تأثیر کلریدکلسیم بر صفات مورفوفیزیولوژیک، بیوشیمیایی و انباشت برخی عناصر در گیاه لوبیاقرمز رقم گلی (Phaseolus vulgaris L.) تحت تنش کلریدسدیم

پژوهش‌های حبوبات ایران

مقاله 15، دوره 11، شماره 2 - شماره پیاپی 22، دی 1399، صفحه 215-227   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ijpr.v12i1.84637

نویسندگان

فریناز شمسایی¹؛ علی گنجعلی^{* 1، 2}؛ الهام امجدی¹

¹گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

²گروه پژوهشی بقولات، پژوهشکده علوم گیاهی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

 کلریدسدیم به عنوان یک تنش محیطی، نقش مهم و محدودکننده­ای بر فرایندهای رشد و نموی گیاه دارد. این پژوهش به منظور بررسی تأثیر کلسیم (CaCl₂) در بهبود آسیب‌های ناشی از یون سدیم در گیاه لوبیاقرمز (Phaseolus vulgaris L. cv. Goli) در آزمایشگاه فیزیولوژی گیاهی دانشکده علوم پایه دانشگاه فردوسی مشهد در سال1391 انجام شد. سطوح مختلف کلریدسدیم (شامل0، 50،100 و150 میلی­مولار NaCl) و کلرید­کلسیم (شامل 15 و 10، 5، 0 میلی­مولار CaCl₂) به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار مورد بررسی قرارگرفتند. در طول دوره آزمایش گیاهان در فیتوترون با شدت نور تقریبیµmol.m².s^-1 600 و طول دوره روشنایی و تاریکی به‌ترتیب 16 و 8 ساعت رشد نمودند. تنش شدید کلریدسدیم (150 میلی­مولار)، صفات مورفولوژیکی مهم شامل ارتفاع گیاه (49درصد)، سطح برگ (51 درصد)، وزن خشک ریشه (68 درصد) و بخش­ هوایی (35 درصد) و مجموع طول ریشه­ها (35 درصد) را نسبت به شاهد کاهش داد و صفاتی مانند مقدار سدیم برگ، پرولین و آنزیم پلی­فنول­اکسیداز را به‌ترتیب 3/ 8، 78/0 و 75/1 برابر نسبت به تیمار شاهد افزایش داد. کاربرد یون Ca²⁺ به‌ویژه در غلظت10میلی­مولار، به مقدار زیادی آسیب­های ناشی از تنش کلریدسدیم را بر صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک گیاه لوبیا کاهش داد. در این ارتباط برخی صفات مانند وزن خشک برگ، ارتفاع گیاه، سطح برگ، شاخص پایداری غشاء، محتوای نسبی آب برگ و میزان کلروفیل کل به‌ترتیب به مقدار 17، 25، 8، 5، 4 و 15 درصد در نتیجه کاربرد یون Ca²⁺ نسبت به شرایط عدم کاربرد کلسیم افزایش داشتند.

