تاثیر هورمون های سیتوکینین و اکسین بر عملکرد دانه و انتقال مجدد ماده خشک به دانه های ذرت (Zea mays L.) در الگوهای مختلف کاشت در شرایط شور

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری فیزیولوژی گیاهان زراعی دانشگاه شهید چمران اهواز و مدرس مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی بوشهر.

2 استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه شهید چمران اهواز.

3 دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه شهید چمران اهواز.

چکیده

مقدمه
ذرت (.Zea mays L) گیاهی از خانواده غلات است و در سطح جهانی از نظر میزان تولید در دنیا در رتبه اول قرار دارد (FAO, 2013). شوری یک فاکتور مهم محدود کننده رشد و باروری گیاه است. ذرت یک گیاه زراعی نیمه حساس به شوری است (Turan et al., 2009). الگوی کاشت بوته­ها یک فاتور مهم در بهبود عملکرد گیاهان می­باشد. روش­های کاشت در شرایط شور با روش­های متداول کاشت در شرایط غیر شور متفاوت می­باشد. سیتوکینین (Rajala and Peltonen-saninio, 2001) و اکسین (Jung and Park, 2011) نقش مهمی در تحمل گیاهان به شوری دارند و باعث بهبود رشد و نمو گیاهان در شرایط شوری می­شوند. ولی اطلاعات کمی در خصوص رابطه بین تحمل شوری و سطوح و سیتوکینین اکسین در گیاهان وجود دارد. لذا هدف از اجرای این تحقیق بررسی تاثیر هورمون‌های سیتوکینین و اکسین بر عملکرد و انتقال مجدد ماده خشک به دانه­ های ذرت در الگوهای مختلف کاشت در شرایط شور بود.
مواد و روش­ها
این آزمایش در سال 1392 در ایستگاه تحقیقاتی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی بوشهر واقع در شهرستان دشتستان با عرض جغرافیایی 29 درجه و 16 دقیقه شرقی و طول جغرافیایی 51 درجه و 31 دقیقه شمالی واقع شده و ارتفاع از سطح دریا برابر با 70 متر اجرا شد. آماده‌سازی زمین با انجام عملیات شخم در اردیبهشت و دو دیسک عمود برهم و ایجاد جوی‌پشته‌هایی به فاصله 75 سانتی‌متر با فاروئر در مرداد انجام شد. هرکرت شامل 5 ردیف کاشت با فاصله 75 سانتی­متر بود. طرح آزمایشی مورد استفاده طرح اسپلیت فاکتوریل در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار بود. الگوی کاشت (یک ردیف روی پشته، دو ردیف طرفین پشته به صورت زیگزاگ و یک ردیف کف فارو) به عنوان فاکتور اصلی و مصرف یا عدم مصرف تنظیم کننده (عدم مصرف، مصرف سیتوکینین در مرحله V8-V10 و مصرف اکسین در زمان ظهور ابریشم) در کرت‌های فرعی بررسی گردید. هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک برابر با 5.2 و آب مزرعه برابر با 4 دسی‌زیمنس بر متر بود. سیتوکینین (بنزیل آدنین، مرک) و اکسین ( ایندول بوتریک اسید، مرک) به ترتیب با غلظت 50 و 10 میلی­گرم در لیتر در هنگام غروب آفتاب محلول­پاشی شدند. برای اندازه‌گیری صفات ارتفاع بوته، طول بلال، قطر بلال، تعداد دانه در ردیف، تعداد ردیف بلال و وزن هزار دانه 10 بوته به طور تصادفی در هر کرت انتخاب شد. برداشت نهایی بعد از حذف حاشیه‌ها، از 3 ردیف وسط و سطح 9 مترمربع در هر کرت انجام شد و پس از جدا کردن دانه از بلال به وسیله دستگاه شیلر، عملکرد دانه بر اساس رطوبت 14 درصد محاسبه گردید. برای انجام محاسبات آماری از نرم‌افزار SAS Ver. 9.1 و برای رسم نمودارها از نرم‌افزار Excel استفاده شد. مقایسه میانگین تیمارها به روش چند دامنه­ای دانکن اجام شد.
یافته­ ها
نتایج نشان داد که الگو‌های مختلف کاشت از نظر میزان، کارایی و سهم انتقال مجدد و فتوسنتز جاری، عملکرد بیولوژیک، وزن هزار دانه، عملکرد دانه و شاخص برداشت تفاوت معنی‌داری داشتند. از نظر زمان مصرف سیتوکینین بیشترین میزان و سهم انتقال مجدد مربوط به تیمار عدم مصرف سیتوکینین بود و بیشترین کارایی و سهم فتوسنتز جاری به زمان مصرف 8 تا 10 برگی اختصاص داشت. همچنین بیشترین میزان و سهم انتقال مجدد، میزان فتوسنتز جاری، وزن هزار دانه، عملکرد دانه و شاخص برداشت با مصرف اکسین در زمان ظهور ابریشم بدست آمد و بیشترین سهم فتوسنتز جاری و عملکرد بیولوژیک به تیمار عدم مصرف سیتوکینین اختصاص داشت. اثبات شده است که سیتوکینین و اکسین در تقسیم سلولی آندوسپرم در مرحله پر شدن دانه نقش دارند. از این رو این هورمون­ها می­توانند در تعیین ظرفیت دانه (اندازه مقصد) برای تجمع کربوهیدرات­ها تأثیر گذار باشند (Koocheki and Sarmadnia, 2012). مشخص شده است که اکسین در انقال و تجمع کربوهیدرات­ها در دانه­ ها نقش دارد (Darussalam Cole and Patrick, 1998). اعتقاد بر این است که اکسین و سیتوکینین در تنظیم قدرت مقصد از طریق افزایش تقسیم و بزرگ شدن سلول­های آندوسپرم و یا کنترل انتقال آسیمیلات­ها به مقصد موثر هستند (Kaya et al., 2010).
نتیجه­ گیری
به طور کلی نتیجه­ گیری شد که با الگوی کاشت کف فارو و مصرف سیتوکینین در زمان 8 تا 10 برگی (50 میلی­گرم در لیتر) و مصرف اکسین در زمان ظهور ابریشم (10 میلی­گرم در لیتر) اثرات شوری بر گیاه کاهش یافته و بیشترین عملکرد دانه حاصل شد. به دلیل کاهش تجمع نمک در الگوی کاشت کف فارو در مقایسه با الگوی کاشت یک ردیفه، الگوی کاشت کف فارو می­تواند در مناطق شور و نیمه شور جهت کاشت گیاه مورد استفاده قرار بگیرد.

کلیدواژه‌ها


Abd El Samad, H.M., Shaddad, M.A.K., 1997. Salt tolerance of soybean cultivars. Journal of Biologia Plantarum. 39, 263-269.

Asadi, A., Roshan, A., 2006. Effects of nitrogen fertilizer on the environment. Zeitun Journal. 18, 20-30. [In Persian]

Ashraf, M., Athar, H.R., Harris, P.J.C., Kwon, T.R., 2008. Some prospective strategies for improving crop salt tolerance. Advances in Agronomy. 97, 45-110.

Awan, I.U., Baloch, M.S., Sadozai, N.S., Sulemani, M.Z. 1999. Stimulatory effect of GA and IAA on ripening process, kernel development and quality of rice. Pakistan Journal of Biological Sciences. 2, 410-412.

Barzegari, M., 2006. Research report on planting corn in furrow on light, saline and sandy soils. Safi Abad Agricultural Research Center of Dezful. 32p. [In Persian].

Blum, A., 1998. Improving wheat grain filling under stress by stem reserve mobilisation Reprinted from Wheat: Prospects for global improvement, Euphytica. 100, 77-83.

Brenner, M.L., Cheikh, N., 1995. The role of hormones in photosynthate partitioning and seed filling. In: Davies P.J. (ed.), Plant Hormones, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, the Netherlands, pp. 649–670.

Cox, M.C., Qualset C.O., Rains, D.W., 1990. Genetic variation for nitrogen assimilation and translocation in wheat. III: nitrogen translocation in relation to grain yield and protein. Crop Science. 26, 737- 740.

Cruz-Aguado, J.A., Rode´s, R., Pe´rez, I.P., Dorado, M., 2000. Morphological characteristics and yield components associated with accumulation and loss of dry matter in internodes of wheat. Field Crops Research. 66, 129–139.

Darussalam Cole, M.A., Patrick, J.W., 1998. Auxin control of photoassimilate transport to and within developing grains of wheat. Australian Journal of Plant Phisiology. 25, 69–77.

Ehdaie, B., Alloush, G.A., Madore, M.A., Waines, J.G., 2006. Genotypic variation for stem reserves and mobilization in wheat. I. Postanthesis changes in internode dry matter. Crop Science. 46, 735–746.

Espinoza, L., Ross, J., 1996. Corn production. Arkansas, Arkansas University, pp. 5-10.

Foidle, N., Makkar, H.P.S., Becker, K., 2001. The Potential of Moringa Oleifera for Agricultural and Industrial Uses. In: Fuglie, L. J. (ed.), the Miracle Tree: The Multiple Attribute of Moringa. pp. 45–76.

Garsia, R., Hanowy, J.J., 1996. Foliar fertilization of Soybean during the seed filling period. Agronomy Journal. 68, 653-657.

Hashemi- Dezfooli, S., Alami, S., siadat, S.A., Komeili, M., 2001. Effect of planting dates on yield potential of two cultivars of sweet corn in a climate of Khuzestan. Journal of Iranian agricultural Sciences. 32 (4), 681- 689. [In Persian with English Summary].

Hay, R. K. M., Waker, N. J., 2003. Introduction to the physiology of crop yield. Shiraz University Publication. 571 p. [In Persian].

Khavari- Khorasani, S., 2012. The Handbook of Corn Production. Gholami Publication. 306p. [In Persian].

Kim, K., Portis, A.R., 2005. Temperature dependence of photosynthesis in Arabidopsis plants with modification in rubisco activase and membrane fluidity. Plant Cell Physiology. 46, 522-530.

Koocheki, A., Sarmadnia, G., 2012. Crop physiology. SID Publication of Mashhad. 467p. [In Persian].

Kuiper, D., Schuit, J., Kuiper, P.J.C., 1990. Actual cytokinin concentrations in plant tissue as an indicator for salt resistance in cereals. Plant and Soil. 123, 243-250.

Lacerda, C.F.D., Cambraia, J., Oliva, M.A., Ruiz, H.A., Prisco, J.T., 2003. Solute accumulation and distribution during shoot and leaf development in two sorghum genotypes under salt stress. Environmental and Experimental Botany. 49, 107-120.

Letham, D. S. 1978. Cytokinins. In: Letham, D.S., Goodwin, P.B., Higgins, T.J.V., (ed.) Phytohormones and Related Compounds. Vol 1. Elsevier, Amsterdam, pp. 205-243.

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

Mashi, A., Galeshi, S., Zeinali, A., Noorinia, A., 2007. The effect of salinity on yield and yield components of four genotypes of hulless barley. Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources. 4(5), 86- 98. [In Persian with English Summary].

Mass, E.V., Grive, E.M., 1990. Spike and leaf development in salt stressed corn. Crop Science. 30, 1309-1313.

Maxwell, K., Johnson, G.N., 2000. Review article: Chlorophyll fluorescence: A practical guide. Journal of Experimental Botany. 51, 659– 668

Mazaheri, D., Askarizade, M., Bannazade, A., 2002. The effect of planting pattern and plant density on yield and yield components of two hybrids of forage maize. 7th Iranian Crop Science Congress. Seed and Plant Improvement Institute, Karaj, Iran. [In Persian with English Summary].

McCullough, D.E., Hunt, L.A., 1989. Respiration and dry matter accumulation around the time of anthesis in field stands of winter wheat(Triticum aestivum). Annals of Botany. 63, 321-329.

Mirmohammadi- Maibodi, S.A., Ghareyazi, B., 2002. Physiological and breeding aspects of plant salinity. Isfahan University Publication, 245p. [In Persian].

Mozafar, A., Goodin, J.R., 1986. Salt tolerance of two different drought-tolerant wheat genotypes duringgermination and early seedling growth. Plant and Soil. 96, 303-316.

Murchie, E., Yang, H.J., Hubbart, S., Horton, P., Peng, S., 2002. Are there associations between grain-filling rate and photosynthesis in the flag leaves of field-grown rice? Journal of Experimental Botany. 53, 2217-2224.

