بررسی اثر منابع مختلف نوری بر برخی خصوصیات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی گل رز رقم سامورایی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه علوم باغبانی و فضای سبز، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 نویسنده مسئول، گروه علوم باغبانی و فضای سبز، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

3 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

4 گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: گل رز با نام علمیL. Rosa hybida از مهمترین و پرطرفدارترین گل های زینتی شاخه بریده در دنیا است. بنابراین تولید آن در مدت زمان کمتر و با کیفیت بهتر از نظر تجاری دارای اهمیت بالایی می باشد. یکی از اقدامات مهم در افزایش عملکرد و کیفیت گل رز گلخانه ای، افزایش نور در دسترس گیاه در شرایط آب و هوایی ابرناک و کم نور است. امروزه استفاده از منبع های نور تکمیلی جدید به عنوان جایگزین منبع های نور قدیمی در بهبود شرایط رشد و نمو گیاهان زینتی مورد توجه است که در برخی موارد اثرگذاری بهتر و مؤثرتر این منبع های نوری نسبت به منبع های نور قدیمی نیز مشاهده شده است. این پژوهش با هدف بررسی تأثیرگذاری منبع نور دیود های ترکیبی و جدید در مقایسه با منبع های نور متداول و قدیمی متال هالید و پرفشار سدیمی بر شاخص های مورفولوژیک و فیزیولوژیک گل رز رقم سامورایی صورت گرفت. همچنین به بررسی اثر نور طبیعی در فصل سرد به عنوان شاهد در این گیاه پرداخته شد. بنابراین به منظور تعیین منبع نور مکمل بهینه برای تولید گل رز شاخه بریده رقم سامورایی به روش هیدروپونیک از نوردهی تکمیلی با لامپ بخار فلزی، لامپ های با فشار سدیمی بالا، و دیودهای منتشر کننده نور رشد برای پرورش گل رز گلخانه ای رقم سامورایی استفاده شد.

مواد و روش ها: این آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی با 4 گروه تیماری شامل نورهای تکمیلی متال هالید، پرفشار سدیمی، دیودهای ساطع کننده نور ترکیبی در مقایسه با شاهد (نور طبیعی خورشید) در 3 تکرار با 4 بوته گل رز در هر تکرار در گلخانه پژوهشی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان و آزمایشگاه باغبانی در سال1400 -1399 انجام شد. صفات ریخت شناسی و بیوشیمیایی شامل طول ساقه، قطر غنچه، وزن تر و خشک ساقه گل، محتوای کلروفیل و کاروتنویید، محتوای کربوهیدرات و آنتوسیانین، کیفیت طاهری عملکرد گل شاخه بریده رز رقم سامورایی در این آزمایش اندازه گیری شد.
یافته ها: براساس نتایج به دست آمده، تیمارهای نور تکمیلی بر صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی گل رز رقم سامورایی در سطح 1 درصد اثر معنی دار بودند. در مقایسه با تیمار شاهد، تیمار دیودهای میکس شده نوری بیشترین تاثیر را بر شاخص های مورفولوژیکی قطر غنچه و ساقه گل داشت؛ نتیجه مشابه در افزایش وزن تر و خشک گیاه به دست آمد؛ همچنین تجمع رنگیزه های فتوسنتزی در تیمار نوری دیودهای ترکیبی بیشترین سطح را داشت. دیودهای نور رشد توانست سطح کربوهیدرات های محلول و محتوای آنتوسانین ها را به طور معنی داری نسبت به سایر تیمارها افزایش دهد. با بررسی شاخص کیفیت گل مشخص شد دیودهای نوری شاخص های خصوصیات ظاهری گل را بهبود بخشید و بالاترین میزان عملکرد گل در تیمار نوری دیود ترکیبی بود. در بین تیمارهای مورد بررسی، بهترین و بیشترین کمیت و کیفیت گل رز شاخه بریده توسط تیمارهای دیودهای ساطع کننده نور ترکیبی در مقایسه با سایر تیمارهای نور تکمیلی و همچنین تیمار شاهد مشاهده شد.
نتیجه گیری: با توجه به اثرات مطلوب تیمارهای دیودهای ساطع کننده نور ترکیبی بر خصوصیات کیفی و عملکرد گل رز رقم سامورایی، با در نظر گرفتن بازده انرژی بالاتر، عمر طولانی تر و صرفه اقتصادی در بازه زمانی طولانی تر در کشت های گلخانه ای، استفاده از دیودهای نور ترکیبی در نوردهی تکمیلی کشت های فشرده در اولویت می باشد. نورهای تکمیلی دیود ترکیبی نیز به دلیل برتری معنی دار نسبت به شاهد و نقش مثبتی که در بهبود فرآیند رشد و نمو گل رز رقم سامورایی دارند، پیشنهاد می گردد؛ همچنین نور مکمل دیودهای ترکیبی به عنوان جایگزینی برای نورهای تکمیلی متال هالید، پرفشار سدیمی توصیه می گردد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of different light sources on some physiological and morphological characteristics of samurai rose

نویسندگان [English]

  • Sedighe Rezaei 1
  • Hossein Zarei 2
  • Ali Nikbakht 3
  • Mohammad Reza Sabzalian 4
1 Ph.D. Student in Horticulture and Landscape, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Corresponding Author, Dept. of Horticulture and Landscape, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Dept. of Horticulture, Faculty of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
4 Dept. of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: Rose with the scientific name of L. Rosa hybida is one of the most important and popular ornamental flowers in the world. Therefore, its production in less time and with better quality is of great commercial importance. One of the important measures in increasing the yield and quality of greenhouse roses is to increase the light available to the plant in cloudy and low light climates. For this purpose, supplementary light is used in the period of plant cultivation. Today, the use of new complementary light sources as an alternative to old light sources in improving the growth conditions of ornamental plants is considered, and in some cases, better and more effective effects of these light sources than old light sources have been observed. The aim of this study was to investigate the effect of light source of composite and new diodes in comparison with conventional and old metal halide and high pressure sodium light sources on morphological and physiological indices of Samurai rose. The effect of natural light in the cold season in this plant was also investigated as control. Therefore, in order to determine the optimal complementary light source for the production of cut branches of samurai cultivar by hydroponic method, supplemental exposure with metal vapor, high pressure sodium lamps, and growth light emitting diodes were used to grow greenhouse roses of Samurai cultivar.

Materials and Methods: This experiment was conducted in a completely randomized design with 4 treatment groups including complementary metal halide lights, high pressure sodium and combined light emitting diodes were compared to the control (natural sunlight) in 3 replications with 4 rose bushes per replication. It was conducted in the research greenhouse of the Faculty of Agriculture of Isfahan University of Technology and the Horticulture Laboratory in 1400-1399hsh. Morphological and biochemical traits including stem length, bud diameter, fresh and dry weight of flower stem, chlorophyll and carotenoid content, carbohydrate and anthocyanin content, pure quality of cut flower yield of Samurai rose were measured in this experiment.
Results: Based on the results, supplementary light treatments had a significant effect on the morphological and physiological traits of Samurai rose at 1% level. Compared to the control treatment, the treatment of mixed light emitting diodes had the greatest effect on the morphological indices of bud and stem diameter; A similar result was obtained in wet and dry weight gain of the plant; Accumulation of photosynthetic pigments also had the highest level in light treatment of composite diodes. Growth light emitting diodes were able to significantly increase the level of soluble carbohydrates and anthocyanin content compared to other treatments. Examining the flower quality index, it was found that light emitting diodes improved the appearance characteristics of the flower and the highest flower performance was in the light treatment of the combined diode. Among the studied treatments, the best and highest quantity and quality of cut roses were observed by the treatments of combined light emitting diodes in comparison with other complementary light treatments as well as the control treatment.
Conclusion: Considering the favorable effects of combined light emitting diode treatments on the quality characteristics and yield of Samurai rose, considering higher energy efficiency, longer life and longer economic time in greenhouse crops, use Composite light emitting diodes are a priority in supplementary exposure of intensive cultures. Complementary diode supplementary lights are also recommended due to their significant superiority over the control and their positive role in improving the growth and development process of the samurai rose; Complementary diode light is also recommended as an alternative to high-pressure sodium and metal halide lights.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Roses
  • complementary light
  • yield
  • flower quality

