نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

10.22059/jci.2021.307719.2432

چکیده

به‌منظور ارزیابی اثر محلول‌پاشی برخی ترکیبات شیمیایی بر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و فلورسانس کلروفیل آفتابگردان در شرایط مختلف آبیاری و با هدف شناسایی ترکیبات مؤثر در تخفیف اثرات خشکی، آزمایشی به‌صورت کرت‌های خردشده بر پایه بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار در مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان به‌مدت دو سال (1394 و 1395)، اجرا شد. تیمارهای آبیاری شامل 60، 80 و 100 درصد نیاز آبی گیاه و تیمارهای محلول‌پاشی شامل آبسیزیک‌اسید، سلنیوم، سالیسیلیک‌اسید، سدیم نیتروپروساید، گلیسین بتائین و شاهد بودند. نتایج نشان داد که با کاهش میزان آب آبیاری، فعالیت آنزیم‌های سوپراکسید دیسموتاز، پراکسیداز و کاتالاز به‌صورت معنی‌داری افزایش، درحالی‌که حداکثر کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II و عملکرد دانه کاهش یافتند. اثر متقابل آبیاری× محلول‌پاشی بر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و عملکرد دانه معنی‌دار و بر فلورسانس کلروفیل غیر‌معنی‌دار بود. محلول‌پاشی ترکیبات شیمیایی در شرایط به‌منظور ارزیابی اثر محلول‌پاشی برخی ترکیبات شیمیایی بر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و فلورسانس کلروفیل آفتابگردان در شرایط مختلف آبیاری و با هدف شناسایی ترکیبات مؤثر در تخفیف اثرات خشکی، آزمایشی به‌صورت کرت‌های خردشده بر پایه بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار در مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان همدان به‌مدت دو سال (1394 و 1395)، اجرا شد. تیمارهای آبیاری شامل 60، 80 و 100 درصد نیاز آبی گیاه و تیمارهای محلول‌پاشی شامل آبسیزیک‌اسید، سلنیوم، سالیسیلیک‌اسید، سدیم نیتروپروساید، گلیسین بتائین و شاهد بودند. نتایج نشان داد که با کاهش میزان آب آبیاری، فعالیت آنزیم‌های سوپراکسید دیسموتاز، پراکسیداز و کاتالاز به‌صورت معنی‌داری افزایش، درحالی‌که حداکثر کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II و عملکرد دانه کاهش یافتند. اثر متقابل آبیاری× محلول‌پاشی بر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و عملکرد دانه معنی‌دار و بر فلورسانس کلروفیل غیر‌معنی‌دار بود. محلول‌پاشی ترکیبات شیمیایی در شرایط کم‌آبیاری، میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان را در مقایسه با تیمار شاهد به‌صورت معنی‌داری افزایش داد. کاربرد سالیسیلیک‌اسید در شرایط آبیاری مختلف، باعث افزایش معنی‌دار حداکثر کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II و عملکرد دانه شد. در شرایط آبیاری 60، 80 و 100 درصد تأمین نیاز آبی گیاه، کاربرد سالیسیلیک‌اسید به‌ترتیب 3/24، 1/10 و 9/4 درصد عملکرد دانه را افزایش داد.کم‌آبیاری، میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان را در مقایسه با تیمار شاهد به‌صورت معنی‌داری افزایش داد. کاربرد سالیسیلیک‌اسید در شرایط آبیاری مختلف، باعث افزایش معنی‌دار حداکثر کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II و عملکرد دانه شد. در شرایط آبیاری 60، 80 و 100 درصد تأمین نیاز آبی گیاه، کاربرد سالیسیلیک‌اسید به‌ترتیب 3/24، 1/10 و 9/4 درصد عملکرد دانه را افزایش داد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Foliar Application of Some Chemical Compounds on ‎Antioxidant Enzymes Activity and Chlorophyll Fluorescence of Sunflower ‎in Different Irrigation Conditions

نویسندگان [English]

  • Mohammad Yazdandoost Hamedani 1
  • Mokhtar Ghobadi 2
  • Mohammad Eghbal ghobadi 2
  • Saeid Jalali Honarmand 2
  • mohsen saeidi 2

1 Former Ph.D. Student, Department of Plant Production and Genetic Engineering, Campus of Agriculture and Natural Resources, Razi University, Kermanshah, Iran

2 Associate Professor, Department of Plant Production and Genetic Engineering, Campus of Agriculture and Natural Resources, Razi University, Kermanshah, Iran

چکیده [English]

In order to evaluate the effect of foliar application of some chemicals on antioxidant enzymes activity and chlorophyll fluorescence of sunflower in different irrigation conditions as well as identifying compounds’ effectiveness in reducing the adverse effects of drought stress, this experiment has been conducted at the Agricultural Research Center of Hamedan, Iran, between 2015 and 2016. Three irrigation and six foliar application treatments are evaluated in a split plot experiment based on randomized complete block design with three replications. Irrigation treatments consist of 60%, 80%, and 100% plant water requirement and foliar application treatments include abscisic acid 40 μM, Selenium 20 mg/L, Salicylic acid 500 μM, SNP 100 μM, Glycine betaine 100 mM, and the control. Results show that by decreasing the irrigation water, the activity of superoxide dismutase, peroxidase, and catalase enzymes rise sharply, while the maximum photochemical efficiency of photosystem II and grain yield decline. The interaction effect of irrigation × foliar application on the activity of antioxidant enzymes and grain yield is significant, but not so on chlorophyll fluorescence. In deficit irrigation treatments, foliar application of all chemical compounds significantly boost the activity of antioxidant enzymes, compared to the control. Application of salicylic acid raises the maximum photochemical efficiency of photosystem II and grain yield, at all irrigation conditions. Under 60%, 80%, and 100% irrigation conditions, salicylic acid application increases grain yield by 24.3%, 10.1%, and 4.9%, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Abscisic acid
  • Glycine betaine
  • Salicylic Acid
  • Selenium
  • sodium nitroprusside
Ahmadi, A., Ehsanzadeh, P., & Jabbari, F. (2009). Introduction to plant physiology. Vol. 1. Translation. University of Tehran press, Tehran, Iran. 4th Edition. 516 pp. (in Persian).
Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 56. FAO, Rome, Italy. 300p.
Araus, J. L., Amaro, T., Voltas, J., Nakkoul, H., & Nachit, M. M. (1998). Chlorophyll fluorescence as a selection criterion for grain yield in durum wheat under Mediterranean conditions. Field Crops Research, 55, 209-223.
Beauchamp, C., & Fridovich, I. (1971). Superoxide dismutase: Improved assays and an assay applicable to acrylamide Gels. Analytical Biochemistry, 44(1), 276-87.
Cechin, I., Cardoso, G. S., Fumis, T. F., & Corniani, N. (2015). Nitric oxide reduces oxidative damage induced by water stress in sunflower plants. Bragantia, 74(2), 200-206.
Chance, B., & Maehly, A.C. (1995). Assay of catalase and peroxidase. Methods in Enzymology, 2, 764-775.
Chimenti, C.A., J. Pearson, J., & Hall, A.J. (2002). Osmotic adjustment and yield maintenance under drought in sunflower. Field Crop Research, 75, 235-246.
Dadnia, M. R. (2012). Study the effect of water deficit stress and selenium foliar application on activity of some antioxidant enzymes in oil sunflower cultivars. Crop Physiology, 4(14), 71-81. (in Persian).
Dolat Abadi, S., Armin, M., & Fileh Kesh. E. (2013). Effect of salicylic acid foliar application time on yield and yield components of sunflower under drought stress conditions. Journal of Crop Production Research, 5(2), 177-188. (in Persian).
El-Tayeb, M. A. (2005). Response of barley Gains to the interactive effect of salinity and salicylic acid. Plant Growth Regulation, 4,  215-225.
Farooq, M., Wahid, A., Lee, D.J., Cheema, S. A., & Aziz, T. (2010). Drought stress: comparative time course action of the foliar applied Glycine betaine, Salicylic acid, Nitrous oxide, Brassinosteroids and Spermine in improving drought resistance of rice. Journal of Agronomy and Crop Science, 196 (5), 336-345.
Gaber Gomaa, S., Osama Kansowa, A., & Hossam Saad, E. (2010). Effects of various chemical agents for alleviation of drought stress in rice plants (Oryza sativa L.). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 38(1), 139-148.
Ghahremani, M., Ebadi, A., Parmoon, G., Jahanbakhsh, S. (2015). Investigation the effect of water deficiency tension on photosynthetic indices and yield of genotypes forage sorghum (Sorghum bicolor L.). Crop Physiology Journal, 7(25), 59-74. (in Persian).
Ghobadi, R. (2018). Interaction effects of water and nitrogen on echophysiological traits and gap of corn yield. Ph. D. Thesis in crop physiology. Razi University. Kermanshah. Iran. 194 pp. (in Persian)
Habibi, Gh. (2013). Effect of drought stress and selenium spraying on photosynthesis and antioxidant activity of spring barley. Acta agriculturae Slovenica, 101(1), 31-39.
Habibi, Gh. (2017). Physiological, photochemical and ionic responses of sunflower seedlings to exogenous selenium supply under salt stress. Acta Physiol Plant, 39, 213-225.
Heidari, M., & Karami, V. (2013). Effects of water stress and different mycorrhiza species on grain yield, yield components, chlorophyll content and biochemical components of sunflower. Environmental Stresses in Crop Sciences, 6(1), 17-26. (in Persian).
Hussain, M., Malik, M. A., Farooq, M., Ashraf, M. Y., & Cheema, M. A. (2008). Improving drought tolerance by exogenous application of glycinebetaine and salicylic acid in sunflower. Journal of Agronomy and Crop Science, 194(3), 193-199.
Hussain, S., Saleem, M.F., Ashraf, M. Y., Cheema, M. A., & Haq, M. A. (2010). Abscisic acid, a stress hormone helps in improving water relations and yield of sunflower (Helianthus annuus L.) hybrids under drought. Pakistan Journal of Botany, 42, 2177-2189.
Hussain, S., Ali, A., Ibrahim, M., Saleem, M. F., Alias Haji, M. A., & Bukhsh, A. (2012). Exogenus application of abscisic acid for drought tolerance in sunflower (Helianthus annuus L.): A review. Journal of Animal and Plant Science, 22(3), 806-826.
Lu, S., Su, W., Li, H., & Guo, Z. (2009). Abscisic acid improves drought tolerance of triploid bermudagrass and involves H2O2- and NO-induced antioxidant enzyme activities. Plant Physiology and Biochemistry, 47, 132-138.
Nawaz, F., Ahmad, R., Ashraf, M. Y., Waraich, E. A., & Khan, S. Z. (2015). Effect of selenium foliar spray on physiological and biochemical processes and chemical constituents of wheat under drought stress. Ecotoxicology and Environmental Safety, 113, 191-200.
Neill, S.J., Desikan, R., & Hancock, J.T. (2003). Nitric oxide signalling in plants. New phytologist, 159, 11-35.
Nooraniazad, H., & Choobineh, D. (2008). Study of water stress on biomass, soluble sugars, proline, enzymes and ions in sunflower plant (Helianthus annus L.). Iranian Journal of Biological Sciences, 3(2), 19-26. (in Persian).
Noreen, S., Ashraf, M., Hussain, M., & Jamil, A. (2009). Exogenous application of salicylic acid enhances antioxidative capacity in salt stressed sunflower (Helianthus annus L.) plants. Pakistan Journal of Botany, 41(1), 473-479.
Peltzer, D., Dreyer, E., & Polle, A. (2002). Differential temperature dependencies of antioxidative enzymes in two contrasting species: Fagus sylvatica and Coleus blumei. Plant Physiology and Biochemistry. 40, 141-150.
Proietti, P., Nasini, L., Del Buono, D., D’Amato, R., Tedeschini, E., & Businelli, D. (2013). Selenium protects olive (Olea europaea L.) from drought stress. Scientia Horticulturae, 164, 165-171.
Ramachandra, A., Chaitanya., K. V., Jutur, P.P., & Sumithra, K. (2004). Differential antioxidative responses to water stress among five mulberry (Morus alba L.) cultivars. Environmental and Experimental Botany, 52(1), 33-42.
Singh, B., & Usha, K. 2003. Salicylic acid induced physiological and biochemical changes in wheat seedlings under water stress. Plant Growth Regulators, 39, 137-141.
Sinha, A.K. (1972). Colorimetric assay of catalase. Analytical Biochemistry, 47(2), 389-394.
Taherabadi, Sh. (2011). Effect of drought stress at different growth stages on physiological indices of sunflower cultivars. M. Sc. thesis. in agronomy. Razi University. Kermanshah. Iran. 120 pp.
Timothy, P. (2001). Glutathione–Related enzymes and Selenium status: Implication for oxidative stress. Biochemical Pharmacology. 62, 273-280.
Unyayar, S., Keles, Y., & Unal, E. (2004). Proline and ABA Levels in two sunflower genotypes subjected to water stress. Bulgarian Journal of Plant Physiology, 30(3-4), 34-37.
Yordanov, I., Velikova, V., & Tsonev, T. (2003). Plant response to drought and stress tolerance. Bulgarian Journal of Plant Physiology, (Special Issue), 187-206.