Naeem, M., Bhatti, I., Ahmad, R. ., Ashraf, Y. M., 2004. Effect of some growth hormones (GA3, IAA and kinetin) on the morphology and early or delayed initiation of bud of lentil (Lens culinaris Medik). Pakistan Journal of Botany. 36, 801-809.

Najafinejad, H., Fazamnia, M., 2006. The effect of planting pattern on yield, agronomic characteristics and water use efficiency in two varieties of corn 700 and 704. Final report of the research project. Research Center of Agriculture and Natural Resources Kerman. [In Persian].

Nilsen, E and Orcutt, D.M., 1996. The physiology of plants under stress - abiotic factors. Wiley, New York, pp. 118-130.

Porter, P. M and D. K. Hichs. 1997. Corn response to row width and plant population in the nithern cornbelt. Journal of Production Agriculture. 10, 293.

Rajala, A., Peltonen-saninio, P., 2001. Plant growth regulator effects on spring cereal root and shoot growth. Agronomy Journal. 93, 936-943.

Rezvani Moghaddam, P., Koocheki, A., 2001. Research history on salt affected lands of Iran: Present and futureprospects-halophytic ecosystem. International Symposium on Prospects of Saline Agriculture in the GCCcountries, Dubai, UAE.

Ruuska, S.A., Rebetzke, G.J., Van Herwaarden, A.F., Richards, R.A., Fettell, N.A., Tabe, L., Jenkins, C.L.D., 2006. Genotypic variation in water-soluble carbohydrate accumulation in wheat. Functional Plant Biology. 33, 799-809.

Saeidi, M., Moradi, F., 2010. Effect of drought stress on remobilization after pollination, the peduncle and penultimate soluble sugars from the grain growing two varieties of wheat. Iranian Journal of Crop Sciences. 13(3), 548-564. [In Persian with English Summary].

Salvucci, M.E., Crafts-Brandner, S.J., 2004. Inhibition of photosynthesis by heat stress: the activation state of Rubisco as a limiting factor in photosynthesis. Physiologia Plantarum. 120, 179-186.

Schnyder, H., 1993. The role of carbohydrate storage and redistribution in the source- sink relation of wheat and barley during grain filling– a review. New Phytologist. 123, 233-245.

Shah, S. H., 2007. Effect of kinetin spray on growth and productivity of black cumin plants. Russian Journal of Plant Physiology. 54, 702-705.

Siadat, S. A., Hasemi-Dezfouli, S., 2000. Effect of plant density and planting pattern of grain yield and yield components of corn (Zea mays L.) Hybrid KSC 704. Journalof AgriculturalScience. 9, 39-48.

Takahashi, T., Chevalier, P. M., Rupp, R. A., 2001. Storage and remobilization of soluble carbohydrates after heading in different plant parts of a winter wheat cultivar. Plant Production Science. 4,160–165.

Taslima, K., Hossain, F., Ara, U., 2011. Effect of indole-3-acetic acid (IAA) on biochemical responses of cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp). Bangladesh Journalof ScientificandIndustrial Research. 46, 77-82.

Turan, M.A., Awad-Alkarim, A.H., Taban, N., Taban, S., 2009. Effect ofsalt stress on growth, stomatal resistance, proline and chlorophyllconcentrations on maize plant. African Journal of Agricultural Research. 4, 893-897.

Xie, Z., Jiang, D., Cao, W., Dai, T., Jing, Q., 2003. Relationships of endogenous plant hormones to accumulation of grain protein and starch in winter wheat under different post-anthesis soil water statuses. Plant Growth Regulation. 41, 117–127.

Yang, J., Sears, R. G., Gill, B. S., Paulsen, G. M., 2002. Genetic differences in utilization of assimilate sources during maturation of wheat under chronic heat and heat shock stresses. Euphytica. 125, 179–188.

Yazdi- Motlagh, A., Khavari- Khorasani, S., Bakhtiari, S., Musa- Abadi, J., 2012. Effect of planting pattern on Morphophysiologic characteristics, yield and yield components of forage maize varieties (Zea mays L.) in saline conditions. Journal of Agricultural Ecology. 4, 324-327. [In Persian with English Summary].