مراجع

1.Terfa, M.T., Solhaug, K.A., Gislerød, H.R., Olsen, J.E. and Torre, S. 2013. A high proportion of blue light increases the photosynthesis capacity and leaf formation rate of Rosa hybrida but does not affect time to flower opening. Physiol. Plant. 148: 1. 146-159.
2.Pazourek, J. 1970. The Effect of light intensity on stomatal frequency in leaves of Iris hollandica hort. vats. Wedgwood. Biol. Plant. 12: 208-215.
3.Uddin, A.F., Hashimoto, M.J., Kaketani, M., Shimizu, K. and Sakata, Y. 2001. Analysis of light and sucrose potencies on petal coloration and pigmentation of lisianthus cultivars (in virto). Sci. Hort. 89: 73-82.
4.Briggs, W.R. and Huala, E. 1999. Blue-light photoreceptors in higher plants. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 15: 33-62.
5.Brown, C., Shuerger, A.C. andSager, J.C. 1995. Growth and photomorphogenesis of pepper plants under red light-emitting diodes with supplemental blue or far-red lighting. J. Am. Soc. Hort. Sci. 120: 808-813.
6.Li, H., Xu, Z. and Tang, C. 2010. Effect of light-emitting diodes on growth and morphogenesis of upland cotton (Gossypium hirsutum L.) plantlets in vitro. Plant Cell Tiss Organ Cult.103: 155-163.
7.Li, Q. and Kubota, C. 2009. Effects of supplemental light quality on growth and phytochemicals of baby leaf lettuce. Environ. Exp. Bot. 67: 59-64.
8.Massa, G.D., Kim, H.H., Wheeler,R.M. and Mitchell, C.A. 2008. Plant productivity in response to LED lighting. Hort. Sci. 43: 1951-1955.
9.Farquhar, G.D. and Sharkey, T.D. 1982. Stomatal conductance and photosynthesis. Annu. Rev. Plant Physiol. 33: 317-345.
10.Morison, J.I.L. 1987. Intercelluar CO2 concentration and stomatal response to CO2. In: Zeiger E Farquhar GD Cowan IR eds. Stomatal function. Stanford University Press. pp. 229-252.
11.Miskin, E. and Rasmusson, D.C. 1970. Frequency and distribution of stomata in barley. Crop. Sci. 5: 575-578.
12.Neales, T.F. 1970. Effect of ambient carbon dioxide concentration on the rate of transpiration of Agave americana in the dark. Nature. 228: 880-882.
13.Nishida, K. 1963. Studies on stomatal movement of crassulaceae plants in relation to the acid metabolism. Physiol. Plant. 16: 281-298.
14.Kim, S.J., Hahn, E.J., Heo, J.W. and Paek, K.Y. 2004 b. Effects of LEDs on net photosynthetic rate, growth and leaf stomata of chrysanthemum plantlets in vitro. Sci. Hort. 101: 1-2. 143-151.
15.Kumar, M., Singh, V.P., Arora, A. and Singh, N. 2014. The role of abscisic acid (ABA) in ethylene insensitive Gladiolus (Gladiolus grandiflora Hort.) flower senescence. Acta Physiol. Plant.36: 151-159.
16.Folta, K.M., Lieg, E.J., Durham, T. and Spalding, E.P. 2003. Primary inhibition of hypocotyl growth and phototropism depend differently on phototropin-mediated increases in cytoplasmic calcium induced by blue light. Plant Physiol. 133: 1464-1470.
17.Johkan, M., Shoji, K., Goto, F., Hashida, S.N. and Yoshihara, T. 2010. Blue light-emitting diode light irradiation of seedlings improves seedling quality and growth after transplanting in red leaf lettuce. HortSci. 45: 12. 1809-1814.
18.Masarovi, E. and Tefancik, X. 1990. Some ecophysiological features in sun and shade leaves of tall beech trees. Biol. Plant. 35: 374-387.
19.Romero-Aranda, R. and Canto-Gara, R. 1994. Distribution and density of stomata in two cultivars of Gerbera jamesonii and its relation to leaf conductance. Sci. Hort. 58: 167-173.
20.Särkkä, L.E., Jokinen, K., Ottosen, C.O. and Kaukoranta, T. 2017. Effects of HPS and LED lighting on cucumber leaf photosynthesis, light quality penetration and temperature in the canopy, plant morphology and yield. Agric. Food Sci. 26: 2. 102-110.
21.Taiz, L. and Zieger, E. 2002. Plant Physiology, Ed 5. Sinauer Associates, Sunderland, MA.
22.Stutte, G.W. 2009. Light-emitting diodes for manipulating the phytochrome apparatus. HortSci. 44: 231-234.
23.Sabzalian, M.R., Heydarizadeh, P., Zahedi, M., Boroomand, A., Agharokh, M., Sahba, M.R. and Schoefs, B. 2014. High performance of vegetables, flowers and medicinal plants in a red-blue LED incubator for indoor plant production. Agron. Sustain. Dev. 34: 4. 879-886.
24.Nichols, R. and Ho, L.C. 1975. Effects of ethylene and sucrose on translocation of dry matter and 14C-sucrose in the cut flower of the glasshouse carnation (Dianthus caryophyllus) during senescence. Ann. Bot. 39: 287-296.
25.Lichtenthaler, H.K. 1987. Chlorophyll and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Method. Enzymol. 148: 350-382.
26.Hedge, J.E. and Hofreiter, B.T. 1962. Estimation of carbohydrate. Methods in carbohydrate chemistry. Academic Press, New York, pp. 17-22.
27.Wagner, G.J. 1979. Content and vacuole extravacuole distribution of neutral sugars, free amino acids and anthocyanins in protoplast. Plant Physiol. 64: 88-93.
28.Appelgren, M. 2003. Effects of light quality on stem elongation of Pelargonium in vitro. Sci. Hort. 45: 345-351.
29.Dougher, T.A. and Bugbee, B.G. 2004. Long-term blue light effects on the histology of lettuce and soybean leaves and stems. J. Am. Soc. Hort. Sci.129: 467-472.
30.Currey, C.J. and Lopez, R.G. 2013. Cuttings of Impatiens, Pelargonium, and Petunia propagated under light-emitting diodes and high-pressure sodium lamps have comparable growth, morphology, gas exchange, and post-transplant performance. HortSci. 48: 428-434.
31.Talbott, L.D., Zhu, J., Hon, S.W. and Zeiger, E. 2002. Phytochrome and blue light-mediated stomatal opening in the orchid, Paphiopedilum. Plant Cell Physiol. 43: 639-646.
32.Hovi-Pekkanen, T. and Tahvone, R., 2008. Effects of interlighting on yield and external fruit quality in year-
round cultivated cucumber. Sci. Hort.116: 2. 152-161.
33.Pettersen, R.I., Torre, S. and Gislerod, H.R. 2010. Effect of intra-canopy lighting on photosynthetic characteristic in cucumber. Sci. Hort. 125: 77-81.
34.Raschke, K. and Dittrich, P. 1977.[14C] Carbondioxide fixation by isolated epidermes with stomata dosed or open. Planta. 134: 69-75.
35.Nhut, D.T., Takamura, T., Watanabe, H., Okamoto, K. and Tanaka, M. 2003. Responses of strawberry plantlets cultured in vitro under super brightred and blue light-emitting diodes (LEDs). Plant Cell, Tiss Organ Cult.73: 1. 43-52.
36.Martineau, V., Lefsrud, M. and Nanzin, M.T. 2012. Comparison of light-emitting diode and high pressure sodium light treatments for hydroponics growth of Boston lettuce. HortSci. 47: 477-482.
37.Lokstein, H., Renger, G. and Götze, J.P. 2021. Photosynthetic Light-Harvesting (Antenna) Complexes-Structures and Functions. Molecules, 26: 11. 3378.
38.Fan, X., Zang, J., Xu, Z., Guo, S., Jiao, X., Liu, X. and Gao, Y. 2013. Effects of different light quality on growth, chlorophyll concentration and chlorophyll biosynthesis precursors of non-heading Chinese cabbage (Brassica campestris L.). Acta Physiol. Plant. 35: 9. 2721-2726.
39.Lan-Lan, Y., Chang-mei1, S., Lin-jing, S., Li-li, L., Zhi-gang, X. and Can-ming, T. 2020. Effects of light-emitting diodes on tissue culture plantlets and seedlings of rice (Oryza sativa L.). J. Integrat. Agric. 19: 7. 1743-1754.
40.Lejeune, P., Bernier, G., Requier, M. and Kinet, J. 1993. Sucrose increase during floral induction in the phloem sap collected at the apical part of the shoot of the long-day plant Sinapis alba L. Planta. 190: 71-74.
41.Corbesier, L., Bernier, G. and P´erilleux, C. 2002. C: N Ratio increases in the phloem sap during floral transition of the long-day plants Sinapis alba and Arabidopsis thaliana. Plant Cell Physiol. 43: 684-688.
42.Solfanelli, C., Poggi, A., Loreti, E.,Alpi, A. and Perata, P. 2006. Sucrose-specific induction of the anthocyanin biosynthetic pathway in Arabidopsis. Plant Physiol. 140: 637-646.
43.Cominelli, E., Gusmaroli, G., Allegra, D., Galbiati, M., Wade, H.K., Jenkins, G.I. and Tonelli, C. 2008. Expression analysis of anthocyanin regulatory genes in response to different light qualities in Arabidopsis thaliana. J. Plant Physiol. 165: 886-894.
44.Li, H., Tang, C., Xu, Z., Liu, X., and Han, X. 2012. Effects of different light sources on the growth of non-heading Chinese cabbage (Brassica campestris L.). J. Agric. Sci. 4, 262–273.
45.Kim, H.H., Goins, G.D., Wheeler, R.M. and Sager, J.C. 2004. Green-light supplementation for enhanced lettuce growth under red and blue-light-emitting diodes. HortSci. 39: 1617-1622.
46.Kim, J.S., Lee, B.H., Kim, S.H., Oh, K.H. and Cho, K.Y. 2006. Responses to environmental and chemical signals for anthocyanin biosynthesis in non-chlorophyllous corn (Zea mays L.) leaf. J. Plant Biol. 49: 16-15.
47.Mor, Y., Halevy, A.H. and Porath, D. 1980. Characterization of the light reaction in promoting the mobilizing ability of rose shoot tips. Plant Physiol. 66: 996-1000.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 29، شماره 4
دی 1401
صفحه 185-202

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار