پاسخ‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی پایه های بذری درگزی و رویشی پیرودوارف گلابی به کاربرد ملاتونین در شرایط تنش خشکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم باغبانی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

2 گروه علوم باغبانی،دانشگاه تربیت مدرس، تهران

3 پژوهشکده میوه‌های معتدله و سردسیری، موسسه تحقیقات علوم باغبانی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

چکیده

در این پژوهش کارایی ماده ملاتونین برای کاهش آثار سوء تنش خشکی بر روی دو پایه تجاری گلابی(پایه بذری درگزی و پایه رویشی پیرودوارف) ارزیابی شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار به مدت یک سال در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه تربیت مدرس در تهران انجام شد. برای این منظور 10 روز قبل از اعمال تنش خشکی ماده ملاتونین با غلظت 100 میکرو مولار در محیط ریشه گیاهان استفاده شد. عوامل آزمایشی شامل: پایه در دوسطح (پایه بذری درگزی و پایه رویشی پیرودوارف)، ملاتونین در دوسطح (بدون ملاتونین و غلظت 100 میکرو مولار ملاتونین)، تنش خشکی در دوسطح (آبیاری هر 10 روز یکبار و قطع آبیاری به مدت 40 روز) و طول دوره (زمان) تنش خشکی در چهار سطح (10، 20، 30 و 40 روز پس از اعمال تنش خشکی). نتایج نشان داد که ملاتونین اثر معنی‌داری بر محتوای کلروفیل و حداکثر کارایی کوانتومی فتوسیستم II و کاهش اثر تنش خشکی درهر دو پایه داشت. با افزایش دوره تنش خشکی میزان کلروفیل در پایه‌هایی که با ملاتونین تیمار شده بودند کمتر دچار تخریب شد. اثر متقابل زمان × تنش خشکی، تنش خشکی × ملاتونین و ملاتونین × زمان بر صفات مورد بررسی در سطح یک و پنج درصد معنی‌دار شد. تیمار با ملاتونین به طور معنی‌داری مانع از نشت یونی شد و باعث افزایش پایداری غشاء سلول در هر دو پایه بذری درگزی و رویشی پیرودوارف شد. همچنین پیش تیمار ملاتونین باعث افزایش فنل کل در هر دو پایه شد و تحمل گیاه را به تنش خشکی بهبود بخشید. میزان افزایش تولید فنل کل در گیاهان تحت تنش خشکی شدید در مقایسه با شاهد در پایه بذری درگزی و رویشی پیرودوارف به ترتیب 123 و 100 درصد بود. کاربرد ملاتونین به جذب بیشتر عناصر سدیم، پتاسیم و فسفر در شرایط تنش خشکی نیزکمک نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Physiological and Biochemical Responses of Dargazi Seedling and Pyrodwarf Clonal Pear Rootstocks to Melatonin Application under Drought Stress Conditions

نویسندگان [English]

  • M. Ebtedaei 1
  • K. Arzani 2
  • H. Abdollahi 3
1 Department of Horticultural Science, Trabiat Modares University, Tehran, Iran.
2 , Department of Horticultural Science, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3 Temperate Fruits Research Center, Horticultural Sciences Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Karaj, Iran.
چکیده [English]

In this research, the efficiency of melaton in for reducing the adverse effects of drought stress on two commercial pear rootstocks (Dergzi seedling and Pyrodwarf clonal rootstocks) was evaluated as factorial experiment in randomized complete block design with three replications for one year in the research greenhouse of Tarbiat Modares University, Tehran, Iran. For this purpose, 10 days before the application of drought stress, melatonin with a concentration of 100 μM was applied in the root environment of plants. Experimental factors included: rootstock at two levels (Dargazi seedling and Pyrodwarf clonal rootstocks), melatonin at two levels (without melatonin and 100 μM melatonin), drought stress (irrigation in 10 days interval and withholding water for 40 days) and duration (time) of dorugh stress at four levels (10, 20, 30 and 40 days after drought stress application). The results for chlorophyll content and maximum quantum efficiency of photosystem II showed that melatonin had significant effect on reducing the adverse effect of drought stress in both rootstocks. As the duration of drought stress increased, the rate of leaf chlorophyll degradation was less in the rootstocks treated with melatonin. The interaction effects of time × drought stress, drought stress × melatonin and melatonin × time on all studied traits were significant at the 5% and 1% probability levels. Melatonin pretreatment significantly prevented ion leakage and increased cell membrane stability index in both Dergzi and Pyrodwarf rootstocks. Also, melatonin pretreatment increased total phenol in the two rootstocks and improved plant tolerance to drought stress. The total phenol in plants under severe drought stress increased by 123 and 100 percent in comparison with Daragazi seedling and Pyrodwarf rootstock, respectively. The application of melatonin also contributed to higher uptake of nutrient elements of sodium, potassium and phosphorus under drought stress conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pear
  • withholding water
  • Fv/Fm
  • membrane stability
  • total phenol

مراجع

Adnan, M. 2020. Application of selenium a useful way to mitigate drought stress: a review. Journal of Biological Science and Research 3 (1): 22-31.
 
Ahmadi, K., Ebadzadeh, H. R., Hatami, F., Hoseinpour, R., and Abdshah, H. 2020. Statistical Yearbook of Agriculture: Volume 3: Horticultural Products. Information Technology and Communication Center, Deputy of Planning and Economy, Ministry of Jihad-e-Agriculture, Tehran, Iran. 164 pp. (in Persian).
 
Ainsworth, E. A., and Gillespie, K. M. 2007. Estimation of total phenolic content and other oxidation substrates in plant tissues using Folin–Ciocalteu reagent. Nature Protocols 2 (4): 875-877.
 
Arzani, K. 2017. The potential and limiting environmental conditions on fruit trees germplasmand yield of established orchards in Iran. pp. 110. In: Proceedings of First International Horticultural Science Conference of Iran, September 4-7, Tarbiat Modares University. TYehran, Iran.
 
Azizpour, K., Shakiba, M. R., Khosh Kholgh Sima, N., Alyari, H., Moghaddam, M., Esfandiari, E., and Pessarakli, M. 2010. Physiological response of spring durum wheat genotypes to salinity. Journal of Plant Nutrition 33: 859-873.
 
Campos, C. N., Ávila, R. G., De souza, K. R. D., Azevedo, L. M., and Alves, J. D. 2019. Melatonin reduces oxidative stress and promotes drought tolerance in young Coffea arabica L. plants. Agricultural Water Management 211: 37-47.
 
Cui, G., Zhao, X., Liu, S., Sun, F., Zhang, C., and Xi, Y. 2017. Beneficial effects of melatonin in overcoming drought stress in wheat seedlings. Plant Physiology and Biochemistry 118: 138-149.
 
Debnath, B., Islam, W., Li, M., Sun, Y., Lu, X., Mitra, S., and Qiu, D. 2019. Melatonin mediates enhancement of stress tolerance in plants. International journal of Molecular Sciences 20 (5): 1040-1051.
 
FAO. 2020. Food and Agricultural Organization Statistics Yearbook. Publication of Food and Agricultural Organization, Rome, Italy.
 
Keshavarz, H., and Moghadam, R. S. G. 2017. Seed priming with cobalamin (vitamin B12) provides significant protection against salinity stress in the common bean. Rhizosphere 3: 143-149.
 
Liang, B., Ma, C., Zhang, Z., Wei, Z., Gao, T., Zhao, Q., and Li, C. 2018. Long-term exogenous application of melatonin improves nutrient uptake fluxes in apple plants under moderate drought stress. Environmental and Experimental Botany 155: 650-661.
 
Liang, D., Ni, Z., Xia, H., Xie, Y., Lv, X., Wang, J., and Luo, X. 2019. Exogenous melatonin promotes biomass accumulation and photosynthesis of kiwifruit seedlings under drought stress. Scientia Horticulturae 246: 34-43.
 
Liu, Z., Li, H., Gou, Z., Zhang, Y., Wang, X., Ren, H., and Yu, L. 2020. Genome-wide association study of soybean seed germination under drought stress. Molecular Genetics and Genomics 295 (3): 661-673.
 
Musacchi, S. 2018. Physiological basis of pear pruning and light effects on fruit quality. Acta Horticulture 1303: 151-162.
 
Sardans, J., and Penuelas, J. 2012. The role of plants in the effects of global change on nutrient availability and stoichiometry in the plant-soil system. Plant Physiol 160: 1741-1761.
 
Sharma, A., Wang, J., Xu, D., Tao, S., Chong, S., Yan, D., and Zheng, B. 2020. Melatonin regulates the functional components of photosynthesis, antioxidant system, gene expression, and metabolic pathways to induce drought resistance in grafted Carya cathayensis plants. Science of the Total Enviroment 713: 136675. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.136675.
 
Sun, C., Liu, L., Wang, L., Li, B., Jin, C., and Lin, X. 2021. Melatonin: A master regulator of plant development and stress responses. Journal of Integrative Plant Biology 63 (1): 126-145.
 
Tandon, H., Cescas, M., and Tyner, E. 1968. An acid‐free vanadate‐molybdate reagent for the determination of total phosphorus in soils. Soil Science Society of America Journal 32 (1): 48-51.
 
Tiwari, R. K., Lal, M. K., Naga, K. C., Kumar, R., Chourasia, K. N., Subhash, S., and Sharma, S. 2020. Emerging roles of melatonin in mitigating abiotic and biotic stresses of horticultural crops. Scientia Horticulturae 272: 109. DOI: 10.1016/j.scienta.2020.109592.
 
Wang, M., Zhang, S., and Ding, F. 2020. Melatonin mitigates chilling-induced oxidative stress and photosynthesis inhibition in tomato plants. Antioxidants 9: 218. DOI: 10.3390/antiox9030218. Warren, C. 2008. Rapid measurement of chlorophylls with a microplate reader. Journal of Plant Nutrition 31 (7): 1321-1332.
 
 
نهال و بذر
دوره 37، شماره 4
دی 1400
صفحه 453-470

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار