اثر کاربرد نانوذرات سیلیکون و تلقیح قارچ Piriformospora indica بر پاسخ‌های بیوشیمیایی گیاه کینوا (Chenopodium quinoa cv Giza1) به تنش شوری

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

اثر کاربرد نانوذرات سیلیکون و تلقیح قارچ Piriformospora indica بر پاسخ‌های بیوشیمیایی گیاه کینوا (Chenopodium quinoa cv Giza1) به تنش شوری



چکیده

سابقه و هدف: شوری خاک یک تنش غیرزیستی مهم برای کشاورزی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است که به شدت جوانه‌زنی بذر، رشد و نمو و تولید محصول را تحت تاثیر قرار می‌دهد. کینوا (.Chenopodium quinoa Willd) گیاهی مقاوم به شوری است، ولی این تحمل در بین ارقام مختلف آن بسیار متفاوت است. کینوا به‌دلیل ویژگی‌های تغذیه‌ای بی‌نظیر خود مانند محتوای پروتئین بالا و ترکیب اسیدآمینه منحصر به فرد و نیز مقاومت زیاد در برابر تنش‌های غیرزیستی، برای حفظ امنیت غذایی بشر بسیار حائز اهمیت می‌باشد. قارچ Piriformospora indica از طریق افزایش راندمان جذب آب و عناصر غذایی، تحریک سیستم آنتی‌اکسیدانی و تولید ترکیبات حفاظتی و نانوذرات سیلیکون از طریق تعدیل فرآیندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی، مقاومت گیاهان به تنش شوری را افزایش می‌دهند. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر تلقیح قارچ P. indica و محلول‌پاشی برگی نانوذرات سیلیکون بر تحمل تنش شوری در رقم Giza1 گیاه کینوا بود.

مواد و روش‌ها: این پژوهش برروی رقم Giza1 گیاه کینوا به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی و در سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل سه سطح شوری (0، 200 و 400 میلی‌مولار NaCl)، سه سطح نانوذره سیلیکون (0، 50 و 100 میلی‌گرم در لیتر3 بار در فواصل 10 روزه) و دو سطح قارچ P. indica (تلقیح و عدم تلقیح) بودند. شاخص‌های بیوشیمیایی مورد مطالعه شامل محتوای پروتئین کل، مالون‌دی‌آلدئید، پراکسید هیدروژن، پرولین، قند محلول، آمینواسید آزاد، پتانسیل آنتی‌اکسیدانی به روش مهار رادیکال آزاد DPPH و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (آسکوربات پراکسیداز، کاتالاز و پراکسیداز) بودند.

یافته‌ها: بر اساس یافته‌های حاصل اثر متقابل کاربرد نانوذرات سیلیکون و تلقیح قارچ P. indica بر تمام شاخص‌های بیوشیمیایی مورد مطالعه در رقم Giza1 گیاه کینوا معنی‌دار بود. اگرچه تنش شوری به طور قابل توجهی باعث افزایش شاخص‌های تنش اکسیداتیو (محتوای پراکسید هیدروژن و مالون‌دی‌آلدئید) شد، اما کاربرد همزمان نانوذرات سیلیکون و تلقیح قارچ P. indica به طور چشمگیری این شاخص‌ها را کاهش داد، لیکن سبب افزایش محتوای پرولین، قندهای محلول، آمینواسیدهای آزاد، پروتئین و نیز ظرفیت مهار رادیکال آزاد و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی گردید.

نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که کاربرد همزمان نانوذره سیلیکون (به ویژه غلظت 100 میلی‌گرم در لیتر) و تلقیح قارچ P. indica موثرترین تیمار در بهبود شاخص‌های بیوشیمیایی رقم Giza1 کینوا تحت تنش شوری و کاهش اثرات زیانبار این تنش بود.

کلمات کلیدی: آنتی‌اکسیدان، تنش شوری، شاخص‌های فیزیولوژیکی، Piriformospora indica

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of silicon nanoparticles application and Piriformospora indica inoculation on biochemical responses of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) to salinity stress

نویسندگان [English]

  • Saeid Narouizad
  • Roya Karamian
Department of Biology, Faculty of Science, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Abstract

Background and Objective: Soil salinity is a major abiotic stress for agriculture in arid and semi-arid regions, significantly affecting seed germination, growth, development, and crop productivity. Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is a salt-tolerant plant; however, this tolerance varies greatly among different quinoa cultivars. Quinoa is of great interest due to its excellent nutritional properties, such as high protein content and a unique amino acid profile, as well as its high tolerance to abiotic stresses. This makes quinoa an important crop for food security. The fungus Piriformospora indica enhances plant salt tolerance through mechanisms such as increasing the efficiency of water and nutrient uptake, stimulating the antioxidant system, and producing protective compounds and silicon nanoparticles enhane salt tolerance of plants by modulating phsiological and biochemical processes. The aim of the present research was to investigate the effect of inoculating with the symbiotic fungus Piriformospora indica and foliar application of silicon nanoparticles on salt stress tolerance in Giza1 quinoa cultivar.

Materials and Methods: This research was conducted as a factorial experiment based on a completely randomized design with three replications on Giza1 quinoa cultivar. The experimental treatments included three salinity levels (0, 200, and 400 mM NaCl), three levels of silicon nanoparticles (0, 50, and 100 mg/l, 3 times at 10-days interval), and two levels of Piriformospora indica (non-inoculation and inoculation). Biochemical traits including the content of total protein, malondialdehyde, hydrogen peroxide, proline, soluble sugars, free amino acids, antioxidant capacity assessed by the DPPH free radical scavenging method, and the activity of antioxidant enzymes were evaluated.

Findings: Analysis of variance of the data showed that the interaction effect of silicon nanoparticle application and Piriformospora indica inoculation was significant on all biochemical indices studied in the Giza1quinoa cultivar. Although salt stress significantly increased oxidative stress indices (hydrogen peroxide and malondialdehyde), the simultaneous application of silicon nanoparticles and P. indica markedly reduced these indices. Conversely, they increased the content of proline, soluble sugars, free amino acids, and total protein, as well as the activity of antioxidant enzymes (asorbate eroxidase, catalase and peroxidase) and DPPH free radical scavenging capacity.

Conclusion: The results of the present study indicated that the combined application of silicon nanoparticles (especially at 100 mg/L) and Piriformospora indica inoculation was the most effecive treatment for improving the biochemical indices of Giza1 quinoa cultivar under salt stress and also on reducing the destructive effects of this stress.

Keywords: Antioxidant, Physiological indices, Salinity stress, Piriformospora indica

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antioxidant
  • Physiological indices
  • Salinity stress
  • Piriformospora indica