نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشکده علوم گیاهی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 عضو هیئت‌علمی بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی مشهد

3 استادیار پژوهشی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران

4 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد گروه اگروتکنولوژی، دانشگاه فردوسی مشهد

5 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه اگروتکنولوژی، دانشگاه فردوسی مشهد

6 استاد گروه بیوتکنولوژی و به‌نژادی گیاهان زراعی و پژوهشکده علوم گیاهی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این مطالعه ویژگی‌های فیزیولوژیک مؤثر در تحمل به یخ‌زدگی ژنوتیپ‌‌های عدس، به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در شرایط کنترل‌شده در دانشگاه فردوسی مشهد در سال 1397 بررسی شد. عوامل موردمطالعه شامل 20 ژنوتیپ عدس و سه دمای یخ‌زدگی (صفر، 18- و 20- درجه سانتی‌گراد) بودند. نتایج نشان داد که 14 ژنوتیپ در دمای 18- درجه سانتی‌گراد دارای 100 درصد بقاء بودند و در دمای 20- درجه سانتی‌گراد تمامی ژنوتیپ‌ها از بین رفتند. تجزیه خوشه‌ای براساس صفات مورد مطالعه ژنوتیپ‌ها را به چهار گروه تقسیم نمود. درصد بقاء در گروه‌های اول، دوم و چهارم نسبت به میانگین کل برتری داشت. ژنوتیپ‌های متعلق به گروه‌های اول (MLC84، MLC407،MLC454 ) و دوم (MLC38،MLC303 ،MLC74 ،MLC334 ) ازنظر فعالیت آنتی‌اکسیدانی، غلظت متابولیت‌ها، رنگ‌دانه‌ها، ارتفاع بوته، سطح برگ و وزن خشک دارای برتری نسبی در مقایسه با سایر گروه‌ها بودند. تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA) نشان داد که مؤلفه اول 32.77 درصد از تغییرات صفات شامل کارایی مصرف آب، کاروتنوئیدها، کلروفیل a/b، هدایت مزوفیلی، فتوسنتز، درصد بقاء، ارتفاع بوته، سطح برگ و وزن خشک را دارا بود و مؤلفه دوم تغییرات غلظت کلروفیل‌های a و b، کل رنگ‌دانه‌ها، کربوهیدرات‌های محلول، مهار فعالیت رادیکال آزاد DPPH، فنول، آنتوسیانین، پتانسیل اسمزی، تبخیر و تعرق و هدایت روزنه‌ای را با 16.31 درصد توضیح داد. ژنوتیپ‌های MLC74، MLC334، MLC11، MLC84، MLC454 و MLC407 ازنظر ظرفیت آنتی‌اکسیدانی و متابولیت‌ها و ژنوتیپ‌های MLC303، MLC17، MLC38، MLC286 و MLC469 ازنظر درصد بقاء و رشد مجدد از وضعیت مطلوبی برخوردار بودند. به‌طور‌کلی بر اساس نتایج تجزیه خوشه‌ای و PCA، این ژنوتیپ‌ها دارای برتری نسبی در اکثر صفات موردمطالعه بوده و برای بررسی تکمیلی تحمل به یخ‌زدگی در شرایط مزرعه در مناطق سرد توصیه می‌گردند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Abe, N., Murata, T., Hirota, A., 1998. Novel 1,1-diphenyl-2-picryhy- drazyl- radical scavengers, bisorbicillin and demethyltrichodimerol, from a fungus. Bioscience, Biotechnology, Biochemistry. 62, 61-662.
Aras, S., Esitken, A., 2013. Effects of antifreeze proteins and glycine etaine on strawberry plants for resistance to cold temperature. ICABT 60,21 (IACSIT Press, Singapore).
Arbona, V., Manzi, M., Zandalinas, S. I., Vives-Peris, V., Perez-Clemente, R.M., Gomez-Cadenas, A., 2017. Physiological, metabolic and molecular responses of plants to abiotic stress. In stress signaling in plants. Genomics and Proteomics Perspective in Plant. 2, 1–35.
Barrios, A., Aparicio, T.J., Rodriguez, M., Perez de la Vega, M., Caminero, C., 2016. Winter sowing of adapted lines as a potential yield increase strategy in lentil (Lens culinaris Medik.). Spanish Journal of Agricultural Research. 14, 1-8.
Dere, S., Gines, T., Sivaci, R., 1998. Spectrophotometric determination of chlorophyll - a, b and total carotenoid contents of some algae species using different solvents. Turkish Journal of Botany. 22, 13-17.
Dubois, M., Gilles, K.A., Hamilton, J.K., Rebers, P.A., Smith, F., 1951. A colorimetric method for the determination of sugars. Nature. 168, 167-167.
Fisher, R., Rees, D., Sayre, K., Lu, Z., Candon, A., Saavedra, A., 1998. Wheat yield progress associated with higher stomata conductance and photosynthetic rate, and cooler canopies. Crop Science. 38, 1467-1475.
Gholami Rezvani, N., Nezami, N., Kafi, M., Nabati, J., 2019. Evaluation of lentil (Lens culinaris) genotypes for autumn sowing in cold temperate regions under field conditions. Journal of Crop Production. 11, 142-147. [In Persian with English Summary].
Gururani, M.A., Venkatesh, J., Tran, L.S.P., 2015. Regulation of photo-synthesis during abiotic stress-induced photoinhibition. Molecular Plant. 8, 1304-1320.
Gusta, L.V., Wisniewski, M., 2013. Understanding plant cold hardiness: an opinion. Physiologia Plantarum. 147, 4–14.
Haghighi, M., Pessarakli, M., 2013. Influence of silicon and nano-silicon on salinity tolerance of cherry tomatoes (Solanum lycopersicum L.) at early growth stage. Scientia Horticuiture. 161.111-7.
Hojat, S.S., Galstyan, M.H., 2014. Study of economic-ecological results of cold resistance sort of the Lentil world collection under Highlands of Islamic Republic of Iran. International Journal of Agriculture and Crop Sciences. 7, 1364-1370.
Iswarya, V., Bhuvabeshwari, M., Alex, S.A., Iyer, S., Chaudhuri, G., Chandrasekaran, P.T., Bhalerao, G.M., Chakaravarty, S., Raichur, A.M., Chandrasekaran, N., 2015. Combined toxicity of two crystalline phases (anatase and rutile) of Titania nanoparticles towards freshwater microalgae: Chlorella sp. Aquatic Toxicology. 161, 154-169.
Jan, N., Majeed, U.,·Andrabi, Kh.I., John, R., 2018. Cold stress modulates osmolytes and antioxidant system in Calendula officinalis. Acta Physiologiae Plantarum. 40, 1-16.
Janmohammadi, M., 2012. Metabolomic analysis of low temperature responses in plants. Current Opinion in Plant Biology. 1:1. 1-6.
Janska, A., Marsik, P., Zelenkova, S., Ovesna, J., 2010. Cold stress and acclimation: what is important for metabolic adjustment? Plant Biology. 12, 395–405.
John, R., Anjum, N.A., Sopory, S.K., Akram, N.A., Ashraf, M., 2016. Some key physiological and molecular processes of cold acclimation. Biologia Plantarum. 60, 603–618.
Kalisz, A., Jezdinsky, A., Pokluda, R., Sekara, A., Grabowska, A., Gill, J., 2016. Impacts of chilling on photosynthesis and chlorophyll pigment content in juvenile basil cultivars. Horticulture Environment and Biotechnology. 57, 330-339.
Karabudak, T., Bor, M., Ozdemir, F., Turkan, I., 2014. Glycine betaine protects tomato (Solanum lycopersicum) plants at low temperature by inducing fatty acid desaturase 7 and lipoxygenase gene expression. Molecular Biology Reports. 41, 1401–1410.
Krol, A., Amarowicz, R., Weidner, S., 2015. The effects of cold stress on the phenolic compounds and antioxidant capacity of grapevine (Vitis vinifera L.) leaves. Jounal of Plant Physiology. 189, 97-104.
Li, Sh., Bai, Y., Li, Ch., Yao, H., Chen, H., Zhao, H., Wu, Q., 2015. Anthocyanins accumulate in tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum) sprout in response to cold stress. Acta Physiolgiae Plantarum. 37, 159.
Mehta, P., Allakhverdiev, S. I., Jajoo, A., 2010. Characterization of photosystem II heterogeneity in response to high salt stress in wheat leaves (Triticum aestivum). Photosynthesis Research. 105, 249-255.
Murray, G.A., Eser, D.L., Gusta, V., Eteve, G., 1988. Winter hardiness in pea, lentil, faba bean and chickpea. In World crops: cool season food legumes. Kluwer Academic Publishers, the Netherlands. 831-843.
Nejadsadeghi, L., Maali-Amiri, R., Zeinali, H., Sadeghzadeh, B., Ramezanpour, S.S., 2014. Comparative analysis of physio-biochemical responses to cold stress in tetraploid and hexaploid wheat. Cell Biochemistry and Biophysics. 70, 399–408.
Oweis, T., Hachum, A., 2012. Supplemental irrigation, a highly efficient water-use practice, 2nd Ed., ICARDA, Aleppo, Syria.
Pastorczyk, M., Giełwanowska, I., Lahuta, L.B., 2014. Changes in soluble carbohydrates in polar Caryophyllaceae and Poaceae plants in response to chilling. Acta Physiologiae Plantarum. 36, 1771–1780.
Peyvand, M., Abrishamchi, P., Hadadchi, Gh.R., Hajiboland, R., Ahmadi-Moghadam, A., Habibi Rezaei, M., Asghary, R., 2007. Plant Physiology. House of Biology Publisher, 3rd ed, pp 804. [In Persian].
Raja, V., Majeed, U., Kang, H., Andrabi, K.I., John, R., 2017. Abiotic stress: interplay between ROS, hormones and MAPKs. Environmental and Experimental Botany. 137, 142–157.
Rakeri, A., Maali-Amiri, R., Zeinali, H., Ranjbar, M., 2016. DNA methylation and physiobiochemical analysis of chickpea in response to cold stress. Protoplasma. 253, 61–76.
Razali, N., Razab, R., Junit, S.M., Aziz, A.A., 2008. Radical scavenging and reducing properties of extracts of cashew shoots (Anacardium occidentale). Food Chemistry. 111, 38-44.
Shahryar, N., Maali-Amiri, R., 2016. Metabolic acclimation of tetraploid and hexaploid wheats by cold stress-induced carbohydrate accumulation. Journal of Plant Physiology. 1-38.
Singleton, V.L., Rossi, J.A., 1965. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. American journal of Enology and Viticulture. 16, 144-158.
Smart, R.E., Bingham. G.E., 1974. Rapid estimates of relative water content. Plant Physiology 53, 258-260.
Soliman, M.H., Alayafi, A.A.M., El Kelish, A., Abu‑Elsaoud, A.M., 2018. Acetylsalicylic acid enhance tolerance of Phaseolus vulgaris L. to chilling stress, improving photosynthesis, antioxidants and expression of cold stress responsive genes. Botanical Studies. 59, 1-17.
Swigonska, S., Amarowicz, R., Krol, A., Mostek, A., Badowiec, A., Weidner, S., 2014. Influence of abiotic stress during soybean germination followed by recovery on the phenolic compounds of radicles and their antioxidant capacity. Acta Societatis Botanicorum Poloniae. 83, 209–218.
Tahmasebi, A., Pakniyat, H., 2015. Comparative analysis of some biochemical responses of winter and spring wheat cultivars under low temperature. International Journal of Agronomy and Agricultural Research. 7, 14–22.
Vogt, T., 2010. Phenylpropanoid biosynthesis. Molecular Plant. 3, 2-20.
Wanger, G.J., 1979. Content and vacuole/ extra vacuole distribution of neutral sugars, free amino acids, and anthocyanin's in protoplast. Plant Physiology. 64, 88-93.
Wisniewski, M., Glenn, D.M., Fuller, M.P., 2002. Use of a hydrophobic particle film as a barrier to extrinsic ice nucleation in tomato plants. Journal of the American Society for Horticultural Science. 127, 358-364.
Yazdisamadi, B., Majnoonhosaini, N., Paighabari, A,. 2004. Evaluation of cold resistance in lentil (Lens culinaris) germplasm. Seed and Plant Journal. 20, 23-37. [In Persian with English summary].
Yildiztugay, E., Ozfidan-Konakci, C., Kucukoduk, M., 2017. Improvement of cold stress resistance via free radical scavenging ability and promoted water status and photosynthetic capacity of gallic acid in soybean leaves. Journal of Soil Science and Plant Nutrition. 17, 366-384.
Zhang, B., Deng, Z., Ramdath, D.D., Tang, Y., X. Chen, P., Liu, R., Liu, R., Liu, Q., Tsao, R., 2015. Phenolic profiles of 20 Canadian lentil cultivars and their contribution to antioxidant activity and inhibitory effects on a-glucosidase and pancreatic lipase. Food Chemistry. 172, 862–872.
Zuther, E., Juszczak, I., Lee, Y.P., Baier, M., Hincha, D.K., 2015. Time dependent deacclimation after cold acclimation in Arabidopsis thaliana accessions. Scientific Reports. 5, 1-10.