اثر تنش کم آبیاری و تراکم گیاه بر فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدان، اسمولیت‌های ‏سازگار، محتوی نسبی آب و عملکرد ذرت بچه (رقم پشن)‏

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 ‏1-‏ دانشجوی دکتری زراعت، گروه علوم کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد، مشهد، ایران

2 گروه اگرو تکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد، مشهد ایران

3 ‏‏ استادیار، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، مشهد ایران

4 ‏استادیار، گروه علوم کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد، مشهد، ایران

5 ‏‏ وزارت جهاد کشاوری، سازمان امور اراضی کشور، تهران، ایران

چکیده

به منظور مطالعه اثر تنش کم آبیاری و تراکم گیاه بر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان، اسمولیت‌های سازگار، محتوی نسبی آب و عملکرد ‏ذرت بچه (رقم پشن) آزمایشی در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با آرایش اسپلیت پلات در مزرعه آموزشی- پژوهشی دانشگاه آزاد ‏اسلامی مشهد با مختصات جغرافیایی (طول جغرافیایی "5، ’8، °59 و عرض جغرافیایی "16، ’34، °36) در سال زراعی 98-1397 انجام ‏شد. کم آبیاری در سه سطح (0 (عدم کم آبیاری) و کم آبیاری 20 و 40 درصد کمتر از نیاز آبیاری گیاه) به عنوان عامل اصلی و سه ‏تراکم گیاه (100، 150 و 200 هزار گیاه در هکتار) به عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر کم ‏آبیاری بر تمام متغیرها، اثر تراکم گیاه بر محتوی نسبی آب، عملکرد بلال با پوشش، عملکرد بلال بدون پوشش و عملکرد بلال بدون ‏پوشش استاندارد و اثر متقابل بر تمام متغیرها (جز محتوی نسبی آب و فعالیت سوپر اکسید دیسموتاز) معنی‌دار بود. نتایج نشان داد با ‏افزایش کم آبیاری (افزایش تنش) و افزایش تراکم گیاه محتوی نسبی آب کاهش یافت. همچنین افزایش کم آبیاری موجب افزایش ‏فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز شد. مقایسه میانگین صفات تحت تاثیر اثر متقابل دو عامل نشان داد که با افزایش کم آبیاری و تراکم ‏گیاه محتوی پرولین، کربوهیدارت‌های محلول و فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز به دلیل افزایش تنش خشکی و رقابت درون گونه‌ای ‏افزایش یافت. کم آبیاری موجب کاهش عملکرد بلال با پوشش، بدون پوشش و بدون پوشش استاندارد شد. اما در همه سطوح کم آبیاری ‏با افزایش تراکم گیاه، عملکرد بلال افزایش یافت. به طور کلی نتایج حاصل نشان داد تنش خشکی سبب افزایش محتوی اسمولیت‌های ‏سازگار و فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدان در رقم مورد آزمایش شد اما این افزایش جهت کاهش اثرات تنش بر عملکرد کافی نبود. ‏

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Deficit Irrigation Stress and Plant Density on Antioxidant ‎Enzymes Activity, Compatible Osmolytes, Relative Water Content and ‎Yield of Baby Corn (Pashan Cultivar)‎

نویسندگان [English]

  • Golnaz Bazrgar‎ 1
  • Seyed Mohsen Nabavi Kalat 2
  • Saeeid Khavari‎ Khorasani 3
  • Mohsen Ghasemi 4
  • Alireza kelidari 5
1 ‎- Ph.D. Student of Agronomy, Department of Agricultural Sciences, Islamic Azad University, Mashhad Branch, ‎Mashhad, Iran
2 Associate Professor, Department of Agricultural Sciences, Islamic Azad University, Mashhad ‎Branch, Mashhad, Iran ‎
3 Assistant Professor, Agricultural and Natural Resources Center of Khorasan Razavi, Mashhad, ‎Iran ‎
4 Assistant Professor, Department of Agricultural Sciences, Islamic Azad University, Mashhad ‎Branch, Mashhad, Iran
5 Ministry Of Agriculture-Jahad, Land Affairs Organization of Iran, Tehran, Iran
چکیده [English]

In order to study the effect of deficit irrigation and plant density on antioxidant enzymes activity, compatible ‎Osmolytes, relative water content and yield of baby corn (Pashan cultivar) a field experiment based on ‎randomized complete block design (RCBD) arranged in split-plot with three replications was conducted at the ‎Education-Research Farm (With geographical position: 37°33' north, 59°11' east), Mashhad Branch, Islamic ‎Azad University, Mashhad, Iran, during in cropping season 2018-2019. Irrigation deficit at three levels (0 (Full ‎irrigation), 20 and 40% less than the irrigation requirement) was considered as the main plots and plant density ‎at three levels (100, 150 and 200 thousand plants/ha) were considered at the sub plots. Analysis of variance ‎showed that the effect of deficit irrigation on all variables, effect of plant density on relative water content, ‎husked cob yield, dehusked cob yield and dehusked standard cob yield and interaction between of two factors ‎on all variables (Expect: relative water content and superoxide dismutase activity) were significant. The results ‎showed that with increasing deficit irrigation (increasing stress) and increasing plant density, the relative water ‎content decreased. Also, with increasing deficit irrigation, superoxide dismutase activity increased. Mean ‎comparison of traits under influence of two factors showed that with increase of deficit irrigation and plant ‎density proline content, soluble carbohydrates and the activity of catalase and peroxidase enzymes increased ‎due to increased drought stress and intraspecific competition. Husked cob yield, dehusked cob yield and ‎dehusked standard cob yield decreased due to of deficit irrigation. But at all levels of deficit irrigation, cob yield ‎increased with increasing plant density. In general, the results showed that drought stress increased the content ‎of compatible osmolytes and the activity of antioxidant enzymes in the tested cultivar, but this increase was ‎not sufficient to reduce the effects of stress on yield.‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • Catalase
  • Cob yield
  • Proline
  • Superoxide dismutase

مراجع

ابریشم­چی، پ.، گنجعلی، ع. و ساکنی، ه. 1391. بررسی صفات مورفولوژیک، میزان پرولین و فعالیت آنزیم­های آنتی‌اکسیدان در ژنو تیپ‌های نخود (CicerarietinumL.) در شرایط تنش خشکی. نشریه پژوهش­های حبوبات ایران. 3(2): 30-17.
احمدپور، ع.، فرهادی بانسوله، ب. و قبادی، م. 1396. بررسی اثرات کم آبیاری بر روند رشد و خصوصیات کمی و کیفی ذرت دانه­ای در کرمانشاه. نشریه حفاظت منابع آب و خاک. 6(3): 111-99.
آذری نصرآبادی، ع.، موسوی نیک، س. م.، گلوی، م.، بهشتی، س. ع. ر. و سیروس مهر، ع. ر. 1396. بررسی اثر تنش خشکی در مراحل مختلف رشد بر عملکرد دانه، تجمع اسمولیت­ها و رنگ­دانه­های فتوسنتزی در ژنو تیپ‌های سورگوم دانه­ای (SorghumbicolorL.). نشریه پژوهش­های زراعی ایران. 3(15): 690-676.
باوی، ه.، مرادی تلاوت، م. ر.، سیادت، س. ع. و کوچک زاده، ا. 1395. اثر تراکم بوته بر عملکرد و اجزای عملکرد ذرت شیرین و ذرت بچه KSC403. نشریه پژوهش­های زراعی ایران. 14(1): 108-100.
بروجرد نیا، م.، بی‌همتا، م. ر.، عالمی سعید، خ. و عبدوسی، و. 1395. اثر تنش خشکی بر میزان پرولین، کربوهیدرات­های محلول، نشت الکترولیت­ها و محتوی آب نسبی (.PhaseolusvulgarisL). فصلنامه علمی پژوهشی فیزیولوژی گیاهان زراعی. 8(29). 41-23.
پازکی، ع. ر. 1394. اثر مصرف زئولیت بر میزان بیومارکرهای تخریب، محتوی نسبی آب برگ، نشت الکترولیت­ها و کلروفیل کلزا تحت شرایط تنش کم‌آبی. فصلنامه علمی پژوهشی فیزیولوژی گیاهان زراعی. 7(28): 44-33.
جلیلیان، ع.، قبادی، ر.، شیرخانی، ع. و فرنیا، ا. 1393. بررسی اثرات نیتروژن و تنش خشکی بر اجزای عملکرد، عملکرد و کیفیت دانه ذرت سینگل کراس 704. نشریه زراعت (پژوهش و سازندگی). 102: 160-151.
رحمانی، ا.، خاوری خراسانی، س. و نبوی کلات، س. م. 1388. بررسی اثر تاریخ کاشت و تراکم بوته بر عملکرد، اجزای عملکرد و برخی خصوصیات زراعی ذرت سالادی رقم KSC403su. مجله به زراعی نهال و بذر. 2-25(4): 463-449.
رحیمی،ز.،  حسین­پناهی، ف. و سی­وسه­ مرده، ع. 1398. بررسی اثرات سطوح تنش خشکی بر فعالیت آنزیم­های آنتی‌اکسیدان و برخی صفات فیزیولوژیکی در ارقام حساس و مقاوم به خشکی (.TriticumaestivumL). نشریه پژوهش­های گندم. 2(1): 86-69.
شادمند، ح. و افکاری، ا. 1397. اثر کاربرد پلیمر سوپر جاذب بر برخی صفات بیوشیمیایی و محتوی نسبی آب ارقام لوبیا تحت تنش خشکی. فصلنامه علمی پژوهشی فیزیولوژی گیاهان زراعی. 10(39): 77-61.
شرقی، ط.، بری ابرقویی، ح.، اسدی، م. ح. و کوثری، م. ر. 1389. برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع با استفاده از روش فائو- پنمن- مانتیث و پهنه­بندی آن در استان یزد. فصلنامه علمی- پژوهشی خشک بوم. 1(1): 33-25.
صابری، ح.، نبوی کلات، س. م. و صدرآبادی حقیقی، ر. 1399. اثر کم آبیاری و رقم بر عملکرد و اجزای عملکرد سویا (Glycinmax L.) در استان هرات افغانستان. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 14(2): 521-511.
عزیزی، ف. و ماهرخ، ع. 1391. تأثیر تراکم بوته در تاریخ­های مختلف کاشت بر شاخص­های رشد، عملکرد و اجزای عملکرد ذرت شیرین رقم KSC403su. نشریه پژوهش­های زراعی ایران. 10(4): 773-764.
فاضلی رستم پور، م.، ثقه­الاسلامی، م. ج. و موسوی، س، غ. ر. 1389. بررسی تأثیر تنش خشکی و سوپر جاذب بر محتوی نسبی آب و شاخص کلروفیل برگ و رابطه­ی آن‌ها با عملکرد دانه ذرت. فصلنامه علمی پژوهشی فیزیولوژی گیاهان زراعی. 2(1): 31-19.
فریدونی، م. ج. و فرجی، ه. 1396. تأثیر سطوح مختلف آبیاری و روش­های کشت بر بهره­وری مصرف آب و عملکرد کمی و کیفی ذرت شیرین (Zea mays varsaccharata). نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). 31(4): 1014-1001.
قاضیان تفرشی، ش.، آینه­ بند، ا.، توکلی، ح.، خاوری خراسانی، س. و جلینی، م. 1392. تأثیر کم آبیاری و روش کاشت بر عملکرد و اجزای عملکرد ارقام مختلف ذرت شیرین (Zea mays varsaccharata). نشریه پژوهش­های زراعی ایران. 11(1): 178-171.
میرزایی، م.، معینی، ا. و قناتی، ف. 1392. اثر تنش خشکی بر میزان پرولین و قندهای محلول گیاهچه­های کلزا (BrassicanapusL.). مجله زیست‌شناسی ایران. 26(1): 98-90.
میری، ح. ر. و ضمانی مقدم، ع. 1393. کاربرد خارجی گلایسین بتائین به‌منظور کاهش اثرات تنش خشکی در ذرت (Zea maysL.). نشریه پژوهش­های زراعی ایران. 12(4): 717-704.
نصر اصفهانی، م. 1392. تأثیر تنش خشکی بر رشد و سیستم آنتی‌اکسیدان در سه رقم نخود. نشریه زیست‌شناسی گیاهی. 5(15): 124-111.
ولی زاده قلعه­بیگ، ا.، نعمتی، س. ح.، تهرانی فر، ع. و امامی، ح. 1394. تأثیر سوپر جاذب A200، بنتونیت و تنش خشکی بر صفات فیزیولوژیک و ویتامین ث کاهو در شرایط کشت گلخانه­ای. علوم و فنون کشت­های گلخانه­ای. 6(21): 167-157.
