بررسی اثر تنش یخ‌زدگی در گیاه باقلا (.Vicia faba L) تحت شرایط کنترل‌شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم علف های هرز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی و پژوهشکده علوم گیاهی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 استادیار پژوهشکده علوم گیاهی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

هرچند کشت پاییزه باقلا موجب بهره‌ گیری مؤثر از نزولات آسمانی، نیاز کمتر به آبیاری و بهبود عملکرد دانه آن نسبت به کشت بهاره می‌شود، اما وجود تنش سرما در این فصل به‌عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل محدودکننده رشد در این گیاه محسوب می‌شود. به همین منظور آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار در دو توده باقلا (بروجرد و نیشابور) در دانشگاه فردوسی مشهد اجرا شد. گیاهان در مرحله چهار تا شش برگی به مدت یک ساعت در هریک از دماهای موردنظر (صفر، 4-، 8-، 12-، 16-، 20-، 24- درجه سانتی‌گراد) توسط فریزر ترموگرادیان تحت تنش قرار گرفتند. بیست‌و‌یک روز بعد، درصد بقاء و برخی از خصوصیات مربوط به رشد مجدد مانند ارتفاع ساقه، تعداد برگ، سطح برگ، وزن خشک برگ، ساقه، مجموع اندام‌های هوایی و ریشه مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که اثر دما بر درصد بقاء و سایر صفات رشد مجدد گیاه پس از اعمال تنش معنی‌دار بود؛ اما اثر توده و برهمکنش توده و دما بر درصد بقاء معنی‌دار نبود. به‌طوری‌که با کاهش دما درصد بقاء و سایر صفات رشد مجدد گیاه کاهش یافتند. این کاهش از دمای 12- درجه سانتی‌گراد شدیدتر بود و در دمای 16- درجه سانتی‌گراد منجربه مرگ تمام گیاهان شد. توده نیشابور تقریباً در تمام صفات رشد مجدد در محدوده دمایی صفر تا 12- درجه سانتی‌گراد با کاهش بیشتری نسبت به توده بروجرد مواجه شد. به این صورت که سطح برگ در بوته 24 سانتی‌متر مربع و وزن خشک برگ، ساقه، اندام‌های هوایی و ریشه به ترتیب 25، 30، 27 و 23 درصد کاهش داشت که مبین حساسیت بیشتر آن است. بین ارتفاع ساقه و سطح برگ گیاه با وزن خشک اندام‌های هوایی (به ترتیب **0.98 =r و ** 0.96 =r) و ریشه (به ترتیب **0.96 =r و ** 0.91 =r) همبستگی مثبت و معنی‌داری مشاهده شد؛ که نشان‌دهنده تغییرات همسو و هماهنگ بین دو صفت مذکور با وزن خشک گیاه است.

کلیدواژه‌ها


Ali, M.B., Welna, G., Sallam, A., Martsch, R., Balko, CH., Gebser, B., Sass, O., Link, W., 2016. Association analyses to genetically improve drought and freezing tolerance of faba bean (Vicia faba L.). Journal of Crop Science. 56, 1036-1048.

Arbaoui, M., Balko, C., Link, W., 2008. Study of faba bean (Vicia faba L.) winter-hardiness and development of screening methods. Field Crops Research: 106, 60-67.

Auld, D.L., Ditterline, R.L. Murray, G.A., Swensen, J.B., 1983. Screening peas for winter hardiness under field and laboratory conditions. Crop Science. 23, 85-88.

Avice, J.C., Dily, F., le Goulas, E., Noquet, C., Meuriot, F., Volenec, J.J., Cunningham, S.M., Sors, T.G., Dhont, C., Castonguay, Y., Nadeau, P., Belanger, G., Chalifour, F.P., Ourry, A., 2003. Vegetative storage proteins in overwintering storage organs of forage legumes: roles and regulation. Canadian Journal of Botany. 81, 1198-1212.

Azizi, H., Nezami, A., Nasiri-mahalati, M., Khazaei, H.R., 2007. Evaluation of cold tolerance in wheat (Triticum aestivum L.) cultivars under controlled conditions. Iranian Journal of Field Crops Research. 5, 109-120. [In Persian with English summary].

FAO. 2016., Nutritional benefits of pulses. www.FAO.com.

FAO. 2016., Pulses; nutritious seeds for a sustainable future. www.FAO.com.

Fowler, D.B., Gusta, L.V., Tyler, N.J., 1981. Selection for winterhardinessin wheat. III. Screening methods.Journal of Crop Science. 21, 896-901.

Ghorbani, A., Zarinkamar, F., Fallah, A., 2011. Effect of cold stress on anatomy and morphology in both resistant and sensitive rice varieties at germination stage. Cell and Tissue Journal. 2, 235-244. [In Persian with English summary].

Griffith, M., Yaish, M.W.F., 2004., Antifreeze proteins in overwintering plants: a tale of two activities. Trends in Plant Science. 9, 399-405.

Gupta, R., Deswal, R., 2014. Antifreeze proteins enable plants to survive in freezing conditions. Journal of Biosciences. 39, 1-14.

Hekneby, M., Antolin, M.C., Sanchez-Diaz, M., 2006. Frost resistance and biochemical changes during cold acclimation in different annual legumes. Environmental and Experimental Botany. 55, 305-314.

Inci, N.E., Toker, C., 2011. Screening and selection of faba beans (Vicia faba L.) for cold tolerance and comparison to wild relatives. Genetic Resources and Crop Evolution. 58, 1169-1175.

Izadi-Darbandi, E., Yousef-Sani, M., Nezami, A., Mousavi, M.J., Keikha, F., Nezami, S., 2012. Effect of freezing stress on cranberry (Dianthus barbatus) in controlled conditions. Journal of Environmental Stresses in Crop Sciences. 4: 117-125. [In Persian with English summary].

Jensen, E.S., Peoples, M.B., Hauggaard-Nielsen, H., 2010. Faba bean in cropping systems. Field Crops Research. 115, 203-216.

Khorsandi, T., Nezami, A., Kafi., M., Goldani, M., 2015. Effects of spring late cold on black cumin (Nigella sativa L.) under controlled conditions. Iranian Journal of Field Crops Research. 12, 665-676. [In Persian with English summary].

Kim, D.C., Anderson, N.O., 2006. Comparative analysis of laboratory freezing methods to establish cold tolerance of detached rhizomes and intact crowns in garden chrysanthemums (Dendranthema X grandiflora Tzvelv). Scientia Horticulture. 109, 345-352.

Koocheki, A., Nassiri-Mahallati, M., Mondani, F., Khorramdel, S., 2012. Ecophysiology of Field Crops: A New Perspective. Ferdowsi University of Mashhad Press. 614p. [In Persian].

Kosova, K., 2008. Relationships between vernalization, frost tolerance and expression of dehydrins in barley (Hordeum vulgare L.). PhD Thesis. Charles University in Prague.

Lepse, L., Dane S., Zeipina, S., Domínguez-Perles, R., Rosa, EA., 2017. Evaluation of vegetable-faba bean (Vicia faba L.) intercropping under Latvian agro-ecological conditions. Journal of the Science of Food and Agriculture. 97, 4334-4342.

Levitt, J., 1980. Chilling injury and resistance. In: Kozlowsky, T.T. (Ed), Chilling, Freezing and High Temperature Stresses. Responses of Plants to Environmental Stresses. Vol.1. Academic Press, New York. pp. 23-64.

Lindow, S.E., Arny, D.C., Upper, C.D., 1982. Bacterial ice nucleation: a factor in frost injury to plants. Plant Physiology. 70, 1084-1089.

Link, W., Balko, C., Stoddard, F.L., 2010. Winter hardiness in faba bean: Physiology and breeding. Field Crops Research. 115,287-296.

Majnonhosseini, N., 2008. Grain Legume Production. Tehran Jahad Daneshgahi Publications. 294p. [In Persian].

Nezami, A., Bagheri, A.R., Rahimian, H., Kafi, M., Nasiri-mahalati, M., 2006. Evaluation of freezing tolerance in chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes under controlled conditions. Journal of Sciences and Technology of AgricultureandNatural Resources. 10, 257-268. [In Persian with English summary].

Nezami, A., Khazaei, H.R., Mehrabadi, H.R., Dashti, M., Pouramir, F., Ahmadi, M., 2015. Evaluation of tolerance of sugar beet (Beta vulgaris L.)cultivars to freezing temperatures under controlled conditions. Iranian Journal of Field Crops Research. 13, 53-61. [In Persian with English summary].

Qian, Y.L., Ball, S., Tan, Z., Koski, A.J., Wilhelm, S.J., 2001. Freezing tolerance of six cultivars of buffalograss.Journal of Crop Science. 41, 1174-1178.

Rashed-Mohassel, M.H., Nezami, A., Bagheri, A.R., Hajmohammadnia, K., Bannayan, M., 2009. Evaluation of freezing tolerance of two fennel (Foeniculum vulgar L.) ecotypes under controlled conditions.Journal of Herbs, Spices and Medicinal Plants. 15, 131-140.

Repkova, J., Brestic, M., Olsovska, K., 2009. Leaf growth under temperature and light control. Plant, Soil and Environment. 55, 12: 551-557.

Rizzello, C.G., Verni, M., Koivula, H., Montemurro, M., Seppa, L., Kemell, M., Katina, K., Coda, R., Gobbetti, M., 2017. Influence of fermented faba bean flour on the nutritional, technological and sensory quality of fortified pasta.Food and Function. 8,860-871.

Shalendra, K.C., Gummagolmath, K., Sharma, P., Patil, S.M., 2013. Role of pulses in the food and nutritional security in India. Journal of Food Legumes.26, 124-129.

Siahmargouei, A., Azizi, G., Nezami, A., Jahani, M., 2011. Evaluation of freeze tolerance in fennel ecotypes grown in field, under controlled conditions. Journal of Horticulture Science. 25, 64-72. [In Persian with English summary].

Sun, B., Liu, G-L., Phan, T.T., Yang, L-t., Li, Y-R., Xing, Y-X., 2016. Effects of cold stress on root growth and physiological metabolisms in seedlings of different sugarcane varieties.  Sugar Tech. 19, 165-175.

Wang, W., Wei, L., Wang, G., 2003. Multistep purification of an antifreeze protein from Ammopiptanthus mongolicus by chromatographic and electrophoretic methods. Journal of Chromatographic Science. 41, 489-493.