اثر تنش‌ خشکی و کاربرد زئولیت بر برخی خصوصیات فیزیولوژیکی، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و عملکرد کمی و کیفی ژنوتیپ‌های کلزا (Brassica napus L.)

فیزیولوژی محیطی گیاهی

مقاله 5، دوره 12، شماره 45، فروردین 1396، صفحه 51-67   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

امید لطفی فر^{* 1}؛ لیلا متقی²؛ امیرحسین شیرانی راد³؛ سمانه متقی⁴

¹گروه علوم کشاورزی، دانشگاه پیام‌نور، تهران، ایران.

²پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

³موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

⁴گروه علوم کشاورزی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

به‌منظور بررسی تأثیر کاربرد زئولیت بر برخی خصوصیات فیزیولوژیک، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و عملکرد دانه و روغن گیاه کلزا در شرایط تنش‌خشکی آزمایشی به‌صورت فاکتوریل-اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با چهار تکرار در مزرعه تحقیقات موسسه اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج اجرا شد. تنش‌خشکی در سه سطح (آبیاری پس از 40، 60 و 80 درصد تخلیه رطوبتی به‌ترتیب به عنوان عدم تنش، تنش متوسط و تنش شدید) و کاربرد زئولیت در دو سطح (صفر و 10 تن در هکتار زئولیت) به صورت فاکتوریل در کرت­های اصلی و ژنوتیپ­های کلزا (لاین KR4 و Eldo و ارقام GKH305 و Anatol) در کرت‌های فرعی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تنش‌خشکی، در تمامی سطوح زئولیت و ژنوتیپ‌های کلزا، سبب کاهش آب نسبی برگ و افزایش درجه­حرارت سایه‌انداز و مقاومت روزنه­ای، همچنین میزان قندهای محلول و پرولین و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی کاتالاز و پراکسیداز و میزان مالون دی آلدئید در برگ‌های جوان بالای بوته گردید. دو تنش متوسط و شدید خشکی سبب کاهش عملکرد دانه روغن شد. با افزایش شدت تنش کارایی زئولیت در کاهش اثرات منفی تنش افزایش یافت و استفاده از آن در شرایط اعمال تنش متوسط و شدید باعث کاهش معنی‌دار در فعالیت آنزیم‌های آنتی­اکسیدانی کاتالاز و پراکسیداز، همچنین کاهش میزان قندهای محلول و غلظت پرولین شد. کاربرد زئولیت موجب افزایش معنی‌دار عملکرد دانه در تیمار عدم تنش، تنش متوسط و شدید و افزایش عملکرد. در بین ژنوتیپ‌ها لاین KR4 و رقم GKH305 به‌ترتیب در صورت استفاده و عدم استفاده از زئولیت بالاترین عملکرد دانه را داشتند ولی با اعمال تنش متوسط و شدید رقم Anatol کم‌ترین میزان خسارت و بالاترین عملکرد را در بین ژنوتیپ­های مورد بررسی به خود اختصاص داد. براساس نتایج به‌دست آمده، استفاده از زئولیت در تمامی سطوح تنش سبب افزایش معنی‌دار عملکرد کلزا شد که با افزایش محدودیت آبی، کارایی آن بالاتر رفت.

کلیدواژه‌ها

تنش‌خشکی؛ پراکسیداز؛ پرولین؛ کاتالاز و مالون‌دی‌آلدئید

مراجع

Aebi, H. (1984). Catalase in vitro.Methods in Enzymology. 105 (1): 121-126.

Ahmadi Azar, F., Hasanloo, T., Imani, A. and Feiziasl, V. (2015). Water stress and mineral zeolite application on growth and some physiological characteristics of Mallow (Malva sylvestris). Plant research Journal. 28 (3): 459-474.

AOAC. (1995). Official method of analysis (16^th ed.). Arlington, VA., USA: AOAC.

 Ghasemyan Ardestani, H. and Shirani Rad, A.H. (2012). Impact of regulated deficit irrigation on the physiological characteristics of two rapeseed varieties as affected by different potassium rates. African Journal of Biotechnology. 11(24):6510-6519.

Bates‚ L.S.‚ Waldren‚ R.P. and Teare, L.D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stressstudies. Plant and Soil. 39 (1): 205-207.

Bhardwaj, J. and Yadav, S.K. (2012). Comparative study on biochemical parameters and antioxidant enzymes in drought tolerant and a sensitive variety of Horsegram (Macrotyloma uniflorum) under drought stress. American Journal of Plant Physiology. 7 (1): 17-29.

Chance, B. and Maehly, A.C. (1955). Assay of catalase and peroxidase. Methods in Enzymology. 2 (4): 764-817.

Din, J., Khan S.U., Ali, I. and Gurmani, A.R. (2011). Physiological and agronomic response of canola varieties to drought stress. Journal of Animal and Plant Sciences. 21 (1): 78-82.

Fanaei, H.R., Galavi, M., Kafi, M. and Ghanbari Bonjar, A. (2009). Amelioration of water stress by potassium fertilizer in two oilseed species. International Journal of Plant Production. 3 (2). 41-54.

FAOSTAT, (2011). Brassica napus. Retrieved April 5, 2016, from http://www.faostat.fao.org

Farooq, M., Wahid, A., Kobayashi, N., Fujita, D. and Basra, S.M.A. (2009). Plant drought stress: Effects, mechanisms and management. Agronomy Sustainable. 29 (1): 185-212.

Ghaffari, G., Toorchi, M., Aharizad, S. and Shakiba, M.R. (2011). Evaluation of traits related to water deficit stress in winter rapeseed cultivars. Journal of Environmental Research and Technology. 1 (2): 338-350.

Ghanbari, A.A., Shakiba, M.R., Toorchi, M. and Choukan, R. (2013). Morpho-physiological response of common bean leaf to water deficit stress. European Journal of Experimental Biology. 3 (1): 487-492.

Ghasemyan Ardestani, H., Shirani Rad, A.H. and Zandi, P. (2011). Effect of drought stress on some agronomic traits of two rapeseed varieties grown under different potassium rates. Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 5 (12): 2875-2882.

Gholam Hoseini, M., Ghalavand, A., Khodaei-Joghan., A., Dolatabadian., A., Zakikhani, H. and  Farmanbar, H.(2013). Zeolite-amended cattle manure effects on sunflower yield, seed quality, water use efficiency and nutrient leaching. Soil and Tillage Research. 126 (1): 193–202.

Gholam Hoseini, M., Aghaalikhani., M., Khodaei-Joghan, A., Zakikhani, H. and Dolatabadian, A. (2012). How zeolite controls nitrate leaching and modifies canola grain yield and quality. Agricultural Research and Reviews. 1 (4): 113–126.

Hamed, A., Akbari, Gh.A., Khoshkholgh Sima, N. A., Shirani Rad, A.H., Jabbari, H. and Tabatabaee, S.M. (2014). Evaluation of the agronomic characteristics and some physiological traits of canola varieties under drought stress. Environmental Stresses in Crop Sciences. 7(2): 155-171.

Hatamvand, M., Hasanloo, T., Dehghan Nayeri, F., Shiranirad, A.H., Tabatabaei, S.A., Hosseini, S.M. (2014). Evaluation of some physiological and biochemical indices of canola cultivars in response to drought stress. Environmental Stresses in Crop Sciences. 7 (2): 173-185.

Heath, R.L. and Pacher, L. (1968). Photoperoxidation in isolated chloroplasts. I. Kinetics and stoichiometery of fatty acid peroxidation. Archives of Biochemistry and Biophysics. 125 (1): 189-198.

Heydari Sharif Abad, H. (2001). The collation methods with drought and famine. Research Institute of forest and rangelands press. 171 P.

Jabbari, H., Akbari, G.A., Khoshkholgh Sima, N.A., Shirani Rad, A.H., Alahdadi, I. and Tajodini, F. (2015). Study of agronomical, physiological and qualitative characteristics of canola (Brassica napus) under water stress. Environmental Stresses in Crop Sciences. 8: 35-49.

Jensen, C.R., Morgensen, V.O., Mortensen, G. and Fiedsedn, J.K. (2007). Seed glucosinolate, oil and protein contents of field grown rape (Brassica napus L.) affected by solid drying and evaporative emend. Field Crops Research. 47 (1): 93-105.

Khan, M.A., Ashraf, M.Y., Mujtaba, S.M., Shirazi, M.U., Khan, M.A., Shereen, A., Mumtaz, S., Siddiqui, M.A. and Kaler, G.M. (2010). Evaluation of high yielding canola type brassica genotypes/ mutants for drought tolerance using Physiological indices as screening tool. Pakistan Journal of Botany. 42(6): 3807-3816.

Kusvuran, S., (2011). Effects of drought and salt stresses on growth, stomatal conductance, leaf water and osmotic potentials of melon genotypes (Cucumis melo L.). African Journal of Agricultural Research. 7 (5): 775-781.

Ma, Q., Niknam, S.R. and Turner, D.W. (2006). Responses of osmotic adjustment and seed yield of Brassica napus and B.juncea to soil water deficit at different growth stages. Australia Journal of Agricultural Research. 57(2): 221-226.

Mafakheri, A., Siosemardeh, A., Bahramnejad, B., Struik, P.C. and Sohrabi, Y. (2010). Effect of drought stress on yield, proline and chlorophyll contents in three chickpea cultivars. Australian Journal of Crop Science. 4(8): 580-585.

Mandal, K.G., Hati, K.M., Misra, A.K. and Bandyopadhyay, K.K. (2006). Assessment of irrigation and nutrient effects on growth, yield and water use efficiency of Indian mustard (Brassica juncea) in central India. Journal of Agriculture water management. 85 (3): 279-286.

Mirzakhani, M. (2011). Effect of drought stress and zeolite application on yield and yield components of winter safflower (Carthamus tinctorius L.). Plant Breeding and Agronomy Journal. 7 (3): 39-56.

Moghaddam, M.J and Pourdad, S.S. (2011). Genotype environment interactions and simultaneous selection for high oil yield and stability in rainfed warm areas rapeseed (Brassica napus L.) from Iran. Euphytica. 180: 321-335.

Mostajerani, A. and Rahimi-Eichi, V. (2008). Drought stress effects on root anatomical characteristics of rice cultivars (Oryza sativa L.). Pakistan Journal of Biological Science. 11(18): 2173-2183.

Mujdeci, M., Senol, H., Cakmakci, T., Celikok, P. (2011). The effects of different soil water matric suctions on stomatal resistance. Journal of Food, Agriculture and Environment. 9 (3&4):1027-1029.

Naeemi, M., Akbari, Gh.A., Shirani Rad, A.H., Hassanloo, T. and Akbari, Gh. A. (2012). Effect of zeolite application and selenium spraying on water relations traits and antioxidant enzymes in medicinal pumpkin (Cucurbita pepo L.) under water deficit stress conditions. Journal of Crops Improvement. 14 (1): 67-81.

Omae, H., Kumar, A., Kashiviba, K., Shono, M. (2007). Assessing drought tolerance of Snap bean (Phaseolus vulgaris) from genotypic differences in leaf water relations, shoot growth and photosynthetic parameters. Plant Production Science. 10(1):28-35.

Parvizi, Y. and Nabati, E. (2004). Effect of manure application and irrigation interval on yield indices and water use efficiency in maize (Zea mays L.). Pajouhesh  and Sazandegi. 63: 21-29.

Pasban Eslam, B. (2014). Study of some physiological indices, seed yield and its components of rapeseed varieties under drought stress. Journal of Plant Production. 20 (4): 149-162.

Polat, E., Karaca, M., Demir, H. and Naci Onus, A. (2004). Use of natural zeolite (Clinoptilolite) in agriculture. Journal Fruit Ornamental Plant Research. 12: 183 -189.

Poormohammad Kiani, S., Grieu, P., Maury, P., Hewezi, T., Gentzbittel, L. and Sarrafi. A. (2007). Genetic variability for physiological traits under drought condition and differential expression of water stress-associated genes in sunflower (Helianthus annuus L.). Theoretical and Applied Genetics. 114 (2):193-207.

Rashidi, S., ShiraniRad, A.H., Ayene Band, A., Javidfar, F. and Lak, S. (2012). Study of relationship between droughts stresses tolerances with some physiological parameters in canola genotypes (B. napus L.). Annals of Biological Research. 3 (1): 564-569.

Sayfzadeh, S. and Rashidi, M. (2011). Response of antioxidant enzymes activities of sugar beet to drought stress. ARPN Journal of Agricultural and Biological Science. 6 (4): 27-33.

Shen, X., Zhou, Y., Duan, L., Li, Z., Enej, A.E. and Li, J. (2010) Silicon effects on photosynthesis and antioxidant parameters of soybean seedlings under drought and ultraviolet-B radiation. Plant Physiology. 167 (15): 1248-1252.

Shojaee, A.N., Delkhosh, B., Shirani Rad, A.H. and Noormohamadi, Gh. (2012). Study the effect of K and zeolite on quantative and qualitive yield of Brassica rapa under last season drought stress. Crop Yield under Environmental Stresses Journal. 4 (4): 1-61.

Shubhra, J., Dayal, C.L., Gogswa, M.I. and Munjal, R. (2004). Influence of phosphorus application on water relations, biochemical parameters and gum content in cluster bean under water deficit. Biological Plantrum. 48(3): 445-448.

Siosehmardeh, A., Ahmadi, A., Poustini, K. and Ebrahimzadeh, H. (2004). Stomatal and nonstomatal limitations to photosynthesis and their relationship with drought resistance in wheat cultivars. Iranian Journal of Agriculture Science. 34 (4): 93-106.

Tohidi Moghadam, H.R. and Mazaheri, A.H. (2012). Study the use of different levels of cattle Manure and super absorbent on quantitive, qualitive, physiological and biochemical of soybean under drought stress. Joutnal of Crop Production Research. 3 (4): 375-398.

Tohidi-Moghaddam, H.R., Shirani-Rad, A.H., Noormohammadi, G., Habibi, D. and Boojar, M.M.A. (2009). Effect of super absorbent application on antioxidant enzyme activities in canola (Brassica napus L.) cultivars under water stress conditions. American Journal of Agriculture and Biological Science. 4 (3): 215-223.

Tunturk, M. and Ciftci, V. (2007). Relationships between yield and some yield components in rapeseed (Brassica napus L.) cultivars by using correlation and path analysis. Pakistan Journal of Botany. 39 (1): 81-84

Vaziri, S. and A. Naderi. (2014). Effect of superabsorbent application on grain yield and some physiological characters. Iranian Journal of Field Crop Science. 4 (3): 409-417.

Zahedi, H., Noormohamaki, G., Shirani-Rad, A.H., Habibi, D. and Boojar, M. (2009). The effect of Zeolite and foliar application of selenium on growth yield and yield components of three canola cultivars under drought stress. World A Science Journal. 1 (1): 255-262

Zarei Siahbidi, A., RezaeZad, A. and Niazifard, A.Sh. (2014). Effect of terminal drought stress on yield and yield components of some oilseed rape genotypes. Seed and Plant Production Journal. 30 (2): 297-314.