اثر تنش‌های شوری و خشکی بر رویش جوانه‌های ریزوم گیاهArundo donax L. در شرایط دمایی مختلف

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 7، دوره 36، شماره 4 - شماره پیاپی 58، دی 1401، صفحه 481-498   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2022.76744.1092

نویسندگان

محسن الهی نژاد؛ قربانعلی اسدی^* ؛ رضا توکل افشاری

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

به‌منظور بررسی اثر تیمار خشکی و شوری بر مراحل رشد و زمان آغازش ریزوم گیاه قمیش Arundo donax آزمایشی در سال 1399 در دانشگاه فردوسی مشهد با استفاده از ریزوم های جمع‌آوری‌شده از اکوتیپ گرگان و به‌صورت طرح کاملاً تصادفی در 4 تکرار در اتاقک رشد در 5 سطح دمایی (5، 10، 15، 20، 25 و 30 درجه سانتی‌گراد) به‌صورت جداگانه انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل سطوح مختلف تنش خشکی {0 (آب مقطر)، 0.4-، 0.8- و 1.2- مگاپاسکال} و سطوح مختلف تنش شوری {0 (آب مقطر)، 4، 8 و 12 دسی زیمنس بر متر} بود. نتایج کلی آزمایش نشان داد که با افزایش میزان شوری و خشکی، میزان جوانه‌زنی ریزوم ها کاهش پیدا می‌کند. همچنین نتایج نشان داد که جوانه‌زنی ریزوم گیاه قمیش از دمای 5 درجه سانتی‌گراد تا دمای 30 درجه سانتی‌گراد امکان‌پذیر است اما بیشترین میزان جوانه‌زنی به میزان 74 درصد در دمای 15 درجه سانتی‌گراد اتفاق افتاد و پس ‌از آن دمای 20 درجه به مقدار 66 درصد در تیمار شاهد جوانه‌زنی داشت. کمترین درصد جوانه‌زنی در بالاترین سطح شوری و خشکی در دمای 15 و 30 درجه سانتی‌گراد به مقدار 4 درصد مشاهده شد. درصد جوانه‌زنی و سایر شاخص‌های جوانه‌زنی با کاهش دما از 15 درجه سانتی‌گراد به 5 درجه سانتی‌گراد کاهش پیدا کرد. همین روند نیز با افزایش دما از 20 درجه سانتی‌گراد به 30 درجه سانتی‌گراد مشاهده شد که نشان می‌دهد، بهترین دما برای رویش جوانه‌های ریزوم قمیش بین 15 تا 20 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. تأثیر میزان شوری و خشکی بر میزان جوانه‌زنی در دماهای مختلف نشان داد که با افزایش سطح تنش شوری و خشکی میزان جوانه‌زنی کاهش پیدا می‌کند، اما با افزایش سطح خشکی میزان کاهش درصد جوانه‌زنی بیش از سطح شوری بود و کاهش رویش جوانه‌های ریزوم قمیش بیشتر تحت تأثیر افزایش میزان خشکی خاک قرار گرفت. اثر متقابل سه‌گانه شوری،خشکی و دما در تمامی پارامترها به‌جز سرعت جوانه‌زنی تعدیل‌شده در سطح احتمال %99 معنی‌دار بود که این امر نشان می‌دهد که جوانه‌زنی ریزوم گیاه قمیش به‌شدت تحت تیمار خشکی، شوری و دماهای مختلف قرار دارد و وجود هر یک از این تیمارها در شرایط طبیعی می‌تواند جوانه‌زنی آن را مختل نماید.

کلیدواژه‌ها

تنش‌های محیطی؛ جوانه‌زنی؛ گیاه مهاجم؛ قمیش

مراجع

Abichandani, S.L. (2007). The potential impact of the invasive species Arundo donax on water resources along the Santa Clara River: seasonal and diurnal transpiration. University of California, Los Angeles P. 44.

