پاسخ فاکتورهای رشدی و فیزیولوژیکی پاجوش‌های زرشک (Berberis vulgaris L.) تلقیح شده با باکتری‌های محرک رشد گیاه به شوری آب آبیاری

علوم باغبانی

مقاله 15، دوره 36، شماره 2 - شماره پیاپی 54، شهریور 1401، صفحه 533-547   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2022.74621.1126

نویسندگان

سعید دقیقی^{* 1}؛ فرهاد آذرمی آتاجان²؛ نسیبه چوپانی آقچ¹

¹گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

²گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

استفاده از باکتری‌های محرک رشد گیاه (PGPR) از روش‌های نوین برای افزایش تحمل گیاه به تنش شوری است. به‌منظور بررسی نقش باکتری‎های محرک رشد گیاه بر رشد و برخی ویژگی­های فیزیولوژیکی پاجوش‌های زرشک تحت تنش شوری، مطالعه‌ای بصورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 3 تکرار در نهالستان اجرا شد. فاکتورهای آزمایش شامل باکتری‎های محرک رشد گیاه در سه سطح (شاهد (بدون تلقیح) و تلقیح با باکتری‎های Pseudomonas sp. P₁ و Pseudomonas sp. P₂) و شوری آب آبیاری در سه سطح (شاهد، 6 و 12 دسی‌زیمنس بر متر از منبع کلرید سدیم) بود. نتایج نشان داد که شوری آب آبیاری موجب کاهش وزن خشک برگ، غلظت کلروفیل و کاروتنوئید، مقدار نسبی آب و نسبت پتاسیم به سدیم برگ پاجوش‌های زرشک شد. در مقابل با افزایش شوری، مقدار پرولین و قند کل و غلظت عناصر فسفر، سدیم و کلر برگ افزایش یافت. همچنین تلقیح با باکتری‎ها وزن خشک برگ، کلروفیل، کاروتنوئید، غلظت پتاسیم، محتوای نسبی آب و نسبت پتاسیم به سدیم را بویژه در شرایط شور افزایش داد. همچنین در شرایط شور، غلظت سدیم، کلر، فسفر، پرولین و قند کل در برگ پاجوش‌های زرشک تلقیح شده با باکتری‎ها کاهش یافت. بیشترین مقدار وزن خشک برگ (70/0 گرم)، کلروفیل کل (92/0 میلی‎گرم بر گرم وزن تر)، کاروتنوئید (51/0 میلی‎گرم بر گرم وزن تر)، پتاسیم برگ (48/0 درصد) و قند کل برگ ( 7/43 میلی‎گرم بر گرم وزن خشک) از کاربرد باکتری‌های محرک رشد گیاه در شرایط بدون تنش شوری بدست آمد. همچنین کاربرد باکتری‎ها در شرایط شور منجر به کاهش مقدار فسفر و قند کل در برگ شد. باکتری‌های محرک رشد گیاه استفاده شده در این پژوهش با کاهش تجمع سدیم و کلر در برگ، افزایش غلظت کلروفیل و کاروتنوئیدها و افزایش مقدار فسفر و پتاسیم در برگ، موجب بهبود رشد و استقرار پاجوش­های زرشک در شرایط شور شدند. 

کلیدواژه‌ها

تنش شوری؛ تنظیم اسمزی؛ ریزجانداران مفید خاکزی؛ زرشک؛ عناصر غذایی

مراجع

1. Ansari F.A., Ahmad I., and Pichtel J. 2019. Growth stimulation and alleviation of salinity stress to wheat by the biofilm forming Bacillus pumilus strain FAB10. Applied Soil Ecology 143: 45-54. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2019.05.023.
2. Arnon A.N. 1967. Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal 23: 112-121.
3. Aseri G.K., Jain N., Panwar J., Rao A.V., and Meghwal P.R. 2008. Biofertilizers improve plant growth, fruit yield, nutrition, and metabolism and rhizosphere enzyme activities of Pomegranate (Punica granatum) in Indian Thar Desert. Scientia Horticulturae 117: 130-135. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2008.03.014.
4. Azadi A., Mardi M., Majidi Harvan E., Mohammadi S.A., and Moradi F. 2017. QTL Analysis for sodium and potassium concentration and potassium to sodium ratio in wheat under salt-stress condition. Crop Biotechnology 6(16): 61-73. (In Persian with English abstract)
5. Azarmi F., Mozafari V., Abbaszadeh-Dahaji P., and Hamidpour M. 2016. Biochemical, physiological and antioxidant enzymatic activity responses of pistachio seedlings treated with plant growth promoting rhizobacteria and Zn to salinity stress. Acta Physiologiae Plantarum 38: 21. https://doi.org/1007/s11738-015-2032-3.
6. Azarmi F., Mozafari V., Abbaszadeh-Dahaji P., and Hamidpour M. 2015. Isolation and evaluation of plant growth promoting indices of Pseudomonas fluorescens isolated from pistachio rhizosphere. Journal of Soil Biology 2(2): 173-186. https://doi.org/22092/sbj.2015.100867.
7. Azarmi-Atajan F., and Sayyari-Zohan M.H. 2022. Effect of phosphate solubilizing bacteria and triple superphosphate on the growth, physiological parameters and phosphorus uptake of pistachio seedlings. Journal of Horticulture and Postharvest Research 5(1): 69-71. https://doi.org/22077/JHPR.2022.4917.1260.
8. Bates L.S., Walderen R.P., and Teare I.D. 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil 39: 205-207. http://dx.doi.org/10.1007/BF00018060.
9. Chapman H.D., and Pratt P.F. 1961. Methods of analysis for soils, plants and waters, The University of California’s Division of Agriculture Sciences, Davis, Calif, USA.
10. Chaves M.M., Flexas J., and Pinheiro C. 2009. Photosynthesis under drought and salt stress: regulation mechanisms from whole plant to cell. Annals of Botany 103(4): 551-560. https://doi.org/10.1093/aob/mcn125.
11. Egamberdieva D., and Kucharova Z. 2009. Selection for root colonizing bacteria stimulating wheat growth in saline soils. Biology and Fertility of Soil 45: 563-571. https://doi.org/1007/s00374-009-0366-y.
12. Egert M., and Tevini M. 2002. Influence of drought on some physiological parameters symptomatic for oxidative stress in leaves of chives (Allium schoenoprasum). Environmental and Experimental Botany 48: 43-49. https://doi.org/10.1016/S0098-8472(02)00008-4.
13. Feng G., Zhang F.S., Xl L., Tian C.Y., Tang C., and Rengel Z. 2002. Improved tolerance of maize plants to salt stress by arbuscular mycorrhiza is related to higher accumulation of soluble sugars in roots. Mycorrhiza 12: 185-190. https://doi.org/1007/s00572-002-0170-0.
14. Glick B.R. 2004. Bacterial ACC deaminase and the alleviation of plant stress. Advances in Applied Microbiology 56: 291-312. https://doi.org/1016/S0065-2164(04)56009-4.
15. Grattan S.R., and Grieve C.M. 1999. Salinity-mineral nutrient relations in horticultural crops. Scientia Horticulture 78: 127-157. https://doi.org/10.1016/S0304-4238(98)00192-7.
16. Iqbal M., and Ashraf M. 2013. Alleviation of salinity-induced perturbations in ionic and hormonal concentrations in spring wheat through seed preconditioning in synthetic auxins. Acta Physiologiae Plantarum 35: 1093-1112. https://doi.org/1007/s11738-012-1147-z.
17. Jimenez-Mejia R., Medina-Estrada R.I., Carballar-Hernández S., del Carmen Orozco-Mosqueda M., Santoyo G., and Loeza-Lara P.D. 2022. Teamwork to survive in hostile soils: use of plant growth-promoting bacteria to ameliorate soil salinity stress in crops. Microorganisms 10: 150. https://doi.org/3390/microorganisms10010150.
18. Kafi M., and Balandari A. 2004. Berberis (Production and Processing). Ferdowsi University Press, Mashhad, Iran, p. 210
19. Karlidag H., Yildirim E., Turan M., Pehluvan M., and Donmez F. 2013. Plant growth-promoting rhizobacteria mitigate deleterious effects of salt stress on strawberry plants (Fragaria× ananassa). HortScience 48(5): 563-567. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.48.5.563.
20. Kong W., Wei J., Abidi P., Lin M., Inaba S., Li C., and Pan H. 2004. Berberine is a novel cholesterol-lowering drug working through a unique mechanism distinct from statins. Nature Medicine 10(12): 1344-1351. https://doi.org/1038/nm1135.
21. Maggio A., Miyazaki S., Veronese P., Fujita T., Ibeas J.I., Damsz B., Narasimhan M.L., Hasegawa P.M., Joly R.J., and Bressan R.A. 2002. Does proline accumulation play an active role in stress-induced growth reduction. Plant Journal 31: 699-712. https://doi.org/1046/j.1365-313x.2002.01389.x.
22. Mahajan S., and Tuteja N. 2005. Cold, salinity and drought stresses: an overview. Archives of Biochemistry and Biophysics 444(2): 139-158. https://doi.org/1016/j.abb.2005.10.018.
23. Mayak S., Tirosh T., and Glick B.R. 2004. Plant growth-promoting bacteria confer resistance in tomato plants to salt stress. Plant physiology and Biochemistry 42(6): 565-572. https://doi.org/1016/j.plaphy.2004.05.009.
24. Mc Cready R., Guggolz J., Silviera V., and Owens H. 1950. Determination of starch and amylose in vegetables, application to peas. Analytical Chemistry 22: 1156-1158. https://doi.org/10.1021/ac60045a016.
25. Mishra P., Mishra J., and Arora N.K. 2021. Plant growth promoting bacteria for combating salinity stress in plants - Recent developments and prospects: A review. Microbiological Resarrch 252: 126861. https://doi.org/1016/j.micres.2021.126861.
26. Moradinezhad F., Hassanpour S., and Sayyari MH. 2018. Influence of preharvest spray of calcium chlorideand salicylic acid on physicochemical and quality properties of fresh seedless barberry fruit. Journal of Horticultural Science 32(1): 61-74. (In Persian with English abstract). https://doi.org/22067/JHORTS4.V32I1.60331.
27. Munns R. 2005. Genes and salt tolerance: bringing them together. New Phytologist 167: 645-663. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2005.01487.x.
28. Munns R., and Tester M. 2008. Mechanisms of salinity tolerance. Annual Review of Plant Biology 59: 651-681. https://doi.org/1146/annurev.arplant.59.032607.092911.
29. Nadeem S.M., Zahir Z.A., Naveed M., and Arshad M. 2009. Rhizobacteria containing ACC-deaminase confers salt tolerance in maize grown on salt-affected fields. Canadian Journal of Microbiology 55(11): 1302-1309. https://doi.org/1139/w09-092.
30. Parihar P., Singh S., Singh R., Singh V.P., and Prasad S.M. 2015. Effect of salinity stress on plants and its tolerance strategies: a review. Environmental Science and Pollution Research 22(6): 4056-4075. https://doi.org/1007/s11356-014-3739-1.
31. Paul D., and Nair S. 2008. Stress adaptations in a plant growth promoting rhizobacterium (PGPR) with increasing salinity in the coastal agricultural soils. Journal of Basic Microbiology 48:1-7. https://doi.org/1002/jobm.200700365.
32. Sabet Teimouri M., Kafi M., Avarseji Z., and Orooji K. 2010. Effect of drought stress, corm size and corm tunic on morphoecophysiological characteristics of saffron (Crocus sativus) in greenhouse conditions. Journal of Agroecology 2(2): 323-334. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jag.v2i2.7639.
33. Salehi M., Kochaki A.R. and Nasiri Mahallati M. 2003. Nitrogen and chlorophyll content as an indicator of drought stress of wheat. Iranian Field Crop Research 1(2): 199-204. https://doi.org/1001.1.20081472.1382.1.2.7.5.
34. Shabala S., Bamurina O., and Newman L. 2000. Ion-specific mechanisms of osmoregulation in been mesophyll cells. Journal of Biology Sciences 331: 215-225. https://doi.org/10.1093/jexbot/51.348.1243.
35. Sziderics A.H., Rasche F., Trognitz F., Wilhelm E., and Sessitsch A. 2007. Bacterial endophytes contribute to abiotic stress adaptation in pepper plants (Capsicum annuum). Canadian Journal of Microbiology 53: 1195-1202. https://doi.org/10.1139/W07-082.
36. Tester M., and Davenport R. 2003. Na tolerance and Na transport in higher plants. Annals of Botany 91(5): 503-527. https://doi.org/10.1093/aob/mcg058.
37. Vives-Peris V., Gomez-Cadenas A., and Perez-Clemente R.M. 2018. Salt stress alleviation in citrus plants by plant growth-promoting rhizobacteria Pseudomonas putidaand Novosphingobium Plant Cell Reports 37: 1557-1569. https://doi.org/10.1007/s00299-018-2328-z.
38. Warrence N., Pearson K.E., and Bavder J.W. 2002. The basic of salinity and sodicity effect on soil physical properties. Journal of Plant Physiology 25: 64-70.
39. Xu G., Magen H., Tarchitzky J., and Kafkaki U. 2000. Advances in chloride nutrition. Advances in Agronomy 68: 96-150. https://doi.org/10.1016/S0065-2113(08)60844-5.
40. Zabihi H.R., Savagebi G.R., Khavazi K., and Ganjali A. 2009. Effect of application of Pseudomonas fluorescents on yield and yield components of wheat under different soil salinity levels. Journal of Water and Soil 23(1): 199-208. (In Persian with English abstract). https://doi.org/22067/JSW.V0I0.1551.
41. Zakar T., Laczko-Dobos H., Toth T.N., and Gombos Z. 2016. Carotenoids assist in cyanobacterial photosystem II assembly and function. Frontiers in Plant Science 7: 295. https://doi.org/3389/fpls.2016.00295.
42. Zeinali bafghi M., Gholamnezhad J., Esmailzadeh-Hosseini S.A., Shirmardi M., and Jafari A. 2020. Influence of growth promoting bacteria on growth and physiological traits of pistachio in saline soils. Horticultural Plants Nutrition 2(2): 107-129. (In Persian with English abstract). https://doi.org/22070/HPN.2020.4548.1030.
43. Zhang M., Fang Y., Ji Y., Jiang Z., and Wang L. 2013. Effects of salt stress on ion content, antioxidant enzymes and protein profile in different tissues of Broussonetia papyrifera. South African Journal of Botany 85: 1-9.‏ https://doi.org/10.1016/j.sajb.2012.11.005.