همکاری با انجمن علمی گیاهان دارویی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم باغی و زراعی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: شوری، یکی از مهمترین تنش‏های غیرزیستی است که تولید محصولات کشاورزی را کاهش می‏دهد و معمولاً با استرس اکسیداتیو به دلیل تولید گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) همراه است. استفاده از ترکیب‌های محرک رشد به منظور کاهش اثر تنش‏های محیطی در گیاهان اهمیت خاصی دارد. منابع سیلیسیم مانند سیلیکات پتاسیم نقش مهمی در تعدیل تنش شوری در گیاهان دارد. سیلیکات پتاسیم با افزایش مقاومت گیاهان در برابر تنش شوری، می‌تواند به بهبود رشد و عملکرد گیاهان در مناطق با خاک‌های شور کمک کند. این ترکیب‌ها موجب تعادل یونی در سلول‌ها در شرایط نامساعد شده و با بهبود جذب و نگهداری آب در گیاه، نشت یونی و اثر منفی تنش شوری را کاهش می‌دهند.
مواد و روش‏ها: این تحقیق به منظور بررسی تأثیر سیلیکات پتاسیم بر رشد و خصوصیات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی علف طلایی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با فاکتور تنش شوری در سه سطح (0، 60 و 120 میلی‏مولار کلرید سدیم) و محلو‏ل‏پاشی با سیلیکات پتاسیم در سه سطح (0، 50 و 100 میلی‏گرم در لیتر) در شرایط گلخانه انجام شد. محلول‏پاشی سه بار با فواصل 15 روز اعمال گردید. اولین محلول‏پاشی در مرحله 4 برگی و پس از دومین مرحله محلول‏پاشی برگی، تنش شوری با حجم 200 میلی‏لیتر از محلول کلرید سدیم برای هر گلدان به مدت 40 روز انجام گردید. به منظور عدم تجمع نمک در گلدان‏ها، بعد از هر 4 مرتبه آبیاری با آب شور تمامی گلدان‏ها یکبار با آب (بدون شوری) آبشویی شدند. متغیرهای مورفولوژیکی مورد بررسی شامل وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه و ارتفاع بوته و سایر صفات شامل رنگیزه‏های گیاهی (کلروفیل a، b و کل)، محتوای نسبی آب برگ، میزان نشت یونی، پرولین میزان جذب سدیم و پتاسیم ریشه و اندام هوایی بود که در اواسط دوره گلدهی علف طلایی، اندازه‏گیری گردیدند.
نتایج: تنش شوری سبب کاهش عملکرد و سیلیکات پتاسیم سبب تعدیل اثرهای منفی تنش شوری و بهبود شرایط رشد گیاه شد. ارزیابی‏ها نشان داد که شوری 120 میلی‏مولار سبب کاهش وزن تر اندام هوایی (28 درصد)، وزن خشک اندام هوایی (29 درصد)، وزن تر ریشه (38 درصد)، وزن خشک ریشه (37 درصد)، کلروفیل کل (40 درصد)، محتوای نسبی آب برگ (17 درصد)، پتاسیم ریشه (14 درصد) و پتاسیم برگ (16 درصد) و باعث افزایش نشت یونی (23 درصد)، پرولین (13 درصد)، سدیم ریشه (256 درصد) و سدیم برگ (325 درصد) شد. سیلیکات پتاسیم به‌ویژه 100 میلی‏گرم در لیتر آن سبب تعدیل تنش شوری با افزایش وزن گیاه، کلروفیل، محتوای آب برگ و پتاسیم برگ و ریشه و کاهش تجمع سدیم در برگ و ریشه و نشت یونی گردید.
نتیجه‏گیری: نتایج کلی تحقیق نشان داد که افزایش شدت تنش شوری بر روی خصوصیات رشدی و عملکردی گیاه علف طلایی تاثیر منفی داشته و سیلیکات پتاسیم در حجم 50 تا 100 میلی‏مولار سبب تعدیل تنش شوری با افزایش عملکرد کمی و کیفی (بیوشیمیایی و فیتوشیمیایی) علف طلایی خواهد شد. از این‌رو، برای کشت گیاه علف طلایی باید توجه نمود آب و یا خاک مورد استفاده دارای املاحی مانند سدیم و کلر نباشد و یا از اصلاح‌کننده‏های خاک و یا محرک‏های رشد برای تولید و کشت و پرورش این گیاه استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

- Abdallah, M.M.S., El Sebai, T.N., Ramadan, A.A.E.M. and El-Bassiouny, H.M.S., 2020. Physiological and biochemical role of proline, trehalose, and compost on enhancing salinity tolerance of quinoa plant. Bulletin of the National Research Centre, 44: 1-13. https://doi.org/10.1186/s42269-020-00354-4
- Abou-Sreea, A.I.B., Roby, M.H.H., Mahdy, H.A.A., Abdou, N.M., El-Tahan, A.M., El-Saadony, M.T., El-Tarabily, K.A. and El-Saadony, F.M.A., 2022. Improvement of selected morphological, physiological, and biochemical parameters of roselle (Hibiscus sabdariffa L.) grown under different salinity levels using potassium silicate and Aloe saponaria extract. Plants, 11(4): 497. https://doi.org/10.3390/plants11040497
- Afshari, M., Pazoki, A. and Sadeghipour, O., 2021. Foliar‐applied silicon and its nanoparticles stimulate physiochemical changes to improve growth, yield and active constituents of coriander (Coriandrum sativum L.) essential oil under different irrigation regimes. Silicon, 1-12. https://doi.org/10.1007/s12633-021-01101-8
- Alsaeedi, A., El-Ramady, H., Alshaal, T., El-Garawany, M., Elhawat, N. and Al-Otaibi, A., 2019. Silica nanoparticles boost growth and productivity of cucumber under water deficit and salinity stress by balancing nutrient uptake. Plant Physiology and Biochemistry, 139: 1-10. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2019.03.008
- Amiripour, A., Ghanbari Jahromi, M., Souri, M. K. and Mohammadi Torkasvand, A., 2021. Silicon stimulates physiochemical properties of coriander (Coriandrum sativum L.) to improve growth and yield under salt stress. Journal of Medicinal Plants and By-products, 10(2): 209-216. https://doi.org/10.22092/jmpb.2021.353466.1324
- Araújo, W.B.S., Teixeira, G.C.M., de Mello Prado, R., Márcio, A. and Rocha, S., 2022. Silicon mitigates the nutritional stress of nitrogen, phosphorus, and calcium deficiency in two forage plants. Scientific Reports, 12: 6611. https://doi.org/10.1038/s41598-022-10615-z
- Arnon, D.I., 1949. Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenol oxidase in Beta vulgaris. Plant physiology, 24(1): 1. https://doi.org/10.1104/pp.24.1.1
- Asgari, F. and Diyanat, M., 2021. Effects of silicon on some morphological and physiological traits of rose (Rosa chinensis var. minima) plants grown under salinity stress. Journal of Plant Nutrition, 44(4): 536-549. https://doi.org/10.1080/01904167.2020.1845367
- Avestan, S., Ghasemnezhad, M., Esfahani, M. and Barker, A.V., 2021. Effects of nanosilicon dioxide on leaf anatomy, chlorophyll fluorescence and mineral element composition of strawberry under salinity stress. Journal of Plant Nutrition, 44(20): 3005-3019. https://doi.org/10.1080/01904167.2021.1936036
- Ayub, Q., Khan, S.M., Hussain, A.K.I., Ahmad, Z. and Khan, M.A., 2018. Effect of gibberellic acid and potassium silicate on physiological growth of Okra (Abelmoschus esculentus L.) under salinity stress. Pure and Applied Biology, 7(1): 8-19. http://doi.org/10.19045/bspab.2018.70002
- Bates, L.S., Waldren, R.P. and Teare I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil. 39: 205-208. https://doi.org/10.1007/BF00018060
- Ben-Hamed, K., Castagna, A., Salem, E., Ranieri, A. and Abdelly, C., 2007. Sea fennel (Crithmum maritimum L.) under salinity conditions: a comparison of leaf and root antioxidant responses. Plant Growth Regulation, 53: 185-194. http://doi.org/10.1007/s10725-007-9217-8
- Chapman, H.D. and Pratt, P.F., 1962. Methods of Analysis for Soils, Plants and Waters. Soil Science, 93: 68. https://doi.org/10.2136/sssaj1963.03615995002700010004x
- El-Saadony, M.T., Desoky, E.S.M., Saad, A.M., Eid, R.S., Selem, E. and Elrys, A.S., 2021. Biological silicon nanoparticles improve Phaseolus vulgaris L. yield and minimize its contaminant contents on a heavy metal contaminated saline soil. Journal of Environmental Sciences, 106: 1-14. https://doi.org/10.1016/j.jes.2021.01.012
- Elshafie, H.S., Gruľová, D., Baranová, B., Caputo, L., De Martino, L., Sedlák, V., Camele, I. and De Feo, V., 2019. Antimicrobial activity and chemical composition of essential oil extracted from Solidago canadensis L. growing wild in Slovakia. Molecules, 24(7): 1206. https://doi.org/10.3390/molecules24071206
- Etesami, H., Fatemi, H. and Rizwan, M., 2021. Interactions of nanoparticles and salinity stress at physiological, biochemical and molecular levels in plants: A review. Ecotoxicology and Environmental Safety, 225: 112769. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.112769
- Eyni-Nargeseh, H., Shirani Rad, A.H. and Shiranirad, S., 2022. Does Potassium Silicate Improve Physiological and Agronomic Traits and Oil Compositions of Rapeseed Genotypes Under Well-Watered and Water-Limited Conditions? Gesunde Pflanzen, 74(4): 801-816. https://doi.org/10.1007/s10343-022-00652-z
- Falahi, D., Hosseini, A. and Alirezalou, A., 2022. The effect of potassium silicate foliar spraying on some growth characteristics, photosynthetic pigments and antioxidant activity of Physalis (Physalis peruviana L.) under salinity stress conditions. Medicinal Plants Congress; Mechanization and processing, Karaj, 21-23 February.
- Felisberto, G., de Mello Prado, R., de Oliveira, R.L.L. and de Carvalho Felisberto, P.A., 2021. Are nano silica, potassium silicate, and new soluble sources of silicon effective for silicon foliar application to soybean and rice plants? Silicon, 13: 3217-3228. https://doi.org/10.1007/s12633-020-00668-y
- Ghadakchi asl, A., Mozafari, A.A. and Ghaderi, N., 2019. Iron nanoparticles and potassium silicate interaction effect on salt-stressed grape cuttings under in vitro conditions: a morphophysiological and biochemical evaluation. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant, 55: 510-518. https://doi.org/10.1007/s11627-019-09988-0
- Gharehbaghli, N. and Sepehri, A., 2022. The effect of selenium and hydrogen sulfide on the growth and uptake of elements in garlic (Allium sativum) seedlings under the influence of lead and salinity stress. Journal of Plant Research, 35(3): 525-540.
- Gomaa, OM., Abd El Kareem, H. and Selim, N., 2021. Nitrate modulation of Bacillus sp. biofilm components: a proposed model for sustainable bioremediation. Biotechnology Letters, 43(11): 2185-2197. https://doi.org/10.1007/s10529-021-03185-z
- Hafez, E.M., Osman, H.S., El-Razek, U.A.A., Elbagory, M., Omara, A.E.D., Eid, M.A. and Gowayed, S.M., 2021. Foliar-applied potassium silicate coupled with plant growth-promoting rhizobacteria improves growth, physiology, nutrient uptake and productivity of faba bean (Vicia faba L.) irrigated with saline water in salt-affected soil. Plants, 10(5): 894. https://doi.org/10.3390/plants10050894
- Hassanvand, F., and Rezaei Nejad, A., 2018. Effect of potassium silicate on growth, physiological and biochemical characteristics of Pelargonium graveolens under salinity stress. Iranian Journal of Horticultural Science, 48(4), 743-752. https://doi.org/10.22059/ijhs.2018.210950.1040
- Hnilickova, H., Kraus, K., Vachova, P. and Hnilicka, F., 2021. Salinity Stress Affects Photosynthesis, Malondialdehyde Formation, and Proline Content in Portulaca oleracea L. Plants (Basel), 10(5): 845. https://doi.org/10.3390/plants10050845
- Isayenkov, S.V. and Maathuis, F.J., 2019. Plant salinity stress: many unanswered questions remain. Frontiers in Plant Science, 10: 80. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00080
- Joshi, S., Nath, J., Singh, A. K., Pareek, A. and Joshi, R., 2022. Ion transporters and their regulatory signal transduction mechanisms for salinity tolerance in plants. Physiologia Plantarum, 174(3): e13702. https://doi.org/10.1111/ppl.13702
- Kafi, M., Nabati, J., Ahmadi-Lahijani, M.J. and Oskoueian, A., 2021. Silicon compounds and potassium sulfate improve the salinity tolerance of potato plants through instigating the defense mechanisms, cell membrane stability, and accumulation of osmolytes. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 52(8): 843-858. https://doi.org/10.1080/00103624.2020.1869768
- Kato-Noguchi, H. and Kato, M., 2022. Allelopathy and Allelochemicals of Solidago canadensis L. and S. altissima L. for Their Naturalization. Plants, 11(23): 3235. https://doi.org/10.3390/plants11233235
- Kumar, S., Li, G., Yang, J., Huang, X., Ji, Q., Liu, Z., Ke, W. and Hou, H., 2021. Effect of Salt Stress on Growth, Physiological Parameters, and Ionic Concentration of Water Dropwort (Oenanthe javanica) Cultivars. Frontiers in Plant Science, 12: 660409. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.660409  
- Mahmoud, L.M., Killiny, N., Holden, P., Gmitter, F.G., Grosser, J.W. and Dutt, M., 2023. Physiological and Biochemical Evaluation of Salt Stress Tolerance in a Citrus Tetraploid Somatic Hybrid. Horticulturae, 9: 1215. https://doi.org/10.3390/horticulturae9111215
- Manga, A.A., Maina, M.M., Auwalu, B.M., Dayyab, S.M., Adnan, A.A. and Umar, K.M., 2023. Response of Rice (Oryza sativa L.) Varieties to Salicylic Acid, Potassium Silicate and Tamarind Extract in Saline Soils of Kano River Irrigation Scheme Nigeria. Asian Journal of Agricultural and Horticultural Research, 10(4): 352-363. https://doi.org/10.9734/ajahr/2023/v10i4277
- Mosa, W.F., Behiry, S.I., Ali, H.M., Abdelkhalek, A., Sas-Paszt, L., Al-Huqail, A.A., Ali, M.M. and Salem, M.Z., 2022. Pomegranate trees quality under drought conditions using potassium silicate, nanosilver, and selenium spray with valorization of peels as fungicide extracts. Scientific Reports, 12(1): 6363. https://doi.org/10.1038/s41598-022-10354-1
- Oraee, A. and Tehranifar, A., 2023. Relationship between silicon through potassium silicate and salinity tolerance in Bellis perennis L. Silicon, 15(1): 93-107. https://doi.org/10.1007/s12633-022-01988-x
- Pan, Y., Kang, P., Tan, M., Hu, J., Zhang, Y., Zhang, J., Song, N. and Li, X., 2022. Root exudates and rhizosphere soil bacterial relationships of Nitraria tangutorum are linked to k-strategists bacterial community under salt stress. Frontiers in Plant Science, 13: 997292. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.997292
- Qiu, X., Xu, Y., Xiong, B., Dai, L., Huang, S., Dong, T., Sun, G., Liao, L., Deng, Q., Wang, X., Zhu, J. and Wang, Z., 2020. Effects of exogenous methyl jasmonate on the synthesis of endogenous jasmonates and the regulation of photosynthesis in citrus. Physiologia Plantarum, 170: 398-414.https://doi.org/ 10.1111/ppl.13170
- Ritchie, S.W., Nguyan, H.T. and Holaday, A.S., 1990. Leaf water content and gas exchange parameters of two wheat genotypes differing in drought resistance. Crop Science, 30: 105-111. https://doi.org/10.2135/cropsci1990.0011183X003000010025x
- Safdar, H., Amin, A., Shafiq, Y., Ali, A., Yasin, R., Shoukat, A., Ul Hussan, M. and Sarwar, M.I., 2019. A review: Impact of salinity on plant growth. Natural Science, 17(1): 34-40. https://doi.org/10.7537/marsnsj170119.06
- Shen, Z., Pu, X. Wang, S., Dong, X., Cheng, X. and Moxiang Cheng, M., 2022. Silicon improves ion homeostasis and growth of liquorice under salt stress by reducing plant Na+ uptake. Scientific Reports, 12: 5089. https://doi.org/10.1038/s41598-022-09061-8
- Yaghubi, K., Vafaee, Y., Ghaderi, N. and Javadi, T., 2019. Potassium silicate improves salinity resistance and affects fruit quality in two strawberry cultivars grown under salt stress. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 50(12): 1439-1451. https://doi.org/10.1080/00103624.2019.1621333
- Zhang, X., He, P., Guo, R., Huang, K. and Huang, X., 2023. Effects of salt stress on root morphology, carbon and nitrogen metabolism, and yield of Tartary buckwheat. Scientific Reports, 13: 12483. https://doi.org/10.1038/s41598-023-39634-0