تلقیح بذر لیلکی ایرانی (Gleditsia caspica Desf) با مایکوریزای آرباسکولار برای افزایش تحمل به خشکی نهال‌ها

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق کارشناسی‌ارشد گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 دانشیار گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

سابقه و هدف: در مناطق خشک و نیمه خشک، استقرار، رشد و نمو درختان به‌ویژه نهال‌های جوان، به‌شدت تحت تأثیر کمبود آب هستند. لیلکی ایرانی یکی از گونه‌های جنگلی ارزشمند ایران است که به‌دلیل برخی ویژگی‌های منحصربفرد آن از جمله کم‌توقع و مقاوم بودن به شرایط بد محیطی، متحمل بودن به هوای آلوده و توانایی همزیستی با برخی از میکروارگانیسم‌های خاکزی، می‌تواند گیاهی ارزشمند جهت استفاده در فضاهای سبز شهری باشد. با این حال نهال‌ها حساس به کم‌آبی هستند و از عوامل اصلی صدمه به آنها پس از کشت، عدم مقاومت و یا سازگاری به تنش خشکی است. لذا در این راستا با هدف بررسی اثر قارچ همزیست میکوریزا بر بهبود رشد نهال‌های لیلکی ایرانی تحت شرایط تنش خشکی، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا شد.
مواد و روش‌ها: بذرهای لیلکی ایرانی پس از خراش‌دهی، هنگام کشت با قارچ میکوریزا (Funneliformis mosseae) تلقیح و جهت تشکیل کلونی قارچ، گیاهان به‌مدت یک سال در شرایط عدم تنش خشکی نگهداری شدند. تنش خشکی به صورت عدم آبیاری بر نیمی از گلدان‌های تلقیح شده و نیمی از گلدان‌های تلقیح نشده (در مجموع شامل چهار تیمار+H2O –AM، +H2O +AM، −H2O –AM و −H2O +AM) اعمال شد. زمانی‌که 80 درصد گیاهان تحت تیمار در سپیده دم علائم پژمردگی (لوله‌ای شدن برگ‌ها) را نشان دادند تنش متوقف و نمونه‌گیری انجام شد. صفات مورد بررسی شامل محتوای نسبی آب برگ، نشت یونی، درصد وزن خشک ریشه و اندام‌های هوایی، محتوای رنگیزه‌های فتوسنتزی، میزان فنل و فلاونوئید کل، محتوای پرولین و ظرفیت آنتی اکسیدانی کل بود.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که تنش خشکی باعث کاهش معنی‌دار شاخص‌های رشد از جمله محتوای نسبی آب برگ (1/25 درصد)، شاخص پایداری غشاء (7/16 درصد)، محتوای کلروفیل a (1/46 درصد) و b (8/47) و درصد وزن خشک ریشه (4/12 درصد) و اندام هوایی (7/8 درصد) شد. تلقیح بذور لیلکی ایرانی با قارچ مایکوریزای آرباسکولار باعث بهبود شاخص پایداری غشاء (به‌میزان 1/10 درصد)، محتوای نسبی آب برگ (به‌میزان 9 درصد)، درصد ماده خشک ریشه (به‌میزان 2/6 درصد)، محتوای کلروفیل a و b (به‌ترتیب به‌میزان 5/53 و 50 درصد)، محتوای فنل کل (به‌میزان 7/50 درصد)، محتوای فلاونوئید کل (به‌میزان 3/43) و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی کل (به‌میزان 82 درصد) نسبت به نهال‌های تلقیح نشده گردید. همچنین در نهال‌های تلقیح شده نسبت به نهال‌های تلقیح نشده چه در شرایط تنش خشکی و چه در شرایط آبیاری نرمال درصد ماده خشک اندام‌های هوایی و محتوای کاروتنوئید افزایش و محتوای پرولین کاهش یافت.
نتیجه‌گیری: افزایش درصد ماده خشک اندام هوایی و محتوای کاروتنوئید و کاهش محتوای پرولین تحت تنش خشکی شدید در نهال‌های تلقیح شده نسبت به نهال‌های تلقیح نشده، می‌تواند ناشی از تقلیل اثرات تنش خشکی ناشی از میکوریزا باشد. لذا تلقیح نهال‌های لیلکی ایرانی با قارچ میکوریزا قبل از کشت در فضای سبز شهری پیشنهاد می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Inoculation of Gleditsia caspica seeds with arbuscular mycorrhiza to increase drought tolerance of saplings

نویسندگان [English]

  • Payam Puryafar 1
  • Alireza Khaleghi 2
  • Ahmadreza Abbasifar 2
  • Mina Taghizadeh 2
1 Former M.Sc. Student, Dept. of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Arak University, Arak,
2 Associate Prof., Dept. of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Arak University, Arak
چکیده [English]

