بهبود شاخص های رشدی و فیزیولوژیک نشاء کلم‌پیچ از طریق غلظت های مختلف سلنیوم تحت شرایط تنش قلیائیت

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

2 استادیار گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

3 استاد گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

4 دانشیار گروه مهندسی ماشین‌های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشکده مهندسی زراعی و عمران روستایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی

چکیده

سابقه و هدف: تنش قلیایی با ایجاد pH بالا و تجمع یون سدیم می‌تواند منجر به کمبود پروتون و تخریب یا مهار شیب/پتانسیل الکتروشیمیایی در سلول‌های ریشه شود که در نتیجه جذب آب و یون را مختل می‌کند. تنش قلیایی فتوسنتز و در نتیجه رشد گیاه را کُند می‌کند. هم‌چنین قلیائیت باعث تشکیل شکل‌های غیر محلول آهن، روی و مس می‌گردد که قابل جذب برای گیاه نمی‌باشند، در نتیجه سنتز کلروفیل کاهش یافته و برگ‌های جوان زرد می‌شوند. در سال‌های اخیر بسیاری از محققین برای کاهش پدیده کمبود سلنیوم در انسان تکنیک غنی‌سازی زیستی را پیشنهاد می‌دهند سلنیوم یکی از عناصر غیر‌ضروری ولی سودمند برای گیاهان است که می-تواند عوارض تنش قلیائیت را خنثی یا تا حدودی کاهش دهد.

مواد و روش‌ها:. آزمایش بصورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در فصل پاییز و زمستان 1402 در مجمتع گلخانه‌ای دانشگاه شهید چمران اهواز اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل غلظت‌های مختلف سلنیوم (۰، ۵، ۱۵ و ۳۰ میلی‌گرم بر لیتر) و سطوح بی‌کربنات (۰، ۳ و ۶ میلی‌اکی‌والان بر لیتر) بود. بعد از اعمال تیمار و پس از اتمام آزمایش صفات مورفولوژیک مانند ارتفاع نشاء و طول هیپوکوتیل توسط خط‌کش، قطر هیپوکوتیل توسط کولیس دیجیتالی، وزن تر و خشک شاخساره و ریشه به ترتیب توسط ترازو و خشک کردن در آون 70 درجه سلسیوس به مدت 48 ساعت، سطح برگ توسط دستگاه سطح برگ سنج و صفات فیزیولوژیک نشاء کلم‌پیچ مانند رنگیزه‌های فتوسنتزی توسط دستگاه اسپکتروفتومتر، محتوای نسبی آب برگ و نشت الکترولیت با استفاده از معادلات استاندارد اندازه‌گیری و محاسبه شد.

یافته‌ها: نتایج نشان داد که افزودن سلنیوم به محیط کشت تحت تنش قلیائیت، به طور کلی منجر به افزایش وزن تر و خشک اندام‌های مختلف شد. در شرایط تنش، بیشترین وزن تر شاخساره (2 گرم) که از مولفه‌های یک نشاء با کیفیت می‌باشد، در تیمار 15 میلی‌گرم بر لیتر سلنیوم و تنش 3 میلی‌اکی‌والان بر لیتر بی‌کربنات مشاهده گردید که در قیاس با تیمار صفر میلی‌گرم بر لیتر سلنیوم و تنش 3 میلی‌اکی‌والان بر لیتر بی‌کربنات سبب افزایش 27/16 درصدی وزن تر شاخساره نشاء کلم پیچ گردید که از یافته‌های جالب توجه این پژوهش می‌باشد. استفاده از سلنیوم در شرایط تنش قلیائیت باعث کاهش نشت یونی و افزایش محتوای نسبی آب نشاء کلم‌پیچ شد. نتایج این پژوهش نشان داد که سلنیوم در غلظت‌های بهینه می‌تواند به عنوان یک عامل بهبود دهنده رشد و تحمل گیاه در تنش قلیائیت عمل کند. با این حال، غلظت‌های بالای سلنیوم می‌تواند اثرات سمی داشته باشد و به رشد گیاه آسیب برساند؛ برای نمونه تنها در تیمار بدون تنش، افزایش غلظت سلنیوم تا سطح 30 میلی‌گرم بر لیتر سبب کاهش 44/59 درصدی وزن تر شاخساره نشاء کلم پیچ در قیاس با تیمار صفر میلی‌گرم بر لیتر سلنیوم شد.

