اثرات کود سیلیس بر کاهش تنش ناشی از شوری بر برخی صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی گیاه شنبلیله

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسنده

گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء (ص) بهبهان، بهبهان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: بررسی وضعیت اقلیمی ایران نشان می‌دهد که مناطق خشک و نیمه خشک اغلب در نواحی مرکزی ایران پراکنده هستند و شوری در این مناطق یکی از عوامل محدود کننده تولید محصول می‌باشد. شنبلیله یک جنس از خانواده Fabaceaeو یکی از محصولات مهم مناطق نیمه‌خشک است. این گیاه دارویی در درمان طیف وسیعی از بیماری‌ها مانند دیابت استفاده می‌شود. دانه‌های شنبلیله و برگ‌های آن سرشار از مواد معدنی، پروتئین و کربوهیدرات هستند. گسترش کشت شنبلیله در جهان باعث شده است که این گیاه در فصل رشد با تنش‌های محیطی غیرزیستی مواجه شود، بنابراین سیلیس در کاهش میزان تعریق و جلوگیری از مسیرهای فرعی تعریق نقش دارد. لذا این پژوهش با هدف ارزیابی اثر کود سیلیس در افزایش تحمل به شوری گیاه شنبلیله انجام شد.
مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر به منظور بررسی تأثیر کود سیلیس بر برخی ویژگی‌های مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی گیاه خوراکی و دارویی شنبلیله در پاییز 1401 در شهرستان بهبهان به صورت گلدانی در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در فضای باز بیرون دانشگاه انجام شد. تیمارها شامل تنش شوری در سه سطح (صفر، 75 و 150 میلی‌مولار کلرید سدیم) و کود سیلیس در دو سطح (صفر و 3 گرم در لیتر) و در مجموع 18 گلدان بود. بذر شنبلیله از یک فروشگاه معتبر بذر (فروشگاه فروش بذور سبزیجات رحیمی در شهرستان بهبهان) تهیه شده است. بذر شنبلیله در گلدان‌های پلاستیکی کوچک به ارتفاع 7 سانتی‌متر و قطر 8 سانتی‌متر پر از خاک باغچه، خاک برگ و پرلیت (نسبت 1:1:1) کاشته شد تا در نهایت در هر گلدان پنج بوته وجود داشته باشد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که در گیاه شنبلیله حداکثر طول ریشه (95/6 سانتی‌متر) و وزن خشک اندام‌های هوایی (046/0 گرم) در تیمار بدون تنش شوری (شاهد) و بدون مصرف کود سیلیس و کمترین طول ریشه (63/2 سانتی متر) و وزن خشک اندام‌های هوایی (03/0 گرم) در تیمار تنش شوری 150 میلی مولار و بدون مصرف کود سیلیس مشاهده شد. همچنین میزان کاهش فلورسانس کلروفیل (نسبت Fv/Fm) در پاسخ به تنش شوری در شرایط مصرف کود سیلیس کمتر از میزان کاهش مشاهده شده در تنش شوری بدون مصرف کود سیلیس بود. در تنش شوری 150 میلی‌مولار و استفاده از کود سیلیس 3 گرم در لیتر، میزان فلورسانس کلروفیل (نسبت Fv/Fm) 09/0 نسبت به تیمار تنش شوری 150 میلی مولار و عدم مصرف کود سیلیس بیشتر بود. بیشترین مقدار شاخص سبزی (SPAD) در شرایط بدون تنش شوری (60/11) و کمترین مقدار در تنش شوری 150 میلی مولار (30/2) به دست آمد که در سطح پنج درصد معنی‌دار بود. تنش باعث ایجاد اختلال در مسیر انتقال الکترون و تخریب بافت‌های مرتبط با فتوسنتز شده و به این ترتیب از مصرف بهینه انرژی گیاه جلوگیری می‌کند. در این مطالعه، تیمار سیلیس با کاهش اثرات منفی شوری شدید بر طول ریشه، وزن تر و خشک اندام‌ هوایی و کلروفیل فلورسانس، سببب کاهش اثرات مضر شوری بر روی گیاه شنبلیله شد.
نتیجه‌گیری: در این آزمایش مشاهده شد که کاربرد کود سیلیس در تنش شوری شدید، میزان کاهش فلورسانس کلروفیل را درمقایسه با عدم کاربرد آن به طور معنی‌دار کاهش داد. مطالعه حاضر نشان داد که افزودن کودهای سیلیکونی به خاک‌های شور اثرات منفی تنش شوری را در گیاه شنبلیله کاهش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effects of feeding by silica fertilizer on the reduction of stress caused by salinity in fenugreek plants

نویسنده [English]

  • Ebrahim ّFani
Department of Biology, Faculty of Basic Sciences, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives: The study of the climatic condition of Iran shows that arid and semi-arid areas are often scattered in the central areas of Iran, and salinity in these areas is one of the limiting factors for crop production. Fenugreek is a genus of Fabaceae family and one of the important products of semi-arid regions. This medicinal plant is used in the treatment of a wide range of diseases such as diabetes. Fenugreek seeds and its leaves are rich in minerals, protein and carbohydrates. The expansion of fenugreek cultivation in the world has caused this plant to face abiotic environmental stresses during the growing season. Silica plays a role in reducing the amount of sweating and preventing the side paths of sweating. Therefore, this research was conducted with the aim of evaluating the effect of silica fertilizer in increasing salinity tolerance of fenugreek plants.
Materials and Methods: The present study was conducted in order to investigate the effect of silica fertilizer on some morphological and physiological characteristics of edible and medicinal fenugreek plant in the fall of 2022 in Behbahan city in the form of pots in the form of a completely randomized design with three replications in the open air. The treatments included salt stress at three levels (0, 75 and 150 mM sodium chloride) and silica fertilizer at two levels (0 and 3 g/l) and a total of 18 pots. Fenugreek seeds are obtained from a reputable seed store (Rahimi vegetable seed store in Behbahan city). Fenugreek seeds were planted in small plastic pots with a height of 7 cm and a diameter of 8 cm filled with garden soil, leaf soil and perlite (ratio 1:1:1) so that finally there were five plants in each pot.
Results: The results showed that in the fenugreek plant, the maximum root length (6.95 cm) and the dry weight of the aerial parts (0.046 g) in the treatment without salt stress (control) and without the use of silica fertilizer and the lowest root length (2.63 cm) ) and the dry weight of aerial organs (0.03 g) was observed in the treatment of 150 mM salinity stress and without the use of silica fertilizer. Also, the decrease in chlorophyll fluorescence (Fv/Fm ratio) in response to salinity stress was lower than the decrease observed in salinity stress without using silica fertilizer. In the salinity stress of 150 mM and the use of silica fertilizer 3 g/liter, the amount of chlorophyll fluorescence (Fv/Fm ratio) was 0.09 more than in the treatment of salinity stress of 150 mM and no silica fertilizer. The highest value of greenness index (SPAD) was obtained in the condition without salinity stress (11.60) and the lowest value was obtained in the salinity stress of 150 mM (2.30), which was significant at the five percent level. Stress causes disturbances in the path of electron transfer and destruction of tissues related to photosynthesis, and in this way, it prevents the optimal energy consumption of the plant. In this study, silica treatment reduced the negative effects of severe salinity on root length, wet and dry weight of shoot and chlorophyll fluorescence, and reduced the harmful effects of salinity on fenugreek plants.
Conclusion: In this experiment, it was observed that the application of silica fertilizer in severe salinity stress significantly reduced the amount of chlorophyll fluorescence in comparison with its non-application. The present study showed that adding silicone fertilizers to saline soils reduces the negative effects of salinity stress in fenugreek plants.

کلیدواژه‌ها [English]

  • chlorophyll fluorescence
  • greenness index
  • Photosynthetic efficiency index
  • Plant height
1.Noohpisheh, Z., Amiri, H., Mohammadi Gholami, A., & Farhadi, S. (2019). Investigating the application of zinc oxide nanoparticles on the morphological and physiological characteristics of two varieties of fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) under salt stress. Journal of Plant Process and Function, 9 (35), 423-438. dor: 20.1001.1. 23222727.1399.9.35.24.5. [In Persian]
2.Pasandi Pour, A., Farahbakhsh, H., & Saffari, M. (2014). Response of fenugreek to short-term salinity stress in relation to lipid peroxidation, antioxidant activity and protein content. Ethno-Pharmaceutical Products, 1 (1), 45-52. dorl.net/dor/ 20.1001.1.23833017.2014.1.1.7.6.
3.Bairwa, R. C., & Kaushik, M. K. (2010). Response of fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) varieties to fertility levels and growth regulators on productivity, profitability and quality. Journal of Progressive Agriculture,
1 (1), 65-67. www.indianjournals.com/ ijor.aspx?target=ijor:jpa&volume=1&issue=1&article=019.
4.Dadrasan, M., Chaichi, M. R., Pourbabaee, A. A., Yazdani, D., & Keshavarz Afshar, R. (2015). Deficit irrigation and biological fertilizer influence on yield and trigonelline production of fenugreek. Industrial Crops and Products, 77, 156-162. doi.org/ 10.1016/j.indcrop.2015.08.040.
5.Banakar, M. H., Ranjbar, G. H., & Soltani, V. (2013). Physiological response of some salt-loving grass plants under saline conditions. Journal of Environmental Stresses in Agricultural Sciences, 5 (1), 55-65. doi.org/10.22077/ escs.2012.114. [In Persian]
6.Hasanuzzaman, M., Nahar, K., & Fujita, M. (2013). Plant response to salt stress and role of exogenous protectants to mitigate salt-induced damages. P. 25-87. In: P., Ahmad, M. M. Azooz, and M. N. V. Prasad (eds), Ecophysiology and responses of plants under salt stress, Springer, New York.
7.Archangi, A., Khodambashi, M., & Mohammadkhani, A. (2012). The effect of salinity stress on the morphological characteristics and the amount of sodium, potassium and calcium elements in the medicinal plant Trigonella foenum gracum under hydroponic cultivation conditions. Journal of Science and Techniques of Greenhouse Crops, 3 (10), 33-40. dor: 20.1001.1.20089082. 1391.3.2.3.3. [In Persian]
8.Farhadi, H., Azizi, M., & Nemati, S. H. (2015). Effect of Salinity Stress on Morphological and Proline Content of Eight Landraces Fenugreek (Trigonella foenum - graecum L.). Iranian Journal of Field Crops Research, 13 (2), 411-419. doi: 10.22067/gsc.v13i2.36600. [In Persian]
9.Sorahinobar, M., Niknam, V., & Moradi, B. (2010). Effect of NaCl salinity on protein, pigments, sugars and phenolic compounds contents in calli of some Trigonella species. Journal of Science University of Tehran, 36 (2), 53-59. jos.ut.ac.ir/issue_2153_2164.html?lang=en. [In Persian]
10.Chowdhury, M. M. U., Bhowal, S. K., Farhad, I. S. M., Choudhury, A. K., & Khan, A. S. M. M. R. (2014). Productivity of fenugreek varieties (Trigonella foenum-graecum L.) in the coastal saline areas of noakhali. The Agriculturists, 12 (2), 18-23. doi: 10.3329/agric.v12i2.21726.
11.Lee, M. H., Cho, E. J., Wi, S. G., Bae, H., Kim, J. E., Cho, J. Y., Lee, S., Kim, J. H., & Chung, B. Y. (2013). Divergences in morphological changes and antioxidant responses in salt-tolerant and salt-sensitive rice seedlings after salt stress. Plant Physiology and Biochemistry, 70, 325-335. doi: 10. 1016/j.plaphy.2013.05.047.
12.Liang, Y., Sun, W., Zhu, Y.G., & Christie , P. (2007). Mechanisms of silicon mediated alleviation of a biotic stresses in higher plants: a review. Environmental Pollution, 147 (2), 422-428. doi: org/10.1016/j.envpol.2006.06.008.
13.Seyed Lor Fatemi, L., Tabatabei, S. J., & Falahi, E. (2009). Effect of silicon on the growth and performance of strawberry plants under salt stress conditions. Journal of Horticultural Sciences (Agricultural Sciences and Industries), 23 (1), 88-95. doi: 10. 22067/jhorts4.v1388i1.1915. [In Persian]
14.Peyvast, GH., Zaree, M. R., & Samizadeh, H. (2009). Interaction of silicon and on salinity stress on Lettuce growth under NFT system condition. Journal of Agricultural Sciences and Industries, Especially Horticultural Sciences, 22 (1), 79-88. sid.ir/paper/ 142239/fa. [In Persian]
15.Haghighi, M., & Masoumi, Z. (2021). Effect of caffeic acid on growth and reducing the destructive effects of salinity on greenhouse cucumber (Cucumis sativus var. Super daminos). Journal of Vegetables Sciences, 4 (2), 35-51. doi: 10.22034/iuvs.2021. 131965.1114. [In Persian]
16.Payamani, R., Nosratti, I., & Amerian, M. (2021). Effect of different levels of salinity, nitrogen and Torilis arvensis competition on growth characteristics and leaf yield of coriander (Coriandrum sativum). Journal of Vegetables Sciences, 5 (1), 51-62. doi: 10.22034/ iuvs.2021.526940.1153. [In Persian]
17.Gholamnia, A., Mosleh Arany, A., Sodaeizadeh, H., Tarkesh Esfahani, S., & Ghasemi, S. (2021). The effects of salinity and heat stress on some physiological and vegetative characteristics of peppermint (Mentha piperita L.) at different time intervals.  Iranian Journal of Plant Biology, 13 (2), 39-52. doi: 10.22108/ijpb. 2021.127818.1243. [In Persian]
18.Kalaji, H. M., Govindjee, B., Bosac, K., Koscielniakd, J., & Zuk-Gołaszewskae, K. (2011). Effects of salt stress on photosystem II efficiency and co2 assimilation of two syrian barley landraces. Environmental and Experimental Botany, 73, 64-72. doi:10.1016/j.envexpbot.2010.10.009.
