نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو دکترای زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ورامین، پیشوا

2 دانشیار گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ورامین، پیشوا

3 دانشیار گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان، اصفهان

4 استادیار گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ورامین، پیشوا

چکیده

ابداع و استفاده از روش‌هایی که موجب افزایش مقاومت محصول در شرایط تنش خشکی می‌گردد، حائز اهمیت فراوان است. به‌منظور بررسی اثر محلول‌پاشی تنظیم‌کننده‌های رشد و اسیدآمینه پرولین بر عملکرد و اجزاء عملکرد و بیان ژن Rab-17 (از گروه2 LEA)، در ذرت سینگل­کراس 704، آزمایشی به‌صورت اسپلیت‌پلات در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال‌های 1394 و 1395 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان (اصفهان) اجرا گردید. سه تیمار آبیاری پس از 70 (شاهد)، 90 و 100 میلی‌متر تبخیر از سطح تشت تبخیر استاندارد کلاس A به‌عنوان عامل اصلی و محلول‌پاشی 5 تیمار بنزیل آدنین (BA6) جیبرلیک اسید (GA(3+7، پرولین، (BA6+GA(3+7+ پرولین و محلول‌پاشی آب خالص به‌عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شدند. عملکرد علوفه و بلال، میزان پرولین، شاخص سطح برگ، محتوای رطوبت نسبی و میزان بیان ژن Rab-17 به‌عنوان یک ژن القا شونده در شرایط تنش خشکی بررسی گردید. بر اساس نتایج تجزیه واریانس مرکب، اثر تنش خشکی و محلول‌پاشی بر عملکرد علوفه و بلال، میزان پرولین و شاخص سطح برگ معنی‌دار بود. همچنین اثر تنش خشکی بر محتوای رطوبت نسبی و بیان ژن Rab-17 در سطح احتمال 1% معنی‌دار گردید. بر طبق نتایج مقایسه میانگین، تنش خشکی موجب کاهش عملکرد علوفه و بلال، شاخص سطح برگ و محتوای رطوبت نسبی و افزایش پرولین گردید. بیشترین عملکرد علوفه مربوط به شرایط تیمار شاهد بود که با تنش ملایم و شدید تفاوت معنی‌دار داشت. تیمارهای تنظیم‌کننده‌های رشد و پرولین در شرایط تنش خشکی موجب کاهش اثرات نامطلوب تنش بر عملکرد علوفه و بلال، شاخص سطح برگ و محتوای رطوبت نسبی گردیدند طبق نتایج حاصل از این پژوهش محلول‌پاشی اسیدآمینه پرولین و تنظیم‌کننده‌های رشد می‌توانند از طریق بهبود پاسخ‌های فیزیولوژیکی و ژنتیک گیاه موجب بهبود رشد و محصول ذرت در شرایط تنش خشکی شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Ahmadi, A.,Siosehmard, A., 2004. Effect of drought stress on soluble carbohydrates of chlorophyll and proline in four wheat cultivars adapted to different climatic conditions of Iran.Iranian Journal of Agricultural Sciences. 35, 7-763. [In Persian with English Summary]
Ali, F., Bano, A., Fazal, A., 2017. Recent methods of drought stress tolerance in plants. Plant Growth Regulation. 82, 363-375.
Allagulova,  C.H.R.,  Gimalov,  F.R.,  Shakiriva,  F.M., Vakhitov,  V.A., 2003. The plant dehdrins,  structure and putative functions. Biochemistry. 68, 945-951.
Ardakani, M.R., Nadvar, R., 2010. Principles and Techniques for Plant and Scientist (translated). Tehran University. 502 pp. [In Persian].
Athar, H.R., Ashraf, M., 2005. Photosynthesis under Drought Stress. In: Pessarakli M, editor. Handbook of Photosynthesis. New York, NY, USA: CRC Press, pp. 793-804
Azimi, S.M., Nabati, E., Shaban, M., Lak, M., 2013. Effect of N and P bio fertilizers on yield components of barley. International Journal of Advanced Biological and Biomedical Research. 2, 365-370.
Bartlez, N., Danin-Poleg, Y., Tzuri,  G., Karchi,  Z., Lavi,  U., Cregan, P.B.,  2005. Length polymorphism and homologies of microsatellites in several Curcubitaceae species.  Theoretical and Applied Genetics. 93, 1282-1290.
Bassetti, P., Westgate, M.E., 1993. Water deficit affect receptivity of maize silks. Crop Science. 33, 278-182.
Bates, L.S., Waldern, R.P., Tear, I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil. 39, 205-207.
Bolanos, J., Edmeades, G.O., 1997. The importance of the anthesis silking interval in breeding for drought tolerance in tropical maize. Field Crop Research. 48, 65-80.
Bruchner, P.L., Fohbery, R.C., 1987. Stress tolerance and adaptation in Spring wheat. Crop Science. 27, 31-36.
Chai, Q., Gan, Y., Zhao, C., Xu, H.L., Waskom, R.M., Niu, Y., Siddique, K.H., 2016. Regulated deficit irrigation for crop production under drought stress. A review. Agronomy for Sustainable Development 36, 3.
Chaudhuri, N.V.,Kanemasa, E.T., 1982. Effects of water gradient on sorghum growth,water relations and yield. Canadian Journal of Plant Science. 62, 599-607.
Clouse, S.D., Zurek, D.M., McMorris, T.C., Baker, M.E., 1992. Effect of brassinolide on gene expression in elongating soybean epicotyls. Plant Physiology. 100, 1377-1383
Dehghanzadeh, H.,Nozad namini, K., 2006. The effect of low irrigation treatments on the accumulation of proline, soluble free sugars and potassium in bread wheat cultivars. Journal of Ecophysiological Crops. 1(1), 16-20. [In Persian with English Summary].
Dure, L., 1993. A repeating 11-mer amino acid motif and plant desiccation. Plant Journal. 3, 363–369.
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.
Fendina, I.S., Tsonev, T., Guleva, E.L., 1984. The effect of pretreatment with praline on the responses of (Pisum sativum L.) to salt stress. Photosynthetica. 29, 521-527.
Jahanbakhsh, S., Chilan H., Razavi, K., 2017. Effects of water deficit on the physiological response, total protein, and gene expression of Rab17in wheat (Triticum aestivum). Journal of Plant Process and Function. 5(18), 35-42.
Jain, M., Kataria, S., Hirve, M., Prajapati, R., 2019. Water Deficit Stress Effects and Responses in Maize. In: Hasanuzzaman, M., Hakeem, K., Nahar, K., Alharby, H. (eds), Plant Abiotic Stress Tolerance. Springer, Cham. pp. 129-151. https://doi.org/10.1007/978-3-030-06118-0_5
Jyothsnakumari, G., Thippeswamy, M.,  Veeranagamallaiah,  G., Sudhakar,  C., 2009. Differential expression of LEA proteins in two genotypes of mulberry undersalinity. Plant Biology. 53, 145-150.
Karimi, M.M., Siddique, K. H. M., 1991. Crop growth rates of old and modern wheat cultivars. Australian Journal of Agricultural Research. 42, 13-20. [In Persian with English Summary].
Khodabandeh,N., 2000. Cereals. Tehran University Press, 537 pp. [In Persian].
Kimm, H., Guan, K., Gentine, P., Wu, J., Bernacchi, C.J., Sulman, B.N., Griffis, T.J., Lin, C., 2020. Redefining droughts for the US Corn Belt: The dominant role of atmospheric vapor pressure deficit over soil moisture in regulating stomatal behavior of maize and soybean. Agricultural and Forest Meteorology. 287, 107-930.
Lee, B.H., Henderson, D.A., Zhu, J.K., 2005. The Arabidopsis cold-responsive transcriptome and its regulation by ICE1. Plant Cell. 17, 3155-3175.
Leng, P., Zhao, J., 2020. Transcription factors as molecular switches to regulate drought adaptation in maize. Theoretical and Applied Genetics. 133, 1455-1465.
Liu,  R., Liu,  M.,  Liu,  J.,  Chen,  Y.,  Chen,  Y., Lu,  C., 2010 Heterologus expression of an Ammopiptanthus mongolicuslate embryogenesis abundant protein gene (AmLEA) enhances Escherichia coli viability under cold and heat stress. Plant Growth Regulation. 60, 163-168.
Maghsoudi, K., Emam, Y., Niazi, A., Pessarakli, M., Arvin, M.J., 2018. P5CS expression level and proline accumulation in the sensitive and tolerant wheat cultivars under control and drought stress conditions in the presence/absence of silicon and salicylic acid. Journal of Plant Interactions. 13, 461-471.
Mi, N., Cai, F., Zhang, Y., Ji, R., Zhang, S., Wang, Y., 2018. Differential responses of maize yield to drought at vegetative and reproductive stages. Plant, Soil and Environment. 64, 260-267.
Miransari, M., Smith, D.L., 2014. Plant hormones and seed germination. Environmental and Experimental Botany. 99, 110-121.
Mohammadkhani, N., Heidari, R., 2007. Effects of water stress on respiration, photosynthetic pigments and water content in two maize cultivars. Pakistan Journal of Biological Sciences. 10, 4022–4028.
Mureiel, J., 1984. Free proline and reducing sugars accumulation in water stress. Anales del Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias. Serie Agricola. 29, 39-46
Nouri Azhar, J., Ehsanzadeh, P., 2007. Evaluation of Interrelationship of Growth Indices and Grain Yield of Five Maize Hybrids under Two Irrigation Regimes in Isfahan. JWSS-Isfahan University of Technology. 11, 261-273. [In Persian with English Summary].
Paleg, L., Spinal, D., 1981. The Physiology and Biochemistry of Drought Resistance in Plant. Academic Press. 89-101.
Poodineh, O., Keighobadi, M., Dehghan, S., Raoofi, M.M., 2014. Evaluation of intercropping system on weed management, forage quality available of nitrogen and resource use. International Journal of Agriculture and Crop Science. 7, 1298-1303.
Ramzi, B., Morales, F., 1994. Chlorophyll flourescens as a possible tool for salinity tolerance screening in barley. Plant Physiology. 104, 667-673.
Roychoudhury,  A.,  Roy,  C., Sengupta,  D.N., 2007.Transgenic tobacco plants overexpressing the heterologous LEA gene Rab16A from rice during high salt and water deficit display enhanced tolerance to salinity stress.  Plant Cell Reports. 26, 1839-1859.
Sallah, P.Y.K., Antwi, K.O., Ewool, M.B., 2002 Potential of elite maize composites for drought tolerance in stress and non-drought stress environments. African Crop Science Journal. 10, 1–9.
Seetseng, K.A., 2008. Effect of water application and plant density on canola (Brassica napus L.) in the free state. M.S. thesis, University of the Free State Bloemfontein. South Africa
Shaddad, M. A. K., Hamdia, A.S., Mohammed, H.T., 2011. Interactive effects of drought stress and phytohormones or polyamines on growth and yield of two m (Zea maize L.) genotypes. American Journal of Plant Sciences. 2, 790-807.
Sharifi, P., Mohammadkhani, N., 2016. Effects of drought stress on photosynthesis factors in wheat genotypes during anthesis. Cereal Research Communications. 44, 229-239.
Shourbalal, S.K.S., Soleymani, A., Javanmard, H.R., 2019. Shortening vernalization in winter wheat (Triticum aestivum L.) using plant growth regulators and cold stratification. Journal of Cleaner Production. 219, 443-450.
Soleymani, A., Khajepour, M.R, Noormohammadi, G.H., Sadeghain, S.Y., 2002. Study of some physiological indicators affecting the growth of sugar beet under the influence of different planting dates and arrangements, Journal of Agricultural Sciences, 9(1), 121-105. [In Persian with English Summary]
Tahaei, A., Soleymani, A., Shams, M., 2016. Seed germination of medicinal plant, fennel (Foeniculum vulgare Mill), as affected by different priming techniques. Applied Biochemistry and Biotechnology. 180, 26-40.
Tunnacliffe, A., Wise, M.J., 2007. The continuing conundrum of the LEA proteins. Naturwissenschaften. 94, 791-812.
Vinocur, B., Altman, A., 2005. Recent Advances in Engineering Plant Tolerance to Abiotic Stress: Achievements and Limitations. Current Opinion in Biotechnology. 16, 123-132.
Wang, H., Yang, Z., Yu, Y., Chen, S., He, Z., Wang, Y., Jiang, L., Wang, G., Yang, C., Liu, B., Zhang, Z., 2017. Drought enhances nitrogen uptake and assimilation in maize roots. Agronomy Journal. 109, 39-46.
Yunlong, Z., 2007. Effects of water-deficit stress on the transcriptomes of developing immature and tassel in maize. Plant Cell Report. 26, 2137-2147
Zhang, Y., Hansen, N., Trout, T., Nielsen, D., Paustian, K., 2018. Modeling deficit irrigation of maize with the DayCent model. Agronomy Journal. 110, 1754-1764.