ارزیابی تحمل به تنش کم آبی در تعدادی از توده‌های سیاه‌دانه

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه یاسوج

2 عضو هیت علمی دانشگاه یاسوج

چکیده

سابقه و هدف: سیاه‌دانه یکی از گیاهان دارویی مهم و ارزشمندی است که علاوه بر خودرو بودن این گیاه، به سبب کاربرد فراوان آن در صنایع داروسازی، در نقاط مختلف ایران به میزان فراوانی کشت می‌شود اما عوامل محدودکننده محیطی می‌توانند تأثیر نامطلوبی بر رشد و تولید آن داشته باشند. خشکی یکی از مهمترین بازدارنده‌های تولید گیاهان در بسیاری از مناطق خشک و نیمه‌خشک دنیا و ایران است. تولید و پتانسیل سیاه‌دانه نیز تحت تاثیر تنش کم‌آبی قرار می‌گیرد. به همین دلیل این مطالعه با هدف بررسی واکنش عملکرد و اجزای عملکرد ده توده سیاه‌دانه به تنش کم‌آبی اجرا گردید.
مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر در سال زراعی 1392 در شهرستان آباده واقع در استان فارس در قالب اسپلیت پلات با طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. عامل اصلی در دو سطح شامل تنش کم‌آبی و عدم تنش کم‌آبی و عامل فرعی ده توده‌ سیاه‌دانه بودند. تنش کم آبی از مرحله گیاهچه‌ای تا آخر فصل رشد اعمال گردید. صفات مورد مطالعه عبارت بودند از: ارتفاع بوته، تعداد شاخه‌های فرعی، تعداد فولیکول در بوته، تعداد دانه در فولیکول، تعداد دانه در بوته، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، درصد روغن، عملکرد روغن، میزان پرولین، قندهای محلول و میزان پتاسیم. آمار توصیفی برای کلیه صفات و شاخص تحمل به تنش برای عملکردهای دانه و روغن محاسبه شدند.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر آبیاری برای کلیه صفات معنی دار گردید و اثر ژنوتیپ برای صفات تعداد فولیکول در بوته، عملکرد بذر، درصد روغن، میزان پرولین و قندهای محلول غیر معنی دار و برای بقیه صفات معنی دار بود. برهمکنش آبیاری و ژنوتیپ نیز برای اکثر صفات به‌جزء برای عملکرد دانه، عملکرد روغن و میزان پرولین معنی دار بود. در شرایط تنش کم آبی توده‌ اراک از نظر صفات ارتفاع بوته، تعداد دانه در فولیکول، تعداد دانه در بوته و میزان پتاسیم، بالاترین مقادیر را داشت. گروه‌بندی توده‌ها براساس نمودار سه بعدی شاخص تحمل به تنش‌ و عملکرد در شرایط تنش و بدون تنش نشان داد که توده اراک در شرایط تنش از نظر عملکرد و اجزای عملکرد دانه و توده هند از نظر عملکرد روغن نسبت به سایر ارقام برتر بودند. نتایج حاصل از شدت تنش نشان داد که صفات پرولین و تعداد شاخه‌های فرعی با مقدار 59/0 بیشترین تأثیر را از تنش کم آبی پذیرفتند.
نتیجه‌گیری: براساس نتایج حاصل از این مطالعه تمام ویژگی‌های مورفوفیزیولوژی اندازه‌گیری شده سیاه‌دانه تحت تاثیر کم‌آبی قرار گرفتند. تنوع کافی از نظر برخی ویژگی‌های مهم مثل درصد روغن و تحمل به کم‌آبی در بین ژنوتیپ‌های سیاه‌دانه وجود دارد. از اینرو می‌توان با توجه به نتایج این مطالعه اقدام به کشت ژنوتیپ‌های متحمل به کم‌آبی در مناطقی که احتمال کم‌آبی وجود دارد نمود و در برنامه‌های اصلاحی جهت بهبود تحمل به کم‌آبی از آن‌ها استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of drought tolerance in some black cumin (Nigella sativa L.) landraces

چکیده [English]

