Document Type : Research Paper
Authors
Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
Abstract
Objective: This experiment was conducted to investigate the effects of nanoparticles (Zn and Si) and putrescine on grain-filling components of wheat under salinity stress.
Methods: An experimental factorial based on a randomized complete block design with three replications was conducted at the research greenhouse of the University of Mohaghegh Ardabili in 2022. The experimental factors included salinity at four levels (without salinity application as control, application of 40, 80, and 120 mM salinity with NaCl) and nanoparticle and putrescine foliar application at eight levels (foliar application with water as control, foliar application of 50 mg.L-1 of Si, foliar application of 1 g.L-1 of Zn, foliar application of 1 mM putrescine, foliar application of Si-Zn, foliar application of Si and putrescine, foliar application of Zn and putrescine, foliar application of Si-Zn and putrescine).
Results: The results showed that the highest grain-filling period and effective grain-filling period were obtained under nanoparticles and putrescine foliar application. This treatment combination under non-saline condition increased the root weight and volume (48.1 and 53.03% respectively), chlorophyll index (45.75%), and grain-filling rate (20%). There was an increase of 45.34, 62.72, 40.5, 36.21 and 37.37% in plant height, spike length, number of grains per spike, 100 grains weight and grain yield, respectively, under non-saline condition and foliar application with nanoparticle and putrescine in compared with no foliar application under 120 mM salinity.
Conclusion: It seems that the foliar application of nanoparticles and putrescine under salinity can increase the yield of wheat by improving root characteristics and grain-filling components.
Keywords
منابع
احمدی نورالدین‌وند، فرناز؛ سیدشریفی، رئوف؛ سیادت، سید عطاء‌اله و خلیل‌زاده، راضیه (1400). اثر غلظت‌های نانوسیلیکون و کودهای زیستی بر عملکرد و دوره پرشدن دانه گندم در رژیم‌های مختلف آبیاری. پژوهش‌های زراعی ایران، 19(1)، 91-105.
آراسته، فائزه؛ مقدم، محمد و قاسمی پیربلوطی، عبدالله (1399). تأثیر محلول‌پاشی پوترسین بر القای مقاومت به خشکی در گیاه جعفری مکزیکی (Tagetes minuta L.). سلول و بافت، 11(3)، 204-221.
آقایی، فاطمه؛ سیدشریفی، رئوف و نریمانی، حامد (1399). ارزیابی عملکرد، محتوای کلروفیل و مؤلفه‌های پرشدن دانه گندم در شرایط شوری خاک، کاربرد یونیکونازول و کودهای زیستی. به‌زراعی کشاورزی، 22(2)، 269-282.
آقایی، کیوان؛ طایی، نجمه؛ کنعانی، محمدرضا و یزدانی، مهناز (1393). اثر تنش شوری بر برخی صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی دو گونه مریم گلی (Salvia). فرایند و کارکرد گیاهی، 3(9)، 85-96.
بابایی، خدیجه؛ سیدشریفی، رئوف و پیرزاد، علیرضا (1399). اثر کودهای بیولوژیک و نانواکسید آهن و روی بر عملکرد کوانتومی و روند پرشدن دانه گندم در شرایط شوری خاک. دانش کشاورزی و تولید پایدار، 30(1)، 73-94.
بهادرخواه، فاطمه و کاظمینی، سید عبدالرضا (1393). اثر شوری و روش کاشت بر عملکرد، اجزای عملکرد و درصد روغن دانه دو رقم گلرنگ (Carthamus tinctorius L.) بهاره. پژوهش‌های زراعی ایران، 12(2)، 264-272.
خیری‌زاده آروق، یونس و سیدشریفی، رئوف (1397). تأثیر اندومیکوریزا، باکتری محرک رشد و تغذیه برگی با نانواکسیدروی بر صفات مؤثر بر پرشدن دانه تریتیکاله (Triticale) در شرایط شوری خاک. فرایند و کارکرد گیاهی، 7(23)، 69-84.
زارع منش، حدیث (1402). تأثیر محلول‌پاشی براسینواستروئید بر صفات رشدی و غلظت یون‌های سدیم و پتاسیم گیاه مرزه تابستانه (Satureja hortensis L.) تحت تنش شوری. فرایند و کارکرد گیاهی، 12(54)، 325-338.
سیدشریفی، رئوف؛ سیدشریفی، رضا و نریمانی، حامد (1401). تأثیر نانوسیلیکون و باکتری محرک رشد بر زیست‌توده، گره‌زایی و برخی صفات فیزیولوژیک خلر (Lathyrus sativa L.). پژوهش‌های زراعی ایران، 20(4)، 435-449.
عباسی، نصرت‌اله؛ چراغی، جواد و حاجی‌نیا، سمیه (1398). تأثیر محلول‌پاشی عناصر ریزمغذی آهن و روی به‌صورت نانو و شیمیایی بر صفات فیزیولوژیکی و عملکرد دانه دو رقم گندم نان. فیزیولوژی گیاهان زراعی، 11(43)، 85-104.
عمادی، مریم سادات؛ حسیبی، پیمان و عظیمی، عبدالرضا (1392). اثر محلول‌پاشی پوترسین و عناصر غذایی بر عملکرد دانه و کیفیت دو رقم گندم نان. مجله علوم زراعی ایران، 15(3)، 261-247.
محسنی محمدجانلو، علیرضا؛ سیدشریفی، رئوف و علی‌پور، سعید (1401). تأثیر پوترسین و کودهای زیستی بر عملکرد و اجزای پرشدن دانه گندم در شرایط شوری. اکوفیزیولوژی گیاهی، 14(48)، 17-33.
محمدی کله‌سرلو، سارا و سیدشریفی، رئوف (1401). بررسی مصرف کودهای زیستی و نانوسیلیکون بر صفات فیزیولوژیکی زراعی و مؤلفه‌های پرشدن دانه تریتیکاله (Triticosecale wittma L.) در شرایط شوری خاک. فیزیولوژی گیاهان زراعی، 14(53)، 5-29.
محمدی کله‌سرلو، سارا، سیدشریفی، رئوف؛ صدقی، محمد؛ نریمانی، حامد و خلیل‌زاده، راضیه (1400). اثر شوری، ورمی‌کمپوست، هیومیک‌اسید و تلقیح بذر با فلاوباکتریوم بر پرشدن چاندم. دانش کشاورزی و تولید پایدار، 31(2)، 250-269.
نریمانی، حامد و سیدشریفی، رئوف (1399). تأثیر مصرف خاکی و محلول‌پاشی روی بر محتوای رنگدانه‌های فتوسنتزی، فلورسانس کلروفیل و عملکرد گندم در شرایط شوری خاک. مدیریت خاک و تولید پایدار، 10(2)، 89-105.
نریمانی، حامد.، سیدشریفی، رئوف و صدقی، محمد (1400). اثر مصرف کودهای زیستی و پوترسین بر مؤلفه‌های پرشدن دانه و انتقال مجدد ماده خشک تریتیکاله (Triticosecale Wittmack) در شرایط محدودیت آبی. تحقیقات غلات، 11(4)، 359-373.
نظری، ژیلا؛ سیدشریفی، رئوف و نریمانی، حامد (1400 الف). اثر کودهای زیستی، نانوسیلیکون و محدودیت آبی بر فتوسنتز جاری و انتقال ماده خشک تریتیکاله. فیزیولوژی گیاهان زراعی، 13(51)، 5-24.
نظری، ژیلا؛ سیدشریفی، رئوف و نریمانی، حامد (1400 ب). اثر مایکوریزا، ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون بر صفات زراعی و فیزیولوژیکی تریتیکاله تحت شدت‌های مختلف تنش خشکی. تولید گیاهان زراعی، 14(4)، 21-46.
References
Abbasi, N., CHeraghi, J., & Hajinia, S. (2019). Effect of iron and zinc micronutrient foliar application as nano and chemical on physiological traits and grain yield of two bread wheat cultivars. Crop Physiology, 3(43), 85-104. http://dorl.net/dor/20.1001.1.2008403.1398.11.43.5.4. (In Persian).
Aghaei, F., Seyed Sharifi, R., & Narimani, H. (2020). Evaluation of yield, chlorophyll content, and grain filling components of wheat under salinity soil conditions and application of uniconazole and biofertilizers. Journal of Crops Improvement, 22(2), 269-282. https://doi.org/10.22059/jci.2020.286632.2252. (In Persian).
Aghai, K., Talai, N., Kanani, M., & Yazdani, M. (2014). Effect of salt stress on some physiological and biochemical parameters of two Salvia species. Journal of Plant Process and Function, 3(9), 85-96. http://dorl.net/dor/20.1001.1.23222727.1393.3.9.8.5. (In Persian).
Ahire, M. L., Mundada, P. S., Nikam, T. D., Bapat, V. A., & Penna, S. (2021) Multifaceted roles of silicon in mitigating environmental stresses in plants. Plant Physiology and Biochemistry, 169(1), 291-310. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.11.010.
Ahmadi Nouraldinvand, F., Seyed Sharifi, R., Siadat, S. A., & Khalilzadeh, R. (2021). Effects of nano silicon concentrations and bio-fertilizer on yield and grain filling components of wheat in different irrigation regimes. Iranian Journal of Field Crops Research, 19(1), 91-105. https://doi.org/10.22067/jcesc.2021.67258.0. (In Persian).
Arasteh, F., Moghaddam, M., & Ghasemi Pirbalouti, A. (2020). The effect of putrescine foliar application on the induction of drought resistance in Mexican marigold (Tagetes minuta L.). Journal of Cell & Tissue, 11(3), 204-221. https://doi.org/10.52547/JCT.11.3.204. (In Persian).
Babaei, Kh., Seyed Sharifi, R., & Pirzad, A. (2020). Effects of biofertilizers, nano Zn oxide and nano Fe oxide on quantum yield and variation of grain filling of wheat (Triticum aestivum L.) under soil salinity condition. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 30(1), 73-94. https://dorl.net/dor/20.1001.1.24764310.1399.30.1.5.6. (In Persian).
Badem, A., & Söylemez, S. (2022). Effects of nitric oxide and silicon application on growth and productivity of pepper under salinity stress. Journal of King Saud University - Science, 34, 102189.
Bahadorkhah, F., & Kazemeini, S. A. (2014). Effect of salinity and sowing method on yield, yield component and oil content of two cultivars of spring safflower (Carthamus tinctorius L.). Iranian Journal of Field Crops Research, 12(2), 264-272. https://dorl.net/dor/20.1001.1.20081472.1393.12.2.13.8. (In Persian).
Balakhnina, T., & Borkowska, A. (2013). Effects of silicon on plant resistance to environmental stresses: review. International Agrophysics, 27(2), 225-232. https://doi:10.2478/v10247-012-0089-4.
Baniabbass Shahri, Z., Zamani, G., & Sayyari-Zahan, M. (2012). Effect of drought stress and zinc sulfate on the yield and some physiological characteristics of sunflower (Helianthus annuus L.). Advances in Environmental Biology, 6(2), 518-525.
Bybordi, A., & Mamedov, G. (2010). Evaluation of application methods efficiency of zinc and iron for canola (Brassica napus L.). Notulae Scientia Biologicae, 2(1), 94-103. https://doi.org/10.15835/nsb213531.
Cakmak, I. (2000). Possible roles of zinc in protecting plant cells from damage by reactive oxygen species. New Phytologist, 146(2), 185-205. https://doi.org/10.1046/j.1469-8137.2000.00630.x.
Datnoff, L. E., Synder, G. H., & Korndorfer, G. H. (2001). Silicon in agriculture. Amesterdam: Elsevier.
Dewal G. S., & Pareek R. G. (2004). Effect of phosphorus, sulphur and zinc on growth, yield and nutrient uptake of wheat (Triticum aestivum). Indian Journal of Agronomy, 49(3), 160-162.
El-Beltagi, H. S., El-Yazied, A. A., El-Gawad, H. G. A., Kandeel, M., Shalaby, T. A., Mansour, A. T., Al-Harbi, N. A., Al-Qahtani, S. M., Alkhateeb, A. A., & Ibrahim, M. F. M. (2023). Synergistic impact of melatonin and putrescine interaction in mitigating salinity stress in snap bean seedlings: reduction of oxidative damage and inhibition of polyamine catabolism. Horticulturae, 9, 285. https://doi.org/10.3390/ horticulturae9020285.
Ellis, R. H., & Pieta-Filho, C. (1992). The development of seed quality spring and winter cultivars of barley and wheat. Seed Science Research, 2(1), 19-25. https://doi.org/10.1017/S0960258500001057.
El-Ramady, H., Alshaal, T., Abowaly, M., Abdalla, N., Taha, H. S., Al-Saeedi, A. H., & Sztrik, A. (2017). Nanoremediation for sustainable crop production. In Nanoscience in Food and Agriculture. Edinburgh: Springer.
Emadi, M. S., Hassibi, P., & Azimi, A. (2013). Effect of foliar application of Putrescine and nutrient elements on grain yield and quality of two bread wheat cultivars. Iranian Journal of Crop Sciences, 15(3), 247-261. http://dorl.net/dor/20.1001.1.15625540.1392.15.3.5.7. (In Persian).
Epstein, E., & Bloom, A. (2005). Mineral Nutrition of plant: principles and perspectives. Massachusetts: Sinauer Associates, Inc.
Gong, H., Chen, K., Chen, G., Wang, S., & Zhang, C. H. (2003). Effects of silicon on growth of wheat under drought. Journal Plant Nutrition, 26(5), 1055-1063. https://doi.org/10.1081/PLN-120020075.
Gupta, S., Agarwal, V. P., & Gupta, N. K. (2012) Efficacy of putrescine and benzyladenine on photosynthesis and productivity in relation to drought tolerance in wheat (Triticum aestivum L.). Physiology and Molecular Biology of Plants, 18(4), 331-336. https://doi.org/10.1007/s12298-012-0123-9.
Hasanuzzaman, M., Alhaithloul, H. A. S., Parvin, K., Bhuyan, M. B., Tanveer, M., Mohsin, S. M., Nahar, K., Soliman, M. H., Mahmud, J. A., & Fujita, M. (2019). Polyamine action under metal/metalloid stress: regulation of biosynthesis, metabolism, and molecular interactions. International Journal of Molecular Sciences, 20(13), 3215. https://doi.org/10.3390%2Fijms20133215.
Hasanuzzaman, M., Nahar, K., Rahman, A., Anee, T. I., Alam, M. U., Bhuiyan, T. F., Oke, H., & Fujita, M. (2017). Approaches to enhance salt stress tolerance in Wheat. Wheat Improvement, Management and Utilization Press. 151-187. https://doi.org/10.5772/67247.
Kheirizadeh Arough, Y., & Seyed Sharifi, R. (2018). Effects of endo-mycorrhiza, plant growth promoting rhizobacteria and foliar application with nano zinc oxide on effective traits at grain filling of Triticale under soil salinity condition. Journal of Plant Process and Function, 7(23), 69-84. http://dorl.net/dor/20.1001.1.23222727.1397.7.23.7.0. (In Persian).
Liu, Y., Liang, H., Liu, X. L.D., Wen, X., & Liao, Y. (2016). Effect of polyamines on the grain filling of wheat under drought stress. Plant Physiology and Biochemistry, 100, 113-129. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2016.01.003.
Lu, Y., Li, Y., Zhang, J., Xiao, Y., Yue, Y., Duan, L., Zhang, M., & Li, Z. (2013). Over expression of Arabidopsis molybdenum cofactor sulfurase gen confers drought tolerance in maize (Zea may L.). Plos One, 8(1), 1-12. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0052126.
Mohammadi Kale Sarlo, S., & Seyed Sharifi, R. (2022). Study of bio fertilizers and nano silicon application on physiological traits and grain filling components of triticale (Triticosecale wittma L.) under soil salinity condition. Crop Physiology Journal, 14(53), 5-29. (In Persian).
Mohammadi Kale Sarlou, S., Seyed Sharifi, R., Sedghei, M., Narimani, H., & Khalilzadeh, R. (2021). Effects of salinity, vermicompost, humic acid and seed inoculation with flavobacterim on grain filling of triticale. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 31(2), 251-269. https://dx.doi.org/10.22034/saps.2021.13108. (In Persian).
Mohseni Mohammadjanlou, A., Seyed Sharifi, R., & Alipour, S. (2023). Effects of putrescine and bio fertilizers on yield and grain filling components of wheat (Triticum aestivum L.) under salinity condition. Plant Ecophysiology, 14(1), 17-33. (In Persian).
Morshedi, A., & Farahbakhash, H. (2012). The role of potassium and zinc in reducing salinity and alkalinity stress conditions in two wheat genotypes. Archives of Agronomy and Soil Science, 58(4), 371-384. https://doi.org/10.1080/03650340.2010.529610.
Narimani, H., & Seyed Sharifi, R. (2020). Effects of foliar and soil application of zinc on photosynthetic pigments, chlorophyll fluorescence and grain yield of wheat (Triticum aestivum L.) under soil salinity. Journal of Soil Management and Sustainable, 10(2), 98-105. https://dx.doi.org/10.22069/ejsms.2020.16140.1861. (In Persian).
Narimani, H., Seyed Sharifi, R., & Sedghi, M. (2022). Effect of biofertilizer and putrescine application on grain filling components and dry matter remobilization of triticale (Triticosecale Wittmack) under water limitation conditions. Cereal Research, 11(4), 359-373. https://doi.org/10.22124/cr.2022.22374.1726. (In Persian).
Nazari, Zh., Seyed Sharifi, R., & Narimani, H. (2021a). Effect of bio fertilizers, nano silicon and water limitation on current photosynthesis and dry matter transfer of triticale. Crop Physiology Journal, 13(51), 5-24. (In Persian).
Nazari, Zh., Seyed Sharifi, R., & Narimani, H. (2022 b). Effect of Mycorrhiza, vermicompost and Nano silicon on agronomic and physiological traits of triticale under different intensities of drought stress. Crop Production Journal, 14(4), 21-46. https://dx.doi.org/10.22069/ejcp.2022.18925.2413. (In Persian).
Ouellette, S., Goyette, M. H., Labbé, C., Laur, J., Gaudreau, L., Gosselin, A., Dorais, M., Deshmukh, R. K., & Bélanger, R. (2017). Silicon transporters and effects of silicon amendments in strawberry under high tunnel and field conditions Front. Plant Science, 8(8), 949-954. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00949.
Parvaiz, A., & Satyawati, S. (2008). Salt stress and phyto-blochemical responses of plants. Journal of Plant, Soil and Environmental, 54(3), 89-99. https://doi.org/10.17221/2774-PSE.
Ronanini, D., Savin, R., & Hal, A. J. (2004). Dynamic of fruit growth and oil quality of sunflower (Helianthus annuus L.) exposed to brief interval of high temperature during grain filling. Field Crop Research, 83(1), 79-90. https://doi.org/10.1016/S0378-4290(03)00064-9.
Saqib, M., Akhtar, J., & Qureshi, R. H. (2004). Pot study on wheat growth in saline and waterlogged compacted soil: II. Root growth and leaf ionic relations. Soil and Tillage Research, 77(2), 179-187. https://doi.org/10.1016/j.still.2003.12.005.
Sarkhosh, S., Kahrizi, D., Darvishi, E., Tourang, M., Haghoghi-Mood, S., Vahedi, P., Ercisli, S. (2022). Effect of zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) on seed germination characteristics in two brassicaceae family species: Camelina sativa and Brassica napus L. Journal of Nanomaterials, 2022(1892759), 1-15. https://doi.org/10.1155/2022/1892759.
Savvas, D., & Ntatsi, G. (2015). Biostimulant activity of silicon in horticulture. Journal of Scientia Horticulturae, 196, 66-81. http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.010.
Sayyari, M., Ghavami, M., Ghanbari, F., & Kordi, S. (2013). Assessment of salicylic acid impacts on growth rate and some physiological parameters of lettuce plants under drought stress conditions. International Journal of Agriculture and Crop sciences, 5(17), 1951-1957.
Seyed Sharifi, R., Seyed Sharifi, R., & Narimani, H. (2023). Effect of nano silicon and plant growth-promoting rhizobacteria on biomass, nodulation and some physiological traits of grasspea (Lathyrus sativus L.). Iranian Journal of Field Crops Research, 20(4), 435-449. https://doi.org/10.22067/jcesc.2022.75528.1149. (In Persian).
Wang, X., Huang, W., Liu, J., Yang, Z., & Huang, B. (2016). Molecular regulation and physiological functions of a novel FaHsfA2c cloned from tall fescue conferring plant tolerance to heat stress. Plant Biotechnology Journal, 15(2), 237-248. https://doi.org/10.1111/pbi.12609.
Yan, G. C., Nikolic, M., Ye, M. J., Xiao, Z. X., & Liang, Y. C. (2018). Silicon acquisition and accumulation in plant and its significance for agriculture. Journal of Integrative Agriculture, 17(10), 2138-2150. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(18)62037-4.
Zaremanesh, H. (2023). The effect of brassinosteroid foliar application on growth traits and content of sodium and potassium ions of Satureja hortensis under salinity stress. Journal of Plant Process and Function, 12(54), 325-338. http://dorl.net/dor/20.1001.1.23222727.1402.12.54.20.0. (In Persian).
)