19.Zare, F., Khorasaninejad, S., & Hemmati, Kh. (2018). The effect of silicon on some morpho-physiological and phytochemical traits of purple coneflower (Echinacea purpurea L.) under salinity stress. Iranian Journal of Plant Biology, 10 (3), 55-68. doi: 10.22108/ijpb.2018.105683.1044. [In Persian]
20.Mancarella, S., Orsini, F., Van Oosten, M. J., Sanoubar, R., Stanghellini, C., Kondo, S., Gianquinto, G., & Maggio, A. (2016). Leaf sodium accumulation facilitates salt stress adaptation and preserves photosystem functionality in salt stressed Ocimum basilicum. Environmental and Experimental Botany, 130, 162-173. doi.org/10.1016/j. envexpbot.2016.06.004.
21.Mahdieh, M., Habibollahi, N., Amirjani, M., Abnosi, M., & Ghorbanpour, M. (2015). Exogenous silicon nutrition ameliorates salt-induced stress by improving growth and efficiency of PSII in Oryza sativa L. cultivars. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 15 (4), 1050-1060. doi.org/10.4067/ S0718-95162015005000073.
22.Jamil, M., Lee, D. B., Jung, K. Y., Ashraf, M., Lee, S. C., & Rha, E. S. (2006). Effect of salt (NaCI) stress on germination and early seedling growth of four vegetables species. Journal of Central European Agriculture, 7 (2). 273-282. jcea.agr.hr/en/issues/ volume/21.
23.Paknejad, F., Majidi Heravan, E., Noor Mohammadi, Q., Siyadat, A., & Vazan, S. (2007). Effects of drought stress on chlorophyll fluorescence parameters, chlorophyll content and grain yield of wheat cultivars. Journal of Biological Sciences, 7 (6), 841-847. doi: 10.3923/ jbs.2007.841.847.
24.Scantsciarnugnozza, G., Deangelis, P., Matteucci, G., & Valentini, R. (1996). Long term exposure to elevated CO2 in a natural quercus ilex L. community. Net photosynthesis and photochemical efficiency of psn at different levels
of water stress. Plant, Cell and Environment, 19 (6), 643-654. doi.org/ 10.1111/j.1365-3040.1996.tb00399.x.
25.Haji Hashemi, Sh., Jahan Tigh, A., & Fani, I. (2022). The effect of silicon treatment on improving the physiological response of radish (Raphanus sativus L.) to salinity stress. Journal of Plant Process and Function, 11 (47), 21-36. dor: 20.1001.1.23222727. 1401.11. 47. 3.2. [In Persian]
26.Mehta, P., Jajoo, A., Mathur, S., & Bharti, S. (2010). Chlorophyll a fluorescence study revealing effects of high salt stress on Photosystem II in wheat leaves. Plant Physiology and Biochemistry, 48 (1), 16-20. doi: 10.1016/j.plaphy.2009.10.006.
27.Zhang, Y., Yu, S., Gong, H. J., Zhao, H. L., Li, H. L., Hu, Y. H., & Wang, Y. C. (2018b). Beneficial effects of silicon on photosynthesis of tomato seedlings under water stress. Journal of Integrative Agriculture, 17 (10), 2151-2159. doi.org/10.1016/ S2095-3119 (18) 62038-6.
28.Amirul Alam, M. D., Juraimi, A. S., Rafii, M. Y., & Abdul Hamid, A. (2015). Effect of salinity on biomass yield and physiological and stem-root anatomical characteristics of purslane (Portulaca oleracea L.) accessions. BioMed Research International, 1, 1-15. doi: 10.1155/2015/105695.
29.Falah, A., Farahmandfar, E., & Moradi, F. (2015). Effect of salinity stress in different growth stages on some morphophysiological traits of two rice cultivars in Greenhouse conditions. Journal of Agronomy, 28 (107), 175-182. doi: 10.22092/aj.2015.105720. [In Persian]
30.Yang, J., Zhang, J., wang, Z., Zhu, Q., & Liu, L. (2002). Carbon remobilization and grain filling in two line hybrid rice. Subject to postanthesis water deficits. Agronomy Journal, 94 (1), 102-109. doi.org/10.2134/agronj2002.1020a.
31.Ghoreishiasl, S. S., Zahedi, H., Sharghi, Y., Modarres Sanavy, S. A. M., & Moradi Ghahderijani, M. (2016). Effect of zeolite and calcium silicate on salt stress tolerance of two canola varieties. Iranian Journal of Soil Research, 31 (3), 353-362. doi: 10.22092/ijsr. 2017.113730. [In Persian]