Background and objectives: In arid and semiarid regions, establishment, growth and development of trees, especially young saplings, are severely affected by water scarcity. Gleditsia caspica is one of the valuable forest species of Iran, which due to some of its unique features such as low-expectation, resistance to harsh environmental conditions, tolerance to polluted air and ability to symbiosis with some soil microorganisms, makes it a valuable plant and could be cultivated as a landscape plant. However, saplings are sensitive to drought and one of the main causes of damage to saplings after cultivation is lack of ability of adaptation to drought. In order to investigate the effect of mycorrhiza fungi on improvement growth of Gleditsia caspica saplings under drought stress, a factorial experiment was performed in completely randomized design.
Materials and methods: After scarification, Gleditsia caspica seeds were inoculated with Funneliformis mosseae fungi and then were cultivated. For fungi colonization, saplings were kept in stress-free conditions for one year. Treatments were included drought stress (Well-watered and withholding water) and mycorrhiza (inoculation and uninoculated with Glomus moseae). Totally, were included four treatments: +H2O −AM, +H2O +AM, −H2O −AM and −H2O + AM. Drought treatment was stopped when 80% of saplings showed signs of leaf wilting (leaf rolling) at daydawn. Characteristics including RWC, electrolyte leakage, root and aboveground dry biomass, chlorophyll a and b, carotenoid content, total phenol content, total flavonoid content, proline content and total antioxidant capacity were measured.
Results: Results showed that drought stress significantly reduced growth indices such as RWC (25.1%), cell membrane stability index (16.7%), content of chlorophyll a (46.1%) and b (47.8) and percentage of aboveground (8.7%) and root (12.4%) dry biomass. Inoculation of Caspian locust seeds with arbuscular mycorrhizal fungi improved cell membrane stability index (10.1%), RWC (9%), percentage of root dry biomass (6.2%), chlorophyll a and b content (53.5% and 50%, respectively), total phenol content (50.7%), total flavonoid content (43.3%) and total antioxidant capacity (82%) compared to uninoculated saplings. Also, percentage of aboveground dry biomass and total carotenoid content in inoculated saplings were higher and the proline content decreased than uninoculated saplings under both drought and normal irrigation conditions.
Conclusion: increased in aboveground dry biomass and carotenoid content and decreased in proline content under severe drought stress in inoculated saplings compared to non-inoculated saplings was may be due to reduction of drought stress effects caused by mycorrhiza. Therefore, inoculation of Gleditsia caspica saplings with mycorrhiza fungi before planting in urban landscape is recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antioxidant
  • Growth indices
  • Stress
  • Symbiosis

مراجع

1.Abbaspour, H., Saeidi-Sarb, S., Afsharia, H. and Abdel-Wahhab, M.A. 2012. Tolerance of mycorrhiza infected pistachio (Pistacia vera L.) seedling to drought stress under glasshouse conditions. Plant Physiol. 169: 704-709.
2.Akowuah, G.A., Ismail, Z., Norhayati, I. and Sadikun, A. 2005. The effects of different extraction solvents of varying polarities on polyphenols of Orthosiphon stamineus and evaluation of the free radical-scavenging activity. Food Chem. 93: 311-317.  
3.Andre, C.M., Schafleitner, R., Legay, S., Lefevre, I., Aliaga, C.A.A., Nomberto, G., Hoffmann, L., Hausman, J.F., Larondelle, Y. and Evers, D. 2009. Gene expression changes related to the production of phenolic compounds in potato tubers grown under drought stress. Phytochemistry. 70: 9. 1107-1116.
4.Bainard, L.D., Klironomos, J.N. and Gordon, A.M. 2011. The mycorrhizal status and colonization of 26 tree species growing in urban and rural environments. Mycorrhiza. 21: 2. 91-96.
5.Bates, L.S., Waldren, R.P. and Teare, L.D. 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant Soil. 39: 205-207.
6.Ceccarelli, N., Curadi, M., Martelloni, L., Sbrana, C., Picciarelli, P. and Giovannetti, M. 2010. Mycorrhizal colonization impacts on phenolic content and antioxidant properties of artichoke leaves and flower heads two years after field transplant. Plant Soil. 335: 311-323.
7.Chang, W.C., Kim, S.C., Hwang, S.S., Choi, B.K. and Kim, S.K. 2002. Antioxidant activity and free radical scavenging capacity between Korean medicinal plants and flavonoids by assay-guided comparison. Plant Sci. 163: 1161-1168.
8.Djeridane, A., Yousfi, M. and Nadjemi, B. 2006. Antioxidant activity of some Algerian medicinal plants extracts containing phenolic compounds. Food chem. 97: 654-660.
9.Fouad, M.O., Essahibi, A., Benhiba, L. and Qaddoury, A. 2014. Effectiveness of arbuscular mycorrhizal fungi in the protection of olive plants against oxidative stress induced by drought. Agric. Res. 12: 3. 763-771.
10.Frosi, G., Barros, V.A., Oliveira, M.T. Santos, M., Ramos, D.G. Maia, L.C. and Santos M.G. 2016. Symbiosis with AMF and leaf Pi supply increases water deficit tolerance of woody species from seasonal dry tropical forest. Plant Physiol. 207: 84-93.
11.Giovannetti, H.W. and Mosse, B. 1980. An evaluation techniques for measuring vesicular arbescular mycorrhiza infection in roots. New Phytol. 84: 489-500.
12.Goss, M.J., Carvalho, M. and Brito, I. 2017. Functional Diversity of Mycorrhiza and Sustainable Agriculture: Management to Overcome Biotic and Abiotic Stresses. Academic Press. 254p.
13.Huxley, A., Griffiths, M. and  Levy, M. 1999. The New RHS Dictionary of Gardening. MacMillan Press, ISBN 0333770188.
14.Jeyaramraja, P.R., Meenakshi, S.N., Kumar, R.S., Joshi, S.D. and Ramasubramanian, B. 2005. Water deficit induced oxidative damage in tea (Camelia sinensis) plants. J. Plant Physiol. 162: 413-419.
15.Khaleghi, A. 2014. Study of resistance to freezing temperatures and response to drought in Maclura pomifera for urban greenspace application. Ph.D. Thesis. College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, 196p. (In Persian)
16.Khaleghi, A., Naderi, R., Brunetti, C., Maserti, B.E., Salami, S.A. and Babalar M. 2019. Morphological, physiochemical and antioxidant responses of Maclura pomifera to drought stress. Sci. Rep. 9, https://doi.org/10.1038/s41598-019-55889-y.
17.Khaleghi, A., Naderi, R., Salami, A., Babalar, M., Roohollahi, I. and Khaleghi, G. 2016. Evaluation of Salicylic acid and spermidine on reduce drought stress injuries of one-year-old Maclura pomifera seedlings. J. Crop. Improv. 18: 1. 231-244. (In Persian)
18.Kranner, I., Beckett, R.P., Wornik, S., Zorn, M. and Pfeifhofer H.W. 2002. Revival of a resurrection plant correlates with its antioxidant status. Plant J. 31: 13-24.
19.Lichtenthaler, H.K. and Wellburnt, A.R. 1983. Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents. Biochem. Soc. Trans. 11: 591-592.
20.Martinova, V., van Geel, M., Lievens, B. and Honnay, O. 2016. Strong differences in Quercus robur-associated ectomycorrhizal fungal communities along a forest-city soil sealing gradient. Fungal Ecol. 20: 88-96.
21.Noroozi-Raeis-Danaie, M., Mirzaie-Nodoushan, H., Maddah-Arefi, H. and Jafari, A.A. 2009. Spiny trunk in Caspian locust (Gleditsia caspica) and its variation in half-sib progenies. IJGPB. 17: 2. 222-233. (In Persian)
22.Ortega, U., Dunabeitia, M., Menendez, S., Gonzalez-Murua, C. and Majada, J. 2004. Effectiveness of mycorrhizal inoculation in the nursery on growth and water relations of Pinus radiata in different water regimes. Tree Physiol. 24: 65-73.
23.Sangtarash, M.H., Qaderi, M.M., Chinnappa, C.C. and Reid, D.M. 2009. Carotenoid differential sensitivity of canola (Brassica napus) seedlings to Ultraviolet-B radiation, water stress and abscisic acid. Environ. Exp. Bot. 66: 2. 212-219.
24.Singleton, V.L. and Rossi, J.A. 1965. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. Am. J. Enol. Viticult. 16: 144-158.
25.Tattini, M., Galardi, C., Pinelli, P., Massari, R., Remorini, D. and Agati, G. 2004. Differential accumulation of flavonoids and hydroxycinnamates in leaves of Ligustrum vulgare under excess light and drought stress. New Phytol. 163: 547-561.
26.Tyagi, J., Varma, A. and Pudake,
R.N. 2017. Evaluation of comparative effects of arbuscular mycorrhiza (Rhizophagus intraradices) and endophyte (Piriformospora indica) association with finger millet (Eleusine coracana) under drought stress. Eur. J. soil biol. 81: 1-10.
27.Wu, Q.S., Srivastava, A.K. and Zou, Y.N. 2013. AMF-induced tolerance to drought stress in citrus: A review. Sci. Hort. 164: 77-87.
28.Yooyongwech, S., Phaukinsang, N., Cha-um, S. and Supaibulwatana, K. 2013. Arbuscular mycorrhiza improved growth performance in Macadamia tetraphylla L. grown under water deficit stress involves soluble sugar and proline accumulation. Plant Growth Regul.69: 285-293.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 28، شماره 2
تیر 1400
صفحه 101-114

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار