آثار کودهای نانو و نانوزیستی بر ویژگی‏های فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و عملکرد چای ترش تحت تنش خشکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه باغبانی، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

2 استاد، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

3 استادیار، گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

4 دانشجوی دکتری، گروه زراعت، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

چکیده

جایگزینی نهاده‏های شیمیایی با نهاده‏های بوم‌سازگار، به‌عنوان گامی به‌منظور گذار از کشاورزی رایج به پایدار، ضروری به‌نظر می‌رسد. در این راستا، آزمایشی در سال 1394 در مزرعة تحقیقاتی دانشگاه زابل، به‌صورت طرح کرت‌های یک‌بار خردشده در قالب بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. تنش خشکی در چهار سطح 30، 50، 70 و 90 درصد رطوبت دردسترس گیاه، عامل اصلی و کودهای نانو و نانوزیستی در چهار سطح، عامل فرعی در نظر گرفته شد. اثر اصلی تیمارهای کود، تنش خشکی و برهمکنش آنها بر تمامی صفات مورد بررسی معنادار شد. بیشترین مقدار رنگیزه‌های فتوسنتزی، وزن تر و خشک کاسبرگ در تیمار تنش خشکی 70 درصد رطوبت دردسترس و محلول‌پاشی کود نانوکلات آهن به‌دست آمد. بیشترین مقدار اسمولیت‌های آنتوسیانین، پرولین و کربوهیدرات به تیمار تنش خشکی 30 درصد رطوبت دردسترس و بیشترین محتوای نسبی آب برگ به تیمار آبیاری 90 درصد رطوبت قابل‌دسترس و محلول‌پاشی کود نانوکلات آهن تعلق داشت. نتایج تجزیه به مؤلفه‌های اصلی نشان داد که بهترین تیمار مورد بررسی، تنش خشکی 70 درصد رطوبت در دسترس توأم با محلول‌پاشی کود نانوکلات آهن بود. محلول‌پاشی با کود نانوکلات آهن موجب تعدیل آثار تنش خشکی و افزایش کمّیت و کیفیّت کاسبرگ‌های چای ترش شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of nano and nano bio-fertilizer on physiological, biochemical characteristics and yield of roselle under drought stress

نویسندگان [English]

  • Seyedeh Esmat Hashemi Fadaki 1
  • Barat Ali Fakheri 2
  • Nafiseh Mehdi Nezhad 3
  • Roqia Mohammad Pour 4
چکیده [English]

The replacement of chemical inputs with ecological compatible inputs seems necessary for a step towards in transition from common to sustainable agriculture. In this regard, an experiment was conducted at the research field, University of Zabol, as a split plot based on randomized complete block design with three replications, during 2015. Four drought stress levels of 30, 50, 70 and 90 percent of available water were considered as main plots and four levels of nano and nano bio-fertilizers were considered as sub plots. Main effects of fertilizer, drought stress and their interaction were significant for all studied traits. Maximum of photosynthetic pigments, fresh and dry weight of sepals were obtained under treatment of 70% of available water irrigation and foliar application of nano-iron fertilizer. The highest amount of anthocyanin, proline and carbohydrate osmolytes belonged to 30% of available water irrigation and the highest relative water content of leaves belonged to 90% of available water irrigation and foliar application of nano-iron fertilizer. The result of principal component analysis showed that the best-studied treatment was 70% of available water irrigation including with foliar application of nano-iron fertilizer. Spraying nano-iron fertilizer mitigated the effects of drought stress and increased the quantity and quality of roselle sepals.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano-iron
  • osmolyte
  • photosynthetic pigments
  • sepals weight
  • water deficit stress
اکبری نیا ا، قلاوند ا، سفیدکن ف، رضایی م و شریف آبادی ا (1382) بررسی تأثیر کودهای شیمیایی، دامی و تلفیقی برعملکرد و میزان ترکیبات اسانس گیاه دارویی زنیان. پژوهش و سازندگی (ویژه زراعت و باغبانی).16(4): 32-41.

بابائیان م، حیدری م و قنبری ا (1389) اثر تنش خشکی و محلول پاشی عناصر کم مصرف بر ویژگی‌های فیزیولوژیک و جذب عناصر غذایی در آفتابگردان(Helianthus annus L.) . مجلة علوم زراعی ایران. 12(4): 377-391.

برجی آباد ع، گلوی م و رمرودی م (1393) بررسی اثر تراکم و مصرف عناصر ریز مغذی بر خصوصیات مرفولوژیک و شاخص‌های کلروفیل گیاه دارویی چای ترش. دومین همایش ملی گیاهان دارویی و کشاورزی پایدار. 1-15ص.

پاکزی ع، رضایی ح، حبیبی د و پاک نژاد ف (1391) اثر تنش خشکی، محلول پاشی آسکوربات و جیبرلین بر روی برخی صفات مورفولوژیکی، محتوای نسبی آب برگ و پایداری غشای سیتوپلاسمی گیاه آویشن. مجلة زراعت و اصلاح نباتات. 8(1): 1-13.

پای گذاری، قنبری ا، حیدری م و توسلی ا (1388) اثر محلول پاشی عناصر کم مصرف بر خصوصیات کمی و کیفی ارزن مرواریدی رقم نوتریفیدی (Pennisetum glaucum L.) تحت تنش خشکی. مجلة علمی-پژوهشی علوم کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز. 10(3):67-79.

پیوندی م، پرنده ه و میرزا م (1390) مقایسة تأثیر نانو کلات آهن با کلات آهن بر پارامترهای رشد و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان ریحان. مجلة تازه‌های بیوتکنولوژی سلولی- مولکولی. 4(1):89-90.

توحیدی م (1394) تأثیر زمان محلول‌پاشی کود کامل ریز مغذی بر عملکرد و اجزای عملکرد ماش (Vigna radiate L.) تحت تنش خشکی. مجلة علمی پژوهشی اکوفیزیولوژی گیاهی. 7(22): 51-58.

جعفرزاده ل، امیدی ح و بستانی ع ا (1391) بررسی تنش خشکی و کود زیستی نیتروژنه بر برخی ویژگی‌های بیوشیمیایی گیاه دارویی همیشه بهار(Calendula officinalis L.) . مجلة پژوهش‌های گیاهی.27(2): 180-193.

جوانسیاه بیگدللو، س، پیرزاد، ع و حسنی ع (1391) اثر مقادیر محلول پاشی آهن نانو در مقایسه با سه نوع کود رایج آهن روی بر عملکرد مرفولوژیکی گیاه دارویی همیشه بهار. دومین همایش ملی تنوع زیستی و تأثیر آن بر کشاورزی و محیط‌زیست. (http://www.civilica.com/Paper-NSBDIAE02-NSBDIAE02_402.html).

حیدری م و کرمی و (1392) بررسی اثر تنش خشکی و گونه‌های میکوریزا بر عملکرد و اجزاء عملکرد دانه، میزان وکلروفیل و ترکیبات بیوشیمیایی آفتابگردان. مجلة تنش‌های محیطی در علوم زراعی. 6(1): 17-26.

رحیم‌زاده م، کاشانی ع، زارع فیض‌آبادی ا، مدنی ح و سلطانی ا (1389) تأثیر کودهای ریزمغذی بر عملکرد و اجزای عملکرد آفتابگردان تحت تنش خشکی. مجله الکترونیک تولید گیاهان زراعی. 3(1): 57-72.

رضایی ر، حسینی س م ، شعبانعلی قمی ح و صفا ل (1388) شناسایی و تحلیل موانع توسعه فناوری نانو دربخش کشاورزی ایران ازدیدگاه محققان. فصلنامة علمی- پژوهشی سیاست علم و فناوری. 1(2): 17-26.

رضوی زاده ر، شفقت م و نجفی ش (1393) اثر تنش کمبود آب بر شاخص‌های مورفولوژیک و فیزیولوژیک گیاه زنیان (Carum copticum L.). زیست‌شناسی گیاهی ایران. 6(22): 38-25.

رهبریان پ، افشارمنش غ و مدافع بهزادی ن (1390) تأثیر تنش خشکی و تراکم بوته بر عملکرد چای ترش ( (Hibiscus sabdarifa در منطقه جیرفت یافته‌های نوین کشاورزی. 5(3):237-245.

صادق‌زاده اهری د، حسندخت م، کاشی ع، امری ا و علیزاده خ (1389) گزینش برای تحمل در برابر تنش خشکی در برخی از توده‌های بومی شنبلیله ایران. علوم و فنون باغبانی. 11(2): 111-132.

ظفری م، عبادی ع، پرمون ق و جهانبخش س (1394) تأثیر باکتری‌های محرک رشد بر تولید متابولیت‌های سازگار و برخی خصوصیات یونجه همدانی در طی تنش خشکی. فرایند و کارکردهای گیاهی. 4(14): 61-75.

عسکری م، امیرجانی ک ر و صابری ط (1393) بررسی آثار نانو کود آهن بر رشد برگ، مقدار کربوهیدرات و آنتی اکسیدانت‌های پریوش. فراینده و کارکرد گیاهی. 3(7): 43-55.

فتحی امیر خیز ک، امینی دهقی م و حشمتی س (1393) اثر کلات آهن بر محتوای کلروفیل، کارایی کوانتومی فتوسیستمII و برخی صفات بیوشیمیایی در گلرنگ در شرایط کم آبیاری. علوم گیاهان زراعی ایران. 46(1): 37-145.

فراهانی ف، سرتیپ نیا ن و طالعی د (1394) بررسی تأثیر تیمار نانو کود آهن بر خصوصیات مورفولوژیکی گیاه دارویی بادرشبو (Dracocephalum moldavica L.)، اولین همایش ملی تخصصی علوم کشاورزی و محیط‌‌زیست ایران. (http://www.civilica.com/Paper-AENCINF01-AENCINF01_118.html)

قربانی م و بابالار م (1382) تغذیة معدنی گیاهان. انتشارات دانشگاه تربیت معلم تهران. 356 صفحه.

کمرکی، ح و گلوی، م (1391) ارزیابی محلول پاشی عناصر ریزمغذی آهن، بر و روی بر ویژگی‌های کمی و کیفی گلرنگ (Carthamus tinctorius L.). نشریه بوم‌‌شناسی کشاورزی. 4(3): 201-206.

گرگینی شبانکاره ح، اصغری پور م ر و فاخری ب ع (1394) اثر کودهای زیستی بر شاخص های رشد و اسانس  بادرشبو تحت تنش خشکی. مجله علمی پژوهشی اکوفیزیولوژی گیاهی. 7(23): 185-195.

گل پرور ا ح، مجیدی هراوان ا، رضایی ع و قاسمی پیر بلوطی ع (1383) بررسی ژنتیک برخی از صفات مورفوفیزیولوژیکی در گندم نان تحت شرایط تنش خشکی. پژوهش سازندگی. 62: 95-98.

لشکری ف (1392) تأثیر پلی‌مر سوپر جاذب، کود دامی و پتاسیم بر خصوصیات کمی و کیفی گیاه دارویی کارولا (Momordica  charantia L.) در دورره‌های مختلف آبیاری. دانشکدة کشاورزی. دانشگاه زابل. پایان‌نامة کارشناسی‌ارشد. 112 صفحه.

ملکوتی م ج و طهرانی م (1378) نقش ریز مغذی‌ها در افزایش عملکرد و بهبود کیفیت محصولات کشاورزی. انتشارات دانشگاه تربیت مدرس. 229 صفحه.

ملکی فراهانی س و عقیقی شاهوردی م (1393) بررسی تأثیر کود نانو آهن در مقایسه با کلات آن برعملکرد کمی و کیفی زعفران زراعی (Crocus Sativus L.). مجلة به‌زراعی کشاورزی. 17(1): 155 – 168.

میلادلاری ا و احسان‌زاده پ (1389) تأثیر منفی تنش خشکی بر عملکرد گلرنگ از طریق کاهش سطح فتوسنتز کننده و کارایی کوانتوم فتوسیستمII. مجلة علوم گیاهان زراعی. 41(2):375-384.

نادری م و دانش شهرکی ع (1390) کاربرد فناوری نانو در بهینه‌سازی فرمولاسیون کودهای شیمیایی. ماهنامة فناوری نانو. 165(4):20-22.

نصیری ی، زهتاب سلماسی ز، نصرالله‌‌زاده ص، قاسمی گلعدذانی ک، نجفی ن و جوانمرد ع (1392) ارزیابی محلول پاشی سولفات آهن و روی بر عملکرد گل و غلظت عناصر غذایی بر بخش اندام هوایی بابونه آلمانی. نشریة دانش کشاورزی و تولید پایدار. 23(3): 105-115.

نظری ناسی ح، امیرنیا ر و زردشتی م ر (1394) اثرات فیزیولوژیک تنش خشکی بر رشد برگ‌های کدو طبی (Cucurbita pepo var. styriaca) در تیمار با کود زیستی. سومین همایش ملی گیاهان دارویی و کشاورزی پایدار. ص 12. (http://www.civilica.com/Paper-MPSA03-MPSA03_156.html)

Abraham C P, Viswagith V, Prabha S, Sundhar K and Malliga P (2007) Effect of coir pith based cyanobacterial basal and foliar biofertilizer on Baseella rubra L. Acta Agriculturae Slovenica. 89(1):59-63.

Alvareza - Femandez A, Sierra MA and Lucena JJ) 2002 (Reactivity of synthetic Fe chelates with soils and soil components. Plant and Soil. 241: 129-137.

Alvarez-Fernandez A, Abadia J and Abadia A (2006( Iron deficiency, fruit yield and fruit quality. In: Iron nutrition in plants and rizospheric microorganisms. Developments in plant and soil sciences. (Eds. Barton L L and Abadia, J). pp. 85-101.

Arndt S K K, Clifford S C, Wanek W, Jones H G and Popp M (2001) Physiological and morphological adaptations of the fruit tree Ziziphus rotundifolia in response to progressive drought stress. Tree Physiology 21(11): 705-715.

Arnon AN (1967) Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal. 23:112-121.

Barsa A (1997) Mechanism of environmental stress resistance in plant. Harward Acadamic Press, Harward. 407 p.

Ĉakmak I (2000) Possible roles of zinc in protecting plant cells from damage by reactive oxygen species. New Phytologist.146: 85-200.

Ĉakmak I, Kalayci M, Brauni H J, Kilinc Y and Yilmaz A (1999). Zn deficiency as a practical problem in plant and human nutrition in Turkey: A Nato-Science for stability project. Field Crop Research. 60: 175-188.

Chalker-Scott L (2002) Do anthocyanins function as osmoregulators in leaf tissues?. Advances in Botanical Research. 37: 103-106.

Chereskin BM and Castelfrance PA (1982) Effects of iron and oxygen on chlorophyll biosynthesis II. Observation on the biosynthetic pathway in isolatedetio-chloroplasts. Plant Physiology. 68: 112-116.

Chewonarin T, Kinouchi T, Kataoka K, Arimachi H, Kuwahara T, Initkekumnuen U and Ohnishi Y (1999) Effects of roselle (Hibiscus sabdariffa L.), a Thai medicinal plant, on the mutagenicity of various known mutagens in Salmonella typhimurium and on formation of Aberrant Crypt Foci induced by the colon carcinogens azoxymethane and 2-amino-methyl-6 phenylimidazo (4,5-b) pyridine in F344 rats. Food and Chemical Toxicology. 37(6): 591-601.

Delney AJ, Hu CAA, Kishor KP B and Verma DPS (1993) Cloning ornithine-aminotransferase cDNA from vigna ancontifolia by trans-complementation in Escherichia coli and vegulation of proline biosynthesis. Journal of Biological Chemistry. 268:18673-18679.

Ferus P and Arkosiova M (2001) Variabillty of chlorophyll content under fluctuating environment. Acta Fytotechnica et Zootechnica. 4:123-125. Special Number Proceedings of the International Scientific Conference on the Occasion of the 55th Anniversary of the Slovak Agricultural Universityin nitra.

 

Girousse C, Bournoville R and Bonnemain J L (1996) Water deficit induced changes in concentrations in proline and some other amino acids in the phloem sap of Alfalfa. Plant Physiology. 111(1): 109-113.

Grewal HS and Wiliams R (2000) Zinc nutrition affects alfalfa response to water stress and excessive moisture. Journal of Plant Nutrition. 23: 942-962.

Irrigoyen JH, Emerich DW and Sanchez Diaz M (1992) Water stress induced changes in concentration of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa plant. Physiologia Pantarum. 84: 55-66.

Jagtap V, Bhargava S, Sterb P and Feierabend J (1998) Comparative effect of water, heat and light stresses on photosynthetic reactions in Sorghum tricolor (L.) Moench. Journal of Experimental Botany. 49: 1715-1721.

Khalil SE and Abdel-Kader AAS (2011) The influence of soil moisture stress on growth, water relation and fruit quality of Hibisicus sabdariffa L. grown within different soil types. Nature and Science .9(4):62-74.

Lawlor DW and Cornic G (2002) Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants. Plant, Cell and Environment. 25(2): 275-294.

Leng P, Itamura H, Yamamura H and Deng M  (2000) Anthocyanin accumulation in apple and peach shoots during cold acclimation. Scientia Horticulturae. 83: 43-50.

Marschner H (1995) Mineral nutrition of higher plants(2th Ed.). Academic Press, London.889 P.

Nayyar H and Gupta D (2006) Differential sensitivity of C3 and C4 plants to water deficit stress: Association with oxidative stress and antioxidants. Environmental and Experimental Botany. 58(1-3):106-113.

Pestana M, Beja P, Correia PJ, de Varennes A and Faria EA (2005) Relationships between floral nutrients and fruit quality in orange trees grown in a calcareous soil. Tree Physiology 25(6):761-7.

Pestana M, de Varennes A, Goss M J, Abadía J and Faria EA (2004) Floral analysis as a tool to diagnose iron chlorosis in orange trees. Plant and Soil. 259:287-95.

Pinto A, Mota M and Varennes A (2005) Influence of organic matter on the uptakc of zinc, copper and iron by Sorghum plants. Sci. Total Environ. 326:239-247.

Raifa AH, Hemmat KI, Hala MS and Sadak MS (2005) Increasing the active constituents of sepals of Roselle (Hibiscus subdariffa L.) plant applying gibberellic acid and benzyladenine. Journal of Applied Science Research. 1(2):137-146.

Ranjbar M and Shams Gh A (2009) Using of Nano technology. Ecological Green Journal. 3: 29.

Rengel Z (1995) Carbonic anhydrase activity in leaves of wheat genotypes differing in Zn efficiency. Journal of Plant Physiology. 147: 251-256.

Romheld V and Marschner H (1991) Function of micronutrients in plants.In: Mortvedt J J, Cox F R, Shuman L M and Welch R M  (eds.). Micronutrients in Agriculture. Madison, WI: Soil Science Society of America, pp. 297-328. SSSA.

Rontein D, Basse TG and Hason AD (2002) metabolic engineering of osmoprotectant accumulation in plants. Metabolic Engineering 4(1): 49-56.

Schutz M and Fangmeir E (2001) Growth and yield responses of spring wheat (Triticum aestivum L. cv.Minaret) to elevated CO2 and water limitation. Environmental Pollution. 114(2):187-194.

Shalaby AS and Razin AM (1989) Effect of plant spacing on the productivity of roselle (Hibiscus sabdariffa L.). grown in new reclaimed land. Journal of Agronomy and Crop Science, 162: 1-2, 40-42.

Sreevalli Y, Baskaran K, Chandra Shekara R, Kuikkarni R, Sushil H, Samresh D, Kukre J, Ashok A, Sharmr Singh K, Srikant S and Rakesh T (2001) Preliminary observation on the effect of irrigation frequency and genotypes on yield and alkaloid concentration in petriwinkle. Journal of Medicinal and Aromatic Plant Science. 22(4): 356-358.

Tas S and Tas B (2007) Some physiological responses of drought stress in wheat genotypes with different ploidity in Turkiye. World Jornal of Agricultural Sciences. 3:178-183.

Torabi A (2003) Effect of palnting data and row spacing on the yield of Sour tea. Azad. University of Jiroft. MSC thesis.

Wagner GJ (1979) Content and vacuole/extra vacuole distribution of neutralsugars, free amino acids and anthocyanins in protoplasts. Plant Physiology. 64(1): 88-93.

Wheutherley PE (1950) Studies in water relations of cotton plants. The field measurement of water deficit in leaves. New Phytologist. 49(1): 81-87.

Wilson DO, Boswell FC, Ohki K, Parker MB, Shuman LM and Jellum MD (1982) Change in soybean seed oil and protein as influenced by manganese nutrition. Crop Science. 22: 948-952.

Wise RR and Naylor AW (1987) Chilling enhanced photo-oxidation, the peoxidative destruction of lipids during chilling injury to photosynthesis and ultrasracture. Plant Physiology. 83: 272-2872.

Zaharieva M, Gaulin E, Havaux M, Acevedo E and Monneveux P (2001) Drought and heat responses in the wild wheat relative Aegilops geninculate roth. Crop Science. 41: 1321- 1329.

Zahir AZ, Arshad M and Frankenberger WF (2003) Plant growth promoting rhizobacteria: Application and perspectives inagriculture. Advances in Agronomy. 81: 97-168.