تاثیر محلول پاشی 24- اپی‌براسینولید بر رشد و عملکرد توت‌فرنگی رقم کاماروزا تحت شرایط تنش شوری در کشت بدون خاک

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی باغبانی/ دانشکده کشاورزی/ دانشگاه مراغه/ مراغه/ ایران

2 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

3 استادیار بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی کرمانشاه، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرمانشاه، ایران

4 عضو هیات علمی مرکز تحقیقات کشاورزی کردستان

چکیده

سابقه و هدف: تنش شوری یکی از مهم‌ترین تنش‌های محیطی است که به طور قابل توجهی باعث کاهش رشد و عملکرد بیشتر گونه‌های گیاهی می‌شود و از مهم‌ترین عوامل تهدید کننده تولید محصول در بسیاری از نقاط جهان می‌باشد. براسینواستروئیدها جزء اولین هورمون‌های استروئیدی کشف شده در گیاهان هستند که دارای فعالیت محرک رشد می‌باشند. همچنین براسینواستروئیدها در کاهش اثر نامطلوب تنش‌های محیطی مؤثرند. 24- اپی‌براسینولید به عنوان ماده کاهش دهنده اثر تنش‌های مختلف زیستی و غیر زیستی شناخته شده است. بنابراین، پژوهش حاضر با توجه به تأثیر براسینواستروئیدها بر القای تحمل به شوری در غلظت‌های مختلف بر خصوصیات کمی و کیفی میوه توت‌فرنگی تحت تنش شوری طراحی و اجرا شد.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق تأثیر کاربرد 24- اپی‌براسینولید به عنوان یک براسینواستروئید فعال با غلظت‌های ( صفر، 2 و 4 میکرومول در لیتر)، بر عملکرد، تعداد میوه، تعداد گل و برگ، سطح برگ، وزن تر ریشه، وزن خشک ریشه، محتوای نسبی آب برگ، اندازه میوه، نکروز شدن برگ، مواد جامد محلول، سفتی بافت میوه، پرولین، کلروفیل، نشت الکترولیت‌ها، فعالیت آنزیم‌های سوپر اکسید دیسموتاز و کاتالاز تحت تنش شوری با غلظت‌های مختلف (S1=0, S2=15, S3=30, S4=45 mM) به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 3 تکرار و در هر تکرار 4 گلدان توت‌فرنگی رقم کاماروزا در شرایط مزرعه‌ای دانشگاه مراغه انجام گرفت.
یافته‌ها: نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد شوری 45 میلی‌مولار سبب افزایش برگ‌های نکروزه (8/15 درصد)، نشت یونی (52 درصد) و پرولین (137 میکروگرم بر گرم) در گیاهان تحت تنش شد به عبارتی گویای این مطلب است که گیاهان برای مقاومت در برابر تنش، میزان پرولین خود را که بخشی از سیستم آنتی‌اکسیدانی است افزایش می‌دهند. استفاده از 24- اپی‌براسینولید در غلظت 4 میکرومول در لیتر بیشترین تاثیر را بر عملکرد (25/59 گرم در بوته)، سطح برگ (25/96 سانتی مترمربع)، تعداد گل (96/8 عدد) و میوه (78/5 عدد) و برگ (41/17 عدد)، سطح کلروفیل کل (63/1 میکروگرم بر میلی‌گرم)، وزن تر (01/7 گرم) و خشک (26/1 گرم) ریشه، محتوای نسبی آب برگ (50/60 درصد)، سفتی بافت میوه (52/1 کیلوگرم بر سانتی‌مترمربع)، مواد جامد محلول (58/10 درصد)، اندازه میوه (61/3 سانتی‌مترمکعب) و همچنین کاهش نشت یونی (43 درصد) داشته است. افزاش فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز در گیاهانی که به طور توأم با 24- اپی‌براسینولید و تنش شوری تیمار شده بودند، نسبت به گیاهانی که فقط در معرض تنش شوری بودند، نشان دهنده فعال شدن سیستم آنتی‌اکسیداتیو و حفاظتی گیاه به وسیله 24- اپی‌براسینولید و کاهش خسارت اکسیداتیو در این گیاهان می‌باشد.
نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان می‌دهد کاربرد تنظیم کننده‌های زیستی گیاهی مانند براسینواستروئید به طور موفقیت آمیزی اثرات نامطلوب تنش شوری بر روی پارامترهای رشد و عملکرد میوه توت‌فرنگی رقم کاماروزا را کاهش می‌دهد. بنابراین به منظور توسعه کشت ارقام توت‌فرنگی در مناطق شور می‌توان از نتایج این پژوهش بهره‌مند گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of 24- Epibrassinolide foliar application on the “Camarosa” strawberry plant growth and fruit yield under salinity stress condition in soilless culture

نویسندگان [English]

  • seyed morteza zahedi 1
  • Zahra Sadat Asgarian 2
  • Rahmatollah Gholami 3
  • farhad karami 4
1 Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, University of Maragheh, P.O. Box 55136-553, Maragheh, Iran
2 Department of Horticultural Sciences, Bu-Ali Sina University, Hamedan 6517833131, Iran
3 Horticultural Crops research Department, Kermanshah Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Kermanshah, Iran
4 Horticultural Crops research Department, Kurdistan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Sanandaj, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Salinity stress is one of the most important environmental stresses that significantly reduce growth and yield of most herbaceous species. It is considered as the most important threatening factor in production of crops in several parts of the world. Brassinosteroids are the first steroid hormones found in plants that have growth stimulator activity. They are also effective in reducing the adverse effects of environmental stresses. 24-Brassinolide is known as a reducing agent against various biological and non-biological stresses. Therefore, the present study was carried out with respect to the effect of brassinosteroids on salinity. This study was designed and implemented to investigate the effect of different concentrations of 24-epibrassinolide on the quantitative and qualitative characteristics of strawberry fruit under salinity stress.
Materials and Methods: The present study investigated the effect of extrinsic application of 24-epibrassinostroide as an active 24-brassinosteroid (0, 2 and 4 μmol) on fruit yield, number of fruits, flowers and leaves, leaf area, fresh and dry weight of root, relative water content of leaves, fruit size, leaf necrosis, total soluble solid, firmness, soluble carbohydrates, proline, total chlorophyll, electrolyte leakage, superoxide dismutase and catalase under salinity stress with different concentrations (S1 = 0, S2 = 15, S3 = 30, S4 = 45 Mm). It was carried out as a factorial experiment in the form of random complete block design with 3 replications in non-greenhouse conditions of University of Maragheh.
Results: The results of this study showed that salinity of 45 mM increased necrotic leaves (15.8%), ion leakage (52%), and proline (137 µg/g) in stressed plants, i.e. the plants increase their proline content, which is part of the antioxidant system, to resist stress. Using 24-brassinolide at the concentration of 4 μm showed the greatest effect on yield (59.25 g/plant), leaf area (96.25 cm2), number of flowers (8.96), fruits (5.78) and leaves (17.41), total chlorophyll levels (1.63 μg/mg), fresh (7.01 g) and dry (1.26 g) weight of root, relative water content of leaves (60.50%), firmness (1.52 kg/cm2), total soluble solid (10.58%), fruit size (3.61 cm3), and reduction of ion leakage (43%) as well. Increasing the activity of catalase and superoxide dismutase enzymes in plants treated with 24-epibrassinolide and salinity stress versus the ones that were only exposed to salinity stress showed activation of the antioxidant system and plant protection by 24-Brosinosteroids and reduction of oxidative damage in these plants.
Conclusion: The present study showed that using plant biochemical regulator such as brassinosteroids have successfully reduced the adverse effects of salinity stress on growth parameters and fruit yield of strawberry cv. Camarosa. Therefore, the results of this research can be used to progress cultivation of strawberry cultivars in saline areas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Superoxide dismutase
  • 24-epibrassinostroide
  • Proline
  • Salinity stress
  • Strawberry
1.Abbas, S., Latif, H.H. and Elsherbiny,
E.A. 2013. Effect of 24-epibrassinolide on
the physiological and genetic changes on
two varieties of pepper under salt stress
conditions. Pak. J. Bot. 45: 4. 1273-1284.
2.Ali, B., Hayat, S. and Ahmad, A. 2007.
28-Homobrassinolide ameliorates the
saline stress in chickpea (Cicer arietinum
L.). Environ. Exp. Bot. 59: 2. 217-223.
3.Anjum, S.A., Xie, X.Y., Wang,
L.C., Saleem, M.F., Man, C. and Lei,
W. 2011. Morphological, physiological
and biochemical responses of plants
to drought stress. Afr. J. Agric. Res.
6: 9. 2026-2032.
4.Asghari, M.R. and Zahedipur Sheshgelani,
P. 2016. Growth, yield and qualitative
characteristics of strawberry (Fragaria
ananassa cv. Sabrosa) under effect of
24- Epibrassinolide. Agri. Knowl. and
Sustain. Product. 25: 4. 149-160. (In
Persian with English abstract)
5.Asha, A. and Lingakumar, K. 2015.
Effect of 24-epibrassinolide on the
morphological and biochemical constitutions
Vigna unguiculata (L.) seedling. Indian J.
Sci. Res. Technol. 3: 35-39.
6.Ashraf, M., Akram, N.A., Arteca, R.N.
and Foolad, M.R. 2010. The
physiological, biochemical and molecular
roles of brassinosteroids and salicylic acid
in plant processes and salt tolerance.
CRC. Crit. Rev. Plant Sci. 29: 3. 162-190.
7.Ashraf, M. and M. Foolad. 2007.
Improving plant abiotic-stress resistance
by exogenous application of
osmoprotectants glycine betaine and
proline. Environ. Exp. Bot. 59: 206-216.
8.Ayala-Zavala, J.F., Wang, S.Y., Wang,
C.Y. and González-Aguilar, G.A. 2007.
High oxygen treatment increases
antioxidant capacity and postharvest life
of strawberry fruit. Food Technol.
Biotechnol. 45: 2. 166-173.
9.Bailly, C. 2004. Active oxygen species
and antioxidants in seed biology. Seed
Sci. Res. 14: 2. 93-107.
10.Bajguz, A. and S. Hayat. 2009. Effects
of brassinosteroids on the plant
responses to environmental stresses.
Plant Physiol. Biochem. 47: 1. 1-8.
11.Bates, L.S., Waldren, R.P. and Teare,
I.D. 1973. Rapid determination of free
proline for water-stress studies. Plant
and Soil. 39: 1. 205-207.
12.Behnamnia, M., Manochehri Kalantari,
Kh., Rezanegad, F. and Tata, M. 2009.
Study of effects of 42-epibrassinolide on
reduction of water stress in tomato
plants (Lycopersicon esculentum L.).
PhD Thesis Plant Physiology Kerman
Univ. 173p. (In Persian)
13.Bethke, P.C. and Drew, M.C. 1992.
Stomatal and nonstomatal components
to inhibition of photosynthesis in leaves
of Capsicum annuum during progressive
exposure to NaCl salinity. Plant Physiol.
99: 1. 219-226.
14.Brosa, C. 1999. Biological effects of
brassinosteroids. Crit. Rev. Biochem.
Mol. Biol. 34: 5. 339-358.
15.Chance, B. and Maehly, A. 1955. [136]
Assay of catalases and peroxidases.
Methods in Enzymol. 2: 764-775.
16.Giannopolitis, C.N. and Ries, S.K. 1977.
Superoxide dismutases I. Occurrence in
higher plants. Plant Physiol. 59: 2. 309-314.
17.Gill, S.S. and Tuteja, N. 2010. Reactive
oxygen species and antioxidant
machinery in abiotic stress tolerance in
crop plants. Plant Physiol. Biochem.
48: 12. 909-930.
18.Ghorbani, B. and Pakish, Z. 2016.
Effects of brassinosteroids on reducing
the adverse effects of cold on grape
fruit of Rish Baba (Vitis vinifera L.
Rish baba) during storage. Herb. Prod.
39: 65-78. (In Persian)
19.Hayat, S., Hasan, S.A., Yusuf,
M., Hayat, Q. and Ahmad, A.
2010. Effect of 28-homobrassinolide
on photosynthesis, fluorescence and
antioxidant system in the presence or
absence of salinity and temperature in
Vigna radiata. Environ. Exp. Bot.
69: 2. 105-112.
20.Jiang, M. and Zhang, J. 2001. Effect
of abscisic acid on active oxygen
species, antioxidative defence system
and oxidative damage in leaves of
maize seedlings. Plant Cell Physiol.
42: 11. 1265-1273.
21.Karlidag, H., Yildirim, E. and Turan, M.
2011. Role of 24-epibrassinolide in
mitigating the adverse effects of salt
stress on stomatal conductance,
membrane permeability, and leaf water
content, ionic composition in salt
stressed strawberry (Fragaria ×
ananassa). Sci. Hortic. 130: 1. 133-140.
22.Kaya, C., Kirnak, H., Higgs, D. and
Saltali, K. 2002. Supplementary calcium
enhances plant growth and fruit yield in
strawberry cultivars grown at high
(NaCl) salinity. Sci. Hortic. 93: 1. 65-74.
23.Khripach, V., Zhabinskii, V. and de
Groot, A. 2000. Twenty years of
brassinosteroids: steroidal plant
hormones warrant better crops for the
XXI century. Ann. Bot. 86: 3. 441-447.
24.Kobayashi, H., Wang, C. and Pomper,
K.W. 2008. Phenolic content and
antioxidant capacity of pawpaw fruit
(Asimina triloba L.) at different ripening
stages. Hortic. Sci. 43: 1. 268-270.
25.Lawlor, D.W. and Cornic, G. 2002.
Photosynthetic carbon assimilation and
associated metabolism in relation to
water deficits in higher plants. Plant Cell
Environ. 25: 2. 275-294.
26.Mahajan, S. and Tuteja, N. 2005. Cold,
salinity and drought stresses: an
overview. Arch. Biochem. Biophys.
444: 2. 139-158.
27.McCollum, T. and McDonald, R. 1991.
Electrolyte leakage, respiration, and
ethylene production as indices of
chilling injury in grapefruit. Hortic. Sci.
26: 9. 1191-1192.
28.McCord, J.M. 2000. The evolution of
free radicals and oxidative stress. Am. J.
Med. 108: 8. 652-659.
29.Munns, R. 2002. Comparative
physiology of salt and water stress. Plant
Cell Environ. 25: 2. 239-250.
30.Ozdemir, F., Bor, M., Demiral, T.
and Türkan, I. 2004. Effects of
24-epibrassinolide on seed germination,
seedling growth, lipid peroxidation, proline
content and antioxidative system of rice
(Oryza sativa L.) under salinity stress. Plant
Growth Regul. 42: 3. 203-211.
31.Parida, A.K. and Das, A. B. 2005. Salt
tolerance and salinity effects on plants: a
review. Ecotoxicol. Environ. Saf.
60: 3. 324-349.
32.Pipattanawong, N., Fujishige, N.,
Yamane, K. and Ogata, R. 1996. Effects
of brassinosteroid on vegetative and
reproductive growth in two day-neutral
strawberries. J. JPN. Soc. Hortic. Sci.
65: 3. 651-654.
33.Porra, R.J. 2002. The chequered history
of the development and use of
simultaneous equations for the accurate
determination of chlorophylls a and b.
Photosynth. Res. 73: 1. 149-156.
34.Prakash, M., Suganthi, S.,
Gokulakrishnan, J. and Sabesan, T.
2008. Effect of homobrassinolide on
growth, physiology and biochemical
aspects of sesame. Karnataka J. Agric.
Sci. 20: 1. 110-112.
35.Qadir, M., Ghafoor, A. and Murtaza, G.
2000. Amelioration strategies for saline
soils: a review. Land Degrad. Dev.
11: 6. 501-521.
36.Rao, S.S.R., Vardhini, B.V., Sujatha, E.
and Anuradha, S. 2002. Brassinosteroids-a
new class of phytohormones. Curr. Sci.
52: 10. 1239-1245.
37.Roghabadi, A. and Pakkish., Z. 2014.
Role of brassinosteroid on yield, fruit
quality and postharvest storage of ‘Tak
Danehe Mashhad’sweet cherry (Prunus
avium L.). Agric. Commun. 2: 4. 49-56.
38.Saied, A.S., Keutgen, A.J. and Noga, G.
2005. The influence of NaCl salinity on
growth, yield and fruit quality of
strawberry cvs.‘Elsanta’and ‘Korona’.
Sci. Hortic. 103: 3. 289-303.
39.Shahbazi, M., Amini, F. and Asghari,
Gh. 2014. Effect of salinity stress on
lipid peroxidation, ion leakage and
proline in a medicinal plant (Lippia
citriodora L.) under the treatment of
24-epinephrine. M.Sc. Thesis on Science
of Faculty, Arak University. 71p. (In
Persian)
40.Soussi, M., Ocana, A. and Lluch, C.
1998. Effects of salt stress on growth,
photosynthesis and nitrogen fixation in
chick-pea (Cicer arietinum L.). J. Exp.
Bot. 49: 325. 1329-1337.
41.Stepien, P. and Kłbus, G. 2006. Water
relations and photosynthesis in Cucumis
sativus L. leaves under salt stress. Biol.
Plantarum. 50: 4. 610-616.
42.Sudhir, P. and Murthy, S. 2004. Effects
of salt stress on basic processes of
photosynthesis. Photosynth. 42: 4. 481-486.
43.Swamy, K.N., Rao, S. and Ram, S.
2010. Effect of brassinosteroids
on rooting and early vegetative growth
of coleus [Plectranthus forskohlii
(Willd.) Briq.] stem cuttings. Iran J. Nat.
Prod. Res. 1: 1. 68-73.
44.Tester, M. and Davenport, R. 2003. Na+
tolerance and Na+ transport in higher
plants. Ann Bot. 91: 5. 503-527.
45.Wu, X.X., Ding, H.D., Zhu, Z.W., Yang,
S.J. and Zha, D.S. 2012. Effects of
24-epibrassinolide on photosynthesis of
eggplant (Solanum melongena L.)
seedlings under salt stress. Afr. J.
Biotechnol. 11: 35. 8665-8671.
46.Xia, X.J., Wang, Y.J., Zhou, Y.H., Tao,
Y., Mao, W.H., Shi, K., Asami, T., Chen,
Z. and Yu, J.Q. 2009. Reactive oxygen
species are involved in brassinosteroidinduced stress tolerance in cucumber.
Plant Physiol. 150: 2. 801-814.
47.Yamasaki, S. and Dillenburg, L.R. 1999.
Measurements of leaf relative water
content in Araucaria angustifolia. Rev.
Bras. Fisiol. Veg. 11: 2. 69-75.
48.Zhu, Z., Zhang, Z., Qin, G. and Tian, S.
2010. Effects of brassinosteroids on
postharvest disease and senescence of
jujube fruit in storage. Postharvest Biol.
Technol. 56: 1. 50-55.