Background and objectives: Increasing consumer demand for medicinal plants needs to develop agro-management and planning correctly. Black cumin is one of the important and valuable medicinal plants and, due to its frequent application in the pharmaceutical industry, is cultivated in different parts of Iran but, limiting environmental factors have a negative impact on its growth and production. Drought is one of the main inhibitors for crop production in Iran and many arid and semi-arid regions. Production and potential yield of black cumin also can affect by drought stress. There are not many reports available about drought tolerance of black cumin. Therefore, this research focused on response of 10 black cumin genotypes to water-stress condition.
Materials and methods: In order to study the effects of drought stress on morpho-physiological traits including oil and grain yield of black cumin an investigation was carried out in Abadeh (city of Fars province) in 2014. The experimental design was split plot based on complete randomized block design with three replications. Water-stress and well-water conditions as main factor and 10 black cumin genotypes were used as sub-factor. Application of drought stress was seedling to ripening stages. Plant height, number of lateral branches, number of follicles per plant, number of seeds per follicle, number of seeds per plant, 1000 grain weight, grain yield, oil content, oil yield, proline content, total soluble sugars and potassium content of black cumin genotypes were measured in both stress and non-stress conditions. Descriptive statistic parameters for all the above measured traits and stress tolerance index (STI) for oil and grain yield were calculated. Data subjected to analysis of variance and means comparison using SAS and Excel soft wares.
Results: Analysis of variance showed that the effect of drought stress for all the measured traits, genotype effect for the most of traits except for the number of follicles per plant, grain yield, oil content percentage, proline and total soluble sugars contents, and interaction between drought and genotype for all traits except for grain yield, oil yield, and proline content were significant. Arak genotype had the highest values for plant height, seed number per follicle, number of seeds per plant and potassium content in water-stress condition. Classification of genotypes using three-dimensional plots of stress tolerance index, stress and non-stress oil and grain yields showed that Arak and Indian were tolerant genotypes for grain and oil yields respectively. Stress intensity results indicated that proline content and number of lateral branches (SI=0.59) more affected by drought stress.
Conclusion: Morpho-physiological traits of black cumin affected by drought stress. There is enough genetic diversity for drought tolerance among black cumin genotypes. So, based on these results improvement of drought tolerance of black cumin is possible. These results can be used in breeding programs to improving drought tolerance of black cumin.

کلیدواژه‌ها [English]

  • genetic diversity
  • Oil content
  • Stress tolerance index
  • Yield
1. Bannayan, M., Nadjafi, F., Azizi, M., Tabrizi, L. and Rastgoo, M. 2008. Yield and seed quality of Plantago ovata and Nigella sativa under different irrigation treatments. Ind. Crops Prod.27: 11-16.

2. Blum, A. 2005. Drought resistance, water-use efficiency, and yield potential are they compatible, dissonant, or mutually exclusive? Aust. J. Agric. Res. 56: 1159–1168.

3. Antuono, D., Moretti, L.F. and Lovato, A.F.S. 2002. Seed yield, yield components, oil content and essential oil content and composition of Nigella sativa L. and Nigella damascena. Ind. Crop. Prod. 15: 59-69.

4. El-Mekawy, M.A.M. 2012. Growth and yield of Nigella sativa L. plant influenced by sowing date and irrigation treatments. Am. Eu. J. Agric. Environ. Sci. 12(4): 499-505.

5. Fernandez, G.C.J. 1992. Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. PP. 257-270. In: C.G. Kuo (Ed.), Adaptation of food crops to temperature and water stress, AVRDC, Shanhua, Taiwan.

6. Faravani, M., Razavi, A.R. and Farsi, M. 2006. Study of variation in some agronomic and anatomic characters of Nigella sativa L.landraces in Khorasan. Iran J. Med. Aromatic Plants. 22(3): 193-197. (In Persian)

7.Gershenzon, J. 1984. Changes in levels of plant secondary metabolites under water and nutrient stress. P 273-320. In: B.N. Timmermann, C. Steelink, F.A. Loewus (eds.), Phytochemical adaptations to stress, Springer, London.

8. Goksoy, A.T., Demir, A.O., Turan, Z.M. and Dagustu, N. 2004. Responses of safflower (Helianthus annusL.) to full and limited irrigation at different growth stages. Field Crops Res. 87: 167-178.

9.Ghamarnia, H., Khosravy, H. and Sepehri, S. 2010. Yield and water use efficiency of (Nigella sativa L.)under different irrigation treatments in a semi-aridregion in the west of Iran. J. Med. Plants Res.4 (16): 1612-1616.

10.Ghamarnia, H., Miri, E., Jafarizadeh, M. and Ghobadi, M. 2013. Determination of Nigella sativa L. water requirement by lysimetric method in an arid and semi-arid climate. J. Irrig. Sci. Eng. 35(4): 75-82. (In Persian).

11.Ghorbanli, M., Bakhshi Khaniki, G.R., SalimiElizei, S. and Hedayati, M. 2011. Effect of water deficit and its interaction with ascorbate on proline, soluble sugars, catalase and glutathione peroxidase amounts in Nigella sativa L. Iran J. Med. Aromatic Plants. 26(4): 466- 476. (In Persian)

12.Haj SeyedHadi, M.R., Darzi, M.T. and Riazi, G. 2016. Black cumin (Nigella  sativa L.) yield affected  by irrigation  and plant growth promoting bacteria. J. Med. Plants and By-prod. 2: 125-133.

13.Heidari, M. and Jahantighi, H. 2014. Evaluate effect of water stress and different amounts of nitro gen fertilizer on seed quality of black cumin (Nigella Sativa L.). Iran J. Agric. Res. 11(4): 640- 647.

14.Heidari, M. and Rezapor, A.R. 2011. Effect of water stress and sulfur fertilizer on grain yield, chlorophyll and nutrient status of black cumin (Nigella Sativa L.). J. Crop Prod. Process. 1(1): 81-91. (In Persian)

15.Irigoyen, J.J., Emerich, D.W. and Sanchez-Diaz, M. 1992. Water stress induced changes in concentration of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa (Medicago sativa) plants. Physiol. Plantarum. 84: 55-60

16.Kabiri, R., Nasibi, F. and Farahbakhsh, H. 2013. Study of some oxidative parameters induced by drought stress in Nigella sativa under hydroponic culture. J. Plant Process Fun. 2(3): 11-19. (In Persian)

17.Kabiri, R., Farahbakhsh, H. and Nasibi, F. 2014. Effect of drought stress on physiological and biochemical characteristics of Nigella sativa L. Iran J. Med. Aromatic Plants. 30(4): 600-609. (In Persian)

18.Karim, M., Himel, R.M., Ferdush, J. and Zakaria, M. 2017. Effect of irrigation levels on yield performance of black cumin. Int. J. Environ. Agri. Biotech. 2(2): 959-966.

19.Kyari, M.Z. 2008. Extraction and characterization of seed oils. Int. Agrophysics. 22: 139-142.

20.Laribi, B., Bettaieb, I., Kouki, K., Sahli, A., Mougou, A. and Brahim, M. 2009. Water deficit effects on caraway (Carumcarvi L.) growth, essential oils and fatty acids composition. Ind. Crops Prod. 30: 372-379.

21.Mozzafari, F., Ghorbanli, S., Babai, M. and Farzami, A. 2000. The effect of water stress on the seed oil of Nigella sativa L. J. Essential Oil Res. 12: 36-38.

22.Norozpoor, G. and Rezvani Moghaddam, P. 2005. Effect of different irrigation intervals and plant density on yield and yield components of black cumin (Nigella sativa). Iran J. Agric. Res. 3(2): 305-315. (In Persian)

23.Paquine, R. and Lechasseur, P. 1979. Observation surune method dosage la libredans les de plantes. Can. J. Bot. 57: 1851-1854.

24.Rezapor, A.R., Heidari, M., Galavi, M. and Ramrodi, M. 2011. Effect of water stress and different amounts of sulfur fertilizer on grain yield, yield components and osmotic adjustment in Nigella sativa L. Iran J. Med. Aromatic Plants. 27 (3): 384-396. (In Persian)

25.RezaeiChiyaneh, E. and Pirzad, A. 2014. Effect of salicylic acid on yield, component yield and essential oil of Black cumin (Nigella sativa L.) under water deficit stress. Iran J Agric Res. 12(3): 427-437. (In Persian)

26.Saberi, M.H., Nikkhah, H.R., Tajalli, H. and Arazmjo, E. 2013. Effects of terminal season drought stress on yield and choosing best tolerance indices in promising lines of Barley. Agronomy J. (Pajouhesh and Sazandegi). 107: 124-132. (In Persian)

27.Shubhra, K., Dayal, J., Goswami, C.L. and Munjal, R. 2004. Effects of water-deficit on oil of Calendula aerial parts. Biol. Plant. 48(3): 445-448.

28.Samarah, N., Mullen, R. and Cianzio, S. 2004. Size distribution and mineral nutrients of soybean seed in response to drought stress. J. Plant Nutr. 27(5): 815-835.

29.Solomon, A. and Beer, S. 1994. Effect of NaCl on the carboxylating activity of rubisco and absence of prolinerelated compatible solutes Plant. Physiol. Plantarum. 108: 1387-1394.

30.Tubino, M. and Roberto, O.T.G. 1990. Determination of calcium, phosphorus and potassium in leaf tissues by extraction with ethanol-water solvent. J. Analytical Letter. 23(12): 2339-2349.