کلیدواژه‌ها

تنش شوری؛ شاخص پایداری غشاء؛ صفات ریشه و اندام هوایی؛ گیاه لوبیا

مراجع

1. Acosta-Motosa, J.R., Diaz-Vivancosb, P., Álvareza, S., Fernández-Garcíac, N., Sánchez-Blancoa, M.J., and Hernández, J.A. 2015. NaCl-induced physiological and biochemical adaptative mechanisms in the ornamental Myrtus communis L. plants. Journal of Plant Physiology 183: 41-51.
2. Al Hassan, M., Morosan, M., Pilar López-Gresa, M., Prohens, J., Vicente, O., and Boscaiu, M. 2016. Salinity-induced variation in biochemical markers provides insight into the mechanisms of salt tolerance in common (Phaseolus vulgaris) and Runner (P. coccineus) beans. International Journal of Molecular Sciences 17: 3-16.
3. Amira, M.S., and Qados, A. 2011. Effect of salt stress on plant growth and metabolism of bean plant Vicia faba (L.). Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences 10: 7-15.
4. Amirul Alam, M., Juraimi, A.S., Rafii, M.Y., and Abdul Hamid, A. 2015. Effect of salinity on biomass yield and physiological and stem-root anatomical characteristics of Purslane (Portulaca oleracea L.) accessions. Journal of BioMed Resesrch International 1page.
5. Arnon, D.J. 1956. Chlorophyll absorption spectrum and quantitative determination. Biochimical and Biophysical Acta 20: 449-461.
6. Bates, L.S., Waldren, R.P., and Tear, I.D. 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. An International Journal on Plant-Soil Relationships 39: 205-207.
7. Bian, Sh., and Jiang, Y. 2009. Reactive oxygen species, antioxidant enzyme activities and gene expression patterns in leaves and roots of Kentucky bluegrass in response to drought stress and recovery. Journal of Scientia Horticulturae 120: 246-270.
8. Chapman, H.D., and Pratt, P.F. 1961. Method of Analysis for Soil, Plants and Water. University of California, Division of Agricultural Sciences. Technology & Engineering. 309 pp.
9. Cramer, G.R., and Jones, R.L. 1996. Osmotic stress and abcisic acid reduce cytosolic calcium activities in root of Arabidopsis thaliana. Journal of Plant Cell Environment 19: 1291-1298.
10. Dahal, K., Li, X., Tai, H., Creelman, A., and Bizimungu, B. 2019. Improving potato stress tolerance and tuber yield under a climate change; Scenario A Current Overview. Journal of Frontiers in Plant Science 10: 1-16.
11. Dorri, H.R., 2008. Bean Agronomy. Center of Khomain Bean Research Press.
12. FAO-AQUASTAT & GEMI .2013-2019. Soil Salinity Mitigation and Adaptation Projects. Applications will be accepted from 16^th September to 31^st May 2019. Area equipped for irrigation and percentage of cultivated land. Available athttp://www.fao.org/nr/water/aquastat/globalmaps/index.stm. Accessed 16 Sep. 2013.
13. Farooq, M., and Barsa, S.M.A. 2010. Changes in nutrient homeostasis and reserves metabolism during rice seed priming: Consequences for seedling emergence and growth. Journal of Agricultiral Sciences China 9: 191-198.
14. Gill, S.S., Anjum, N.A., Gill, R., Yadav, S., Hasanuzzaman, M., and Fujita, M. 2015. Superoxide dismutase-mentor of abiotic stress tolerance in crop plants (Review Article). Journal of Environmental Science and Pollution Research 22: 10375-10394.
15. Gobinathan, P., Sankar, B., Murali, P.V., and Panneerselvam, R. 2009. Interactive effects of calcium chloride on salinity-induced oxidative stress in Pennisetum typoidies. Journal of Botany Research International 2: 143-148.
16. Hadi, M.R., and Karimi, N. 2012. The role of calcium in plants salt tolerance. Journal of Plant Nutrition 35: 2037-2054.
17. Haghighi, M., Afifipour, Z., and Mozafarian, M. 2012. The alleviation effect of silicon on seed germination and seedling growth of tomato under salinity stress. Vegetable Crops Research Bulletin 76: 119-126.
18. Hasegawa, P.M., Bressan, R.A., Zhu., J.K., and Bohnert, J.H. 2000. Plant cellular and molecular responses to high salinity. Annual review of plant physiology and plant molecular biology 51: 463-499.
19. Hu, T., Yi, H., Hu, L., and Fu, J. 2013. Stomatal and metabolic limitations to photosynthesis resulting from NaCl stress in perennial Ryegrass genotypes differing in salt tolerance. Journal of the American Society for Horticultural Science 138(5): 350-357.
20. Javanshah, A., and Aminian Nasab, S. 2016. The Effects of Humic Acid and Calcium on morpho-physiological traits and mineral nutrient uptake of Pistachio seedling under salinity stress. Journal of Nuts 7(2): 125-135.
21. Koster, P., Wallrad, L., Edel, K.H., Faisal, M., Alatar, A.A., and Kudla, J. 2019. The battle of two ions: Ca²⁺ signalling against Na⁺ stress. Journal of Plant Biology 21: 39-48.
22. Mackinney, G. 1941. Absorption of light by chlorophyll solutions. Journal of Biological Chemistry 140: 315-322.
23. Ndakidemi, P.A., and Makoi, J.H.J.R. 2009. Effect of NaCl on the productivity of four selected common bean cultivars (Phaseolus vulgaris L.). Journal of Scientific Research and Essay 10: 1066-1072.
24. Neeta Patil, M. 2012. Adaptations in response to salinity in safflower cv. Bhima. Asian Journal of Crop Science 4: 50-62.
25. Niamat, B., Naveed, M., Ahmad, Z., Yaseen, M., Ditta, A., Mustafa, A., Rafique, M., Bibi, R., Sun, N., and Xu, M., 2019. Calcium-enriched animal manure alleviates the adverse effects of salt stress on growth, physiology and nutrients homeostasis of Zea mays L. Journal of Plants 8: 1-16.
26. Pashangeh, Z., and Shamili, M. 2018. Ameliorating negative impacts of salinity on physiological characteristics of guava (Psidium guajava L.) by application of gibberellic acid. Journal of Plant Process and Function 7(23) :85-96.
27. Rahman, A., Nahar, K., Hasanuzzaman, M., and Fujita, M. 2016. Calcium supplementation improves NaC/KC ratio, Antioxidant defense and Glyoxalase systems in salt-stressed rice seedlings. Journal of Frontiers in Plant Science 7: 1-38.
28. Raymond, J., Rakariyatham, N., and Azanza. J.L. 1993. Purification and some properties of polyphenoloxidase from sunflower seeds. Journal of Food and Agriculture Organization of the United Nations 34: 927-931.
29. Sairam, R.K., and Saxena, D.C. 2001. Oxidative stress and Antioxidants in wheat genotypes: possible mechanism of water stress tolerance. Journal of Agronomy and Crop Science 184: 55-61.
30. Shabala S. 2013. Learning from halophytes: physiological basis and strategies to improve abiotic stress tolerance in crops. Annals of Botany Journal 112: 1209-1221.
31. Silva Domingues, L., Ribeiro, N.D., Andriolo, J.L., Possobom, M.T.D.F., and Zemolin, A.E.M. 2016. Growth, grain yield and calcium, potassium and magnesium accumulation in common bean plants as related to calcium nutrition. Journal of Acta Scientiarum Agronomy 38: 207-217.
32. Summart, J., Thanonkeo, P., Panichajakul, S., Prathepha, P., and Mc Manse, M.T. 2010. Effect of salt stress on growth, inorganic ion and proline accumulation in Thai aromatic rice. African Journal of Biotechnology 9: 145- 152.
33. Taïbi, Kh., Taïbi, F., and Belkhodja, M. 2012. Effect of external calcium supply on the physiological of salt stress seed bean (Phaseolus vulgaris L.). Journal of Genetics and Plant Physiology 2: 177-186.
34. Thor, K. 2019. Calcium-nutrient and messenger (moni review). Journal of Frontiers in Plant Science 10: 1-7.