plants

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reduction of available water
  • Foliar application
  • Antioxidant activity
  • Photosynthetic pigments

مراجع

1.Omid Beigi, R. 2001. Approaches to the Production and Processing of Medicinal Plants.Volume Ш., Astan Quds Razavi Publishing. 397p. (In Persian)
2.Fathiazad, F., and Hamedeyazdan, S. 2011. Areview on Hyssopus officinalis L.: Composition and biological activities. African Journal of Pharmacy and Pharmacology. 5: 8. 1959-1966.
3.Khalili, H., Daneshian, J., Madani, H., Naderi Broujerdi, Gh., and Chegini, M. 2012. The effect of nitrogen fertilizer and plant density on growth and yield of hyssop (Hyssopus officinalis) essential oils. New findings in Agricultural. 6: 4. 221-229. (In Persian)
4.Abbasi, T., and Abbasi, S.A. 2010. Biomass energy and the environmental impacts associated with its production and utilization. Renew. Sustainable Energy Reviews. 14: 3. 919-937.
5.Brodersen, C.R., Roddy, A.B., Wason, J.W., and McElrone, A.J. 2019. Functional status of xylem through
time. Annual Review of Plant Biology. 70: 407-433.
6.Ghanbari, M., Farzaneh, M., and Eftekharian Jahromi, A.R. 2015. Effect of Salicylic acid on some physiological characteristics of radish (Raphanus sativus L.) under stress conditions. Drought. Journal of Plant Environmental Physiology. 10: 39. 79-87. (In Persian)
7.Doupis, G., Bertaki, M., Psarras, G., Kasapakis, I., and Chartzoulakis, K. 2013. Water relations, physiological behavior and antioxidant defence mechanism of olive plants subjected to different irrigation regimes. Scientia Horticulturae. 153: 150-156.
8.Chitsaz, M., Nejatzadeh, F., and Valizadegan, E. 2016. Effect of irrigation and Zinc nutrition on growth and yield of essential oil (Menta piperita L.). ew Cellular and Molecular Biotechnology Journal. 6: 23. 39-46 (In Persian)
9.Jin, Z., Zhuang, Q., Wang, J., Archontoulis, S.V., Zobel, Z., and Kotamarthi, V.R. 2017. The combined and separate impacts of climate extremes on the current and future US rainfed maize and soybean production under elevated CO2. Global Change Biology. 23: 7. 2687-2704.
10.Li, R.H., Pei-guo, G., Baum, M., Grando, S., and Cecccarelli, S. 2006. Evaluation of chlorophyll content and fluorescence parameters as indicators of drought tolerance in barley. Agricultural Science. 5: 10. 751-757.
11.Tohidi, Z., Sobhanian, H., and Baghizadeh, A. 2021. Evaluation and comparison of ten ecotypes of Teucrium polium L. in tolerance to drought stress. Journal of Plant Environmental Physiology. 16: 62. 123-138. (In Persian)
12.Ebrahimi Sborezi, H., Modarres Sanavy, S.A., and Baghbani Aarani, A. 2021. Assessment of morpho-physiological and quantitative and qualitative yield of Peppermint (Mentha piperita L.) under different irrigation regimes and application of different nitrogen fertilizer. Environmental Stresses in Crop Sciences. 14: 2. 425-437.
13.Sachdev, S., Ansari, S.A., Ansari, M.I., Fujita, M., and Hasanuzzaman, M. 2021. Abiotic Stress and Reactive Oxygen Species: Generation, Signaling, and Defense Mechanisms. Antioxidants, 10: 2. 1-37. 
14.Bhuyan, M.B., Hasanuzzaman, M., Parvin, K., Mohsin, S.M., Al Mahmud, J., Nahar, K., and Fujita, M. 2020.
Nitric oxide and hydrogen sulfide: Two intimate collaborators regulating plant defense against abiotic stress. Plant Growth Regulation volume. 90: 3. 409-424.
15.Shah, K., Chaturvedi, V., and Gupta, S. 2019. Climate Change and Abiotic Stress-Induced Oxidative Burst in
Rice Tolerance. P 505-535. In: M. Hasanuzzaman, M. Fujita, K. Nahar, J.K. Biswas, (Eds.),Advances in Rice Research for Abiotic Stress .Woodhead Publishing: Cambridge, MA, USA.
16.Alizadeh, A., Moghaddam, M., Asgharzade. A., and Mahmoodi Sourestani, M. 2022. Evaluation of chitosan application on growth characteristics, biochemical and essential oil content of summer savory under different soil moisture levels. Environmental Stresses in Crop Sciences. 15: 2. 427-442. (In Persian)
17.Asada, K. 2000 The water-water cycle as alternative photon and electron sinks. Philosophical antioxidant enzymes in growing rice seedlings. Plant Growth Regulation. 46: 209-221.
18.AL-Aghabary, K., Zhujun, Z., and Qinhua, S. 2005. Influence of silicon supply on chlorophyll content, chlorophyll fluorescence, and antioxidative enzyme activities in tomato plants under salt stress. Plant Nutrition. 27: 12. 2101-2115.
19.Oraee, T., Shoor, M., Tehranifar, A., and Nemati, S.H. 2021. A study of physiological and antioxidant responses in Alcea rosea under drought stress during two phenological stages. Plant Process and Function1. 10: 41. 209-225. (In Persian)
20.Mansori, M., Farouk, I.A., Hsissou, D., and El Kaoua, M. 2019. Seaweed extract treatment enhances vegetative growth and antioxidant parameters in water stressed Salvia officinalis L. Journal of Materials and Environmental Science. 10: 8. 756-766.
21.Torabi Giglou, M., Heydarnajad giglou, R., Esmaeilpour, B., Azarmi, R., Padash, A., Falakian, M., Śliwka, J., Gohari, G., and Maleki lajayer, H. 2022. A new method in mitigation of drought stress by chitosan-coated iron oxide nanoparticles and growth stimulant in peppermintIndustrial. Crops and Products. 187: A. Under press.
22.Mohammadi, H., Sepehri, A., and Sabaghpour, H. 2018. Effect of antitranspiration substances and drought stress ameliorators on leaf area duration, water use efficiency and grain yield of chickpea (Cicer arietinum L.) under different irrigation regimes. Applied Research in Field Crops . 31: 2. 92-118. (In Persian)
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار
دوره 12، شماره 4
دی 1401
صفحه 29-52

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار