تاثیر اکوتیپ و تاریخ کاشت بر تحمل به تنش یخ‏زدگی در گیاه دارویی سیر (Allium sativum L.) تحت شرایط کنترل شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

2 عضو هیئت‌علمی گروه زراعت و اصلاح نبات دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد.

3 عضو هیئت‌علمی گروه زراعت و اصلاح نبات دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

مقدمه
سیر گیاهی با تحمل نسبتا بالا به سرمای زمستانه است اما سرمای شدید پاییز و زمستان در مناطق سرد از جمله عواملی است که رشد و بقای گیاهان را تحت تاثیر قرار می دهد. از اینرو به نظر می‏رسد که یکی از عوامل مهم موفقیت کاشت پاییزه، شناسایی گیاهان متحمل به سرما در این مناطق می‏باشد. برای ارزیابی و شناسایی گیاهان متحمل به تنش سرما و برای پرهیز از بعضی محدودیت‏های اجتناب ناپذیردر ارزیابی‏های مزرعه‏ای، انواع مختلف آزمون‏های یخبندان مصنوعی ابداع شده است. آزمون نشت الکترولیت‏ها یکی از این روش‏ها است که ساده، قابل تکرار، ارزان و نسبتا سریع می‏باشد که درجه آسیب غشای سلولی ناشی از تنش را تعیین می‏کند. هنگامی که بافت‌های گیاه توسط سرما آسیب می‌بینند فعالیت غشاء کاهش یافته و الکترولیت‌های داخل سلول به خارج آن نشت می‌کنند. این توسط محققان زیادی گزارش شده است که تنش سرما نشت الکترولیت ها را افزایش می‏دهد و  این صفت می‏‏تواند به عنوان یک ملاک ارزیابی تحمل به یخ‏زدگی استفاده شود. همچنین دمایی که سبب 50 درصد نشت الکترولیت ها از سلول های گیاهی می شود به عنوان دمای 50 درصد کشندگی و آستانه خسارت مورد استفاده قرار گرفته است.
مواد و روش ها
به منظور بررسی تحمل به یخ ‏زدگی سیر آزمایشی در سال 1391 در دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد در قالب طرح کاملا تصادفی به صورت فاکتوریل با چهار تکرار اجراشد. فاکتورهای آزمایشی شامل دو تاریخ کاشت (28 شهریور و 30 مهر) و چهار اکوتیپ سیر (بجنورد، تربت حیدریه، خواف و نیشابور) بودند. گیاهان پس از رشد و خوسرمایی در شرایط طبیعی در معرض هشت دمای یخ ‏زدگی (دمای صفر (شاهد)، 3-، 6-، 9-، 12-، 15-، 18- و 21- درجه سانتی‏ گراد) قرار گرفتند. پس از یخ ‏زدگی درصد نشت الکترولیت‏ ها و سپس دمای کشنده 50 درصد نمونه ‏ها براساس درصد نشت الکترولیت‏ ها تعیین شد.درصد بقای آنها نیز پس از 21 روز رشد در گلخانه ارزیابی شد.
 
نتایج
درصد نشت الکترولیت‏ ها در هر چهار اکوتیپ سیر در کاشت دوم نسبت به کاشت اول کاهش یافت، ولی بیشترین کاهش در اکوتیپ خواف (11.3درصد) مشاهده شد، در صورتی که در اکوتیپ تربت حیدریه این کاهش 1.1درصد بود. در هر دو تاریخ کاشت نشت الکترولیت‏ها تا دمای 15- درجه سانتی‏گراد تقریبا ثابت بود و در دماهای کمتر از آن روندی افزایشی داشت، اما این افزایش در گیاهان کاشت اول نسبت به گیاهان کاشت دوم بیشتر بود، به طوری که با کاهش دما از 15- درجه سانتی‏گراد به 21- درجه سانتی‏گراد درصد نشت الکترولیت‏ها در گیاهان کاشت اول و دوم به ترتیب حدود 34 و 24 درصد افزایش داشت. در زمان اعمال تنش یخ ‏زدگی غالب گیاهان کاشته شده در شهریور ماه، در مرحله چهار برگی و گیاهان کشت شده در مهرماه در مرحله دو برگی بودند و هر چند که گیاهان کاشت اول مدت بیشتری تحت شرایط طبیعی و در نتیجه خوسرمایی قرار داشتند اما درصد نشت الکترولیت‏ها در آنها بیشتر بود. این موضوع ممکن است به دلیل ذخیره غذایی بیشتر گیاهان کاشت دوم باشد. درصد نشت الکترولیت‏ها در اکوتیپ‏های تربت حیدریه و بجنورد در هر دو تاریخ کاشت تا دمای 15- درجه سانتی‏گراد ثابت بود و بعد از آن با کاهش دما افزایش داشت، در حالی که در اکوتیپ‏های خواف و نیشابور در کاشت اول کاهش دما به ترتیب از دمای 6- و 12- درجه سانتی‏گراد سبب افزایش درصد نشت الکترولیت‏ها شد. با وجود این در دو اکوتیپ اخیر (خواف و نیشابور) در کاشت دوم تا دمای 15- درجه درصد نشت الکترولیت‏ها نسبتا ثابت بود و در دماهای پایینتر درصد نشت الکترولیت‏ها افزایش داشت. بنظر می‏رسد رشد بیشتر گیاه و  پیشرفت به سمت مراحل رویشی بالاتر منجر به تحمل کمتر گیاهان کاشت اول شده باشد. مقادیر کمتر دمای 50 درصد کشندگی نشان‏دهنده تحمل بیشتر به سرما می‏باشد و میزان این شاخص در کاشت مهرماه کمتر بود لذا می‏توان اظهار داشت که کاشت زودتر سیر (28 شهریور ماه) احتمالا سبب افزایش حساسیت گیاه به سرما شده است. بین درصد نشت الکترولیت‏ها و درصد بقاء همبستگی منفی و معنی‏داری (*0.70-r=) وجود داشت. به عبارتی با افزایش درصد نشت الکترولیت‌ها از درصد بقاء گیاهان کاسته شد.
 
نتیجه‏ گیری
در کاشت اول درصد نشت الکترولیت‏ها از اکوتیپ‏های خواف و نیشابور با قرار گرفتن در معرض دماهای 6- و 9- درجه سانتی‏گراد روند افزایشی پیدا کرد، در صورتی که در دو اکوتیپ دیگر این وضعیت از دمای 15- درجه سانتی‏گراد شروع شد. این در حالی بود که در کاشت دوم در هر چهار اکوتیپ این روند از دمای 15- درجه سانتی‏گراد اغاز شد. عکس العمل متفاوت اکوتیپ‏ها به تنش یخ‏زدگی به ویژه در کاشت اول احتمالا به دلیل خصوصیات ژنتیکی و منشا جغرافیایی آنها می‏باشد. مرحله رشدی نیز در تحمل به سرمای گیاهان موثر بود، به طوریکه اکوتیپ‏های خواف و نیشابور در مراحل رشدی پایین‏تر (گیاهان کاشت دوم) تحمل به یخ‏‏زدگی بالاتری نسبت به مراحل رویشی پیشرفته از خود نشان دادند و لذا به نظر می‏رسد که دو اکوتیپ مذکور در کاشت دیرتر تحمل به سرمای بیشتری نسبت به کاشت اول دارند. اکوتیپ‏ های تربت حیدریه و بجنورد از نظر پایداری غشا تحت تنش سرما در هر دو کاشت پاییزه واکنش مناسبتری نشان دادند، با وجود این تداوم این مطالعات در شرایط کنترل شده و مزرعه اطلاعات بیشتری را در خصوص مکانیزم تحمل به سرمای این گیاه در شرایط زمستان واقعی فراهم خواهد ساخت.

کلیدواژه‌ها


 

Abdolvahabi, Abedi, M., Bayat, F., Nosrati, A., 2008. Garlic cultivation. Journal of Sabzineh, 3(25), 21-23. [In Persian].

Arbaoui, M., Link, W., 2008. Effect of hardening on frost tolerance and fatty acid composition of leaves and stems of a set of faba bean (Vicia faba L.) genotypes. Euphytica.162, 211–219.

Arvin, M.J., Donnelly, D.J., 2008. Screening potato cultivars and wild species to abiotic stresses using an electrolyte leakage bioassay. Journal of Agriculture Science and Technology. 10, 33-42.

Baghbanha, M. R., Ghazvini, R., Hatam Zadeh, A., Heydari, M., 2007. Effect of salicylic acid on freezing tolerance of Mexican lime seedlings (Citrus aurantifolia L.). Iranian Journal of Horticultural Science and Technology. 8(3), 185-198. [In Persian with English Summary].

Brewester, J.L., 1994. Onion and other vegetable: Alliums. University Press Cambridge. 236p.

Campos, P.S., Quartin, V., Ramalho, J.C., Nunes, M.A., 2003. Electrolyte leakage and lipid degradation account for cold sensitivity in leaves of Coffea sp. plants. Journal of Plant Physiology. 160, 283-292.

Cardona, C.A., Duncan, R.R., Lindstrom, O., 1997. Low temperature tolerance assessment in paspalum. Crop Science. 37, 1283-1291.

Eugenia, M., Nunes, S., Ray Smith, G., 2003. Electrolyte leakage assay capable of quantifying freezing resistance in rose clover. Crop Science. 43, 1349-1357.

FAO STAT. 2012. http://faostat.fao.org./ site/340/default. aspx.

Ghaderifar, F., Akbarpour, W., Khavari, F., Ehteshamnia, A., 2012. Determination of salinity tolerance threshold in six medicinal plants. Journal of Plant Production. 18(4), 15-24. [In Persian with English Summary].

Gusta, L.V., Fowler, D.B., Tyler, N.J., 1982. Factors influencing hardening and survival in winter wheat. In: Plant cold hardiness and freezing stress mechanisms and crop implications. Vol. 2, Li P.H. and Sakai A. (Eds.). Academic Press, New York, pp23-40.

Hana, B., Bischofa, J.C., 2004. Direct cell injury associated with eutectic crystallization during freezing. Cryobiology. 8-21.

Javad Mousavi, M., Nezami, S., Izadi, E., Nezami, A., Yousef Sani, M., Keykha Akhar, F., 2011. Evaluation of freezing tolerance of English daisy (Bellis perennis) under controlled conditions. Journal of Water and Soil. 25(2), 380-388. [In Persian with English Summary].

Kafi, M., Damghani Mahdavi, M., 2000. Resistance mechanisms of environmental stresses in plants. Ferdowsi University of Mashhad press. [In Persion].

Khodadadi, M., Nosrati, A.E., 2011. Effects of planting date and planting density on yield and yield components in Hamedan white garlic. Seed and Plant Productiomn Journal. 27(4), 491-501. [In Persian with English Summary].

Linden, L. 2002. Measuring cold hardiness in woody plants. PhD Thesis. Helsinki University.

Maleki Farahani, S., Chaichi, M. R., 2008. Evaluation of freezing stress effect on Black Chiclpea (Cicer arietinum L.) ecotypes (Desi type) in greenhouse conditions. Journal of Agronomy Sciences. 1(2), 27- 34. [In Persian with English Summary].

Mollafilabi, A., Hosseini, M., Moosapour, S., 2005. Garlic Agronomy (Allium sativum L.). Didactic Issue of Jihad, Iran. [In Persian].

Nezami, A., Borzooee A., Jahani Kondori, M., Azizi, M., Sharif, A., 2007. Elctrolyte Leakage as an index of freezing damage in canola (Brassica napus L.). Iranian Journal of Field Crops Research. 5(1), 167-175. [In Persian with English Summary].

Nezami, A., Azizi, G., Siahmarghooee, A., Mohammadabadi, A. A., 2010. Effects of freezing stress on electrolyte leakage of fennel (Foeniculum vulgare). Iranian Journal of Field Crops Research. 8, 587-593. [In Persion with English Summary].

Nezami, A., Naghedinia, N., 2011.Effect of freezing stress on electrolyte leakage in six cultivars Safflower (Carthamus tinctorius L.). Iranian Journal of Field Crop Research. 8(6), 891-896. [In Persian with English Summary].

Omid Beygi, R., 1995. Approaches for Production and Processing of Medicinal Plants. Vol1. Tarrahan Nasr Publication. Iran. 424p. [In Persion].

Orlowski, M., Rekwska, E., Dobrmilska, R., 1994. The effect on the yield of garlic of autumn and spring planting using different method of seed stalk trimming. Folia Horticulture. 6, 79-89.

Peyvast, Gh. 2000. Special Olericulture. First Edition, Agriculture Sciences Press. 384 pp. [In Persion].

Prasil, L.T., Prasilova, P., Marik, P., 2007. Comparative study of direct and indirect evaluations of frost tolerance in barley. Field Crop Research. 102, 1-8.

Rezwan Bidokhti, Sh., Nezami, A., Kafi, M. Khazaie, H.R., 2011. Evaluation of Freezing stress effect on electrolyte leakage in medicinal and industrial Shallot (Alliumm altissimum Regel.) plant under controlled conditions. Journal of Agroecology. 3(3), 371-382. [In Persian with English Summary].

Schmitz, D., Waterer D., 1994. Influence of variety and cultural practices on garlic yield in Saskatchewan. Canadian Journal of Plant Science. 74(3), 611-614.

Shaidul Haque, M.D., Sattar, A., Pramanik, M.H.R., 2002. Dry matter accumulation and partitioning and growth of garlic as influenced by land configuration and cultivars. Pakistan Journal of Biological Sciences. 5(10), 1028-1031.

Thomashow, M.F., 1999. Plant cold acclimation: freezing tolerance genes and regulatory mechanisms. Annual review of plant physiology and plant molecular biology. 50, 571–599.

Uosofi, M. 2008. Effect of freezing stress on electrolyte leakage of ten cultivars and one wild almond speices in Esfahan. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources. 12 (45), 1-9. [In Persian with English Summary].

Xuan J., Liu J., Gao H., Huaguabghu H., Cheng X., 2009. Evaluation of low-temperature tolerance of zoysia grass. Tropical Grasslands. 43, 118–124.

Yamada, T., Jones, E. S., Cogan, N. O. I., Vecchies, A. C., Nomura, T., Hisano, H., Shimamoto, Y., Smith, K. F., Hayward, M. D., Forster, J. W., 2004. QTL analysis of morphological, developmental and winter hardiness associated traits in perennial ryegrass. Crop Science. 44, 925-9359.

Vanae, S., Siyosemardeh, A., Heydari, G. R., 2011. Effects of cold stress at germination and seedling stage on the activities of antioxidant enzymes and physiological characteristics in Chickpea (Cicer arietinum). Iranian Journal of Field Crops Research. 9(3), 514-524. [In Persian with English Summary].