ارزیابی القای تحمل به ستوکسیدیم در ذرت (Zea mays L.) با استفاده از سالیسیلیک اسید به عنوان ایمن‌ساز

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 3، دوره 36، شماره 3 - شماره پیاپی 57، آذر 1401، صفحه 327-337   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2021.32832.0

نویسندگان

ایوب شافعی؛ مهدی راستگو^* ؛ ابراهیم ایزدی دربندی؛ علی قنبری

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

با هدف مطالعه کارایی سالیسیلیک اسید به عنوان ایمن‌ساز در تحمل ذرت به علف­کش غیرانتخابی ستوکسیدیم و نیز ارزیابی پاسخ دو گونه قیاق (Sorghum halepense (L.) Pers.) و درنه (Echinochloa colona (L.) Link) به آن آزمایشی به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار، در سال 1394 در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد، اجرا شد. عامل اول دز علف­کش ستوکسیدیم در مقادیر صفر، 5/22، 45، 94، 187 و 375 گرم ماده موثره در هکتار و عامل دوم نیز تیمار با سالیسیلیک اسید در غلظت­های صفر، 1 و 2 میلی‌مولار بود. نتایج نشان داد که علف­هرز درنه نسبت به ذرت و قیاق، بیشتر تحت تأثیر دزهای علف­کش ستوکسیدیم قرار گرفت. در همه گونه­ها با افزایش غلظت سالیسیلیک اسید، دز موثر برای کاهش وزن تر به نصف بیشینه (ED₅₀) افزایش یافت. برای هر سه سطح تیمار سالیسیلیک اسید، مقدار این پارامتر در ذرت بذرمال شده توسط سالیسیلیک اسید بالاتر از سایر بود و کمترین مقدار این پارامتر نیز برای علف هرز درنه مشاهده شد. بالاترین مقدار ED₅₀ برابر 210 گرم ماده موثره در هکتار برای ذرت بذرمال شده با 2 میلی‌مولار در لیتر از سالیسیلیک اسید، و کمترین مقدار آن برابر 5/31 گرم ماده موثره در هکتار برای درنه بدون محلول‌پاشی سالیسیلیک اسید مشاهده شد. با کاربرد علف‏کش ستوکسیدیم میزان کلروفیل فلورسنس افزایش یافت اما تیمار سالیسیلیک اسید توانست روند افزایشی میزان کلروفیل فلورسنس را کاهش دهد. نتایج نشان داد که تیمار بذرمال کردن سالیسیلیک اسید به عنوان ایمن‌ساز برای علف‌کش ستوکسیدیم، نتیجه بهتری داد.

کلیدواژه‌ها

درنه؛ علف‌کش باریک برگ‌کش؛ قیاق؛ کلروفیل فلورسنس

مراجع

1. Abbaspoor, M., & Streibig, J.C. (2007). Monitoring the efficacy and metabolism of phenylcarbamates in sugar beet and black nightshade by chlorophyll fluorescence parameters. Pest Management Science 63: 576-585. https://doi.org/10.1002/ps.1382.
2. Ananieva, E.A., Alexieva, V.S., & Popova, L.P. (2002). Treatment with salicylic acid decreases the effects of paraquat on photosynthesis. Journal of Plant Physiology 159: 685-93. https://doi.org/1078/0176-1617-0706.
3. Ananieva, E.A., Christov, K.N., & Popova, L.P. (2004). Exogenous treatment with salicylic acid leads to increased antioxidant capacity in leaves of barley plants exposed to paraquat. Journal of Plant Physiology 161(3): 319-328. https://doi.org/1078/0176-1617-01022.
4. Burton, J.D., Gronwald, J.W., Keith, R.A., Somers, D.A., Gengenbach, B.G., & Wyse, D.L. (1991). Kinetics of inhibition of acetyl-coenzyme A carboxylase by sethoxydim and haloxyfop. Pesticide Biochemistry and Physiology 39(2): 100-109. https://doi.org/10.1016/0048-3575(91)90130-E.
5. Davies, J., & Caseley, J.C. (1999). Herbicide safeners: a review. Pesticide Science 55: 1043-1058. https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9063(199911)55:11<1043::AID-PS60>3.0.CO;2-L.
6. De Veylder, L., Van Montagu, M., & Inze, D. (1997). Herbicide safener-inducible gene expression in Arabidopsis thaliana. Plant and Cell Physiology 38(5): 568-577. https://doi.org/ 1093/oxfordjournals.pcp.a029206.
7. Draper, H.H., & Hadley, M. (1990). Malondialdehyde determination as index of lipid Peroxidation. In Methods in enzymology (Vol. 186, pp. 421-431). Academic press. https://doi.org/1016/0076-6879(90)86135-i.
8. Guo, M.J., Wang, Y.G., Dong, S.Q., Wen, Y.Y., Song, X.E., & Guo, P.Y. (2018). Photochemical changes and oxidative damage in four foxtail millet varieties following exposure to sethoxydim. Photosynthetica 56(3): 820-831. https://doi.org/10.1007/s11099-017-0734-z.
9. Halim, V.A., Vess, A., Scheel, D., & Rosahl, S. (2006). The role of salicylic acid and jasmonic acid in pathogen defence. Plant Biology 8: 307-13. https://doi.org/1055/s-2006-924025.
10. Hess, F.D. (2000). Light- dependent herbicides: an overview. Weed Science 48: 160-170. https://doi.org/10.1614/0043-1745(2000)048[0160:LDHAO]2.0.CO;2.
11. Hirase, K., & Molin, W.T. (2001). Characterization of cysteine synthase in Echinochloa crus-galli and its inhibition by substrate analogues. Pesticide Biochemistry and Physiology 69: 189-197. https://doi.org/ 4236/ajps.2021.125052.
12. Jablonkai, I. (2013). Herbicide safeners: Effective tools to improve herbicide selectivity. In Herbicides-Current Research and Case Studies in Use. InTech. https://doi.org/10.5772/55168.
13. Jepson, I., Lay, V.J., Holt, D.C., Bright, S.W., & Greenland, A.J. (1994). Cloning and characterization of maize herbicide safener-induced cDNAs encoding subunits of glutathione S-transferase isoforms I, II and IV. Plant Molecular Biology 26(6): 1855-1866. https://doi.org/1007/BF00019498.
14. Kudsk, P. (2008). Optimizing herbicide dose: a straightforward approach to reduce the risk of side effects of herbicides. Environmentalist 28: 49-55. https://doi.org/10.1007/s10669-007-9041-8.
15. Littell, R.C., Stroup, W.W., Milliken, G.A., Wolfinger, R.D., & Schabenberger, O. (2006). SAS for mixed models. SAS institute. https://doi.org/1111/j.1467-985X.2006.00455_9.x.
16. Marrs, K.A. (1996). The functions and regulation of glutathione S-transferases in plants. Annual Review of Plant Biology 47(1): 127-158. https://doi.org/1146/annurev.arplant.47.1.127.
17. Metwally, A., Finkemeier, I., Georgi, M., & Dietz, K.J. (2003). Salicylic acid alleviates the cadmium toxicity in barley seedlings. Physiology and Biochemistry of Plant 132: 272-281. https://doi.org/10.1104/pp.102.018457.
18. Miller, K.D., Irzyk, G.P., & Fuerst, E.P. (1994). Benoxacor treatment increases glutathione s-transferase activity in suspension cultures of Zea mays. Pesticide Biochemistry and Physiology 48: 123-134. https://doi.org/10.1006/pest.1994.1013.
19. Norsworthy, J.K., Ward, S.M., Shaw, D.R., Llewellyn, R.S., Nichols, R.L., Webster, T.M., Bradley, K.W., Frisvold, G., Powles, S.B., Burgos, N.R., & Witt, W.W. (2012). Reducing the risks of herbicide resistance: best management practices and recommendations. Weed Science 60: 31-62. https://doi.org/10.1614/WS-D-11-00155.1.
20. Park, K.W., & Mallory- Smith, C.A. (2005). Multiple herbicide resistance in downy brome (Bromus tectrum) and its impact on fitness. Weed Science 53: 780-786. https://doi.org/10.1614/WS-05-006R1.1.
21. Radwan, D.E.M. (2012). Salicylic acid induced alleviation of oxidative stress caused by clethodim in maize (Zea mays) leaves. Pesticide Biochemistry and Physiology 102(2): 182-188. https://doi.org/ 10.1016/j.pestbp.2012.01.002.
22. Radwan, D.E.M., & Soltan, D.M. (2012). The negative effects of clethodim in photosynthesis and gas-exchange status of maize plants are ameliorated by salicylic acid pretreatment. Photosynthetica 50: 171–179. https://doi.org/10.1007/s11099-012-0016-8.
23. Rao, M.V., Paliyath, G., Ormrod, D.P., Murr, D.P., & Watkins, C.B. (1997). Influence of salicylic acid on H₂O₂ production, oxidative stress, and H₂O₂-metabolizing enzymes (salicylic acid-mediated oxidative damage requires H₂O₂). Plant Physiology 115: 137-149. https://doi.org/1104/pp.115.1.137.
24. Ritz, C., Baty, F., Streibig, J.C., & Gerhard, D. (2015). Dose-response analysis using R. PloS One 10(12): P.e0146021. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146021.
25. Romero‐Puertas, M.C., McCarthy, I., Gómez, M., Sandalio, L.M., Corpas, F.J., Del Rio, L.A., & Palma, J.M. (2004). Reactive oxygen species‐mediated enzymatic systems involved in the oxidative action of 2, 4‐dichlorophenoxyacetic acid. Plant, Cell & Environment 27(9): 1135-1148. https://doi.org/1111/j.1365-3040.2004.01219.x.
26. Rutherford, A.W., & Krieger-Liszkay, A. (2001). Herbicide-induced oxidative stress in photosystem II. Trends in Biochemical Sciences 26(11): 648-653. https://doi.org/1016/s0968-0004(01)01953-3.
27. Saratovskikh, E.A. (2013). Kinetics & Mechanism of Inhibition of Oxidation Enzymes by Herbicides. In Herbicides-Advances in Research. InTech. https://doi.org/10.5772/54679.
28. Shahrtash, M., Mohsenzadeh, S., & Mohabatkar, H. (2011). Salicylic acid alleviates paraquat oxidative damage in maize seedling. Asian Journal of Experimental Biology Science 2: 377-382.
29. VanEerd, L.L., Hoagland, R.E., Zablotowicz, R.M., & Hal, J.C. (2003). Pesticide metabolism in plants and microorganisms. Weed Science 51: 472-495. http://dx.doi.org/10.1614/0043-1745(2003)051[0472:PMIPAM]2.0.CO;2.
30. Wang, J., Lv, M., Islam, F., Gill, R.A., Yang, C., Ali, B., Yan, G. & Zhou, W. (2016). Salicylic acid mediates antioxidant defense system and ABA pathway related gene expression in Oryza sativa against quinclorac toxicity. Ecotoxicology and Environmental Safety 133: 146-156. https://doi.org/ 1016/j.ecoenv.2016.07.002.
31. WSSA. (2014). Herbicide handbook. Weed Society of America. Champaign, Illinois. 500 pp.
32. Zand, M. A. Baghestani, N. Nezamabadi & P. Shimi. (2013). Herbicides and the Most Important Weeds of Iran. 4th Edition, Academic Publishing Center Press, Tehran. (In Persian)
33. Zhang, J.J., Wang, Y.K., Zhou, J.H., Xie, F., Guo, Q.N., Lu, F.F., Jin, S.F., Zhu, H.M. & Yang, H. (2018). Reduced phytotoxicity of propazine on wheat, maize and rapeseed by salicylic acid. Ecotoxicology and Environmental Safety 162: 42-50. https://doi.org/1016/j.ecoenv.2018.06.068.