اثر سالیسلیک‌اسید و ملاتونین بر کلروفیل ‌فلورسانس و رشد اولیه گوجه‌فرنگی گلخانه‌ای در تنش شوری

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 نویسنده مسئول، دانشیار گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 استادیار گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

10.22069/jopp.2022.19658.2889

چکیده

سابقه و هدف: امروزه صنعت کشت و کار گیاهان گلخانه‌ای در ایران بسیار مورد توجه قرار گرفته است و کشت وسیع گوجه‌فرنگی گلخانه‌ای برای تامین نیاز بازار داخلی و صادراتی انجام می‌گیرد. میزان شوری آب آبیاری، یکی از عوامل محدود‌ کننده کشت و کار محصولات گلخانه‌ای در مناطق خشک و نیمه خشک است. در این پژوهش اثر ملاتونین و سالیسلیک اسید در کاهش اثرات مخرب تنش شوری ناشی از آب آبیاری در مراحل اولیه رشد گوجه‌فرنگی گلخانه‌ای مورد مطالعه قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: در یک آزمایش اسپلیت پلات فاکتوریل بوته‌های گوجه‌فرنگی رقم گلدی در محیط کشت هیدروپونیک تحت شوری ناشی از کلرید سدیم در غلظت‌های صفر، 50، 100 میلی مولار به عنوان فاکتور اصلی قرار گرفتند و محلول‌پاشی برگساره‌ای با تنظیم کننده‌های رشد ملاتونین (0 و 10 میکرو مولار) و سالیسلیک اسید (0، 5/1 و 5/2 میلی مولار) به صورت دو فاکتور فرعی و سه تکرار انجام گردید. در مراحل قبل از گلدهی (یک ماه بعد از انتقال به گلدان) ارتفاع اندام هوایی، قطر ساقه بوته ها و طول و تعداد برگ ها اندازه‌گیری شد. دو ماه بعد از کشت، میانگین وزن میوه، تعداد گل در گل‌آذین و تعداد میوه در بوته مورد ارزیابی قرار گرفت. هم‌چنین پارامترهای فلورسانس شامل فلورسانس کمینه (ّFo)، فلورسانس بیشینه (Fm)، فلورسانس متتغییر (Fv) و عملکرد کوانتومی فتوشیمیایی(YII) اندازه‌گیری شدند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که شوری باعث کاهش معنی‌دار رشد رویشی و زایشی گوجه‌فرنگی در شرایط گلخانه‌ای گردید ولی سالیسلیک اسید اثر معنی‌داری روی ویژگی‌های رویشی و زایشی در مراحل اولیه رشد نشان نداد. ملاتونین به طور معنی‌داری ویژگی‌های رشد بوته‌های گوجه‌فرنگی از قبیل طول و تعداد برگ، ارتفاع گیاه و قطر ساقه را در یک ماه اولیه رشدی افزایش داد (P<0.01). نتایج همچنین نشان داد که ملاتونین تاثیر معنی‌داری بر افزایش تعداد گل در گل‌آذین و تعداد میوه در بوته در دو ماه بعد کشت داشت. همچنین پارامترهای فلورسانس شامل فلورسانس کمینه، فلورسانس بیشینه، فلورسانس متتغییر و عملکرد کوانتومی فتوشیمیایی در تیمار شوری ناشی از کلرید سدیم کاهش معنی داری را نشان دادند (P<0.01). میانگین کارایی کوانتومی فتوشیمیایی موثر فتوسیستم II از 84/0 در شرایط بدون تنش به حدود 76/0 در شرایط تنش کاهش یافت. ملاتونین باعث افزایش معنی‌دار(P<0.01) در کارایی کوانتومی فتوشیمیایی موثر فتوسیستم II و فلورسانس بیشینه و کمینه گیاه گوجه‌فرنگی شد ولی کاربرد سالیسلیک اسید تاثیری روی دو پارامتر نداشت. بیشترین کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II به میزان 84/0 در شرایط بدون تنش و کاربرد 10 میکرمولار ملاتونین مشاهده شد.
نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که شوری سبب کاهش در رشد اولیه گیاه گوجه‌فرنگی تحت شرایط گلخانه‌ای می‌شود سالیسلیک اسید اثر معنی داری روی ویژگی های رویشی و زایشی در مراحل اولیه رشد بوته های گوجه‌فرنگی نشان نداد ولی کاربرد ملاتونین می تواند اثرات مخرب شوری را کاهش دهد و سبب افزایش تحمل گیاه به شوری در مراحل اولیه رشدی گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of salicylic acid and melatonin on chlorophyll fluorescence and initial growth of greenhouse tomatoes in salinity stress

نویسندگان [English]

  • Mostafa Niazi Khogeh 1
  • Mehdi Rezaei 2
  • Ziba Ghasimi Hagh 3
1 M.Sc. Student, Dept. of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran.
2 Corresponding Author, Associate Prof., Dept. of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
3 Assistant Prof., Dept. of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives: The greenhouse crops recently attract enormous interest in Iran. The extensive greenhouse tomatoes cultivation, established for local and export markets. The salinity of irrigation water is one of limitation factors of greenhouse crops cultivation in arid and semi-arid regions. In this research, survey impact of melatonin and salicylic acid in reducing the destructive aspects of water salinity stress in the early stages of greenhouse tomato growth.
Materials and Methods: In a factorial split-plot experiment, tomato plants, Goldi cultivar, were exposed to salinity at 0, 50, and 100 mM NaCl as a main factor in hydroponic culture medium. Two sub-factors, Melatonin at 0, 10 μM and salicylic acid 0, 1.5 and 2.5 mM, were foliar sprayed in three time. Before flowerings, one month after transfer to the pot, shoot height and leaf length, leaf number and stem diameter were measured. Two months after planting, fruit weight, number of flowers per inflorescence and chlorophyll fluorescence parameters including minimum fluorescence (Fo), maximum fluorescence (Fm), variable fluorescence (Fv) and photochemical quantum yield (YII) were measured.
Results: The results showed that salinity significantly reduced the vegetative and reproductive growth of tomatoes in greenhouse conditions but salicylic acid did not show a significant effect on vegetative and reproductive characteristics in the early stages of growth. Melatonin significantly increased the growth characteristics of tomato plants such as leaf length and number, plant height and stem diameter in the first month of growth (P <0.01). The results also showed that melatonin had a significant effect on increasing the number of flowers in the inflorescence and the number of fruits per plant in the two months after planting. Also, fluorescence parameters including Fm, Fo, Fv and YII showed a significant decreasing with increasing sodium chloride concentration (P <0.01). The average effective photochemical quantum efficiency of photosystem II decreased from 0.84 in non-stress conditions to 0.76 in salinity. Melatonin caused a significant increase (P <0.01) in the effective photochemical quantum efficiency of photosystem II and maximum and minimum fluorescence of tomato plants, but the application of salicylic acid had no effect on this parameters. The most effective photochemical of photosystem II was 0.84 in non-stress conditions and application of 10 μM melatonin.
Conclusion: The results of this study showed that salinity reduces the initial growth of tomato plants under greenhouse conditions. Salicylic acid did not show a significant effects on vegetative and reproductive characteristics in the early stages of tomato plant growth. Use of melatonin reduces the destructive effects of salinity and increases tomato tolerance to salinity in the early stages of growth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reproductive growth
  • Photochemical quantum efficiency
  • Sodium chloride
  • Plant growth regulators
1.Massaretto, I.L., Albaladejo, I., Purgatto, E., Flores, F.B., Plasencia, F., Egea-Fernández, J.M., Bolarin, M.C. and Egea, I. 2018. Recovering tomato landraces to simultaneously improve fruit yield and nutritional quality against salt stress. Front. Plant Sci. 9: 1778.
2.Peet, M. and Welles, G. 2005. Greenhouse tomato production. Cr. produc. Sci. Hort. 13: 257.
3.Entesari, M.R., Heydari, N., Kheyrabi, J., Alaei, M. et al. 2008. Water Use Efficiency in Greenhouse Production. Iranian National Committee on Irrigation and Drainage (IRNCID) Press. Publication Issue: 111: 78-88.
4.Pessarakli, M. 2016. Saltgrass, a minimum water and nutrient requirement halophytic plant species for sustainable agriculture in desert regions. Journal of Earth, J. Environ. Health Sci. Eng.2: 1. 21-27.
5.Hernández-Ruiz, J. and Arnao, M.B. 2018. Relationship of melatonin and salicylic acid in biotic/abiotic plant stress responses. Agro. 8: 4. 33.
6.Horváth, E., Pál, M., Szalai, G., Páldi,E. and Janda, T. 2007. Exogenous4-hydroxybenzoic acid and salicylic acid modulate the effect of short-term drought and freezing stress on wheat plants. Biol. Plant. 51: 3. 480-487.
7.Dat, J.F., Foyer, C.H. and Scott, I.M. 1998. Changes in salicylic acidand antioxidants during induced thermotolerance in mustard seedlings. Plant Physiol. 118: 4. 1455-1461.
8.Farooq, M., Wahid, A. and Lee, D.J. 2009. Exogenously applied polyamines increase drought tolerance of riceby improving leaf water status, photosynthesis and membrane properties. Acta Physiol. Plant. 31: 5. 937-945.
9.Tasing, E., Atic, O. and Nalbantoglu, B. 2003. Effect of salicylic acid on freezing tolerance in winter wheat leafs. Plant Growth Regul. 41: 231-236.
10.Zhang, N., Zhao, B., Zhang, H.J., Weeda, S., Yang, C., Yang, Z.C., Ren, S. and Guo, Y.D. 2013. Melatonin promotes water‐stress tolerance, lateral root formation, and seed germination in cucumber (Cucumis sativus L.). J. Pineal Res. 54: 1. 15-23.
11.Arnao, M.B. and Hernández-Ruiz, J. 2019. Melatonin: a new plant hormone and/or a plant master regulator? Trends in Plant Sci. 24: 1. 38-48.
12.Piri, H., Ansari, H. and Parsa, M. 2018. Determination of water- salinity production function by taking time performance and the assesment production indexes of forage sorghum. Water Resour. 11: 38. 15-26.
13.Kiani, A. and Mirlatifi, S. 2012. Effect of different quantities of supplemental irrigation and its salinity on yield and water use of winter wheat (Triticum aestivum). Irrig. Drain. 61: 1. 89-98.
14.Del Amor, F., Martinez, V. andCerda, A. 2001. Salt tolerance of tomato plants as affected by stage of plant development. Hort. Sci. 36: 7. 1260-1263.
15.Sakhabutdinova, A., Fatkhutdinova, D., Bezrukova, M. and Shakirova, F. 2003. Salicylic acid prevents the damaging action of stress factors on wheat plants. Bulg. J. Plant Physiol. 21: 314-319.
16.Chandra, A., Anand, A. and Dubey, A. 2007. Effect of salicylic acid on morphological and biochemical attributes in cowpea. J. Environ. Biol. 28: 2. 193-196.
17.Gharib, F.A. 2006. Effect of salicylic acid on the growth, metabolic activities and oil content of basil and marjoram. Int. J. Agric. Biol. 4: 485-492.
18.Popova, L., Ananieva, V., Hristova, V., Christov, K., Geovgieva, K., Alexieva, V. and Stoinova, Z. 2003. Salicylic
acid and methyl jasmonate-induced protection on photosynthesis to paraquat oxidative stress. Bulg. J. Plant Physiol. pp. 133-152.
19.Haghighi, M. and Mansouri, F. 2019. Effect of Jasmonic acid and Salicylic acid on growth and physiological changes of tomato under salinity stress. Soil And Plant Interac. 9: 4. 1-13. https://www.sid.ir/en/journal/ViewPaper.aspx?id=736931. In persion.
20.Wei, Y., Liu, G., Chang, Y., Lin, D., Reiter, R.J., He, C. and Shi, H. 2018. Melatonin biosynthesis enzymesrecruit WRKY transcription factors to regulate melatonin accumulation and transcriptional activity on W‐box in cassava. J. Pineal Res. 65: 1. e12487.
21.Wang, P., Sun, X., Li, C., Wei, Z., Liang, D. and Ma, F. 2013. Long‐term exogenous application of melatonin delays drought‐induced leaf senescence in apple. J. Pineal Res. 54: 3. 292-30.
22.Liu, J., Zhang, R., Sun, Y., Liu, Z., Jin, W. and Sun, Y. 2016. The beneficial effects of exogenous melatonin on tomato fruit properties. Sci. Hort.207: 14-20.
23.El-Esawi, M.A., Elkelish, A., Soliman, M., Elansary, H.O., Zaid, A. and Wani, S.H. 2020. Serratia marcescens BM1 enhances cadmium stress tolerance and phytoremediation potential of soybean through modulation of osmolytes, leaf gas exchange, antioxidant machinery, and stress-responsive genes expression. Antioxidants. 9: 1. 43.
24.Sharma, A., Shahzad, B., Kumar, V., Kohli, S.K., Sidhu, G.P.S., Bali, A.S., Handa, N., Kapoor, D., Bhardwaj, R. and Zheng, B. 2019. Phytohormones regulate accumulation of osmolytes under abiotic stress. Biomolecules.9: 7. 285.
25.Sato, S., Sakaguchi, S., Furukawa, H. and Ikeda, H. 2006. Effects of NaCl application to hydroponic nutrient solution on fruit characteristics of tomato (Lycopersicon esculentum Mill.). Sci. Hort. 109: 3. 248-253.
26.Long, S., Humphries, S. andFalkowski, P.G. 1994. Photoinhibition of photosynthesis in nature. Annu. Rev. Plant Biol. 45: 1. 633-662.
27.Murchie, E.H. and Lawson, T.2013. Chlorophyll fluorescence analysis: a guide to good practice and understanding some new applications. J. Exp. Bot. 64: 13. 3983-3998.
28.Lichtenthaler, H.K. and Rinderle, U. 1988. The role of chlorophyll fluorescence in the detection of stress conditions in plants. Crit. Rev. Anal. Chem. 19(sup1): S29-S85.
29.Baker, N.R. and Rosenqvist, E. 2004. Applications of chlorophyll fluorescence can improve crop production strategies: an examination of future possibilities.J. Exp. Bot. 55: 403. 1607-1621.