Evaluation of Cold Tolerance in Field Grown Mentha (Mentha piperita‎‏ L.)‎ under ‎Laboratory Conditions by Electrolyte Leakage Test

پژوهشهای زراعی ایران

Article 5, Volume 13, Issue 2 - Serial Number 38, July 2015, Pages 269-277   

Document Type: Research Article

DOI: 10.22067/gsc.v13i2.24733

Authors

T Kheirkhah^* ; A Nezami; M Kafi; Gh Asadi

Ferdowsi University of Mashhad

Abstract

In order to determine cold tolerance of field grown Mentha (Mentha Piperita L.) under controlled conditions, using electrolyte leakage index, an experiment was carried out at the College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, based on a completely randomized design with four replications. Experimental factors included six freezing temperatures (Zero, -4, -8, -12, -16 and -20 °C), seven harvest ‎time (November, December, January, February, March, April and May) and ‎four Peppermint organs (leaves, Stems, Stolons and Rhizomes). So, field grown ‎and acclimated Pepermint was harvested from the faculty field every month. ‎After separating the Peppermint organs, they were subjected to freezing ‎temperatures. The membrane stability index was measured through ‎electrolyte leakage (EL) and also lethal temperature 50 ‎according to EL (LT50el) was determined. The results showed that electrolyte leakages were affected significantly by freezing temperature. By reduction of freezing temperature electrolyte leakages percentage increased. Among different organs of peppermint, stolon and leaf were the most cold tolerant and the most cold sensitive according to EL and LT50el , respectively. Also cold tolerance varied according to different harvest time in all organs. However, in May, all organs had lowest cold tolerance. Also leaves and stolons had the highest and the lowest LT50el, respectively. For all organs the highest LT50el‎ was observed in May. According to the high correlation between electrolyte leakages percent and LT50el (r = 0.96**), it seems that using this index for evaluation of freezing tolerance injury in Mentha piperita could be useful.

Keywords

Acclimate; Electrolyte leakages; Freezing stress; LT50el

References

امیر قاسمی، ت. 1381. سرما زدگی گیاهان (یخبندان، صدمات، پیشگیری). نشر آیندگان. 123 صفحه.

2- ایزدی دربندی، ا.، ا. نظامی، ع. عباسیان، و م. حیدری. 1391. بررسی تحمل به یخ زدگی یولاف وحشی با استفاده از آزمون نشت الکترولیت ها. نشریه تنش های محیطی در علوم زراعی 5 (1): 94-81.

3- بیرامی زاده، ا.، ی. ارشد، ب. یزدی صمدی، و م. ر. قنادها. 1381. بررسی ژنتیک پایداری غشای سیتوپلاسمی در گندم. چکیده مقالات سومین همایش کاهش ضایعات ناشی از سرما و یخ زدگی گیاهان زراعی کشور 68-65.

4- رضوان بیدختی، ش.، ا. نظامی، م. کافی، و ح. ر. خزاعی. 1390. بررسی اثر تنش یخ زدگی بر میزان نشت الکترولیت ها در گیاه دارویی و صنعتی موسیر تحت شرایط کنترل شده. نشریه بوم شناسی کشاورزی 3 (3): 382-371.

5- زرگری، ع. 1376. گیاهان دارویی. جلد چهارم، چاپ ششم، انتشارات دانشگاه تهران.

6- قهرمان، ا. 1373. کورموفیت های ایران (سیستماتیک گیاهی)، جلد اول، مرکز نشر دانشگاهی. 373 صفحه.

7- مهرآفرین، ع.، ح. ع. نقدی بادی، م. پورهادی، ا. هادوی، ن. قوامی، و ز. کدخدا. 1390. پاسخ فیتوشیمیایی و زراعی نعناع فلفلی به کاربرد کودهای زیستی و کود اوره. فصلنامه پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران 10 (4): 118-107.

8- میرمحمدی میبدی، ع. و س. ترکش اصفهانی. 1383. جنبه های فیزیولوژیک و به نژادی تنش های سرما و یخ زدگی در گیاهان زراعی. انتشارات گلبن. 223 صفحه.

9- نظامی، ا.، ا. برزویی، م. جهانی، م. عزیزی، و ع. شریف. 1386. نشت الکترولیت ها به عنوان شاخصی از خسارت یخ زدگی کلزا. نشریه پژوهش‌های زراعی ایران 5 (1): 175-167.

10- نظامی، ا.، ج. نباتی، ا. برزویی، ع. کمندی، ع. معصومی، و م. صالحی. 1389. ارزیابی تحمل به یخ زدگی ارقام جو در مرحله گیاهچه ای تحت شرایط کنترل شده. نشریه تنش های محیطی در علوم زراعی 3 (1): 22-9.

11- Cardona, C. A., R. R. Duncan, and O. Lindstrom. 1997. Low temperature tolerance ‎assessment in paspalm. Journal of Crop Science 37: 1283-1291.

12- Concellon, A., M. C. Anon, and A. R. Chaves. 2007. Effect of low temperature storage on physical and physiological characteristics of eggplant fruit (Solanum melongena L.). Journal of Food Science and Technology 40: 389-396.

13- Dai, X., Y. Xu, Q. Ma, W. Xu, T. Wang, Y. Xue, and K. Chong. 2007. Overexpression of an R1R2R3 MYB gene, OsMYB3R-2, increases tolerance to freezing, drought, and salt stress in transgenic Arabidopsis. Journal of Plant Physiology 143:1739-1751.

14- Dionne, J., Y. Castonguay, P. Nadeau, and Y. Desjardins. 2001. Freezing tolerance and carbohydrate changes during cold acclimation of green type annual Bluegrass (Poa annua L.) ecotypes. Journal of Crop Science 41:443-451.

15- Gusta, L. V., D. B. Fowler, and N. J. Tyler. 1982. Factors influencing hardening and survival ‎in winter wheat. Plant cold hardiness and freezing stress: mechanisms and crop ‎implications, Vol. 2, Li P. H. & Sakai A. (Eds.) Academic Press, New York: pp. 23-40.

16- Hana, B., and J. C. Bischofa. 2004. Direct cell injury associated with eutectic ‎crystallization during freezing. Journal of Cryobiology 48: 8-21.

17- Lang, ‎D. L., P. S. Nobel, C. B. Osmond, and H. Ziegher. 1981. Physiological Plant Ecology. ‎In: Larcher, W. and Bauer, H. (ed). Ecological significant of resistance to low temperature. 13rd edn. Springer-Verlag Berlin Heidelberg: pp. 406-407.

18- Lindow‎, S. E., D. C. Arny, and C. D. Upper. 1982. Bacterial ice nucleation: A factor in frost ‎injury to ‎plants. Journal of Plant Physiology 70: 1084­1089.‎

19- Mahfoozi, S., A. E. Limin, P. M. Hayes, P. Hucl, and D. B. Fowler. 2000. Influence of photoperiod response on the expression of cold hardiness in wheat and barley.‎Canadian Journal of Plant Science 80: 721-724.

20- Murray‎, G. A., D. Eser, L. V. Gusta, and G. Eteve. 1988. Winter hardiness in pea, lentil, faba ‎bean and chickpea. p.831­843. In the R.J. Summerfield (Ed.) World crops: cool season ‎food legumes. Kluwer Academic Publishers, The Netherlands.

21- Nayyar, H., T. S. Bains, and S. Kumar. 2005. Chilling stressed chickpea seedlings: effect of cold acclimation, calcium and abscisic acid on cryoprotective solutes and oxidative damage. Environmental and Experimental Botany 54: 275-285.

22- Uemura, M., Y. Tominaga, C. Nakagawara, S. Shigematsu, A. Minami, and Y. Kawamura. 2006. Responses of plasma membrane to low temperature. Physiologia Plantarum 126: 81-89.

23- Verma, R. S., L. Rahman, R. K. Verma, A. Chauhan, A. K. Yadav, and A. Singh. 2010. Essential oil composition of Menthol mint (Mentha arvensis L.) and Peppermint (Mentha piperita L.) cultivars at different stages of plant ‎growth from Kumaon Region of Western Himalaya. Journal of Medicinal and ‎Aromatic Plants 1: 13-18.

24- Waner, L. A., and O. Junttila. 1999. Cold-induced freezing tolerance in Arobidopsis. Journal of Plant Physiology ‎‎120: 391-399. ‎

25- Xuan, J., J. Xiuliu, H. Gao, H. Uaguabghu, and X. Cheng. 2009. Evaluation of low-‎temperature tolerance of Zoysia grass. Tropical Grasslands 43: 118-124.‎