تأثیر تنش خشکی و محلول‌پاشی گلایسین‌بتائین بر مؤلفه‌های فتوسنتزی گیاه نخود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری اکولوژی گیاهان زراعی، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

2 گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

3 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان. خرم آباد، ایران.

چکیده

خشکی از مهم‌ترین تنش‌های محدودکننده رشد گیاهان است و در اکثر مراحل رشد گیاه اثر زیان‌آور و مخربی دارد. استفاده از روش‌های مدیریتی برای کاهش اثرات خشکی اهمیت زیادی دارد. به نظر می‌رسد بتوان با کاربرد گلایسین‌بتائین در گیاهان، تحمل آنها را به شرایط خشکی افزایش داد. به‌منظور بررسی تأثیر تنش خشکی و محلول‌پاشی گلایسین‌بتائین بر مؤلفه‌های فتوسنتزی گیاه نخود، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان در سال 1396 انجام شد. فاکتورهای آزمایش شامل تنش خشکی در چهار سطح (شاهد، 75، 50 و 25 درصد نیاز آبی گیاه) و محلول‌پاشی گلایسین‌بتائین در سه سطح (صفر، 25 و 50 میلی‌مولار) بودند. نتایج نشان داد که تنش خشکی سبب کاهش معنی‌دار در سطح احتمال یک درصد فاکتورهای فتوسنتز، تعرق، هدایت روزنه‌ای، دی‌اکسید کربن درون سلولی، کارایی مصرف آب فتوسنتزی و کارایی کربوکسیلاسیون شد، اما گلایسین‌بتائین به طور قابل توجهی این مؤلفه‌ها را بهبود بخشید. کاربرد گلایسین‌بتائین باعث افزایش فتوسنتز گیاه در شرایط تنش خشکی شد، که بیشتر به علت افزایش هدایت روزنه‌ای و کارایی کربوکسیلاسیون در جذب دی‌اکسید کربن است. به طور کلی، می‌توان نتیجه گرفت که محلول‌پاشی برگی گلایسین‌بتائین (25 میلی‌مولار)؛ مؤلفه‌های فتوسنتزی را در شرایط تنش خشکی بهبود می‌بخشد و باعث تحمل بیشتر نخود در برابر تنش خشکی می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of drought stress and glycine betaine as foliar application on photosynthesis parameters of chickpea

نویسندگان [English]

  • Seyed Hamzeh Hosseinian 1
  • Naser Akbari 2
  • Hamid Reza Eisvand 2
  • Omidali Akbarpour 2
  • Mehri Saeedinia 3
1 Ph.D. Student of Crop Ecology, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Lorestan University, Khorram Abad, Iran
2 Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Lorestan University, Khorram Abad, Iran.
3 Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Lorestan University, Khorram Abad, Iran.
چکیده [English]

Drought is one of the most important factors limiting crop growth and in most phases of plant growth effect is harmful and destructive. Therefore use of practice to reduce its adverse effect is very important. It seems that, through exogenous application of glycine betaine, plant resistance to drought stress can be increased. In order to investigate the effect of drought stress and glycine betaine foliar spraying on photosynthetic parameters of chickpea, a factorial experiment was conducted in a completely randomized block design with three replications in a research greenhouse of the Faculty of Agriculture of Lorestan University in 2017. Drought stress in four levels (control, 75, 50 and 25 of field capacity) and foliar spraying application of glycine betaine in three levels (0, 25 and 50 mM) were applied. The results showed that drought stress significant at 1% level of probability decreased photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance, intercellular CO2 concentration, photosynthetic water use efficiency and carboxylation efficiency, but glycine betaine notably improved them. Glycine betaine application enhanced the photosynthesis in water-deficit experiencing plants, mostly due to a greater stomatal conductance and carboxylation efficiency of CO2 assimilation. It could be concluded that spraying glycine betaine (25 mM) improve photosynthetic parameters in drought conditions and induces more water stress tolerance in chickpea.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Carboxylation efficiency
  • Photosynthetic rate
  • Photosynthetic water use efficiency
  • Stomatal conductance
  • transpiration

مراجع

  1. حسین‌زاده س.ر.، سلیمی ا.، گنجعلی ع. و احمدپور ر. (1392) تأثیر محلول‌پاشی متانول بر ویژگی‌های فتوسنتزی، فلوئورسانس کلروفیل و محتوای کلروفیل نخود  (Cicer arietinum L.) تحت تنش خشکی. زیست‌شناسی گیاهی ایران. 5(18): 132-115.
  2. عیسوند ح.ر.، آذرنیا م.، نظریان‌فیروزآبادی ف. و شرفی ر. (1390) بررسی اثر جیبرلین و اسید آبسیسیک بر سبز شدن و برخی خصوصیات فیزیولوژیک بذر و گیاهچه نخود در شرایط دیم و آبی. علوم گیاهان زراعی ایران. 42(4): 797-789.
  3. Agboma M., Jones M.G.K., Peltonen-Sainio P., Rita H. and Pehu E. )1997( Exogenous glycine betaine enhances grain yield of maize, sorghum and wheat grown under two supplementary watering regimes. Agronomy and Crop Science: 178(1): 29–37.
  4. Agboma P., Peltonen-Sainio P., Hinkkanen R. and Pehu E. (1997) Effect of foliar application of glycine betaine on yield components of drought stressed tobacco plants. Experimental Agriculture. 33(3): 345–352.
  5. Agboma P., Sinclair T., Jokinen K. Peltonen-Sainio P. and Pehu E. (1997) An evaluation of the effect of exogenous glycine betaine on the growth and yield of soybean. Field Crops Research. 54(1): 51–64.
  6. Barutcular C., Genc I. and Koc M. )2000( Photosynthetic water use efficiency of old and modern durum wheat genotypes from southeastern Turkey. In Proc. Seminar on durum wheat improvement in the Mediterranean region: New challenges, Series A. 40: 233-238.
  7. Bastam N., Baninasab B. and Ghobadi C. (2013) Interactive effects of ascorbic acid and salinity stress on the growth and photosynthetic capacity of pistachio seedlings. Horticultural Science and Biotechnology. 88: 610-616.
  8. Feng G., Zhang F., Li X., Tian C., Tang C. and Rengel Z. (2002)Improved tolerance of maize plants to salt stress by arbuscular mycorrhiza is related to higher accumulation of soluble sugars in roots. Mycorrhiza. 12: 185-190.
  9. Flexas J., Diaz-Espejo A., Galmes J., Kaldenhoff R., Medrano H. and Ribas-Carbo M. (2007) Rapid variations of mesophyll conductance in response to changes in CO2 concentration around leaves. Plant, Cell and Environment. 30(10): 1284-1298.
  10. Flexas J., Ribas-Carbo M., Diaz-Espejo A., Galmes J. and Medrano H. (2008) Mesophyll conductance to CO2: current knowledge and future prospects. Plant, Cell & Environment. 31(5): 602-621.
  11. Gontia N.K. and Tiwari K.N. )2008( Development of crop water stress index of wheat crop for scheduling irrigation using infrared thermometry. Agricultural water management. 95(10): 1144-1152.
  12. Karimi S., Yadollahi A., Arzani K., Imani A. and Aghaalikhani M. (2015) Gas-exchange response of almond genotypes to water stress. Photosynthetica 53(1): 29-34.
  13. Kawamitsu Y., Driscoll T. and Boyer, J.S. (2000) Photosynthesis during desiccation in an intertidal alga and a land plant. Plant Cell Physiol. 41(3): 344-353.
  14. Kimbal B.A., Kobayashi K. and Bindi M. (2002) Responses of agricultural crops to free air CO2 enrichment. Advances in agronomy. 77: 293-368.
  15. Liu Y., Guo X.S., Ma M.S. and Yu X.F. (2018) Maize seedlings response to drought stress and re-watering: abscisic acid, a key regulator of physio-biochemical traits and gas exchange parameters. Pakistan Botany. 50(6): 2131-2139.
  16. Meek C., Oosterhuis D. and Gorham J. (2003) Does foliar-applied glycine betaine affect endogenous betaine levels and yield in cotton? Online. Crop Management. doi:10.1094/CM-2003-0804-02-RS. 2(1):0-0.
  17. Pérez-Clemente RM., Vives V., Zandalinas S.I., López-Climent M.F., Muñoz V. and Gómez-Cadenas A. (2013) Biotechnological Approaches to Study Plant Responses to Stress. BioMed Research International. 2013: 1-10.
  18. Preedy V.R. (2015) Betaine Chemistry, Analysis, Function and Effects. Published by The Royal Society of Chemistry. 445 p.
  19. Rahbarian R., Khavari-nejad R., Ganjeali A., Bagheri A. and Najafi F. (2011) Drought stress effects on photosynthesis, chlorophyll fluorescence and water relations in tolerant and susceptible chickpea (Cicer arietinum L.) genotypes. Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica. 53: 47-56.
  20. Reddy R., Choityana K.V.A. and Ivekanadan A. (2004) Drought-induced respones of photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. Plant physiology.161: 1189-1202.
  21. Ritchie S., Nguyen H. and Holaday A. )1990( Leaf water content and gas exchange parameters of two wheat genotypes differing in drought resistance. Crop Science. 30: 105-111.
  22. Somersalo S., Kyei-Boahen S. and Pehu E. (1996) Exogenous glycine betaine application as a possibility to increase low temperature tolerance of crop plants. Nordisk Jordbruksforskning. 78: 1-10.
  23. Subbarao G.V., Johansen C., Slinkard A.E., Nageswara Rao, R.C., Saxena N.P. and Chauhan Y.S. )1995( Strategies for improving drought resistance in grain legumes. Critic. Rev. Plant Sci. 14: 469-523.
  24. Sudhakar P., Latha P. and Reddy P.V. (2016) Phenotyping Crop Plants for Physiological and Biochemical Traits. Academic Press. 196 p.
  25. Taiz L. and Zeiger E. (2006) Plant Physiology. 4th edition. Publishers Sunderland, Massachusetts.738 p.
  26. Tiwari H., Agarwal R. and Bhatt P.)1998( Photosynthesis, stomata resistance and related characteristics as influenced by potassium under normal water supply and water stress condition in rice. Indian Plant Physiology. 3: 314-316.
  27. Xing W. and Rajashekar C.B. (1999) Alleviation of water stress in beans by exogenous glycine betaine. Plant Science.148:185-195.
  28. Yamori M., Hikosaka K. and Way D.A. (2013) Temperature response of photosynthesis in C3, C4, and CAM plants: temperature acclimation and temperature adaptation. Photosynthesis Research. 13(98): 74-76.
  29. Yasmeen R. and Siddiqui Z.S. (2018) Ameliorative effects of Trichoderma harzianum on monocot crops under hydroponic saline environment. Acta Physiologiae Plantarum, 40(1): 4.
  30. Zlatev Z.S. and Yordanov I. T. (2004) Effects of soil drought on photosynthesis and chlorophyll fluorescence in bean plants. Bulgharestan Plant Physiology. 30(3-4): 3-18.
مدیریت آب و آبیاری
دوره 8، شماره 2
مهر 1397
صفحه 227-236

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار