اثر سیلیکون بر افزایش تحمل به خشکی گیاه دارویی استویا (Stevia rebaudiana Bertoni) تحت تنش رطوبتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد

2 دانشیار دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد

3 استادیار، مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد

4 دانشجوی دکتری گیاهان دارویی، گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات تهران

چکیده

استویا با نام علمی Stevia rebaudidna گیاهی است که در سال‌های اخیر به علت تولید گلیکوزیدهای شیرین که فاقد کالری هستند، اهمیت زیادی یافته است. در بین تنش‌های غیرزنده، خشکی مهم‌ترین مشکل زراعی است که باعث کاهش عملکرد در محصولاتی می‌شود که به‌صورت دائم یا دوره‌ای در معرض آن قرار می‌گیرند. سیلیکون اثرهای مفیدی بر رشد، عملکرد و بهبود تحمل برخی گیاهان در برابر تنش‌های زیستی و غیرزیستی دارد. هدف از این تحقیق تأثیر غلظت‌های مختلف سیلیکون بر خصوصیات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی گیاه استویا در شرایط تنش رطوبتی در گلخانه بود. بدین منظور آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای مورد بررسی شامل چهار سطح تنش رطوبتی (100 (شاهد)، 75، 50 و 25 درصد گلدانی) و سیلیکون با سه سطح (0، 1 و 1.5 میلی مولار) در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از این آزمایش نشان داد که ارتفاع، وزن تر اندام هوایی، قطر و حجم تاج پوشش، حجم ریشه، سطح ریشه، وزن تر و خشک ریشه و کلروفیل b با اعمال تنش رطوبتی کاهش معنی‌داری در سطح یک درصد داشت. اما کاربرد هر دو غلظت سیلیکون میزان خسارت حاصل از تنش رطوبتی بر گیاه استویا را در مقایسه با عدم استفاده از این ماده به طور معنی‌داری کاهش داد. به‌طوری‌که در تیمار 25 درصد ظرفیت گلدانی کاربرد 1.5 میلی‌مولار سیلیکون به‌ترتیب سبب افزایش 8، 22 و 33 درصدی در قند محلول، پرولین و کلروفیل b نسبت به عدم کاربرد سیلیکون شد (0.05>p). همچنین کاربرد 1.5 میلی‌مولار سیلیکون به ترتیب موجب افزایش 22، 5، 35 درصد ارتفاع، وزن تر، وزن خشک ریشه نسبت به عدم کاربرد این ماده در حالت بدون تنش رطوبتی (تیمار شاهد) در سطح احتمال 5 درصد شد. به طور کلی نتایج این تحقیق بیانگر نقش مثبت سیلیکون در کاهش اثرات ناشی از تنش رطوبتی بر گیاه استویا بود.

کلیدواژه‌ها


Abaszadeh, B., Sharifiashorabadi, A., Lebaschi, M.H., Naderi Haji Bagherkandi, M., Moghadami, F., 2008. The effect of drought stress on proline contents, soluble sugars, chlorophyll and relative water contents of balm (Melissa officinalis L.).         Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants. 23(4), 504-513. [In Persian with English summary].

Ahmed, M., Hassen, F., Khurshid. Y., 2011. Does silicon and irrigation have impact on drought tolerance mechanism of sorghum? Agricultural Water Management. 98(12), 1808-1812.

Ali, A., Gull, I., Nas, S., Afghan, S., 2010. Biochemical investigation during different stages of in vitro propagation of Stevia rebaudiana. Pakistan Journal of Botany. 42(4), 2827-2837.

Alizadeh, A., 2005. Soil, Water and Plant Relationship. Astane qodse razavi publication. 222p. [In Persian].

Aranjuelo, I., Molero, G., Erice, G., Christophe Avice, J., Nogues, S., 2011. Plant physiology and proteomics reveals the leaf response to drought in alfalfa (Medicago sativa L.). Experimental Botany. 62,111-123.

Amini, S., Ghobadi, C., Yamchi, A., 2015. Proline accumulation and osmotic stress, an overview of p5cs gens in plants. Journal of Plant Molecular Breeding. 3(2), 44-55.

Aromatic Plants. 23(4), 504-513. [In Persian with English summary].

Armizatul, S.A.H.R., Mohd Aziz, A.B., Azhar, k., 2010. Effects of night break on Stevia rebaudiana Poster presented at 21th Malaysian Society of Plant Physiology Conference, Cameron Highland.

Bansal, K.C., Nagarajan, S., Sukumaran, N.P., 1991. A rapid screening technique for drought resistance in potato (Solanum tuberosum L.). Potato Research. 34, 241-248.

Bates, L., Waldren, R.P., Teare, I.D. 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil. 39, 205-207.

Cao, B. I., Ma, Q., Zhao, Q., Wang, L., Xu, k., 2015. Effects of silicon on absorbed light allocation, antioxidant enzymesand ultrastructure of chloroplasts in tomato leaves under simulated drought stress. Scientia Horticulturae. 194, 53-62.

Chanbdracar, B.L., Sechar, N., Tuteja, S.S., Tripathi, R.S., 1994. Effect of irrigation and nitrogen of growth and yield of summer sesame (Sesamum indicum) Indean Journal Agronomy. 39, 701-702.

Chandra Obul Reddy, P., Sairanganayakulu, G., Thippeswamy, M., Sudhakar Reddy, P., Reddy M.K., Chinta Sudhakar, H., 2008. Identification of stress-induced genes from the drought tolerant semi-arid legume crop horsegram. (Macrotyloma uniflorum (Lam) Verdc) through analysis of subtracted expressed sequence tags. Plant Science. 175, 372-384.

Connor, D.G., Jones, T.K., 1985. Response of sunflower to strategies of irrigation: II. Morphological and physiological responses to water stress. Field Crops Research. 12, 91-103.

Farooq, M., Wahid, A., Kobayashi, N., Fujita, D., Basrs, S.M.A., 2009. Planr drought stress, effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development. 29, 185-212.

Gagoonani, S., Enteshari, S., Delavar, K., Behyar, M., 2011. Interactive effects off silicon and aluminum on the malondialdehyde (MDA), proline, protein and phenolic compounds in Borago officinalis L. Journal of Medicinal Plants Research. 5(24), 5818-5827.

Geuns, J.M.C., 2003. Molecules of interest: Stevioside. Phytochemistry. 64(5), 913-921.

Ghorbanli, M., Gafarabad, M., Amirkian, T., Allahverdi Mamaghani, B., 2013. Investigation of proline, total protein, chlorophyll, ascorbate and dehydro ascorbate changes under drought stress in Akria and Mobil tomato cultivars. Journal of Plant Physiology. 3(2), 651- 658. [In Persian with English summary].

Gong, H., Zhu, X., Chen, K., Wang, S., Zhang, C., 2005. Silicon alleviates oxidative damage of wheat plants in pots under drought. Plant Science. 169, 313-321.

Emad, M., 2007. 108p. Identification of Medicinal, Industrial, Pasture and Forest Plants and their Use. Tosee Rostaee Publication. [In Persian].

Hanson, A.D., Nelson, C.E., Pederson, A.R., 1999. Capacity for proline accumulation during water stress in barley and implications for breeding for drought stress. Crop Science. 19, 489-493

Hassanzadeh-Delouei, M., Vazin, F., Nadaf, J., 2013. Effect of salt stress in different stages of growth on qualitative and quantitative characteristics of cumin (Cuminum Cyminum L.). Cercetari Agronomice in Moldova. 1153, 89-97.

Hidari, M., Shahpesandy, S., Mosavi nik, S.M., Bijani, M., 2015. Effect of Nano-silicon on the germination and seedling growth of native and bread cultivars of wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Seed Ecophysiology. 1(1), 1-16. [In Persian with English summary].

Hu, C.A., Delauney, A.J., Verma, D.P., 1992. A bifunctional enzyme (al-pyrroline-5-carboxylate synthetase) catalyzes the first two steps in proline biosynthesis I plants. Proceeding of the National Academy of Science. 89, 9354-9358.

Huany, B., Johnson J.W., 1995. Root respiration and carbohydrate status of two wheat genotypes in response to hypoxia. Annals of Botany. 75, 427-432.

Kage, H., Kochler, M., Stuzel, H., 2004. Root growth and dry matter partitioning of cauliflower under drought stress conditions, measurement and simulation. European Journal of Agronomy. 20, 379-394.

Khajeh, M., Mosavinik, M., Siroosmehr, A., Yadoalahi Dehcheshmeh, P., Amiri, A. 2015. Effects of water stress and spraying silicone on wheat yield and photosynthetic pigments in Sistan. Crop Physiology. 26(7), 5-19. [In Persian with English summary].

Kim, Y.H., Khan, A.L., Hamayun, M., Kang, S.M., 2011. Influeence of short-term silicon application on endogenous physiohormonal levels of Oryza sativa L. under wounding stress. Biological Trace Element Research Journal. 144, 1175-1185.

Kochert, G., 1978. Method Phycologia and Biochemical Methods: Carbohydrate Determination by the Phenol Sulfuric Acid. Cambridge University Press, London.

Lehmann, S., Funck, D., Szabdos, L., Rentsch, D., 2010. Proline metabolism and transport in plant development. Amino Acids. 39, 949-962.

Lichtenthaler, H.K., 1987. Chlorophylls and carotenoids pigments photosynthetic membranes. Methods in Enzymology. 148, 350-382.

Ma, J.F., Yamaji, N., 2006. Silicon uptake 6and accumulation in higher plants. Plant Science. 11, 392-397.

Omidbaigi, R., 1997. Production and Processing of Medicinal Plants. Tehran Nashr Publisher. 196p. [in Persian].

Raj, H.A., Thakral, K.K., 2008. Effect of chemical fertilizers on growth, yield and quality of fennel. Weed Technology. 17, 134-139.

Ramesh, K.V., Singh, N.W., Megeji, K., 2006. Cultivation of stevia (Stevia rebaudiana Bertoni): A comprehensive review. Advances in Agronomy Journal. 89, 137-177.

Richmond, K.E., Sussman, M., 2003. Got silicon the non-essential beneficial plant nutrient. Current Opinions in Plant Biology. 6, 268-272.

Saadatmand, M., Enteshari, Sh., 2012. Effects of pretreatment with silicon on salt tolerance in Iranian borage (Echium amoenum Fisch& C.A. mey). Science and Technology of Greenhouse Culture. 3(12), 45-56. [In Persian with English summary].

Safikhani, F., HidariShariabadi, H., SharifiAshorabadi, A., Siadat, A., SeyedNejad, M., Abaszadeh B. 2008. The effect of stress water on the function of various organs Badrashbu (Dracocephalum moldavical) under greenhouse conditions. Pajouhesh & Sazandgi. 21, 2-12. . [In Persian with English summary].

Sarmadnia, G.H., Koocheki, A., 1997. Crop Physiology. Jahad Daneshgahi Mashhad Press [In Persian].

Shariat, A., Asare, M.H., 2008. Effects of drought stress on pigments, prolin, soluble sugars and growth parameters on four eucalyptus species. Pajouhesh & Sazandegi, 78, 139-148. . [In Persian with English summary].

Shi, Y., Zhang, Y., Yao, h., Wu, J., Sun, H., Gong, H., 2014. Silicon improves seed germination and alleviates oxidative stress of bud seedlings in tomato under water deficit stress. Plant Physiology and Biochemistry. 78, 27-36.

Siddique, M.R.B., Hamid, A., Islam, M.S., 1999. Drought stress effects on photosynthetic rate and leaf gas exchange of wheat. Botanical Bulletin of the Academia Sinica. 40, 141-145.

Szabdos, L., Savoure, A., 2009. Proline amultifuntional amino acid. Trends in Plant Science. 15, 89-97.

Taiz, L., Zeiger, E. 2006. Plant physiology. Fourth Edition. Sinauer Associates. Sunderland, MA. 764 p.

Tajamolian, M., 2011. Assessing water relationships of Fortune bingo in dry climate. MSc. Dissertation, Faculty of Natural Resources, University of Yazd, Iran. [In Persian with English summary].

Tajamolian, M., Iran Nezhad Parizi, M.H., Malekinezhad, H., Rad, M.H., Sodaei Zadeh, H., 2013. Effects of different drought Stress treatments on some morphological characteristics of Fortuynia bungei Boiss. Journal of Rangeland. 9(3), 294-303.

Torabi, F., Majd, A., Enteshari, Sh., Irian, S., 2013. Study of Effect of Silicon on Some Anatomical and Physiological Characteristics of Borage (Borago officinalis L.) in Hydroponic Conditions. Journal of Cell & Tissue. 4(3), 275-285.

Verma, S., Dubeym, S., 2001. Effect of cadmium on soluble and enzymes of their metabolism in rice. Biology Plantarum. 1,117-123.

Yanqiong, L., Xingliang, L., Shaowei, Z., Hong, C., Yongjie, Y., Changlong, M., Jun, L., 2007. Drought-resistant physiological characteristics of four shrub species in arid valley of Minjiang River, China. Acta Ecologica Sinica. 27(3), 870-877.

Yin, L., Wang, S., Liu, P., Wang, W., Cao, D., Deng, X., 2014. Silicon-mediated changes in polyamine and 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid are involved in silicon-induced drought resistance in Sorghum bicolorL. Plant Physiology and Biochemistry. 80, 268-277