Agarwal, S. and Pandey, V. 2004. Antioxidant enzyme responses to Nacl stress in Cassia angustifolia. Journal of Biology Plant. 48: 555-560.
Ajithkumarand, P. and Panneerselvam, R. 2013. Osmolyte accumulation, photosynthetic pigment and growth of Setariaitalica under drought stress. Asian Pacific Journal. 2: 220-224.
Alscher, R. G., Erturk, N. and Heath, L. S. 2002. Role of superoxide dismutase (SODs) in controlling oxidative stress in plants. Journal of Experimental Botany. 53(372): 1331-1341.
Anjum, S. A., Tanveer, M., Ashraf, U., Hussain, S., Shahzad, B., Khan, I. and Wang, L. 2016. Effect of progressive drought stress on growth, leaf gas exchange, and antioxidant production in two maize cultivars.Environmental Science and Pollution Research. 23: 17132-17141.
Anjum, S. A, Tanveer,  M., Hussain, S., Bao, M., Wang, L. C., Khan, I., Ullah, E., Tung, S. A., Samad, R. A. and Shahzad, B. 2015. Cadmium toxicity in Maize (Zeamays L.): consequences on antioxidative systems, reactive oxygen species and cadmium accumulation. Environmental Science and Pollution Research. 22:17022–17030.
Ashraf,  M. and Foolad,  M. R. 2007. Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. Environmental and Experimental Botany. 59 (2):206–216.
Azarpanah, A., Alizadeh, O. and Dehghanzadeh. H. 2013. Investigation on proline and carbohydrates accumulation in zeamays L. under water stress condition. Extreme life, Biospeology and Asterobiology, International Journal of the BiofluxSocity. 5(1): 42-54.
Azizian, A. and Sepaskhah, A. R. 2014. Maize response to different water, salinity and nitrogen levels agronomic behavior. International Journal of Plant Production. 8(1): 107-130.
Bates L.S., Waldran, R.P.andTeare, I.D. 1973. Rapid determination of free proline for water studies. Plant Soil. 39: 205-207.
Beers, S. and Sizer, I. W. 1952.A spectrophotometric method for measuring the breakdown of hydrogen peroxide by catalase.Biology Chemical. 195: 133-140. 
Blokhina, O., Virolainen, E. and Fagerstedt, K. V.2003. Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review. Annals of Botany,91(2):179-194.
Caludia Castaneda Saucedo, M., Delgado Alvaredo, D., Cordova Tellez, L., Gonzalez Hernandez, V., Tapia Campos, E. and Santacruz Varela, A. 2012. Changes in carbohydrate concentration in leaves, pods and seeds of dry bean plants under drought stress. Interciencia. 37(3): 168-175.
Demiral T. and  Turkan, I. 2004. Does exogenous glycine betaine affect antioxidative system of rice seedlings under NaCl treatment? Journal of Plant Physiology. 161: 1089-1100.
Dutta, D., DuttaMudi, D. and Thentu, T. L. 2015. Effect of irrigation  levels and planting  geometry on growth, cob yield andwater use efficiency of  baby corn (Zea mays L.). Journal of Crop and Weed. 11(2): 105-110.
Ehdaie, B., Alloush, G. A., Madore, M. A. and Waine, J. G. 2006. Genotypic variation for stem reserves and mobilization in wheat: I postanthesis changes in Internode dry matter. Crop Science. 46: 735-746.
Gao, S., Wang, Y., Yu, S., Huang, Y., Liu, H., Chen, W. and He. X. 2020. Effects of drought stress on growth, physiology and secondary metabolites of two Adonis species in Northeast China. Scientia Horticulture. 259: 108795.
Graça, J. P. D., Rodrigues, F. A., Farias, J. R. B., Oliveira, M. C. N. D.,  C.B. Hoffmann-Campoand, C. B. and Zingaretti, S. M. 2010. Physiological parameters in sugarcane cultivars submitted to water deficit. Brazilian Journal of Plant. 22(3): 189-197.
Grieve, C. M. and Grattan, S. R. 1983. Rapid assay for determination of water soluble quaternary ammonium compounds. Plant and Soil. 70: 303-307.
Heath, R. L. and Packer, L. 1968. Photo peroxidation in isolated chloroplasts.Kinetics and stiochemistry of fatty acid peroxidation.Archives of Biochemistry and Biophysics. 125: 189-198.
Hemeda, H. M. and Kelin, B. P. 1990. Effects of naturally occurring antioxidants on peroxidase activity of vegetables extracts. Journal of Food Science. 55 (1): 184-185.
Hojati, M., Modarres-Sanavy, A. M. M., Karimi, M. and Ghanati, F. 2011. Responses of growth and antioxidant systems in Carthamustinctorius L. under water deficit stress. ActaPhysiologiaPlantarum. 33(1): 105-112.
Irigoyen, J. H.,Emerich, D.W. and Sanchez Diaz, M. 1992. Water stress induced changes inconcentration of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa (medicago sativa) plants. Physiologiaplantarum. 84: 55-66.
Khaliq, A., Aslam, F., Matloob, A., Hussain, S., Geng, M., Wahid, A. and Rehman, H. 2015. Seed priming with selenium: consequences for emergence, seedling growth, and biochemical attributes of rice. Biological Trace Element Research. 166: 236–244.
Kirnak, H., Dogan, E and Turkoglu. 2010. Effect of drip irrigation intensity on soybean seed yield and quality in the semi-arid Haran Plain, Turkey. Spanish Journal of Agricultural Research. 8(4): 1208-1217.
Laspina, N. V., Groppa, M. D., Tamaro, M. L. and Benavides, M. P. 2005. Nitric oxide protects sunflower leaves against Cd-induced oxidative stress. Plant Science. 169: 323-330.
Liang, X., Zhang, L., Natrajan, S. K. and Beker, D. F. 2013.Proline mechanisms of stress survival.Antioxid Redox Signal20. 19(9): 998-1011.
Morris, T., Hamilton, G. and Harney, S. 2000. Optimum plant population for fresh market sweet corn in the Northeastern United States.Horticulture and Technology. 10: 331-333. 
Muneer, S., Xia, W.Y., Ming, Y.J., AbrarFaiz, M., Hao, J., Michael, I. T., Yi, Zh., Chen, R. and Xiang, H. J. 2018. Regulated deficit irrigation impact at various growth stages and productivity of soybean.Journal of Natural Sciences. 8(12): 18-28.
Oneto, C. D., Otegui, M. E., Baroli, I., Benzec, A., Faccio, P., Bossio, E., Blumwald, E, and Lewi, D. 2016. Water deficit stress tolerance in maize conferred by expression of an isopentenyltransferase (IPT) gen driven by a stress and maturation-induced promoter. Journal of Biotechnology. 220: 66-77.
Reddy, A.R., Chaitanya, K.V. and Vivekanandan, M. 2004. Drought-induced responses of photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants.Journal of Plant Physiology. 161(11): 1189–1202.
Ritchie, S.W., Nguyen, H.T. and Halody, A.S. 1990. Leaf water content and gas exchange parameters of two wheat genotypes differing in drought resistance. Crop Science. 30: 105-111.
Sekmen, A. H., Ozgur, R., Uzilday, B. and Turkman, I. 2014. Reactive oxygen species scavenging capacities of cotton (Gossypiumhirsutum) cultivars under combined drought and heat induced oxidative stress. Environmental and Experimental Botany. 99: 141-149.
Shakarami, G. and Rafiee, M. 2009. Response of corn (Zea mays L.) to plant pattern and density in Iran.American-Eurasian Journal of Agriculture and Environmental Sciences. 5(1): 69-73.
Shehab, G.G., Ahmed, O. K. and El-Beltagi, H. S. 2010. Effects of various chemical agents for alleviation of drought stress in rice plants (Oryzasativa L.). NotulaeBotanicaeHortiAgrobotaniciCluj-Napocoa. 38 (1): 139-148.
Simova-Stoilova, L., Demirevska, K., Petrova, T., Tsenov, N. and Feller, U .2008.Antioxidative protection in wheat varieties under severe recoverable drought at seedling stage.Plant Soil and Environment. 54(12): 529-536.
Szabados, L. and Savoure, A. 2009.Proline: a multifunctional amino acid. Trends in Plant Science. 2: 89-97.
Toscano, T., Farieri, E., Ferrante, A. and Romano, D. 2016. Physiological and biochemical responses in two ornamental shrubs to drought stress. Frontiers in Plant Science. 7: 1-12.
Verma, S. and Dubey, R. S.2003.Lead toxicity induces lipid peroxidation and alters the activities of antioxidant enzymes in growing rice plants. Plant Science.164: 645-655.
Xue, G. P., McIntyre, C. L., Glassop, D. and Shorter, R. 2008. Use of expression analysis to dissect alteration in carbohydrate metabolism in wheat leaves during stress. Plant Molecular Biology. 67: 197-214.
Zeid, I. M. and Shedeed, Z. A. 2006.Response of alfalfa to putrescine treatment under drought stress.BiologiaPlantarum. 50 (4): 635-640
نشریه آبیاری و زهکشی ایران
دوره 15، شماره 6 - شماره پیاپی 90
بهمن و اسفند 1400
صفحه 1370-1381

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار