ارزیابی اثر پیش تیمار بذر با ترکیبات تنظیم‌کننده رشد بر جوانه‌زنی و رشد اولیه دو اکوتیپ استویا (Stevia rebaudiana Bertoni) تحت تنش آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم باغبانی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان، ایران

2 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد

3 مرکز تحقیقات تولید و فن آوری داروهای گیاهی، واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان، ایران

چکیده

تنش آبی با اثرات منفی بر فرآیندهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاه، فرآیند جوانه‌زنی و رشد گیاه را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد. پرایمینگ بذر با تنظیم‌کننده‌های رشد یک روش در دسترس، مقرون‌به‌صرفه و مؤثر برای افزایش تحمل گیاه به تنش آبی است. مطالعه حاضر به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح آزمایشی کاملاً تصادفی در سه تکرار که در آن اثر پرایمینگ بذر (بدون پرایمینگ، هیدروپرایمینگ، محرک رشد استریگول، هورمون فورکلرفنورون، عنصر سلنیوم، ترکیب فورکلرفنورون + استریگول و ترکیب استریگول + سلنیوم) بر روی دو اکوتیپ استویا (چینی و هندی) تحت شرایط تنش آبی (صفر، 0.25-، 0.5- و 1- مگاپاسکال) در آزمایشگاه تحقیقات بذر دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد در طی سال 1402 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش حاضر نشان داد که در اکوتیپ هندی، درصد جوانه‌زنی در تیمار ترکیبی استریگول و سلنیوم به 70 درصد رسید که نسبت به تیمار شاهد 15 درصد افزایش نشان داد. همچنین، سرعت جوانه‌زنی در این تیمار به 9.13 بذر در روز رسید که نسبت به کمترین مقدار مشاهده شده در تیمار شاهد دو برابر بود. به‌طور مشابه، بالاترین متوسط جوانه‌زنی روزانه و شاخص بنیه گیاهچه به‌ترتیب 3.18 بذر در روز و 164.4 در بذرهای پرایم شده اکوتیپ هندی با ترکیب استریگول و سلنیوم مشاهده شد. طول گیاهچه در تیمار ترکیبی استریگول و فلوکوروفنورون به بالاترین میانگین رسید که نشان‌دهنده افزایش قابل توجهی نسبت به تیمار شاهد بود. به‌طور کلی، تحت شرایط بدون تنش، تیمار ترکیبی استریگول + سلنیوم در اکوتیپ هندی و تیمار استریگول در اکوتیپ چینی به‌طور مؤثری ویژگی‌های جوانه‌زنی بذر را افزایش دادند. اکوتیپ هندی نسبت به اکوتیپ چینی تحمل بیشتری نسبت به تنش آبی نشان داد و پاسخ بهتری به تیمارهای پرایمینگ داد. ترکیب استریگول و سلنیوم به عنوان مؤثرترین تیمار پرایمینگ شناسایی شد که توانست به‌طور قابل‌توجهی جوانه‌زنی و رشد اولیه گیاه استویا را بهبود بخشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 
Afshari, F., Nakhaei, F., Mosavi, S., Seghatoleslami, M., 2020. Evaluating the role of nutri-priming in improving PEG-induced drought stress tolerance of stevia (Stevia rebuadiana Bertoni). Iranian Journal of Plant Physiology. 11, 3509-3522. [In Persian with English Summary]
Afzal, I., 2005. Seed enhancement to induced salt tolerance in wheat (Triticum aestivum L.). Ph.D. Thesis, Agriculture University of Faisalabad, Pakistan.
Aghighi Shahverdi, M., Omidi, H., 2016. Effect of hormone priming and hydropriming on germination of Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) under salt stress. Iranian of Seed Sciences and Research. 3, 97-108. [In Persian with English Summary]
Aghighi Shahverdi, M., Omidi, H., Tabatabaei, S.J., 2017. Effect of nutri-priming on germination indices and physiological characteristics of stevia seedling under salinity stress. Journal of Seed Science. 39, 353-362. [In Persian with English Summary]
Ahmad, A., Ali, H., Khan, H., Begam, A., Khan, S., Ali, S.S., Ahmad, N., Fazal, H., Ali, M., Hano, C., Ahmad, N., Abbasi, B.H., 2020. Effect of gibberellic acid on production of biomass, polyphenolics and steviol glycosides in adventitious root cultures of Stevia rebaudiana (Bert.). Plants (Basel). 9, 420. https://doi.org/10.3390/plants9040420
Al-Amri, A.A., Alsubaie, Q.D., Alamri, S.A., Siddiqui, M.H., 2023. Strigolactone analog GR24 induces seed germination and improves growth performance of different genotypes of tomato. Journal of Plant Growth Regulation. 42, 5653-5666. https://doi.org/10.1007/s00344-023-10947-8
Ali, L.G., Nulit, R., Ibrahim, M.H., 2021. Efficacy of KNO3, SiO2 and SA priming for improving emergence, seedling growth and antioxidant enzymes of rice (Oryza sativa), under drought. Scientific Reports. 11, 3864. https://doi.org/10.1038/s41598-021-83434-3.
Amerian, M., Khoramivafa, M., Rabani, B.A., 2023. Effect of selenium and humic acid on germination and some morphological characteristics of quinoa under drought and salinity stress. Journal of Vegetables Sciences. 6, 1-16. [In Persian with English Summary]
Cáceres, C., Quintana, J., Nunes-Nesi, A., et al. 2024. Interplay of phytohormone signaling with aluminum and drought-stress resistance mechanisms: An integrated perspective amidst climate change. Environmental and Experimental Botany. 218, 105575. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2023.105575
Dalal, M., Sahu, S., Tiwari, S., Rao, A.R., Gaikwad, K., 2018. Transcriptome analysis reveals interplay between hormones, ROS metabolism and cell wall biosynthesis for drought-induced root growth in wheat. Plant Physiology and Biochemistry. 130, 482–92. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2018.07.035
De los Ángeles Sariñana-Navarrete, M., Benavides-Mendoza, A., González-Morales, S., Juárez-Maldonado, A., Preciado-Rangel, P., Sánchez-Chávez, E., Cadenas-Pliego, G., Antonio-Bautista, A., Morelos-Moreno, Á., 2024. Selenium seed priming and biostimulation influence the seed germination and seedling morphology of Jalapeño (Capsicum annuum L.). Horticulturae. 10, 119. https://doi.org/10.3390/horticulturae10020119
Ellis, R.H., Roberts, E.H., 1981. The quantification of ageing and survival in orthodox seeds. Seed Science and Technology. 9, 377-409.
Ertuğrul, R., Gökmen, S., Kahraman, N.D., 2024. Evaluation of quantitative trait loci for drought tolerance, located on the barley (Hordeum vulgare L.) chromosomes 1, 2, and 6, in the genomic background of three cultivars. Pakistan Journal of Botany. 56, http://dx.doi.org/10.30848/PJB2024-4(17)
García-Locascio, E., Valenzuela, E.I., Cervantes-Avilés, P., 2024. Impact of seed priming with Selenium nanoparticles on germination and seedlings growth of tomato. Scientific Reports. 14, 6726. https://doi.org/10.1038/s41598-024-57049-3
Gorzi, A., Omidi, H., Bostani, A., 2017. Morpho-physiological responses of Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) to various priming treatments under drought stress. Applied Ecology and Environmental Research. 16, 4753-4771. https://doi.org/10.15666/aeer/1604_47534771
Hoogenboom, G., Peterson, C.M., 1987. Shoot growth rate of soybean as affected by drought stress. Agronomy Journal. 79, 598-607.
International Seed Testing Association (ISTA). (2010). International Rules for Seed Testing. Wallisellen, Switzerland: International Seed Testing Association. Hand Book for Seedling Evaluation (3rd.Ed.). Zurich, Switzerland. 143pp.
Janah, I., Meddich, A., Elhasnaoui, A., Khayat, S., Anli, M., Boutasknit, A., Loutfi, K., 2021. Arbuscular mycorrhizal fungi mitigates stress toxicity in Stevia rebaudiana Bertoni through the modulation of physiological and biochemical responses. Journal of Soil Science and Plant Nutrition. 23, 152–162. https://doi.org/10.1007/s42729-021-00690-y
Kafi Falavarjani, F.M., Nezami, A, Hosseini, H., Masomi, A., 2005. Physiological effects of drought stress by polyethylene glycol on germination of lentil (lens culinaris medik.) genotypes. Irannian Journal of Field Crop Research. 3, 69‐80. [In Persian with English Summary]
Li, C., Lu, X., Liu, Y., Xu, J., Yu, W., 2023. Strigolactone alleviates the adverse effects of salt stress on seed germination in cucumber by enhancing antioxidant capacity. Antioxidants 12, 1043. https://doi.org/10.3390/antiox12051043
Liopa-Tsakalidi, A., Kaspiris, G., Salahas, G., Barouchas, P., 2012. Effect of salicylic acid (SA) and gibberellic acid (GA3) pre-soaking on seed germination of stevia (Stevia rebaudiana) under salt stress. Journal of Medicinal Plants Research. 6, 416-423. https://doi.org/10.5897/JMPR11.1106
Michel, B.E., Kaufmann, M.R., 1973. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000. Plant Physiology. 51, 914-916.
Milani, P.G., Formigoni, M., Lima, Y.C., Piovan, S., Peixoto, G.M.L., Camparsi, D.M., da Costa, S.C., 2017. Fortification of the whey protein isolate antioxidant and antidiabetic activity with fraction rich in phenolic compounds obtained from Stevia rebaudiana (Bert.). Bertoni leaves. Journal of food science and technology. 54, 2020–2029. https://doi.org/10.1007/s13197-017-2638-0.
Muhammad, G., Manaf, A., Khalid, A., Sher, A., Lovatt, C.J., Syed, A., 2023. Allometric dynamics of Sinapis alba under different ecological conditions. Journal of King Saud University Science. 35, 102403. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2022.102403
Naser, A.A., Abd-Alrahman, H.B.A.D., 2023. Effect of treatment with growth regulators gibberellic acid and CPPU on some vegetative traits and yield of three potato cultivars Solanum tuberesom L. in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1213(1):012070. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1213/1/012070
Nie, M., Ning, N., Liang, D., Zhang, H., Li, Sh., Li, Sh. Fan, X., Yizhong, Z., 2023. Seed priming with selenite enhances germination and seedling growth of Sorghum (Sorghum bicolor L.) Moench] under salt stress. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B — Soil & Plant Science. 73, 42-53. https://doi.org/10.1080/09064710.2023.2177561.
Omoarelojie, L.O., Kulkarni, M.G., Finnie, J.F., Pospíšil, T., Strnad, M., Van Staden, J., 2020. Synthetic strigolactone (rac-GR24) alleviates the adverse effects of heat stress on seed germination and photosystem II function in lupine seedlings. Plant Physiology and Biochemistry. 155, 965-979. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2020.07.043
Pagter, M., Bragato, C., Brix, H., 2005. Tolerance and physiological responses of (Phragmites australis) to water deficit. Aquatic Botany. 81, 285–299.
Panwar, P., Bhardwaj, S.D., 2005. Handbook of Practical Forestry. AGROBIOS (INDIA), 191p.
Rafatpour, S., Shahriari, A., Saberi, M., Karvarinasab, M., Tarnian, F., 2020. Effects of priming on germination and seedling growth of Zygophyllum atriplicoides under drought stress. ECOPERSIA. 8, 89-96. [In Persian with English Summary] http://ecopersia.modares.ac.ir/article-24-19315-en.html
Raza, M.A.S., Aslam, M.U., Valipour, M., Iqbal, R., Haider, I., Mustafa, A.E.M.A., Elshikh, M.S., Ali, I., Roy, R., Elshamly, A.M.S. 2024. Seed priming with selenium improves growth and yield of quinoa plants suffering drought. Scientific Reports. 9, 14, 886. https://doi.org/10.1038/s41598-024-51371-6  
Rocha, L., Silva, E., Pavia, I., Ferreira, H., Matos, C., Osca, J.M., Moutinho-Pereira, J., Lima-Brito, J., 2022. Seed soaking with sodium selenite as a biofortification approach in bread wheat: effects on germination, seedling emergence, biomass and responses to water deficit. Agronomy. 12, 1975. https://doi.org/10.3390/agronomy12081975.
Sajedi, N., Madani, H., Sajedi, A., 2016. The effects of seed priming using distillate water and different rates of selenium on germination, seedling growth traits and seed yield of dryland wheat in laboratory and field condition. Iranian Journal of Seed Science and Technology. 5, 1-14. [In Persian with English Summary]
Sarwar, G., Shafique Chaudhary, M., Jamil, M., 2023. Innate strategic potential of olive trees to mitigate drought in water deficit regimes. Pakistan Journal of Botany. 55(SI), 41–51. https://doi.org/10.30848/PJB2023-SI(5).
Singh, V., Agrawal, K.K., Jha, A.K., Sahu, M.P. 2019. Effect of forchlorfenuron on yield and economics of transplanted rice. Progressive Agriculture. 19, 290-292. https://doi.org/10.18782/2320-7051.7700
Sun, Y., Xu, J., Miao, X., 2021. Effects of exogenous silicon on maize seed germination and seedling growth. Scientific Reports. 11, 1014. https://doi.org/10.1038/s41598-020-79723-y.
Tahir, S., Zafar, S., Ashraf, M.Y., Perveen, S., Mahmood, S., 2023. Evaluation of drought tolerance in maize (Zea mays L.) using physiological indices. Pakistan Journal of Botany. 55, 843–9. https://doi.org/10.30848/PJB2023-3(8)
Yan, H., Mao, P., 2021. Comparative time-course physiological responses and proteomic analysis of melatonin priming on promoting germination in aged oat (Avena sativa L.) seeds. International Journal of Molecular Sciences. 22, 811. https://doi.org/10.3390/ijms22020811
Zhu, Z.H., Sami, A., Xu, Q.Q., Wu, L.L., Zheng, W.Y., Chen, Z.P., Jin, X.Z., Zhang, H., Li, Y., Yu, Y., Zhou, K.J., 2021. Effects of seed priming treatments on the germination and development of two rapeseed (Brassica napus L.) varieties under the co-influence of low temperature and drought. PLoS One. 16, e0257236. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0257236