تأثیر پرایمینگ بذر و کادمیوم بر صفات فیزیولوژیک گیاهچه و شاخص‌های جوانه‌زنی بذرهای تولید شده سورگوم (Sorghum bicolor L.) ژنوتیپ SOR834

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد علوم و فناوری بذر گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده‌ی کشاورزی دانشگاه یاسوج.

2 دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده‌ی کشاورزی دانشگاه یاسوج.

3 دانشیار گروه علوم و مهندسی خاک دانشکده‌ی کشاورزی دانشگاه یاسوج.

چکیده

امروزه آلودگی خاک به فلزات سنگین درنتیجه فعالیت‌های انسانی یکی از تنش‌های محیطی مهم در گیاهان بوده، که می‌تواند به تولید گونه‌های اکسیژن فعال منجر شود. پرایمینگ با اسید جیبرلیک، اسید سالیسیلیک و نیترات پتاسیم به‌عنوان یک گزینه مناسب برای کاهش اثرات سمی کادمیوم در نظر گرفته شده است. این مطالعه با هدف بررسی اثر پرایمینگ بر برخی صفات فیزیولوژیکی گیاه و شاخص‌های کیفی بذر سورگم تحت تنش کلرید و نیترات کادمیوم در سال 1394 در دانشگاه یاسوج انجام شده است. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار اجرا گردید. فاکتور اول شامل اسید جیبرلیک 800 میلی‌گرم در لیتر، اسید سالیسیلیک 0.3 میلی‌مولار، نیترات پتاسیم 1% و شاهد (بدون پرایم) و فاکتور دوم شامل سطوح کلرید و نیترات کادمیوم هرکدام در چهار سطح (0، 7.5، 15 و 30 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک) بود. نتایج نشان داد که اثر متقابل کادمیوم و پرایمینگ برای پروتئین محلول در آب، آنزیم کاتالاز، آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز و ارتفاع بوته معنی‌دار بود. اثر کادمیوم نشان داد که 30 میلی‌گرم کلرید کادمیوم به ازای هر کیلوگرم خاک وزن دانه را نسبت به شاهد 24 درصد کاهش داد. به‌طورکلی تمام سطوح کادمیوم نسبت به شاهد (بدون کادمیوم) اثر کاهنده بر روی وزن دانه داشتند. پرایمینگ بذر با 0.3 میلی‌مولار اسید سالیسیلیک منجر به افزایش سرعت جوانه‌زنی و شاخص طولی بنیه بذر سورگم تحت تنش کادمیوم گردید. همچنین بیشترین شاخص وزنی بنیه در 15 میلی‌گرم کلرید و نیترات کادمیوم به ازای هر کیلوگرم خاک مشاهده شد و کمترین شاخص وزنی بنیه به 7.5 و 30 میلی‌گرم کلرید کادمیوم به ازای هر کیلوگرم خاک تعلق داشت.  در کل، پرایمینگ بذر با 800 میلی‌گرم در لیتر اسید جیبرلیک، و 0.3 میلی‌مولار اسید سالیسیلیک با بهبود شاخص‌های بیوشیمیایی و فیزیولوژیک گیاه مادر ازجمله افزایش محتوای پروتئین محلول و کلروفیل برگ می‌تواند باعث مقاومت نهال سورگم به سمیت کادمیوم و بهبود رشد آن و افزایش وزن دانه گردد. درنتیجه بذور تولیدی در این شرایط دارای سرعت جوانه‌زنی، شاخص بنیه بذر بیشتری نسبت به شاهد (عدم استفاده از پرایمینگ) هستند.

کلیدواژه‌ها


Abdulbaki, A.A., Anderson, J.D., 1975. Vigour determination in soybean seed by multiple criteria. Crop Science. 13, 630-633.

Afzal, I., Ahmad, N., Basra, S.M.A., Ahmad, R., Iqbal, A., 2002. Effect of different seed vigor enhancement techniques on hybrid maize (Zea mays L.). Journal of Agricultural Science. 39, 109-112.

Ashraf, M., Foolad, M.R., 2005. Pre-sowing seed treatment- a shotgun approach to improve germination growth and crop yield under saline and none-saline condition. Advances in Agronomy. 88, 223-271.

Bahmani, R., Bihmta, M.R., Habibi, D., 2014. Genotypes tolerance to cadmium stress at germination stage. Journal of Crop Production. 7, 80-61. [In Persian with English Summary].

Bahmani, R., Bihmta, M.R., Nilforooshan, B., Rezai, K., Hassibi, A.R., 2013. The effect of biofertilizers on some physiological traits in different genotypes of bean plant under cadmium stress. Iranian Crop Sciences Congress, 5-1. [In Persian with English Summary].

Bavi, K.H., NickRavesh, M., Alaei, B., 2011. The effect of cadmium chloride on germination, growth and proline content in some wheat cultivars. Journal of Plant Ecophysiology. 2, 10-1.

Beauchamp, C., Fridovich, I., 1971. Superoxide Dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. Analytical Biochemistry. 44, 276-287.

Bhardwaj, P., Chaturvedi, A.K., Prasad, P., 2009. Effect of Enhanced Lead and Cadmium in soil on Physiological and Biochemical attributes of Phaseolus vulgaris L. Nature and Science. 7(8), 63-66.

Bradford, M., 1976. Arapid and sensitive method for the quantization of protein utilizing the principle of protein- day binding. Annual Review of Biochemistry. 72, 248- 254.

Cakmak, I., Horset, W., 1991. Effect of aluminum on lipid peroxidation, superoxide dismutase, catalase and peroxidase activities in root tip of soybean. Plant Physiology. 83, 463- 468.

