اثر تنش خشکی بر برخی ویژگی های فتوسنتزی کوشیا (Kochia scoparia L.) در یک آزمایش گلخانه ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری فیزیولوژی گیاهان زراعی، دانشگاه فردوسی مشهد.

2 استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد.

چکیده

مطالعه ­ای با هدف بررسی تأثیر تنش خشکی بر فتوسنتز و عوامل مؤثر بر آن در گیاه کوشیا در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد در سال 92-1391 اجرا شد. 9 تیمار خشکی شامل: شاهد (بدون تنش)، تنش ملایم در مرحله رویشی، تنش شدید در مرحله رویشی، تنش ملایم در مرحله زایشی، تنش شدید در مرحله زایشی، تنش ملایم در مرحله رویشی و تنش شدید در مرحله زایشی، تنش شدید در مرحله رویشی و تنش ملایم در مرحله زایشی، تنش ملایم در کل دوره رشد و تنش شدید در کل دوره رشد گیاه بودند.نتایج نشان داد که غلظت کلروفیل a و b، رنگ‌دانه کل و قرائت کلروفیل­ متر در تیمارهای تحت تنش نسبت به شاهد کمتر بود و بین تیمارهای شاهد و تنش ملایم خشکی در مرحله رویشی تفاوت معنی­ داری ازلحاظ آماری مشاهده نشد. اثر خشکی بر شاخص­های فلورسانس کلروفیل معنی­ دار بود و حداکثر عملکرد کوانتومی فتوسیستم II به دلیل افزایش فلورسانس مبدأ و کاهش فلورسانس حداکثر، کاهش یافت. میزان فتوسنتز نیز تحت تأثیر خشکی در مراحل مختلف رشد کاهش یافت. بیشترین و کمترین میزان زیست‌توده نیز به ترتیب در تیمارهای شاهد و تنش شدید کل دوره مشاهده شد. میزان عملکرد زیست‌توده در شاهد، تنش ملایم در مرحله رویشی، تنش شدید در مرحله رویشی، تنش ملایم در مرحله زایشی، تنش شدید در مرحله زایشی، تنش ملایم در مرحله رویشی و تنش شدید در مرحله زایشی، تنش شدید در مرحله رویشی و تنش ملایم در مرحله زایشی، تنش ملایم در کل دوره رشد و تنش شدید در کل دوره رشد گیاه به ترتیب 42.93، 36.75، 27.09، 27.29، 32.80، 29.72، 25.76، 34.69 و 21 گرم در بوته بود. درنهایت این مطالعه نشان داد که عوامل روزنه­ای (تعرق، هدایت روزنه­ای و CO2 زیر روزنه) با فتوسنتز همبستگی معنی­ داری نداشتند و بنابراین نقش محدودکننده­ ای در فتوسنتز و زیست‌توده کوشیا ندارند؛ اما عوامل محدودکننده غیرروزنه­ ای (کلروفیل a و b، قرائت کلروفیل­ متر و حداکثر عملکرد کوانتومی فتوسیستم II) با میزان فتوسنتز همبستگی مثبت و معنی­ داری داشتند و کاهش در هریک از این عوامل به کاهش در میزان فتوسنتز و زیست‌توده منجر شد.

کلیدواژه‌ها


Arnon, A.N., 1967. Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal, 23, 112-121.

Bettaieb, I., Hamrouni-Sellami, I., Bourgou, S., Limam, F., Marzouk, B., 2011. Drought effects on polyphenol composition and antioxidant activities in aerial parts of Salvia officinalis L. Acta Physiology Plantarum. 33, 1103–1111.

Chaves, M.M., Flexas, J., Pinheiro, C., 2009. Photosynthesis under drought and salt stress: Regulation mechanisms from whole plant to cell. Annals of Botany. 103, 551-560.

Efeoglu, B., Ekmekci, Y., Cicek, N., 2009. Physiological responses of three maize cultivars to drought stress and recovery. South African Journal of Botany. 75, 34-42.

Fayez, K.A., Bazaid, S.A., 2013. Improving drought and salinity tolerance in barley by application of salicylic acid and potassium nitrate. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. 13, 45–55.

Flexas, J., Medrano, H., 2002. Drought-inhibition of photosynthesis in C3- plants: Stomatal and non-stomatal limitation revisited. Annals of Botany. 183, 183-189.

Flexas, J., Bota, J., Loreto, F., Cornic, G., Sharkey, T.D., 2004. Diffusive and metabolic limitations to photosynthesis under drought and salinity in C3 plants. Plant Biology. 6, 1-11.

Flexas, J., Diaz-Espejo, A., Galmes, J., Kaldenhoff, R., Medrano, H., Ribas-Carbo, M., 2007. Rapid variations of mesophyll conductance in response to changes in CO2 concentration around leaves. Plant, Cell and Environment. 30, 1284-1298.

Ishikawa, T., Takahara, K., Hirabayashi, T., Matsumura, H., Fujisawa, S., Terauchi, R., Uchimiya, H., Kawai-Yamada, M., 2010. Metabolome analysis of response to oxidative stress in rice suspension cells overexpressing cell death suppressor Bax inhibitor-1. Plant Cell Physiology. 51, 9–20.

Jami Al-Ahmadi, M., Kafi, M., 2008. Kochia (Kochia Scoparia L.): to be or not to be. In: Crop and forageproduction using saline waters (Eds.): M. Kafi & M.A.Khan. Daya Publishers, India, pp. 119-162.

Jill, E.C., Ciro, S., Mateo, V., 2012. Dissecting maize productivity, ideotypes associated with grain yield under drought stress and well-watered conditions. Journal of Integrative Plant Biology. 54(12), 1007–1020.

Kafi, M. Asadi, H., Ganjeali, A., 2010a. Possible utilization of high-salinity waters and application of low amounts of water for production of the halophyte Kochia scoparia as alternative fodder in saline agroecosystems. Agricultural Water Management. 97 (1), 139–147.

Kafi, M., Borzuei, A., Salehi, M., Kamandi, A., Masumi, A., Nabati, J., 2010b. Physiology of Environmental Stresses in Plants. Publications of University of Mashhad. 502 p [In Persian].

Kauser, R., Athar, H.R., Ashraf, M., 2006. Chlorophyll fluorescence: A potential indicator for rapid assessment of water stress tolerance in canola (Brassica napus L.). Pakistan Journal of Botany. 38, 1501-1509.

Kirkham, M.B. 2005. Principles of soil and plant water relations. Elsevier Academic Press. 500p.

Lawlor, D.W., Cornic, G., 2002. Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants. Plant, Cell and Environment. 25, 275-294.

Lepedus, H., Brkic, I., Cesar, V., Jurkovic, V., Antunovic, J., Jambrovic, A., Brkic, J., Simic, D., 2012. Chlorophyll fluorescence analysis of photosynthetic performance in seven maize inbred lines under water-limited conditions. Periodicum Biologorum. 114 (1), 73–76.

Lieth, H., Lohmann, M., 2000. Cash crop halophytes for future halophyte growers. Institute of Environmental Systems Research, University of Osnabrück.

Mamnuei, A., Sayed Sharifi, R., 2011. Effects of water deficit on chlorophyll fluorescence indices and proline in six barley genotypes and its relation with canopy temperature and yield. Plant Biology. 2(5), 51-62. [In Persian with English Summary].

Masumi, A., 2011. The effect of drought stress on native populations Kochia (Kochia scoparia L.) morpho-physiological parameters in field conditions and greenhouse. PhD thesis of Agriculture, Faculty of Agriculture, Ferdowsi university of Mashhad. [In Persian with English Summary].

Miyashita, K., Tanakamaru, S., Maitaniand, T., Kimura, K., 2005. Recovery responses of photosynthesis, transpiration, and stomatal conductance in kidney bean following drought stress. Environmental and Experimental Botany. 53(2), 205-214.

Nabati, J., Kafi, M., Khaninejad, S., Masumi, A., Zare mehrjerdi, M., Keshmiri, A., 2015a. Evaluate the effect of salinity on some photosynthetic characteristics five kochia populations (Kochia scoparia Schrad (L.)). Journal Crop Production, 8(2), 77-95. [In Persian with English Summary].

Nabati, J., Kafi, M., Nezami, A., Rezvanimoghaddm, P., Masoumi, A., Zaremehrjerdi, M., 2011b. Effect of salinity on biomass production and activities of some key enzymatic antioxidants in Kochia (Kochia scoparia).Pakistan Journal of Botany. 43(1), 539-548.

Netondo, G.W., Onyango, J.C., Beck, E., 2004. Sorghum and salinity: II. Gas exchange and chlorophyll fluorescence of sorghum under salt stress. Crop Science. 44, 806-811.

Oliviera-Neto, C.F., Silva-Lobato, A.K., Goncalves-Vidigal, M.C., Costa, R. C.L., Santos.Filho, B.G., Alves, G.A.R., Silva-Maia, W.J.M., Cruz, F.J.R., Neres, H.K.B., Santos Lopes, M.J., 2009. Carbon compounds and chlorophyll contents in sorghum submitted to water deficit during three growth stages. Science and Technology. 7, 588-593

 Paknejad, F., Nasri, M.,  Tohidi Moghadam, H.R.,  Zahedi, H., Jami Al-Ahmadi, M.,  2007. Effects of drought stress on chlorophyll fluorescence parameters, chlorophyll content and grain yield of wheat cultivars. Journal of Biological Sciences. 7(6), 841-847.

Pessarkli, M., 1999. Hand Book of Plant and Crop Stress. Marcel Dekkor Inc.

Sanitata, L., Gabbriella, R., 1999. Response to Cd in higher plants-Review. Environmental and Experimental Botany. 45, 105-130.

Souza, R.P., Machadoa, E.C., Silva, J.A.B., Lagoa, A.M.M.A., Silveira, J.A.G., 2004. Photosynthetic gas exchange, chlorophyll fluorescence and some associated metabolic changes in cowpea (Vigna unguiculata) during water stress and recovery. Environmental and Experimental Botany. 51, 45-56.

Taiz, L., Zeiger, E., 2006. Plant Physiology. Fourth Edition. Sinauer Associates, Inc. 764 p.

Xiao, X., Xu, X., Yang, F., 2008. Adaptive responses to progressive drought stress in two Populus cothayana populations. Silva Fennica. 42, 705-719.

Zhao, G. Q., Ma, B.L., Ren, C. Z., 2007. Growth, Gas Exchange, chlorophyll fluorescence, and ion content of naked oat in response to salinity. Crop Science. 41, 123-131.