به زراعی کشاورزی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

داوران

عضویت و راهنمای پابلونز

دستورالعمل حذف نام داور از روی کامنت ها در برنامه Word

تأثیر محلول‌پاشی سالیسیلیک‌اسید بر بهبود کارایی فتوسنتزی، عملکرد و ترکیب اسیدهای چرب گلرنگ زراعی (.Carthamus tinctorius L) در شرایط تنش گرما

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز. اهواز ، ایران.

2 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز. اهواز ، ایران

3 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

4 گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم محیطی و کشاورزی، دانشگاه مک گیل. مونترال، کانادا.

10.22059/jci.2025.399546.2946

چکیده

هدف: کاربرد سالیسیلیک‌اسید سبب بهبود راندمان فتوسنتزی و عملکرد و تغییر ترکیب اسیدهای چرب روغن دانه گلرنگ در شرایط تنش گرما می شود. از این‌رو، هدف از این مطالعه بررسی پتانسیل کاربرد سالیسیلیک‌اسید در کاهش اثرات نامطلوب تنش گرمای آخر فصل بر گلرنگ با بهبود راندمان فتوسنتز و ترکیب اسیدهای چرب روغن دانه بود.
روش پژوهش: به‌منظور ارزیابی اثرات محلول‌پاشی برگی سالیسیلیک‌اسید بر ویژگی‌های فتوسنتزی و ترکیب اسیدهای چرب گلرنگ، آزمایشی مزرعه‌ای در دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. طرح آزمایشی به‌صورت اسپلیت‌پلات فاکتوریل بر پایه طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار بود. کرت‌های اصلی شامل دو تاریخ کاشت 20 آذرماه (کاشت به هنگام) و 30 دی‌ماه (کاشت دیرهنگام) و کرت‌های فرعی شامل ترکیبی فاکتوریل از غلظت‌های سالیسیلیک‌اسید (صفر و 400 میکرومولار) و دو رقم گلرنگ پرنیان (حساس به گرما) و فرامان (مقاوم به گرما) بودند.
یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان داد که تنش گرمایی ناشی از کاشت دیرهنگام، به‌طور معنی‌داری سبب کاهش در صفات فتوسنتزی شامل سرعت فتوسنتز، هدایت روزنه‌ای، سرعت تعرق، غلظت دی‌اکسیدکربن زیر روزنه‌ای، کارایی کربوکسیلاسیون و کارایی مصرف آب فتوسنتزی گردید. کاربرد سالیسیلیک‌اسید تا حد زیادی توانست اثرات منفی تنش گرمایی را بر این صفات تعدیل نماید، به گونه ای که بیش‌ترین هدایت روزنه‌ای و کارایی کربوکسیلاسیون (به‌ترتیب 711 و 079/1 میلی‌مول بر مترمربع بر ثانیه) و عملکرد دانه (3120 کیلوگرم در هکتار) در کاشت به هنگام و کاربرد 400 میکرو­مولار سالیسیلیک‌اسید در رقم فرامان مشاهده شد. علاوه بر این، تنش گرمایی موجب تغییر در ترکیب اسیدهای چرب روغن دانه شد، به‌طوری‌که کاشت دیرهنگام باعث کاهش درصد اسیدهای چرب اولئیک و لینولئیک و افزایش درصد اسیدهای لینولنیک و پالمیتیک گردید. تغییرات درصد استئاریک‌اسید تحت تنش گرمایی در دو رقم موردمطالعه متفاوت بود، به‌طوری‌که در رقم فرامان کاهش (48 درصد) و در رقم پرنیان افزایش (64 درصد) نشان داد. محلول‌پاشی سالیسیلیک‌اسید، به‌ویژه در شرایط کاشت دیرهنگام، موجب افزایش درصد اسیدهای چرب اولئیک و لینولئیک و کاهش درصد اسیدهای لینولنیک و پالمیتیک شد.
نتیجه‌گیری: کاربرد سالیسیلیک‌اسید توانست با بهبود صفات فتوسنتزی و تعدیل ترکیب اسیدهای چرب، اثرات نامطلوب تنش گرمایی را کاهش داده و در نتیجه منجر به افزایش تحمل به گرما و بهبود کیفیت روغن در هر دو رقم گردد. این تأثیرات در رقم متحمل به گرما (فرامان) نسبت به شرایط شاهد مشهودتر بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Exogenous salicylic acid enhances photosynthetic efficiency, yield and fatty acid composition in safflower (Carthamus tinctorius L.) under extreme heat stress