2. Ahmad, R., Liow, P-S., Spencer, D.F., & Jasieniuk, M. (2008). Molecular evidence for a single genetic clone of invasive Arundo donax in the United States. Aquatic Botany 88: 113-120.
3. Alvarado, V., & Bradford, K.J. (2002). A hydrothermal time model explains the cardinal temperatures for seed germination. Plant, Cell and Environment 25(8): 1061-1069. http://doi.org/10.1046/j.1365-3040.2002.00894.x.
4. Bell, G.P. (1997). Ecology and management of Arundo donax, and approaches to riparian habitat restoration in Southern California. Plant Invasions 103-113.
5. Burke, I.C., Thomas, W.E., Spears, J.F., & Wilcur, J.W. (2003). Influence of environmental factor on after-ripened crowfootgrass (Dactyloctenium aegyptium) seed germination. Indian Journal of Weed Science 51: 342-347.
6. Chauhan, B.S., Gill, G., & Preston, C. (2006). Factors affecting seed germination of annual sowthistle (Sonchus oleraceus) in southern Australia. Indian Journal of Weed Science 54: 658–668.
7. Chaves, M.M., Flexas, J., & Pinheiro, C. (2009). Photosynthesis under drought and salt stress: regulation mechanisms from whole plant to cell. Annals of Botany 103: 551–560. https://doi.org/10.1093/aob/mcn125.
8. Cosentino, S.L., Patanè, C., Sanzone, E., Testa, G., & Scordia, D. (2016). Leaf gas exchange, water status and radiation use efficiency of giant reed (Arundo donax L.) in a changing soil nitrogen fertilization and soil water availability in a semi-arid Mediterranean area. European Journal of Agronomy 72: 56–69.
9. Decruyenaere, J.G., & Holt, J.S. (2005). Ramet demography of a clonal invader, Arundo donax (Poaceae), in Southern California. Plant Soil 277: 41–52.
10. Else, J.A. (1996). Post-flood establishment of native woody species and an exotic, Arundo donax, in a southern California riparian system. MSc Thesis, San Diego State University, USA.
11. Fuller, T.C., & Barbe, G.D. (1985). The Bradley method of eliminating exotic plants from natural reserves. Fremontia 13(2): 24-26.
12. Guan, B., Zhou, D., Zhang, H., Tian, Y., & Wang, P. (2008). Germination responses of Medicago ruthenica seeds to salinity, alkalinity and temperature. J. Arid Enviromental 73: 135-138.
13. Hardion, L.,Verlaque, R., Baumel, A., Juin, M., Vila, B. (2012). Revised systematics of Mediterranean Arundo (Poaceae) based onAFLPfingerprints and morphology. Taxon 61: 1217–1226.
14. Haworth, M., Cosentino, S.L., & Marino, G. (2017). Physiological responses of Arundo donax ecotypes to drought: a common garden study. GCB Bioenergy 9: 132–143. https//doi.org/10.1111/gcbb.12348.
15. Herrera, A.M., & Dudley, T.L. (2003). Reduction of riparian arthropod abundance and diversity as a consequence of giant reed (Arundo donax) invasion. Biological Invasions 5: 167–177.
16. Holt, J.S., & Orcutt, D.R. (1996). Temperature thresholds for bud sprouting in perennial weeds and seed germination in cotton. Indian Journal of Weed Science 44: 523–533.
17. ISSG. (2007). Global Invasive Species Database (GISD). Invasive Species Specialist Group of the IUCN Species Survival Commission. Information website: http://www.issg.org.database.
18. Iverson, M.E. (1994). The impact of Arundo donax on water resources. In: Jackson, N.E., P.Frandsen, S. Douthit (eds.), November 1993 Arundo donax workshop proceedings: 19-25.
19. Johnson, M., Dudley, T., & Burns, C. (2006). Seed production in Arundo donax. Cal-IPC News 14: 12–13
20. Juneau, K.J., & Tarasoff, C.S., (2013). The seasonality of survival and subsequent growth of common reed (Phragmites australis) rhizome fragments. Invasive Plant Science and Management 6: 79- 86.
21. Kigel, J., & D. Koller. (1985). Asexual reproduction f weeds. P 65-100 in S. 0. Duke, ed. Weed Physiology. Vol. I. Reproduction and Ecophysiology. CRC Press, Inc., Boca Raton, FL.
22. Michel, B.E., (1983). Evaluation of the water potentials of polyethylene glycol 8000 both in the absence and presence of other solutes. Plant Physiology 72: 66-70.
23. Munns, R.M.T. (2008). Mechanisms of salinity tolerance. Annu.Rev. Plant Biology 59: 651- 681.
24. Pimentel, D., Zuniga, R., & Morrison, D. (2005). Update on the environmental and economic costs associated with alien-invasive species in the United States. Ecological Economics 52: 273–288.
25. Rahman, H.O. (2006). Examining the biology, ecology and weed management licorice. Project Report. Scientific Research Council 124p. (In Persian with English abstract)
26. Sánchez, E., Scordia, D., Lino, G., Arias, C., Cosentino, S.L., & Nogués, S. (2017). Salinity and water stress effects on biomass production different Arundo Donax. Journal of Experimental Botany 52: 258–281.
27. Shea, K., & Chesson, P. (2002). Community ecology theory as a framework for biological invasions. Trends in Ecology and Evolution 17: 170–176.
28. Shi, Q.Y., & Cao, H.H. (2012). Effects of Drought Stress on Stalk Germination and Seedling Growth of Arundo donax. Research of Soil and Water Conservation. Information website: http://en.cnki.com.cn
29. Soerjani, M., & Soemarwoto, O. (1969). Some factors affecting the germination of alangalang (Imperata cylindrica) rhizome buds. Pacific Science Association 3(15): 376-380.
30. Springer, T.L. (2005). Germination and early seedling growth of chaffy-seeded grasses at negative water stress. Crop Sciences 45: 2075-2080.
31. Steinmaus, S.J., Prather, T.S., & Holt, J.S. (2000). Estimation of base temperatures for nine weed species. Journal of Experimental Botany 51: 275–286. https://doi.org/10.1093/jexbot/51.343.275.
32. Tester, M., & Davenport, R. (2003). Na+ tolerance and Na+ transport in higher plants. Invasive Plant Science and Management Botany 91: 503–512. https://doi.org/10.1093/aob/mcg058.
33. USDA-ARS. (2014). Germplasm Resources Information Network (GRIN). Online Database. Beltsville, Maryland, USA: National Germplasm Resources Laboratory. Information website: https://Npgsweb.ars-grin.gov.gringlobal.taxon.taxonomysearch.aspx.
34. Valli, F., Trebbi, D., Zegada-Lizarazu, W., Monti, A., Tuberosa, R., & Salvi, S. (2017). In vitro physical mutagenesis of giant reed (Arundo donax L.). GCB Bioenergy 9: 1380–1389. https://doi.org/10.1111/gcbb.12458.
35. Wijte, A.H.B.M., Mizutani,T., Motamed, E.R., Merryfield, M.L., &Alexander, D.E. (2005). Temperature and endogenous factors cause seasonal patterns in rooting by stem fragments of the invasive Giant Reed, Arundo donax (Poaceae). International Journal of Plant Sciences 166: 507–517.
36. Zuniga, G.E., Argandona, V.H., Niemeyer, H.M., & Corcuera, L.J. (1983). Hyroxamic content in wild and cultivated Gramineae. Phytochemistry 22(12): 2665-2668.