نتیجه‌گیری: نتایج پژوهش‌ها نشان می‌دهد که گیاه کلم توانایی غنی‌سازی سلنیوم را دارد. سطوح مناسب تیمار سلنیوم می‌تواند باعث بهبود رشد و کیفیت کلم شود. با توجه به مصرف آب‌های نامتعارف در گلخانه‌های تولید نشاء جنوب کشور و ایجاد برگ-های زرد و ساقه‌های نازک متعاقب استفاده از آن، ارائه راهکار عملی برای غنی سازی کلم پیچ و حل مشکلات واحدهای تولید نشاء کاملاً ضروری به‌نظر می‌رسد. با توجه به تعدیل اثرات نامطلوب کیفیت آب مورد استفاده در گلخانه توسط سطوح بهینه سلنیوم، به نظر می‌رسد که این پژوهش با اصلاح شیوه‌های زراعی مرسوم، گامی مهم در جهت توسعه کشاورزی پایدار و افزایش تولید محصولات کشاورزی در مناطق با آب‌های قلیایی است. بر اساس نتایج غلظت 15 میلی‌گرم بر لیتر سلنیوم جهت تعدیل اثرات منفی تنش قلیائیت و بهبود رشد نشاء در گلخانه‌های تولید نشا کلم‌پیچ به ویژه در گلخانه‌های با آب‌های قلیایی قابل توصیه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improving growth and physiological indices of cabbage seedlings through different concentrations of selenium under alkaline stress conditions

نویسندگان [English]

  • Seyyedeh Ghazaleh Seyyedinezhad 1
  • Edris Shabani 2
  • Esmaeil Khaleghi 3
  • Morteza Taki 4
1 M.Sc. graduated of Horticultural Science, Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Assistant Professor, Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Professor, Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
4 Associate Professor, Department of Agricultural Machinery and Mechanization Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Rural Development, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan, Mollasani, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives: Alkaline stress, by creating high pH and the accumulation of sodium ions, can lead to proton deficiency and the destruction or inhibition of the electrochemical gradient/potential in root cells, which consequently disrupts water and ion absorption. Alkaline stress slows down photosynthesis and consequently plant growth. Alkalinity also causes the formation of insoluble forms of iron, zinc and copper that are not absorbable by the plant, resulting in reduced chlorophyll synthesis and yellowing of young leaves. In recent years, many researchers have proposed the biological enrichment technique to reduce selenium deficiency in humans. Selenium is one of the non-essential but beneficial elements for plants that can neutralize or somewhat reduce the effects of alkaline stress.

Materials and Methods: The experiment was conducted as a factorial in a randomized complete block design with three replications in the fall and winter of 2024 in the greenhouse complex of Shahid Chamran University of Ahvaz. The experimental treatments included selenium concentrations (0, 5, 15, and 30 mg/L) and bicarbonate levels (0, 3, and 6 meq/L). After applying the treatment and completing the experiment, morphological traits such as seedling height and hypocotyl length were measured using a ruler, hypocotyl diameter was measured using a digital caliper, fresh and dry weights of shoots and roots were measured using a scale and dried in an oven at 70 °C for 48 h, leaf area was measured using a leaf area meter, and physiological traits of cabbage seedlings such as photosynthetic pigments were measured using a spectrophotometer, relative leaf water content, and electrolyte leakage were calculated using standard equations.



Results: The results showed that adding selenium to the culture medium under alkaline stress generally led to an increase in the fresh and dry weight of different organs. Under stress conditions, the highest shoot fresh weight (2 g)-a key indicator of seedling quality-was observed in the 15 mg/L selenium + 3 meq/L bicarbonate treatment which compared to the treatment of 0 mg/L selenium + 3 meq/L bicarbonate stress, increased the shoot fresh weight of cabbage seedlings by 16.27%, which is one of the interesting findings of this study.

The use of selenium under alkaline stress conditions reduced ion leakage and increased the relative water content of cabbage seedlings. The results of this study showed that selenium at optimal concentrations can act as a factor improving plant growth and tolerance to alkaline stress. However, high concentrations of selenium can have toxic effects and damage plant growth. For instance, in the non-stress treatment increasing the selenium concentration to 30 mg/L reduced seedling fresh weight by 59.44% compared to the 0 mg/L selenium treatment.

Conclusion: Research results show that cabbage has the ability to enrich selenium. Appropriate levels of selenium treatment can improve the growth and quality of cabbage. Considering the unusual water consumption in seedling production greenhouses in the south of the country and the subsequent development of yellow leaves and thin stems, it seems absolutely necessary to provide a practical solution for enriching cabbage and solving the problems of seedling production units. Considering the moderation of the adverse effects of water quality used in the greenhouse by optimal selenium levels, it seems that this is an important step towards developing sustainable agriculture and increasing agricultural production in areas with alkaline water research by modifying conventional agricultural practices. Based on the results, a selenium concentration of 15 mg/L is recommended to moderate the negative effects of alkali stress and improve seedling growth in greenhouses producing of cabbage seedlings, especially in greenhouses with alkaline water.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plant height
  • Hypocotyl diameter
  • Electrolyte leakage
  • Chlorophyll