نویسندگان [English]

  • Maryam Goodarzian Ghahfarokhi 1
  • Afrasyab Rahnama 2
  • Moosa Meskarbashee 3
  • Donald L. Smith 4

1 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.

2 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.

3 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.

4 Department of Plant Science, Faculty of Agricultural and Environmental Sciences, McGill University, Montreal, Canada.

چکیده [English]

Objective: Exogenous application of salicylic acid (SA) has the potential to improve photosynthetic performance and seed oil composition under heat stress. This study aimed to evaluate whether foliar SA treatment can mitigate terminal heat stress in safflower by enhancing photosynthetic traits and by altering seed oil fatty acid composition, and to compare responses between a heat-tolerant and a heat-sensitive cultivar.
Methods: A field experiment was conducted at Shahid Chamran University of Ahvaz using a split-plot RCBD with three replications. Main plots were two sowing dates: normal sowing (11 December) and late sowing (21 January). Subplots comprised a factorial combination of SA concentrations (0 and 400 μM) and two safflower cultivars: Parnian (heat-sensitive) and Faraman (heat-tolerant). Late sowing subjects the crop to severe terminal heat during flowering and grain filling. Photosynthetic parameters and fatty acid composition of seeds were measured, and grain yield was recorded.
Results: Late sowing (heat stress) significantly reduced photosynthetic rate, stomatal conductance, transpiration rate, substomatal CO2, carboxylation efficiency, and photosynthetic water-use efficiency. Foliar SA application mitigated these negative effects, with the most favorable responses under 400 μM SA and normal sowing. The Faraman cultivar sown at normal time and treated with 400 μM SA achieved the highest stomatal conductance (711 mmol m⁻² s⁻¹), carboxylation efficiency (1.079 mmol m⁻² s⁻¹), and grain yield (3120 kg ha⁻¹). Fatty acid responses to heat were cultivar-dependent: stearic acid decreased in Faraman but increased in Parnian under heat stress (−48% vs +64%, respectively). SA treatment under late sowing increased oleic and linoleic acids while reducing linolenic and palmitic acids, contributing to modified seed oil composition that is favorable under heat stress.
Conclusion: Terminal heat stress altered photosynthetic performance, yield, and seed oil fatty-acid profiles in safflower. Foliar SA application mitigated heat-induced declines in photosynthesis and influenced oil composition, with more pronounced benefits in the heat-tolerant Faraman cultivar. SA at 400 μM provides a viable means to enhance heat tolerance and potentially improve oil quality in safflower under heat stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chlorophyll index
  • High temperatures
  • Stomatal conductance
  • Unsaturated fatty acids
مراجع
دیناروندی، مارال؛ راهنما، افراسیاب؛ مسکرباشی، موسی و ذوفن، پرژک (1404). اثر محلول پاشی سالیسیلیک‌اسید بر ویژگی‌های فتوسنتزی، فعالیت آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی و عملکرد ارقام کلزا (Brassica napus L.) در شرایط تنش گرمای آخر فصل. مجله تولید گیاهان زراعی، 18(2)، 87-112.
شیخ ممو، بهنوش؛ راهنما، افراسیاب و حسیبی، پیمان (1402). ارزیابی صفات بیوشیمیایی و عملکرد دانه ارقام آفتابگردان (Helianthus annuss L.) در واکنش به تنش گرمای انتهای فصل در منطقه اهواز. نشریه علوم زراعی ایران، ۲۵ (۳)، ۲۷۵-۲۹۳.
صالحی، فرشاد؛ راهنما، افراسیاب؛ مسکرباشی، موسی و مهدیخانلو، خسرو (1398). اثر تنش گرمای آخر فصل بر برخی صفات زراعی، فیزیولوژیک و عملکرد روغن ارقام گلرنگ در شرایط آب‌وهوایی اهواز. پژوهش‌های زراعی ایران، 17 (3)، 491-502.
Ahmadi, A., & Baker, D.A. (2001). The effect of water stress on the activities of key regulatory enzymes of the sucrose to starch pathway in wheat. Plant Growth Regulation, 35(1), 81-91.
AOCS. (1993). Official methods and recommended practices of the American Oil Chemists, Society, AOCS Press, Champaign, U.S.A.
Arslan, B. (2007). The determination of oil content and fatty acid compositions of domestic and exotic safflower (Carthamus tinctorius L.) genotypes and their interactions. Journal of Agronomy, 6(16), 415-420.
Askari, E., & Ehsanzadeh, P. (2015). Drought stress mitigation by foliar application of salicylic acid and their interactive effects on physiological characteristics of fennel (Foeniculum vulgare Mill.) genotypes. Acta Physiologiae Plantarum, 37, 1-14.
Bandurska, H., & Stroinski, A. (2005). The effect of salicylic acid on barley response to water deficit. Acta Physiologiae Plantarum, 27(3), 379-386.
Bellaloui, N., Smith, J.R., Ray, J.D., & Gillen, A.M. (2009). Effect of maturity on seed composition in the early soybean production system as measured on near-isogenic soybean lines. Crop Sciences, 49(2), 608-620.
Brito, C., Dinis, L.T., Ferreira, H., Coutinho, J., Moutinho-Pereira, J., & Correia, C.M. (2019). Salicylic acid increases drought adaptability of young olive trees by changes on redox status and ionome. Plant Physiology and Biochemistry, 141, 315-324.
 Chang-Fung-Martel, J., Harrison, M.T., Brown, J.N., Rawnsley, R., Smith, A.P., & Meinke, H. (2021). Negative relationship between dry matter intake and the temperature-humidity index with increasing heat stress in cattle: a global meta-analysis. International Journal of Biometeorology, 1-11.
Chaves, M.M., Maroco, J.P., & Pereira, J.S. (2003). Understanding plant responses to drought-from genes to the whole plant. Functional Plant Biology, 30(3), 239-264.
Crafts-Brandner, S.J., & Salvucci, M.E. (2002). Sensitivity of photosynthesis in a C4 plant, maize, to heat stress. Plant Physiology, 129(4), 1773-1780.
Dinarvandi, M., Rahnama, A., Meskarbashee, M., & Zoufan, P. (2025). Foliar application of salicylic acid effect on photosynthetic properties, enzymatic antioxidant activities, and yield of canola (Brassica napus L.) cultivars under terminal heat stress. Journal of Crop Production, 18(2), 87-112. (In Persian).
Farooq, M., Wahid, A., Kobayashi, N., Fujita, D., & Basra, S. M. A. (2009). Plant drought stress: Effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development, 29(1), 185-212.
Farooqi, A.H.A., Fatima, S., & Khanand, S.S.A. (2015). Ameliorative effect of chlormequat chloride and IAA on drought stress of plants of Cymbopogon martinii and C. winterianus. Plant Growth Regulations, 46(3), 277-284.
Fischer, R. A., Rees, D., Sayre, K. D., Lu, Z. M., Condon, A. G., & Saavedra, A. L. (1998). Wheat yield progress associated with higher stomatal conductance and photosynthetic rate, and cooler canopies. Crop Science, 38(6), 1467-1475.
Flagella, Z., Rotunno, T., Tarantino, E., Di- Caterina, R., & De-Caro, A. (2012). Changes in seed yield and oil fatty acid composition of high oleic sunflower (Helianthus annuus L.) hybrids in relation to the sowing date and the water regime. European Journal of Agronomy, 17(11), 221-230.
Flexas, J., Ribas-Carbo, M., Bota, J., Galmés, J., Henkle, M., Martinez-Canellas, S., & Medrano, H. (2006). Decreased Rubisco activity during water stress is not induced by decreased relative water content but related to conditions of low stomatal conductance and chloroplast CO2 concentration. New Phytologist, 172, 73-82.
Guo, Y., Si, P., Wang, N., Wen, J., Yi, B., Ma, C., & Shen, J. (2017). Genetic effects and genotype× environment interactions govern seed oil content in Brassica napus L. BMC genetics, 18, 1-11.
Hao, L., Guo, L., Li, R., Cheng, Y., & Zheng, Y. (2019). Responses of photosynthesis to high temperature stress associated with changes in leaf structure and biochemistry of blueberry (Vaccinium corymbosum L.). Scientia Horticulturae, 246(3), 251-264.
Harrison M.T. (2021). Climate change benefits negated by extreme heat. Nature Food, 2(11), 855-856.
Hayat, Q., Hayat, S., Irfan, M., & Ahmad, A. (2010). Effect of exogenous salicylic acid under changing environment: a review. Environmental and Experimental Botany, 68(1), 14-25.
He, M., Ding, N.Z. (2020). Plant Unsaturated Fatty Acids: Multiple Roles in Stress Response. Frontiers in Plant Science, 4(11), 562785.
Horváth, E., Szalai, G., & Janda, T. (2007). Induction of abiotic stress tolerance by salicylic acid signaling. Journal of Plant Growth Regulation, 26(3), 290-300.
Jamshidi Jam, B., Shekari, F., Andalibi, B., Fotovat, R., & Jafarian, V. (2023). The Effects of salicylic acid and silicon on safflower seed yield, oil content, and fatty acids composition under salinity stress. Silicon, 15, 4081-4094.
Janda, K., Hideg, E., Kov, L., & Janda, T. (2012). Salicylic acid may indirectly influence the photosynthetic electron transport. Journal of Plant Physiology, 169(10), 971-978.
Kabiri, R., Nasibi, F., & Farahbakhsh, H. (2014). Effect of exogenous salicylic acid on some physiological parameters and alleviation of drought stress in Nigella sativa plant under hydroponic culture. Plant Protection Science, 50(1), 43-51.
Kachroo, P., Venugopal, S.C., Navarre, D.A., Lapchyk, L., & Kachroo, A. (2005). Role of salicylic acid and fatty acid desaturation pathways in ssi2-mediated signaling. Plant Physiology, 139(4), 1717-35.  
Khan, M.I.R., Iqbal, N., Masood, A., Per, T.S., & Khan, N. A. (2013). Salicylic acid alleviates adverse effects of heat stress on photosynthesis through changes in proline production and ethylene formation. Plant Signaling & Behavior,8, e26374
Ma, D.K.K., Li, Z.J., Lu, A.Y., Sun, F., Chen, S.D., Rothe, M., Menze, R., Sun, F., & Horvitz, H.R. (2015). Acyl-CoA dehydrogenase drives heat adaptation by sequestering fatty acids. Cell, 161, 1152-1163.
McAinsh, M.R., & Taylor, J.E. (2017). Stomata. Encyclopedia of Applied Plant Sciences, 1(4), 128-134.
Medrano, H., Tomás, M., Martorell, S., Flexas, J., Hernández, E., Rosselló, J., & Bota, J. (2015). From leaf to whole-plant water use efficiency (WUE) in complex canopies: limitations of leaf WUE as a selection target. The Crop Journal, 3(3), 220-228.
Miura, K., & Tada, Y. (2014). Regulation of water, salinity, and cold stress responses by salicylic acid. Frontiers in Plant Science, 5, 4.
Moharekar, S.T., Lokhande, S.D., Hara, T., Tanaka, R., Tanaka, A., & Chavan, P.D. (2003). Effects of salicylic acid on chlorophyll and carotenoid contents on wheat and moong seedlings. Photosynthetica, 41(3), 315-317.
Ny, A.S., & Rah, E.D. (2015). Characteristics and oxidative stability of some safflower (Carthamus tinctorius L.). Journal of Nutrition & Food Sciences, 14(3), 1-6.
Prasertthai, P., Paethaisong, W., Theerakulpisut, P., & Dongsansuk, A. (2022). High temperature alters leaf lipid membrane composition associated with photochemistry of PSII and membrane thermostability in rice seedlings. Plants, 30 (11),1454.
Rahnama, A., James, R.A., Poustini, K., & Munns, R. (2010). Stomatal conductance as a screen for osmotic stress tolerance in durum wheat growing in saline soil. Functional Plant Biology, 37, 255-263.
Rahnama, A., Hosseinalipour, B., Farrokhian Firouzi, A., Harrison, M.T., & Ghorbanpour, M. (2024a). Root architecture traits and genotypic responses of wheat at seedling stage to water-deficit stress. Cereal Research Communications, 52, 1499-1510.
Rahnama, A., Salehi, F., Meskarbashee, M., Mehdi Khanlou, K., Ghorbanpour, M., & Harrison, M.T. (2024b). High temperature perturbs physicochemical parameters and fatty acids composition of safflower (Carthamus tinctorius L.). BMC Plant Biology, 24, 1080.
Roche, J., Mouloungui, Z., Cerny, M., & Merah, O. (2019). Effect of Sowing Dates on Fatty Acids and Phytosterols Patterns of Carthamus tinctorius L. Applied Sciences, 9(14), 2839.
Salehi, F., Rahnama Ghahfarokhi, A., Meskarbashee, M., & Mehdikhanlou, K. (2019). Effect of terminal heat stress on some agronomic, physiological and oil yield traits of safflower cultivars (Carthamus tinctorius L.) under ahvaz conditions. Iranian Journal of Field Crops Research, 17(3), 491-502. (In Persian).
Salehi, F., Rahnama, A., Meskarbashee, M., Mehdi Khanlou, K., & Ghorbanpour, M. (2023). Physiological and metabolic changes of safflower (Carthamus tinctorius L.) cultivars in response to terminal heat stress. Journal of Plant Growth Regulation, 42(10), 6585-6600.
Shaki, F., Maboud, H.E., & Niknam, V. (2018). Growth enhancement and salt tolerance of Safflower (Carthamus tinctorius L.), by salicylic acid. Current Plant Biology, 13(4), 16-22.
Sheikh Mamo, B., Rahnama, A., & Hassibi, P. (2023). Evaluation of biochemical traits and seed yield of sunflower (Helianthus annuss L.) cultivars in response to terminal heat stress in Ahvaz, Iran. Iranian Journal of Crop Sciences, 25 (3), 275-293. (In Persian).
Unger, P.W. (2002). Time and frequency of irrigation effects on sunflower production and water use. Soil Science Society of America Journal, 46(5), 1072-1076. 
Végh, B., Marček, T., Karsai, I., Janda, T., & Darkó, É. (2018). Heat acclimation of photosynthesis in wheat genotypes of different origin. South African Journal of Botany, 117, 184-192.
Wahid, A., Gelani, S., Ashraf, M., & Foolad, M.R. (2007). Heat tolerance in plants: an overview. Environmental and Experimental Botany, 61(3), 199-223.
Zare, M. (2004). Evaluation of tolerance of some soybean genotypes to drought stress. Iranian Journal of Agriculture Science, 35(4), 261-272.
 
به زراعی کشاورزی
دوره 27، شماره 4
دی 1404
صفحه 591-610
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار