تأثیر کاربرد برخی کودهای شیمیایی و آلی و تنش خشکی بر فعالیت آنزیم‌های سوپراکسید دسموتاز، پراکسیداز و پروتئین محلول کل در انگور رقم ’بیدانه قرمز‘

علوم باغبانی

مقاله 3، دوره 37، شماره 2 - شماره پیاپی 58، مرداد 1402، صفحه 325-336   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2023.73313.1102

نویسندگان

اکرم فاطمی^{* 1}؛ آسیه صفری¹؛ محسن سعیدی²؛ زهرا کلاه چی³

¹گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

²گروه ژنتیک و اصلاح نباتات،دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

³گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

تنش خشکی یکی از مهم­ترین عوامل محدودکننده عملکرد و کیفیت گیاهان است. در این پژوهش تأثیر تنش خشکی و کاربرد برخی کودهای شیمیایی و آلی بر فعالیت برخی آنزیم­های آنتی اکسیدانی برگ انگور ’بیدانه قرمز‘ در گلخانه بررسی شد. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با تیمارهای کودی: شاهد، سولفات پتاسیم (1250 میلی­گرم بر کیلوگرم)، کمپوست (پنج درصد وزنی) و بایوچار (ده درصد وزنی) در شرایط بدون تنش و تنش خشکی (به ترتیب 40 و 80 درصد رطوبت ظرفیت زراعی) در چهار تکرار انجام شد. فعالیت آنزیم­های سوپراکسید دسموتاز و پراکسیداز و مقدار پروتئین محلول کل برگ انگور اندازه­گیری شدند. یافته­ها نشان داد که اثر متقابل تنش خشکی و تیمار کودی بر فعالیت آنزیم­های سوپراکسید دسموتاز و پراکسیداز و مقدار پروتئین محلول کل برگ انگور معنی­دار بود (P<0.01). در شرایط تنش خشکی، بین تیمارهای کودی، فعالیت آنزیم سوپراکسید دسموتاز در تیمار سولفات پتاسیم به طور معنی­داری کمتر از تیمارهای کمپوست (2/19 درصد) و بایوچار (1/21 درصد) بود (P<0.01). در شرایط تنش خشکی، فعالیت آنزیم پراکسیداز در تیمار کمپوست به طور معنی­داری (P<0.01) بیشتر از تیمار سولفات پتاسیم (50 درصد) بود و با تیمار بایوچار اختلاف معنی­داری نداشت. بیشترین پروتئین محلول کل در تیمار بایوچار نسبت به شاهد (با افزایش دو برابری) دیده شد. افزایش پروتئین محلول کل برگ انگور با کاربرد بایوچار در شرایط تنش خشکی به افزایش فعالیت آنزیم­های سوپراکسید دسموتاز و پراکسیداز و قابلیت جذب عناصر غذایی پر مصرف و کم مصرف نسبت داده شد. بنابراین به منظور توصیه کودی در شرایط مشابه از نظر نوع خاک، سن و رقم انگور و نوع بایوچار، کاربرد بایوچار سپس کمپوست و در پایان سولفات پتاسیم پیشنهاد می­شود.

کلیدواژه‌ها

بایوچار؛ سولفات پتاسیم؛ عناصر پر مصرف؛ عناصر کم مصرف؛ کمپوست

مراجع

1. Abedi, T., & Pakniyat, H. (2010). Antioxidant enzymes changes in response to drought stress in ten cultivars of oilseed rape (Brassica napus L.). Czech Journal of Genetics and Plant Breeding, 46(1), 27-34. http://dx.doi.org/10.17221/17267/12009-CJGPB
2. Amini, Z., Hadad, R., & Moradi, F. (2009). The effect of water deficit stress on antioxidant enzymes during generative growth stages in barley (Hordeum vulgare L.). Isfahan University of Technology-Journal of Crop Production and Processing, 12(46), 65-74. (In Persian)
3. Beers, R.F., & Sizer, I.W. (1952). A spectrophotometric method for measuring the breakdown of hydrogen peroxide by catalase. Journal of Biology Chemistry, 195(1), 133-140. http://dx.doi.org/110.1016/S0021-9258(1019)50881-X
4. Biederman, L.A., & Harpole, W.S. (2013). Biochar and its effects on plant productivity and nutrient cycling: a meta‐ GCB Bioenergy, 5(2), 202-214. http://dx.doi.org/210.1111/gcbb.12037
5. Blokhina, O., Virolainen, E., & Fagerstedt, K.V. (2003). Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review. Annals of Botany, 91(2), 179-194. http://dx.doi.org/110.1093/aob/mcf1118
6. Candan, N., & Tarhan, L. (2003). The correlation between antioxidant enzyme activities and lipid peroxidation levels in Mentha pulegium organs grown in Ca²⁺, Mg²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ and Mn²⁺ stress conditions. Plant Science, 165(4), 769-776. http://dx.doi.org/710.1016/S0168-9452(1003)00269-00263
7. Castrillo, M., & Trujillo, I. (1994). Ribulose-1, 5-bisphosphate carboxylase activity and chlorophyll and protein contents in two cultivars of French bean plants under water stress and rewatering. Photosynthetica, 30, 175-181.
8. Conesa, M., De La Rosa, J., Domingo, R., Banon, S., & Pérez-Pastor, A. (2016). Changes induced by water stress on water relations, stomatal behaviour and morphology of table grapes (cv. Crimson Seedless) grown in pots. Scientia Horticulturae, 202, 9-16. http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2016.1002.1002
9. Cramer, G.R., Van Sluyter, S.C., Hopper, D.W., Pascovici, D., Keighley, T., & Haynes, P.A. (2013). Proteomic analysis indicates massive changes in metabolism prior to the inhibition of growth and photosynthesis of grapevine (Vitis vinifera ) in response to water deficit. BMC Plant Biology, 13(1), 1-22. https://doi.org/10.1186/1471-2229-1113-1149
10. Davoudi, M.H., Shahbazi, K., Feizollahzadeh Ardebil, M. & Rezaie, H. (2015). Methods of organic fertilizers’ analysis. Soil and Water Research Institute, Technical publication No. 531. (In Persian).
11. Gambetta, G.A., Herrera, J.C., Dayer, S., Feng, Q., Hochberg, U., & Castellarin, S.D. (2020). The physiology of drought stress in grapevine: towards an integrative definition of drought tolerance. Journal of Experimental Botany, 71(16), 4658-4676. http://dx.doi.org/4610.1093/jxb/eraa4313
12. Haider, G., Koyro, H.-W., Azam, F., Steffens, D., Müller, C., & Kammann, C. (2015). Biochar but not humic acid product amendment affected maize yields via improving plant-soil moisture relations. Plant and Soil, 395(1), 141-157. http://dx.doi.org/110.1007/s11104-11014-12294-11103
13. Hammerschmidt, R., Nuckles, E. & Kuć, J. (1982). Association of enhanced peroxidase activity with induced systemic resistance of cucumber to Colletotrichum lagenarium. Physiological Plant Pathology, 20(1), 73-82. http://dx.doi.org/10.1016/0048-4059(1082)90025-X
14. Joseph, S., Graber, E., Chia, C., Munroe, P., Donne, S., Thomas, T., Nielsen, S., Marjo, C., Rutlidge, H., & Pan, G.-X. (2013). Shifting paradigms: development of high-efficiency biochar fertilizers based on nano-structures and soluble components. Carbon Management, 4(3), 323-343. http://dx.doi.org/310.4155/cmt.4113.4123
15. Khoshgoftarmanesh, A.H. (2014). Principles of Plant Nutrition, Isfahan University of Technology press.
16. Liu, J., Schulz, H., Brandl, S., Miehtke, H., Huwe, B., & Glaser, B. (2012). Short‐term effect of biochar and compost on soil fertility and water status of a Dystric Cambisol in NE Germany under field conditions. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 175(5), 698-707. http://dx.doi.org/610.1002/jpln.201100172
17. Malusà, E., Laurenti, E., Ghibaudi, E., & Rolle, L. (2002). Influence of organic and conventional management on yield and composition of grape cv.'Grignolino'. XXVI International Horticultural Congress: Viticulture-Living with Limitations 640.
18. Mohammadi Torkashvand, A., Tofighi Alikhani, T., Kaviani, B., & Ghasemnejad, M. (2018). Impact of potassium on the yield of lily (Lilium longifolium× Asiatic Termoli) and antioxidant enzymes activity under drought stress. Journal of Plant Process and Function, 7(25), 29-38.
19. Pan, Y., Wu, L.J. & Yu, Z.L. (2006). Effect of salt and drought stress on antioxidant enzymes activities and SOD isoenzymes of liquorice (Glycyrrhiza uralensis Fisch). Plant Growth Regulation, 49(2), 157-165. http://dx.doi.org/110.1007/s10725-10006-19101-y
20. Ramzani, P.M.A., Shan, L., Anjum, S., Ronggui, H., Iqbal, M., Virk, Z.A., & Kausar, S. (2017). Improved quinoa growth, physiological response, and seed nutritional quality in three soils having different stresses by the application of acidified biochar and compost. Plant Physiology and Biochemistry, 116, 127-138. http://dx.doi.org/110.1016/j.plaphy.2017.1005.1003
21. Reddy, A.R., Chaitanya, K.V., & Vivekanandan, M. (2004). Drought-induced responses of photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. Journal of Plant Physiology, 161(11), 1189-1202. http://dx.doi.org/1110.1016/j.jplph.2004.1101.1013
22. Safari, A. (2018). Comparison of compost, biochar and potassium application on grapes properties under drought stress. M.Sc. Razi University.
23. Safari, A., Fatemi, A., Saiedi, M., & Kolahchi, Z. (2020). Effect of fertilizer management systems and water stress conditions on nutritional status of grapes (a greenhouse study). Journal of Soil Management and Sustainable Production, 10(1), 119-136 (In Persian with English abstract).
24. Safari, A., Fatemi, A., Saiedi, M., & Kolahchi, Z. (2022). Effect of drought stress on water use efficiency of grapevines (Vitis vinifera L.) cultivar ‘Bidaneh-Ghermez’ under different fertilizer treatments. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology), 35(4), 836-847. (In Persian with English abstract).
25. Safari, A., Fatemi, A., Saiedi, M., & Kolahchi, Z. (2021). Some biochemical characteristic changes of grapevine ‘Bidane-Ghermez’Influenced by drought stress using organic and inorganic fertilizers. Journal of Horticultural Science, 35(2), 267-281. (In Persian with English abstract)
26. Siedi, A., Seifi, E., & Rasoli, V. (2022). Evaluation of some physiological and biochemical characteristics of several promising grapevine cultivars under low irrigation conditions. Research in Pomology, 6(2).
27. Siosemardeh, A., Ahmadi, A., Poustini, K., & Ebrahimzadeh, H. (2003). Stomatal and nonstomatal limitations to photosynthesis and their relationship with drought resistance in wheat cultivars. Iranian Journal of Agricultural Science, 34(4), 93-106. (In Persian)
28. Siosemardeh, A., Gholami, S., Bahramnejad, B., Kanouni, H., & Sadeghi, F. (2014). Effect of drought stress on compatible osmolytes content, enzyme activity and grain yield in chickpea (Cicer arietinum) genotypes. Iranian Journal of Crop Sciences, 16(2), 109-124. (In Persian)
29. Sorori, S., Asgharzade, A., Marjani, A., & Samadi, M. (2022). Evaluation of drought stress tolerance among some of grape cultivars using physiological and biochemical studies. Journal of Horticultural Science, 36(2), 373-388. (In Persian with English abstract)
30. Sparks, D.L., Page, A.L., Helmke, P.A., & Loeppert, R.H. (2020). Methods of soil analysis, part 3: Chemical methods, John Wiley & Sons.
31. Talaei, A., Ghaderi, N., Ebadi, A., & Lesani, H. (2011). Biochemical responses of grape cvs Sahani and Bidane-Sefid, subjected to progressive drought. Iranian Journal of Horticultural Science, 42(3), 301-308. (In Persian)
32. Usmani, M.M., Nawaz, F., Majeed, S., Shehzad, M.A., Ahmad, K.S., Akhtar, G., Aqib, M., & Shabbir, R.N. (2020). Sulfate-mediated drought tolerance in maize involves regulation at physiological and biochemical levels. Scientific Reports, 10(1), 1-13. http://dx.doi.org/10.1038/s41598-41020-58169-41592
33. Van den Berg, L. & Zeng, Y. (2006). Response of South African indigenous grass species to drought stress induced by polyethylene glycol (PEG) 6000. South African Journal of Botany, 72(2), 284-286. http://dx.doi.org/210.1016/j.sajb.2005.1007.1006
34. Xin, X., Zhang, J., Zhu, A., & Zhang, C. (2016). Effects of long-term (23 years) mineral fertilizer and compost application on physical properties of fluvo-aquic soil in the North China Plain. Soil and Tillage Research, 156, 166-172. http://dx.doi.org/110.1016/j.still.2015.1010.1012