Choundhury, S., Panda, S.K., 2004. Role of salicylic acid in regugating cadmium induced oxidative Stress in (Oryza Sativa L.) root. Bula Journal of Plant Physiology. 30(3-4), 95-110.

Demir Kaya, M., Gamze Okc, U., Atak, M., Yakup, C., 2006. Seed treatments to overcome salt and drought stress during germination in sunflower (Helianthus annuus L.). European Journal of Agronomy. 24, 291–295.

Groppa, M.D., Tomaro, M.L., Benarides, M.P., 2007. Polyamines and heavy metal stress: the antioxidant behavior of spermine in cadmium and copper treated wheat leaves. Bimetals. 20, 185-195.

Irfan, M., Hayat, S.H., Ahmad, A., Alyemeni, M.N., 2013. Soil cadmium enrichment Allocation and plant physiological manifestations. Saudi Journal of Biological Sciences. 20, 1-10.

Jamil, M., Rha, E.S., 2007. Gibberllic acid (GA3) enhances seed water uptake, germination and early seedling growth in sugar beet under salt stress. Pakistan Journal of Biological Sciences. 10, 654-658.

Kaphi, M., Borzooei, A., Salihi, M., Masumi, A., Nabati, J., 2010. Physiology Environmental Stresses in Plants. Publications University Jihad Mashhad, 502 pages. [In Persian].

Kar, M., Mishra D. 1976. Catalase, Peroxides and poly phenol oxides activities during rice leaf senescence. Plant Physiology. 57, 315-319.

Karimi, F., Ezzati, R., 2013. Effects of Cadmium on eucalyptus plant. Second National Conference on Environmental Protection and Planning. 8-1. [In Persian].

Kaur, S., Gupta, A.K., Kaur, N., 2002. Effect of osmo- and hydropriming of chickpea seeds on seedling growth and carbohydrate metabolism under water deficit stress. Plant Growth Regulation. 37, 17-22.

Khudsar, T., Mahmood uzzafar, M., Iqbal, M., 2001. Cadmium induced changes in leaf epidermis, photosynthetic rate and pigment concentrations in (Cajanus cajan). Biology. 44, 59-64.

Liu, X., Huang, B., 2000. Heat stress injury in relation to membrane lipid peroxidation in creeping. Crop Science. 40, 503-510.

Mashayekhi, H.R., Baghaei, A.H., Gmaryan, M., 2014. Effects of cadmium on some morphological parameters of marigold (Calendula offcinalis). The National Conference of Medicinal Plants and Sustainable Agriculture. 12-1. [In Persian].

Mishra, S., Dubey, R.S., 2006. Inhibition of ribonuclease and protease activities in arsenic exposed rice seedlings: Role of proline as enzyme protectant. Journal of Plant Physiology. 163, 927–936.

Mobin, M., Khan, N.A., 2007. Photosynthetic activity, pigment composition and antioxidative response of two mustard cultivars differing in photosynthetic capacity subjected to cadmium stress. Journal of Plant Physiology. 164, 601–610.

Mohammadi, M., Faheemi, H., Majd, A. 2009. Effect of salicylic acid and gibberellic acid on seed germination rate lentil (Lens culinaris L.). Biology Journal of Islamic Azad University of Garmsar. 4(4), 44-33. [In Persian with English Summary].

Peralta, J.R., Gardea-Torresdery, J.L., Tiemann, K.J., Gomez, E., Arteaga, S., Rascon, E., Parsons, J.G., 2001. Uptake and effects of five heavy metals on seed germination and plant Growth in alfalf (Medicago sativa L.). Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 66, 727-734.

Pour Mohammad, A., Rostami, N., NourAean, M., Esfandiari, A. 2011. Evaluation of wheat seedlings physiological changes in response to cadmium chloride. Conference on New Findings in Environmental and Agricultural Ecosystems. 15-1. [In Persian].

Pourakbar, L., Ashrafi, R., 2012. Effect of cadmium on the production of hydrogen peroxide and activity of antioxidant enzymes in maize. Journal of Tarbyatmoalem. 9, 484- 473. [In Persian with English Summary].

Qaderi, A.A., Shahrokhi Sardo, A., Mehdinezhad, N., Bagheri, A.A., 2014. The effect of different levels of cadmium and salicylic acid on some morphological characteristics of Basil. The first national conference on sustainable management of soil resources and the environment, martyr Bahonar University, 6-1. [In Persian].

Rasouli, D., Fakheri, B., Frhadvnd, C., 2014. Effects of Cadmium on the germination and growth of Basil (Ocimum basilicum). First International Congress and the Thirteenth National Congress of Agronomy and Crop Breeding and Seed Science and Technology, 4-1. [In Persian with English Summary].

Soltani, A., Madah, V., 2011. Simple to education in the agricultural applications. Ecological Society of martyr Beheshti University Press, 80 pages. [In Persian].

Tavakoli Hasanaklo, H., Ebadi, A., Tavakoli Hasanaklo, N., Prmon, GH., 2015. Effect of glycine betaine on lowering treatment with cadmium stress during seed germination and seedling growth of black cumin (Nigella sativa). Plant Process and Function. 4(11), 13-1. [In Persian with English Summary].

Verma, S.K., Bjpai, G.C., Tewari, S.K., Singh, J., 2005. Seedling index and yield as influenced by seed size in pigeon pea. Legume Research. 28(2), 143-145.  

Yandy, J.H., Zhenli, E., Xiaoe, Y., 2007. Role of soil rhizobacteria in phytoremediation of heavy metal contaminated soils. Journal of Zhejiang University Science B (Biomedicine & Biotechnology). 8, 192-207.