کاربرد خارجی گلایسین بتائین به منظور کاهش اثرات تنش خشکی در ذرت (Zea mays L.)

پژوهشهای زراعی ایران

مقاله 11، دوره 12، شماره 4 - شماره پیاپی 36، دی 1393، صفحه 704-717   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/gsc.v12i4.24221

نویسندگان

حمید رضا میری^{* 1}؛ علی ضمانی مقدم²

¹دانشگاه آزاد اسلامی ارسنجان

²ارسنجان

چکیده

خشکی از مهمترین تنش های محدود کننده رشد و تولید در گیاهان زراعی است و استفاده از روش های مدیریتی برای کاهش اثرات خشکی اهمیت زیادی دارد. به منظور بررسی اثر محلول پاشی گلایسین بتائین بر گیاه ذرت تحت شرایط تنش خشکی آزمایشی به صورت اسپلت اسپلت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در شهرستان فیروزآباد استان فارس انجام شد. عامل اصلی دور آبیاری (4 و 8 روز) و عامل فرعی اول کاربرد غلظت های گلایسین بتائین ( صفر، 50، 100 و 150 ppm) و عامل فرعی دوم زمان محلولپاشی (مرحله ساقه رفتن 4 برگی و قبل از گلدهی8 برگی) بود. نتایج تجزیه واریانس نشان داد اثر سه عامل بر تمامی صفات به جز میزان کاروتینوئید، شاخص سطح برگ و تعداد ردیف در بلال معنی دار بود. دور آبیاری 8 روز موجب اعمال تنش خشکی بر گیاه شد به طوری که میزان کلروفیل a،کلروفیلb ، شاخص سطح برگ، ارتفاع نهایی بوته، عملکرد دانه و تعداد دانه در ردیف، و وزن هزار دانه به طور معنی داری کاهش یافت. اما محلول پاشی با گلایسین بتائین موجب بهبود شرایط تنش در دو مرحله نمونه برداری (4و 8 برگی) شد به طوریکه در غلظت 150 ppm بالاترین مقادیر را در تمام صفات به خود اختصاص داد که این برتری در زمان محلول پاشی در مرحله قبل از گلدهی (8 برگی) گیاهان نمایان تر بود. محلول پاشی با غلظت 150 ppm گلایسین بتائین قبل از گلدهی در شرایط تنش و بدون تنش خشکی توانست میزان کلروفیل a،کلروفیلb ، شاخص سطح برگ، ارتفاع نهایی بوته، عملکرد دانه و اجزای عملکرد، و وزن هزار دانه را بهبود بخشد. در نهایت، می توان گفت مصرف گلایسین بتائین با غلظت 150 ppm در زمان قبل از گلدهی و شرایط غیر تنش برتری داشت ودر استفاده از این ماده زمان کاربرد، غلظت و از همه مهم تر شدت اعمال تنش بر نتایج حاصل موثر می باشد.

کلیدواژه‌ها

محلول‌های سازگار؛ تعدیل اسمزی؛ تحمل تنش؛ دور آبیاری

مراجع

1- پازوکی، ع. 1379. بررسی و اندازه گیری اثر تنش آب بر ویژگی های فیزیولوژیک و شاخص های مختلف مقاومت به خشکی دو رقم کلزا. رساله دکتری. دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات تهران

2- حیدری شریف آباد، ح. 1380. گیاه و شوری. انتشارات موسسه تحقیقات جنگل ها و مراتع. 34-36.

3- کافی، م.، م. لاهوتی، ا. زند، ح. ظریفی و م. گلدانی. 1389. فیزیولوژی گیاهی (ترجمه). جلد دوم. انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد. ص 52-53.

4- میرمحمدی میبدی ع. م. و قره یاضی ب. 1381. جنبه های فیزیولوژیک و بهنژادی تنش شوری گیاهان. چاپ اول. انتشارات گلبن. ص 24-19.

5- Agarwal, S., and V, Pandey. 2004. Antioxidant enzyme response to NaCl stress in Cassia angustifolia. Plant Biol. 48: 555-560.

6- Agboma, M., M. G. K. Jones, P. Peltonen-Sainio, H. Rita, and E. Pehu. 1997. Exogenous glycinebetaine enhances grain yield of maize, sorghum and wheat grown under two supplementary watering regimes. Journal of Agronomy and Crop Science. 178: 29-37.

7- Alia P.S., and Mohanty P. 1993. Proline in relation to free radical production in seedlings of Brassica juncea raised under sodium chloride stress. Plant and Soil. 155/156: 497-500.

8- Arakawa T., and Timasheff S.N. 1983. Preferential interactions of proteins with solvent components in aqueous amino acid solutions. Archives of Biochemistry and Biophysics. 224: 169–177.

9- Ashraf M., and Foolad M.R. 2007. Improving plant abiotic-stress resistance by exogenous application of osmoprotectants glycinebetaine and proline. Environmental and Experimental Botany. 59: 206-216.

10- Bohnert H.J., and Jensen R.G. 1996. Metabolic engineering for increased salt tolerance-the next step. Australian journal of Plant Physiology. 23: 661-666.

11- Boyer J.S. 1970. Leaf enlargement and metabolic rates in corn, soybean and sunflower at various leaf water potentials. Plant Physiology. 46:233-235.

12- Bressan R.A., Nelson D.E., Iraki N.M., La Rosa P.C., Singh N.K., Hasegawa P.M., and Carpita N.C. 1990. Reduced cell expansion and changes in cell walls of plant cells adapted to NaCI. In: F. Katterman, (Ed.). Environmental injury to plants. Academic Press, San Diego. 137-171.

13- Fredrick J.R., Below F.E., and Hesketh J.D. 1990. Carbohydrate, nitrogen and dry matter accumulation and partitioning of maize hybrids under drought stress. Annals of Botany. 66: 407-415.

14- Gibon Y., A.Bessieres M., and Larher F. 1997. Is glycinebetaine a non compatible solute in higher plants do not accumulate it? Plants, Cell and Environment. 20: 329-340.

15- Gorham J. 1995. Betaines in higher plants biosynthesis and role in stress metabolism. In: Amino Acids and Their Derivatives in Higher Plants, (ed.) R. M. Wallsgrove., Cambridge University Press., Cambridge., PP. 171–203.

16- Grainier C., and Tardieu F. 1999. Water deficit and spatial pattern of leaf development. Plant Physiology. 119: 609-619.

17- Harinasut P., Tsutsui K., Takabe T., Nomura M., and Kishitani S. 1996. Exogenous glycine betaine accumulation and increased salt tolerance in rice seedlings. Bioscience, Biotechnolgy and Biochemistry. 60: 366–368.

18- Heuer B. 1994. Osmoregulatory role of proline in water and salt stressed plants, in: M. Pessarakli (Ed.), Handbook of Plant and Crop Stress, Marcel Dekker, New York. 363-381.

19- Iqbal N., Ashraf M., and Ashraf M.Y. 2008: Glycinebetaine, an osmolyte of interest to improve water stress tolerance in sunflower (Helian thus annuus L.): water relations and yield. South African Journal of Botany. 74: 274–281.

20- Iqbal M., and Shababuddin A. 2006. Effect of different does of glycinebetaine and time of spray application on yield of cotton (Gossypium Hirstum L.). J. Res. Bahauddinn Zakariya University, Multan, Pakistan. 17: 241- 245.

21- Irrigoyen J.J., Emerich D.W., and Sanchez D.M. 1992. Water stress induced changes in concentrations of proline and total soluble sugars in modulated alfalfa (Medicago sativa) plants. Physiologia Plantarum. 84: 55-60.

22- Ismail A.M., and Hall A.E. 1999. Reproductive-stage heat tolerance, leaf membrane thermostability and plant morphology in cowpea. Crop Science. 39: 1762-1768.

23- Kirnak C., Kaya I. and Higgs D. 2001. The influence of water deficit on vegetative growth, physiology, fruit yield and quality in egg plants. Plant Physiology. 27: 34-46.

24- Kumar V. and Sharma D.R. 1989. Effect of exogenous proline on growth and ion content in NaCl stressed and nonstressed cells of mungbean, Vigna radiata var. radiate. Indian Journal of Experimental Biology. 27: 813-/815.

25- Lauer J. 2003. What happens within the corn plant when Drought occurs? Corn Agronomist. 10(22): 153-155.

26- Lawlor D.W., and Cornic G. 2002. Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants. Plants, Cell and Environment. 25:275 – 294.

27- Lawlor D.W., and Fock H. 1977. Water stress induced changes in the amounts of Photosynthentic assimilation products and respiratory metabolites of sunflower leaves. Journal of Experimental Botany. 28:329-337.

28- Loggini B., Scartazza A., Brugnoli E., and Navari–Izzo F. 1999. Antioxidative defense system pigment composition and photosynthetic effiency in two wheat cultivars subjected to drought. Plant Physiology. 119:1091-1100.

29- Ma X.L., Wang Y.J., Xie S.L., Wang C., and Wang W. 2007. Gly cinebetaine application ameliorates negative effects of drought stress in tobacco. Russian Journal of Plant Physiology. 54: 472–479.

30- Makela P., Peltonen-Sainio P., Jokinen K., Pehu E., Setala H., Hinkkanen R., and Somersalo S. 1996. Uptake and translocation of foliar applied glycinebetaine in crop plants. Plant Science. 121: 221-/230.

31- Meek C.R., and Oosterhuis D.M. 1999. Effects of foliar application of glycine betaine on field-grown cotton. In: D.M. Oosterhuis (ed.). Proc. 1999 Cotton Research Meeting and Summaries of Research in Progress. University of Arkansas Agricultural Experiment Station Special Report. 193:103-105.

32- Murata N., Mohanty P.S., Hayashi H., and Papageorgiou G.C. 1992. Glycinebetaine stabilizes the association of extrinsic proteins with the photosynthetic oxygen-evolving complex. FEBS Lett. 296:187–189.

33- Naidu B.P., Cameron D.F., and Konduri S.V. 1998. Improving stress tolerance and productivity of plants by a biochemical approach in agronomy and plant breeding. In: Proceedings of the IX Australian Agronomy Conference, Wagga Wagga, Australia. 355-358.

34- Oncel I., Keles Y.and Ustun A.S. 2000. Interactive of temperature and heavy metal stress on the growth and some biological compounds in wheat seedling. Environmental Pollution 107: 315-320.

35- Pessarakli M. 1994. Plant and Crop Stress. Handbook, Marcel Deckker, New York.

36- Reza S.H., Athar H.U.R., and Ashraf M. 2006. Influence of exogenously applied glycinebetaine on the photosynthetic capacity of two differently adopted wheat cultivars under salt stress. Pakistan Journal of Botaby. 38: 241-251.

37- Rhodes D., Rich P.J., Myers A.C., Reuter C.C., and Jamieson G.C. 1987. Determination of betaines by fast atom bombardment mass spectroscopy. Plant Physiology. 84: 781–788.

38- Sato F., Yoshioka H., Fujiwara T., Higashio H., Uragami A., and Tokuda S. 2004. Physiologycal responses of cabbage plug seedlings to water stress during low-temprature storage in darkness. Science Horticulture.101: 349-357.

39- Serraj R., and Sinclair T.R. 2002. Osmolyte accumulation: can it really help increase crop yield under drought conditions? Plants, Cell and Environment. 25: 333-341.

40- Sharp R.E., Ober E.S., and Wu Y. 1993. Regulation of root growth at low water potentials. In: M. B. Jackson, and M. B. Black, (Eds). Interacting stresses on plants in a changing climate. Springer - Verlag, Berlin. 557-572.

41- Smirnoff N., and Stewart G.R. 1985. Stress metabolites and their role in coastal plants. Vegetation. 62: 273–278.

42- Takamiya K.I.T., Tsuchiya H., and Ohta D. 2000. Degradation pathway (s) of chlorophyll: What has gene cloning revealed? Trends Plant Science. 5: 426–431.

43- Tewari T.N., and Singh B.B. 1991. Stress studies in lentil (Lens esculenta Moench). II. Sodicity-induced changes in chlorophyll,nitrate, nitrite reductase, nucleic acids, proline, yield, and yield components in lentil. Plant and Soil.135: 225–250.

44- Yang W.J., Rich P.J., Axtell J.D., Wood K.V., Bonham C.C., Ejeta G., Mickelbart M.V., and Rhodes D. 2003. Genotypic variation for glycine betaine in sorghum. Crop Science. 43:162–169.