اثر محلول پاشی عناصر غذایی و ملاتونین بر ویژگی های رشدی و تغییرات عناصر در ریشه گیاه جو در شرایط تنش غرقاب با آب شور

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 استاد تمام،گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ، ایران

3 گروه زراعت، دانشکدهتولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

4 استاد تمام، موسسه کشاورزی تاسمانی، دانشگاه تاسمانی، هوبارت، استرالیا

چکیده

سابقه و هدف

غرقابی و تنش شوری از تنش‌های رایج در مناطق زیر کشت هستند و وقوع همزمان آن‌ها می‌تواند منجر به کاهش بیشتر رشد و عملکرد در مقایسه با هر تنش به تنهایی شود. تنش‌های ترکیبی همچنین طیف وسیعی از پاسخ‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی را در گیاهان القا می‌کنند. درحالی‌که مکانیسم‌های فیزیولوژیکی و مولکولی پاسخ‌های گیاه به هر یک از این محدودیت‌های محیطی به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، مکانیسم‌های اساسی تحمل گیاه به تنش ترکیبی آن‌ها بسیار کمتر شناخته شده است.

مواد و روش‌ها

با هدف بررسی اثر محلول‌پاشی ملاتونین و عناصر غذایی روی ارقام جو در شرایط تنش غرقاب با آب‌شور آزمایشی به صورت فاکتوریل با 3 فاکتور در قالب طرح کاملا تصادفی با شش تکرار به صورت گلدانی در محیط باز در دو سال زراعی 1400-1401 و 1401-1402 اجرا شد. فاکتورهای آزمایش شامل: چهار رقم جو (ماهور، اکسین، صحرا، فردان)، تنش غرقاب با آب‌شور (دو سطح: بدون تنش و اعمال تنش)، محلول‌پاشی ملاتونین و عناصر غذایی (سه سطح: بدون محلول‌پاشی، محلول‌پاشی در مرحله پنجه‌دهی و ساقه‌دهی) بود. در این مطالعه پارامترهای مختلفی از جمله طول و حجم ریشه، وزن خشک ریشه و اندام هوایی اندازه‌گیری شد. همچنین نسبت وزن ریشه به وزن اندام هوایی، غلظت آهن و منگنز و نسبت سدیم به پتاسیم، کلسیم به پتاسیم و نیتروژن به پتاسیم مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.

یافته‌ها

نتایج در چهار رقم جو نشان داد که شرایط تنش غرقاب با آب‌شور باعث کاهش 4/9 سانتی‌متری طول ریشه، 2/0 سانتی‌متر مکعب حجم ریشه، 5/0 گرم وزن خشک ریشه، 4/0 گرم وزن خشک اندام هوایی، 8/7 نسبت ریشه به اندام هوایی، 01/0 نسبت کلسیم به پتاسیم، 18/0 نسبت نیتروژن به پتاسیم و افزایش 8 میلی‌گرم در کیلوگرم مقدار آهن، 11 میلی‌گرم در کیلوگرم مقدار منگنز شد و اختلاف نسبت سدیم به پتاسیم به 11 رسید. محلول‌پاشی عناصر غذایی و ملاتونین باعث کاهش اثرات تنش و بهبود رشد گیاه گردید و اینگونه که طول و حجم ریشه به ترتیب با میانگین5/14، 3/11، 3/15 و 4/16 سانتی‌متر و 78/2، 24/2، 18/4 و 43/3 سانتی‌متر مکعب مربوط به ارقام ماهور، اکسین، صحرا، فردان پس از محلول پاشی در مرحله پنجه‌زنی به 2/19، 7/15، 9/19 و 21 سانتی‌متر و 36/4، 73/3، 73/5 و 98/4 سانتی‌متر مکعب بهبود یافت. همچنین مقادیر آهن و منگنز ریشه در شرایط تنش به ترتیب با میانگین 25/13، 75/12، 83/12 و 42/13 میلی‌گرم در کیلوگرم و 17، 5/17، 33/18 و 16 میلی‌گرم در کیلوگرم مربوط به ارقام ماهور، اکسین، صحرا، فردان پس از محلول پاشی در مرحله پنجه‌زنی آهن به 75/7، 08/8، 92/7 و 67/7 میلی‌گرم در کیلوگرم و منگنز به 42/11، 5/12، 67/10 و 08/12 میلی‌گرم در کیلوگرم کاهش یافت.

نتیجه‌گیری

تنش غرقابی و شوری به طور قابل توجهی بر رشد ریشه و اندام هوایی تأثیر گذاشت و منجر به عدم تعادل در هموستاز یونی شد. استفاده از مواد مغذی و ملاتونین در تنش غرقابی با آب‌شور، اثرات منفی تنش را از طریق مکانیسم‌های مختلف، بهبود پارامترهای رشد و هموستاز یونی در ریشه‌ها و اندام‌های هوایی کاهش داد. در مورد غلظت آهن و منگنز می توان به این نکته اشاره کرد که محلول‌پاشی غلظت این عناصر را تحت تنش کاهش داده و احتمال سمیت را کاهش می دهد. همچنین لازم به ذکر است که محلول‌پاشی در مرحله پنجه‌زنی بسیار مؤثرتر از مرحله ساقه‌دهی بود که احتمالاً به دلیل طولانی‌تر بودن زمان اثر ملاتونین، جذب بیشتر مواد مغذی و بازسازی بیشتر بافت‌ها بود. بنابراین می‌توان محلول‌پاشی ملاتونین و عناصر غذایی را به‌عنوان راهکاری مناسب برای کاهش خسارت این تنش در ارقام جو مد نظر قرار داد. پیشنهاد می‌دهیم که تحقیقات تکمیلی و کاربردی بیشتری با هدف بهبود انعطاف‌پذیری به تنش‌های محیطی در آینده صورت گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of foliar application of nutrients and melatonin on the growth characteristics and changes of elements in the roots of barley plants under conditions of waterlogging with saltwater stress.

نویسندگان [English]

  • Taha Nazari 1
  • Serollah Galeshi 2
  • EBRAHIM zeinali 3
  • Sergey Shabala 4
1 Department of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
2 Professor, Department of Agronomy, Faculty Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Department of Agronomy. Faculty of plant production. GUASNR
4 Professor, Tasmanian Institute of Agriculture, University of Tasmania, Hobart, Australia
چکیده [English]

Introduction

waterlogging and salinity stress are expected stresses in cultivated areas, and their concurrent happening can lead to a greater decrease in growth and yield compared to each stress alone. Combined stresses also generate a wide range of physiological and biochemical responses in plants. While the physiological and molecular mechanisms of plant responses to these environmental restrictions have been studied in detail, the basic mechanisms of plant tolerance to their combined stress are much less known.



Materials and methods

To investigate the effect of foliar spraying of melatonin and nutrients on barley cultivars under conditions of waterlogging stress with salt water, a factorial experiment with 3 factors in the form of a completely randomized design with six replications in pots in the open environment in two crop years 1400-1401 and was executed in 1401-1402. The test factors include four cultivars of barley (Mahor, Auxin, Sahra, Fardan), waterlogging stress with salt water (two levels: no stress and applied stress), foliar application of melatonin and nutrients (three levels: no foliar application, foliar application in It was the stage of tillering and stemming. In this study, various parameters including root length and volume, and dry weight of root and shoot were measured. Also, the ratio of root weight to shoot weight, iron and manganese concentration, and the ratio of sodium to potassium, calcium to potassium, and nitrogen to potassium were scrutinized and analyzed.



Results and discussion:

The results in four varieties of barley showed that waterlogging with salt water caused a decrease of 9.4 cm in root length, 0.2 cubic cm in root volume, 0.5 g in root dry weight, and 0.4 g in dry weight. Shoots, the root-to-shoot ratio was 7.8, the ratio of calcium to potassium was 0.01, the ratio of nitrogen to potassium was 0.18, the amount of iron was increased by 8 mg/kg, and the amount of manganese was 11 mg/kg, and the difference in the ratio Sodium to potassium reached 11. Foliar application of nutrients and melatonin reduced the effects of stress and improved plant growth, and root length and volume were 14.5, 11.3, 15.3, 16.4 cm, and 2.78, 24 cm respectively. 2.2, 4.18, and 3.43 cubic centimeters corresponding to Mahor, Axin, Sahra, and Fardan cultivars after foliar spraying at the tillering stage to 19.2, 15.7, 19.9 and 21 centimeters and 4.36, 3.73, 5.73 and 4.98 cubic centimeters improved. Also, the amounts of iron and manganese in the roots under stress conditions were 13.25, 12.75, 12.83, and 13.42 mg/kg and 17, 17.5, 18.33, and 16 mg/kg, respectively. Regarding Mahur, Axin, Sahra, and Fardan cultivars after foliar spraying in the tillering stage iron to 7.75, 8.08, 7.92, and 7.67 mg/kg, and manganese to 11.42, 5. 12, 10.67 and 12.08 mg/kg decreased.



Conclusions:

Waterlogging and salinity stress significantly affected root and shoot growth and led to an imbalance in ion homeostasis. The use of nutrients and melatonin in waterlogging stress with salt water reduced the negative effects of stress through different mechanisms, improving growth parameters and ionic homeostasis in roots and aerial organs. Regarding the concentration of iron and manganese, it can be pointed out that spraying reduces the concentration of these elements under stress and reduces the possibility of toxicity. It should also be noted that foliar spraying was much more effective at the tillering stage than at the stemming stage, which was probably due to the longer duration of the melatonin effect, the absorption of more nutrients, and the regeneration of tissues. Therefore, spraying melatonin and nutrients can be considered as a suitable solution to reduce the damage of this stress in barley cultivars.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Root length
  • Root volume
  • Root elements
  • Tillering
  • Ion homeostasis