اثر برگ پاشی با سالیسیلیک اسید بر برخی از ویژگی های فیزیولوژیکی ذرت (Zea mays L.) در شرایط تنش خشکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده کشاورزی بخش زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 دانشجوی دکتری فیزیولوژی گیاهان زراعی دانشگاه ایلام

چکیده

مقدمه
تنش خشکی یکی از مهم­ترین عوامل محیطی است که بر روی رشد و نمو گیاه تاثیر گذاشته و عملکرد را کاهش می­دهد. سالیسیلیک اسید یک تنظیم­ کننده رشد است که نقش آن در ایجاد تحمل گیاهان به تنش­های محیطی از جمله تنش خشکی مورد بررسی قرار گرفته است. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی اثر برگ­پاشی سالیسیلیک اسید در پاسخ به تنش خشکی در گیاه ذرت می­باشد.
مواد و روش­ها

به منظور بررسی برخی پاسخ­های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی ذرت، رقم هیبرید سینگل کراس 704، به برگ­پاشی سالیسیلیک اسید در شرایط تنش خشکی، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با شش تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر کرمان در سال 1392 انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل سالیسیلیک اسید (0 و 1 میلی مولار) و تنش خشکی (100، 70 و 50 درصد ظرفیت زراعی) بودند. صفات مورد ارزیابی شامل ارتفاع بوته، وزن تر بوته، سطح برگ بوته، نشت یونی، محتوی نسبی آب برگ، رنگیزه­ های فتوسنتزی و آنزیم­های آنتی­ اکسیدان (شامل آسکوربات پراکسیداز، کاتالاز و پراکسیداز) بودند.
یافته­ ها
نتایج نشان داد که اعمال تنش خشکی در هر دو سطح، باعث کاهش معنی­دار محتوی نسبی آب، کلروفیل a، b و کلروفیل کل، وزن تر بوته، طول ساقه و سطح برگ گردید و این کاهش در تنش 50 درصد ظرفیت زراعی شدیدتر بود. همچنین هر دو سطح تنش و به‌ویژه تنش 50 درصد ظرفیت زراعی، افزایش معنی­دار نشت یونی و میزان فعالیت آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی کاتالاز، پراکسیداز و آسکوربات پراکسیداز را به همراه داشت. در مقابل، برگ­پاشی بوته­ های ذرت در مرحله چهار برگی با سالیسیلیک اسید موجب افزایش محتوی نسبی آب، کلروفیل a، b و کلروفیل کل، فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان، وزن تر بوته و سطح برگ در هر دو شرایط تنش و عدم تنش خشکی گردید که البته تأثیر مثبت سالیسیلیک اسید در شرایط تنش خشکی بیشتر از شرایط عدم تنش بود. افزون بر این، در بالاترین سطح خشکی مصرف سالیسیلیک اسید کاهش 20 درصدی نشت یونی را به همراه داشت.
نتیجه­ گیری
سالیسیلیک اسید با حفاظت گیاه در برابر تنش خشکی باعث بهبود رشد و افزایش مقاومت به تنش می­گردد و در نهایت با توجه به ارزان بودن و در دسترس بودن سالیسیلیک اسید، استفاده از این ترکیب به‌صورت برون‌زا امکان کشت ذرت را در مناطق خشک و کم آب فراهم می­کند.

کلیدواژه‌ها


Agarawal, S., Sairam, R.K., Srivasta, G.C., Meena, R.C., 2005.Changes in antioxidant enzymes activity and oxidative stress by abscisic acid and salicylic acid in wheat genotypes.Biology Plantarum. 49, 541-550.

Bartels, D., Sunkar, R., 2005. Drought and salt tolerance in plants.Plant Sciences. 24, 23-58.

Blum, A., 2005. Drought resistance, water-use efficiency, and yield potential-are they compatible, dissonant, or mutually exclusive. Australian Journal of Agricultural Research. 56, 1159-1168.

Borsani, O., Valpuesta, V., Botella, M.A., 2001. Evidence for a role of salicylic acid in the oxidative damage generated by NaCl and osmotic stress in Arabidopsis seedlings. Plant Physiology. 126, 1024-1030.

Bradford, M.M., 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochemistry.72, 248-254.

EL-Tayeb, M.A., 2005.Response of barley grain to the interactive effect of salinity and salicylic acid.Plant Growth Regulation. 45, 215-225.

Emam, Y., 2011. Cereal Production. (4th Ed.) Shiraz University Press. [In Persian]

Faridoddin, Q., Hayat, S., Ahmad, A., 2003. Salicylic acid influences net photosynthetic rate, carboxilation efficiency, nitrate reductase activity and seed yield in Brassica juncea. Photosynthetica. 41, 281-284.

Gue, B., Liang, Y.C., Zhu, Y.G., Zhao, F.J., 2007. Role of salicylic acid in alleviating oxidative damage in rice roots (Oryza sativa) subjected to cadmium stress. Environmental Pollution. 147, 743-749.

Hanson, A.D., Hitz, W.D., 1982. Metabolic responses of mesophytes to plant water deficits. Annual Review of Plant Biology. 33, 163-203.

Hayat, Q., Hayata, S.H., Irfan, M., Ahmad, A., 2010.Effect of exogenous salicylic acid under changing environment.A review.Environmental and Experimental Botany. 68, 14-25.

Hayat, S., Ahmad,A., 2007.Salicylic acid - A Plant Hormone, Springer.

Horvath, E., Pal, M., Szalai, G., Paldi, E., Janda, T., 2007. Exogenous 4-hydroxybenzoic acid and salicylic acid modulate the effect of short-term drought and freezing stress on wheat plants. Biology Plantarum. 53, 480-486.

Hussein, M.M., Balbaa, L.K., Gaballah M.S., 2007. Salicylic acid and salinity effects on growth of maize plants.Research Journal of Agriculture and Biological Sciences. 3, 321-328.

Iturbe-Ormaexte, I., Escordeo, P., Arrese-Igor, C., Becana M., 1998. Oxidative damage in pea plants exposed to water deficit or paraquat. Plant Physiology. 116, 173-181.

Kabiri, R., Nasibi, F., Farahbakhsh, H., 2014.Effect of Exogenous Salicylic Acid on Some Physiological Parameters and Alleviation of Water Stress in Nigella sativa Plant under Hydroponic Culture.Plant Protection Sciences. 50, 43-51.

Khodary, S.E.A., 2004. Effect of salicylic acid on the growth, photosynthesis and carbohydrate metabolism in salt-stressed maize plants.International Journal of Agriculture and Biology. 6, 5-8.

Kocheva, K.V., Busheva, M.C., Goorgegiev, G.I., Lambreva, P.H., Goltsev V.N., 2005. Influence of short-term osmotic stress on the photosynthetic activity of barley seedlings. Biology Plantarum. 49, 145-148.

Lei, Y., Yin, C., Ren, J., Li C., 2007.Effect of osmotic stress and sodium nitroprusside pretreatment on proline metabolism of wheat seedlings.Biology Plantarum. 51, 386-390.

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

Lutts, S., Kint, J.M., Bouharmont, J., 1996. NaCl-induced senescence in leaves of rice (Oriza sativa L.) cultivars differing in salinity resistance.Annals of Botany. 78, 389-398.

Mandhania, S., Madan, S., Sawhney, V., 2006.Antioxidant defense mechanisms under salt stress in wheat seedlings.Biology Plantarum. 50, 227-231.

Mardani, H. Bayat H. Azizi M. 2011. Effect of foliar application of salicylic acid on morphological and physiological parameters of cucumber (Cucumis sativus) under drought stress.Journal of Horticultural Science. 25: 320-326. [In Persian].

Mbah, C.N. 2012.Determining the Field Capacity, Wilting point and Available Water Capacity of some Southeast Nigerian Soils using Soil Saturation from Capillary Rise.Nigerian Journal of Biotechnology. 24: 41-47

Moller, I.M., Jensen, P.E., Hansson, A., 2007.Oxidative modifications to cellular components in plants.Annual Review of Plant Biology. 58, 459-481.

Nakano, Y. Asado, K., 1981. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts. Plant Cell Physiology. 22, 867-880.

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

Plewa, M.J., Smith, S.R., Wanger, E.D., 1991. Diethyldithiocarbamate suppresses the plant activation of aromatic amines into mutagens by inhibiting tobacco cell peroxidase. Mutation Research. 247, 57-64.

Popova, L.P., Maslenkova, L.T., Yordanova, R.Y., Ivanova, A.P., Krantev, A.P., Szalai, G., Janda T., 2009. Exogenous treatment with salicylic acid attenuates cadmium toxicity in pea seedlings. Plant Physiology and Biochemistry. 47, 224-231.

Sgherri, C.L.M., Maffei, M., Navari-Izzo F., 2000. Antioxidative enzymes in wheat subjected to increasing water deficit and re-watering. Journal of Plant Physiolgy. 157, 273-279.

Singh, B. Usha, K., 2003. Salicylic acid induced physiological and biochemical changes in wheat seedlings under water stress. Plant Growth Regulation. 39, 137-141.

Stevens, J., Senaratna, T., Sivasithamparam, K., 2006. Salicylic acid induces salinity tolerance in tomato (Lycopersicon esculentum cv. Roma): associated changes in gas exchange, water relations and membrane stabilization. Plant Growth Regulation. 49, 77-83.

Turkan, I., Bor, M., Ozdemir, F., Koca, H., 2005. Differential responses of lipid peroxidation and antioxidants in the leaves of drought-tolerant P. acutifolia Gray and drought-sensitive P. vulgaris L. subjected to polyethylene glycol mediated water stress. Plant Sciences.168, 223-231.

Velikova, V., Yordanov, I., Edreva, A., 2000.Oxidative stress and some antioxidant systems in acid rain-treated bean plants. Plant Sciences.151, 59-66.

Verslues, P.E., Agarwal, M., Agarwal, S.K., Zhu, J., Kang Zhu, J., 2006.Methods and concepts in quantifying resistance to drought, salt and freezing, abiotic stresses that affect plant water status.The Plant Journal. 45, 523-539.

Westgate, M.E., Boyer, J.S., 1985.Carbohydrate reserves and reproductive development at low water potential in maize.Crop Sciences. 25, 762-769.

Xu, P.L., Guo, Y.K. Bai, J.G., Shang, L., Wang, X.J., 2008. Effects of long-term chilling on ultrastructure and antioxidant activity in leaves of two cucumber cultivars under low light.Physiology Plantarum. 132, 467-478.