تأثیر کتیرا روی برخی خصوصیات مورفوفیزیولوژیک و مرتبط با عملکرد دانه گیاه سیاهدانه (Nigella sativa L.) تحت شرایط خشکی

علوم باغبانی

مقاله 14، دوره 35، شماره 4 - شماره پیاپی 52، اسفند 1400، صفحه 631-645   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2021.69276.1033

نویسندگان

هاوری کیانی¹؛ یوسف سهرابی^{* 2}

¹دانشجوی دکتری زراعت زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

²دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

چکیده

تعرق برای انجام فتوسنتز، فرآیندی ضروری است که با توجه به شرایط در مواردی می­تواند مضر باشد. بنابراین استفاده از مواد ضد تعرق می­تواند یکی از روش­های کارآمـد در کـاهش میزان اتلاف آب به واسطه تعـرق و راهکاری مؤثر برای کاهش اثرات تنش خشکی بر گیاه و تعدیل کاهش عملکرد ناشی از کمبود آب در نواحی خشک و نیمه خشک باشد. در همین راستا به­منظور بررسی اثر رژیم­های آبیاری و کاربرد غلظت­های مختلف کتیرا (تراوه خشک شده­ی طبیعی حاصل از برخی گونه­های Astragalus بر گیاه دارویی سیاهدانه (Nigella sativa L.)، آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه کردستان در سال 1397 به­اجرا درآمد. فاکتورهای آزمایش شامل آبیاری در سه سطح 100 (آبیاری کامل)، 70 (تنش ملایم خشکی) و 40 (تنش شدید خشکی) درصد ظرفیت زراعی و محلول­پاشی کتیرا در شش غلظت صفر، 1/25، 2/5، 5، 7/5 و 10 گرم در لیتر بودند. نتـایج نشـان داد افـزایش شدت تنش خشکی (کاهش آبیاری) منجر به کاهش محتوای نسبی آب برگ، محتوای کلروفیل کل، کارآیی فتوسیستم II، ارتفاع بوته، تعداد کپسول در بوته، تعداد دانه در بوته، عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه گردید. تأثیر کاربرد غلظت­های مختلف کتیرا در سطوح مختلف آبیاری متفاوت بود. در آبیاری کامل، غلظت 1/25 گرم در لیتر بر تمامی صفات مورد مطالعه مثبت بود. در تنش ملایم خشکی استفاده از غلظت­های بیشتر کتیرا تا غلظت 5 گرم در لیتر بهترین کارآیی را داشت و غلظت­های بیشتر از آن به تأثیر معکوس بر صفات مورد بررسی منجر گردید. در تنش شدید خشکی، کاربرد غلظت­های بیشتر کتیرا مفید بود و مصرف کتیرا تا غلظت 7/5 گرم در لیتر باعث بهبود صفات بررسی شده گردید، ولی مصرف غلظت 10 گرم در لیتر بر صفات مذکور تأثیر منفی داشت. با توجه به تأثیری که غلظت مناسب کاربرد این ماده در بهبود صفات اندازه‌گیری شده داشت و توانست عملکرد دانه را نسبت به عدم مصرف کتیرا در شرایط تنش متوسط و شدید خشکی به‌ترتیب 11/6 و 28/2 درصد افزایش دهد، احتمالا کتیرا می­تواند به­عنوان یک ماده ضدتعرق جدید با منشاء طبیعی معرفی گردد و کاربرد آن در مناطقی که با تنش خشکی مواجه هستند می­تواند مفید و قابل توصیه باشد.

کلیدواژه‌ها

عملکرد دانه؛ کارآیی فتوسیستم II؛ کلروفیل؛ ماده ضد تعرق؛ محتوی نسبی آب

مراجع

1. AbdAllah A.M., Mashaheet A.M., Zobel R., and Burkey K.O. 2019, Physiological basis for controlling water consumption by two snap beans genotypes using different anti-transpirants, Agricultural Water Management 214: 17-27.
2. Abdullah A.S., Aziz M.M., Siddique K.H.M., and Flower K.C. 2015, Film antitranspirants increase yield in drought stressed wheat plants by maintaining high grain number, Agricultural Water Management 159: 11-18.
3. Arnon A.N. 1967. Method of extraction of chlorophyll in the plants, Agronomy Journal 23: 112-121.
4. Blum A. 2005. Drought resistance, water-use efficiency, and yield potential-are they compatible, dissonant, or mutually exclusive?, Australian Journal of Agricultural Research 56: 1159-1168.
5. Cheeseman 2016. Food Security in the Face of Salinity, Drought, Climate Change, and Population Growth. P. 111-123. In: Khan M.A., Ozturk M., Gul B., Ahmed M.Z. (eds.) Halophytes for Food Security in Dry Lands. Academic Press, San Diego.
6. Davenport D.C. 1967. Effects of chemical antitranspirants on transpiration and growth of grass, Journal of Experimental Botany 18: 332-347.
7. Davenport D.C., Hagan R.M., and Martin P.E. 1969. Antitranspirant uses and effects on plant life, California Agriculture 23(5): 14-16.
8. Del Amor F.M., and Jose Rubio S. 2009. Effects of Antitranspirant spray and potassium: calcium: magnesium ratio on photosynthesis, nutrient and water uptake, growth, and yield of sweet pepper, Journal of Plant Nutrition 32(1): 97-111.
9. Fallah, Malekzadeh S., and Pessarakli M. 2017. Seed priming improves seedling emergence and reduces oxidative stress in Nigella sativa under soil moisture stress, Journalof Plant Nutrition 41(1): 29-40.
10. Faralli M., Grove I.G., Hare M.C., Alcalde‐Barrios A., Williams K.S., Corke F.M.K., and Kettlewell P.S. 2017. Modulation of Brassica napus source-sink physiology through film antitranspirant induced drought tolerance amelioration that is dependent on the stress magnitude, Journal of Agronomyand Crop Science 203(5): 360-372.
11. Farooq M., Wahid A,. Fujita D., Basra S.M.A., and Kobayashi N. 2009, Plant drought stress: Effects, Mechanisms and Management, Agronomy for Sustainable Development 29: 185-212.
12. Flexas J., NIInemets Ü., Gallé A., Barbour M.M., Centritto M., Diaz-Espejo A., Douthe, C., Galmés J., Ribas-Carbo M., and Rodriguez P.L. 2019. Diffusional conductances to CO₂ as a target for increasing photosynthesis and photosynthetic water-use efficiency, Photosynthesis Research 65(8): 18-23.
13. Haj Seyed Hadi M.R., Darzi M.T., and Riazi G.H. 2016. Black cumin (Nigella sativa) yield affected by irrigation and plant growth promoting bacteria, Journal of Medicinal Plants and By-products 2: 125-133.
14. He J., Du Y.L., Wang T., Turner N.C., Yang R.P., Jin Y., Xi Y., Zhang C., Cui T., Fang X.W., and Li F.M. 2017. Conserved water use improves the yield performance of soybean (Glycine max (L.) Merr.) under drought, Agricultural Water Management 179: 236-245.
15. IrigoyenJ., Goicoechea N., Antolín M.C., Pascual I., Sánchez-Díaz M., Aguirreolea J., and Morales F. 2014. Growth, photosynthetic acclimation and yield quality in legumes under climate change simulations: An updated survey, Plant Science 226: 22-29.
16. Irmak A., Jones J.W., Stanley C.D., Hansen J.W., Irmak S., and Boote K.J. 1999. Some effects of an antitranspirant (Vapor Gard) on tomato growth and yield, Soil and Crop Science 58: 118-122.
17. Jaleel A., Manivannan P., Vahid A., Farooq M., Al-Juburi H.J., Somasudram R., and Vam R.P. 2009. Drought stress in plants: A review on morphological characteristics and pigments composition, Journalof Agriculture and Biology 11(1): 100-105.
18. Jeon M.W., Ali M.B., Hahn E.J., and Paek K.Y. 2006. Photosynthetic pigments, morphology and leaf gas exchange during ex-vitro acclimatization of micropropagated CAM Doritaenopsis plantlets under relative humidity and air temperature, Environmentaland Experimental Botany 55: 183-194.
19. João V.A.C., Joaquim A.G.S., Fabrício E.L.C., Juliana R.C., and Milton C.L.N. 2019. The regulation of P700 is an important photoprotective mechanism to NaCl-salinity in Jatropha curcas, Physiologia Plantarum 167(3): 404-417.
20. Kabiri R., Nasibi F., and Farahbakhsh H. 2014. Effect of exogenous salicylic acid on some physiological parameters and alleviation of drought stress in Nigella sativa plant under hydroponic culture, Plant Protection Science 50: 43-51.
21. Kettlewell P.S., Heath W.L., and Haigh I.M. 2010. Yield enhancement of droughted wheat by film antitranspirant application: rationale and evidence, Journal of Agricultural Science 1: 143-147.
22. Lawlor D.W., and Cornic G. 2002, Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants, Plant and Cell Environmental 25: 275-294.
23. Li G.M., Liu B.B., Wu Y., and Zou Z.R. 2008. Interactive effects of drought stresses and elevated CO₂ concentration on photochemistry efficiency of cucumber seedlings, Journal of Integrative Plant Biology 50(10): 1307-1317.
24. Manavalan L.P., and Nguyen H.T. 2017. Drought Tolerance in Crops: Physiology to Genomics. p. 1-23. In: Shabala S. (eds) Plant Stress Physiology. Wallingford Oxfordshire, Boston.
25. Mascher R., Nagy E., Lippmann B., Hornlein S., Fischer S., Scheiding W., Neagoe A., and Bergmann H. 2005. Improvement of tolerance to paraquat and drought in barley (Hordeum vulgare) by exogenous 2-aminoethanol: effects on superoxide dismutase activity and chloroplast ultrastructure, Plant Science 168: 691-698.
26. Miyata K., Ikeda H., and Nakaji M. 2016. Rate constants of PSII photoinhibition and its repair, and PSII fluorescence parameters in field plants in relation to their growth light environments, Plant Cell Physiology 56: 1841-1854.
27. Moftah A.E. 1997. The response of soybean plants, grown under different water regimes, to antitranspirant applications, Annals of AgriculturalSciences 35: 263-292.
28. Pessarkli M. 1999. Handbook of plant and crop stress. Marcel Dekker, New York.
29. Prakash M., and Ramachandran K. 2000. Effects of chemical ameliorants on stomatal frequency and water relations in brinjal (Solanum melongena) under moisture stress conditions, Journal Agronomy Crop Science 185: 237-239.
30. Poormansour S., Razzaghi F., Sepaskhah A., and Moosavi A. 2019. Wheat growth and yield investigation under different levels of biochar and deficit irrigation under greenhouse conditions, Journal of Water and Irrigation Management 9(1): 15-27. (In Persian with English abstract)
31. Rezaei-Chiyaneh E., Seyyedi S., Ebrahimian M., Siavash E., Moghaddam S., and Damalas C.A. 2018. Exogenous application of gamma-aminobutyric acid (GABA) alleviates the effect of water deficit stress in black cumin (Nigella sativa) Esmaeil, Industrial Cropsand Products 112: 741-748.
32. Shao H.B., Chu L.Y., Jaleel C.A., and Zhao C.X. 2008. Water-deficit stress-induced anatomical changes in higher plants, Comptes Rendus Biologies 331: 215-225.
33. Shimakawa G., and Miyake C. 2018. Oxidation of P700 Ensures Robust Photosynthesis, Frontiers in Plant Science 172(3): 1443-1450.
34. Sinclair T.R., and LudlowM. 1985. Who taught plants thermodynamics? The unful filled potential of plant water potential, Australian Journal of Plant Physiology 12: 213-217.
35. Singh S., and Singh A. 1999. Use of dust mulch and anti-transpirant for improving water use efficiency of menthol mint (Mentha arvensis), Journal of Medicinal and Aromatic Plant Science 21: 29-33.
36. Sita K., Sehgal A., Kumar J., Kumar S., Singh S., Siddique K.H.M., and Nayyar H. 2017. Identification of high-temperature tolerant lentil (Lens culinaris) genotypes through leaf and pollen traits, Frontiers in Plant Science 8: 731-744.
37. Takagi D., Ishizaki K., Hanawa H., Mabuchi T., Shimakawa G., Yamamoto H., and Miyake C. 2017. Diversity of strategies for escaping reactive oxygen species production within photosystem I among land plants: P700 oxidation system is prerequisite for alleviating photoinhibition in photosystem I, Physiology Plant 161: 56-74.
38. Thakuria R.K., Singh H., and Singh T. 2004. Effect ofirrigation and antitranspirant on biometric components, seed yield and plant water-use of spring sunflower (Helianthus annuus), Indian Journal of Agronomy 49: 121-123.
39. Tikkanen M., Mekala N.R., and Aro E.M. 2014. Photosystem II photoinhibition-repair cycle protects photosystem I irreversible damage, Biochimicaet Biophysica Acta 1837: 210-215.
40. Tiryaki I. 2016. Drought stress and tolerance mechanisms in alfalfa (Medicago sativa), KSU Journal Natural Science 19: 296-305.
41. Xu Z., and Zhou Z. 2005. Effects of water stress on photosynthesis and nitrogen metabolism in vegetative and reproductive shoots of Leymus chinensis, Photosynthetica 43(1): 29-35.
42. Yadav R.S., and Bhushan C. 2001, Effect of moisture stress on growth and yield in rice genotype, Indian Journal Agriculture Research 2: 104-107.
43. Yang W., Guo S., Li P., Song R., and Yu J. 2018. Foliar antitranspirant and soil superabsorbent hydrogel affect photosynthetic gas exchange and water use efficiency of maize grown under low rainfall conditions, Journal of the Science of Food and Agriculture 99(1): 350-359.
44. YingQ., Song L.L., JacobsD.F., Mei L., Liu P., Jin S.H., and WU J.S. 2015. Physiological response to drought stress in Camptotheca acuminata seedlings from two provenances, Frontiers in Plant Science 6: 1-6.