Document Type : Research Paper
Authors
scientific member, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
Abstract
In order to study the alleviation of salt stress effects in triticale with bio fertilizers and zinc application, a factorial experiment was conducted based on randomized complete block design with three replications. Experiment factors were included soil salinity (non-salinity, salinity 20, 40 and 60 mM NaCl), biofertilizers (no bio fertilizers, application of mycorrhiza, application of Azotobacter chrocoocoum strain 5 + Psedomunas putida strain 186, both application PGPR + mycorrhiza) and nano zinc oxide (without nano zinc oxide, application of 0.4 and 0.8 g L-1). Results showed that salinity stress decreased photochemical efficiency of photosystem II ( ), chlorophyll content, stomatal conductance, relative water content and grain yield. Whereas, electrical conductivity and grain protein were increased. Means comparison showed that the highest of grain yield, photochemical efficiency of photosystem II, stomatal conductance, relative water content and chlorophyll content were obtained at application of PGPR+mycorrhiza, foliar application of 0.8 g L-1 nano zinc oxide and no-salinity. The highest of electrical conductivity was belonged at salinity of 60 mM, no bio fertilizers and without nano zinc oxide. Salinity of 20, 40 and 60 mM NaCl decreased 8.9%, 22.11% and 32.34% respectively from grain yield and application of biofertilizers and nano zinc oxide compensated 40.17%, 49.74% and 40% respectively from yield reduction. Based on the results, it seems that application of biofertilizers and nano zinc oxide can be recommended for profitable triticale production under soil salinity condition.
Keywords
Main Subjects
کاهش اثرات تنش شوری در تریتیکاله(× Triticosecale)با کاربرد کودهای زیستی و روی
یونس خیریزاده آروق، رئوف سیدشریفی* و راضیه خلیلزاده
ایران، اردبیل، دانشگاه محقق اردبیلی، گروه زراعت و اصلاح نباتات
تاریخ دریافت: 6/5/95 تاریخ پذیرش: 13/3/96
چکیده
تریتیکاله گیاهی ساخته دست بشر است که از تلاقی بین گندم و چاودار بوجود آمده است. در سالهای اخیر، توجه به تریتیکاله بدلیل پتانسیل تولید دانه و استفاده از آن بعنوان علوفه گسترش پیدا کرده است. بمنظور تعدیل اثرات تنش شوری در تریتیکاله با کاربرد کودهای زیستی و روی، آزمایش فاکتوریلی در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی در سال 1393 اجرا گردید. فاکتورهای مورد بررسی شامل شوری خاک در چهار سطح (صفر، 20، 40 و 60 میلیمولار بترتیب معادل 85/1، 7/3 و 55/5 دسیزیمس بر متر از نمک کلرید سدیم)، کودهای زیستی در چهار سطح (عدم کاربرد کود زیستی، کاربرد میکوریز، کاربرد توأم باکتریهای محرک رشد سودوموناس پوتیدا استرین 186 و ازتوباکتر کروکوکوم استرین 5، کاربرد توأم میکوریز و باکتریهای محرک رشد) و محلول پاشی با نانواکسید روی در سه سطح (صفر، 4/0 و 8/0 گرم در لیتر) بود. نتایج نشان داد که تنش شوری کارایی فتوشیمیایی فتوسیستمII (Fv/Fm)، محتوای کلروفیل، هدایت روزنهای، محتوای نسبی آب و عملکرد دانه را کاهش داد در حالی که هدایت الکتریکی و پروتئین دانه افزایش یافت. مقایسه میانگینها نشان داد که بالاترین عملکرد دانه، کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II، هدایت روزنهای، محتوای نسبی آب و محتوای کلروفیل در حالت کاربرد توأم باکتریهای محرک رشد و میکوریز، محلول پاشی 8/0 گرم در لیتر نانواکسید روی و عدم اعمال شوری به دست آمد. بیشترین میزان هدایت الکتریکی در شرایط عدم کاربرد کود زیستی، عدم محلول پاشی و شوری 60 میلیمولار بدست آمد. اعمال شوری 20، 40 و 60 میلیمولار عملکرد دانه را بترتیب 9/8، 11/22 و 34/32 درصد کاهش داد و استفاده توأم کودهای زیستی و نانواکسید روی بترتیب 17/40، 74/49 و40 درصد از این کاهش عملکرد را جبران کردند. بر اساس نتایج این بررسی، بنظر میرسد کاربرد کودهای زیستی و محلول پاشی با نانواکسید روی میتواند برای سودمندی تولید تریتیکاله تحت شرایط شوری خاک توصیه شود.
واژههای کلیدی: شوری، عملکرد دانه، پروتئین دانه، هدایت الکتریکی، هدایت روزنهای
* نویسنده مسؤل، تلفن: 09143556585 ، پست الکترونیکی:Raouf_ssharifi@yahoo.com
مقدمه
تریتیکاله، یک ترکیب ژنتیکی بین گندم و چاودار است و در خاکهایی که برای کشت گندم مناسب نیست از بیوماس کل و عملکرد بیشتری نسبت به گندم برخوردار است (30). این گیاه دارای خصوصیات مطلوب چاودار از جمله رشد سریع و قابلیت تولید در اراضی فقیر و کم بازده و از طرف دیگر دارای خصوصیات برتر کیفی و زراعی گندم میباشد. ارقام مختلف تریتیکاله از سازگاری وسیعی نسبت به تغییرات طول روز و درجه حرارت برخوردار هستند و در شرایط نامساعد عملکرد بالاتری نسبت به گندم دارند (4). تریتیکاله بطور روز افزون برای چرای دام، برداشت برای علوفه، سیلوی کل گیاه، علوفه خشک و اهداف دوگانه علوفه و دانه کشت میشود (31). تریتیکاله بعنوان یک محصول با مزایای زیاد در بیش از 30 کشور جهان کشت میشود. آلمان، فرانسه، لهستان، استرالیا، چین و بلاروس کشورهای پیشرو در تولید تریتیکاله هستند (32).
شوری یکی از مهمترین تنشهای غیر زیستی میباشد که با ایجاد اختلال در فرآیندهای مختلف بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی در گیاهان، در نهایت منجر به کاهش تولید و عملکرد میشود. از این رو یک تهدید جدی برای بهرهوری کشاورزی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک است (56). شرایط ناشی از تنش شوری با محدود کردن جذب آب و ایجاد تنش یونی، موجب تجمع غلظت بالایی از یونهای سمی در سلولهای گیاهی میشود (26). شوری اثرات مختلفی را در فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاهان مانند کاهش کارایی فتوسنتز و ایجاد اختلال در پایداری غشا دارد. کاهش سرعت فتوسنتز ممکن است ناشی از بسته شدن روزنهها، کاهش هدایت مزوفیلی، تنش اسمزی و یا ناشی از آسیب به دستگاه فتوسنتزی باشد (13). شوری باعث طیف وسیعی از اثرات زیانبار مانند مهار فتوسنتز، سنتز رنگدانههای فتوسنتزی، آسیب به نفوذپذیری غشای پلاسمایی، کاهش محتوای نسبی آب برگ و دیگر اختلالات متابولیکی میشود (21). استفاده از کودهای زیستی با بهرهگیری از قارچهای میکوریز و باکتریهای محرک رشد گیاه یکی از راهکارهای موثر در کاهش اثرات سمی ناشی از شوری بالا در رشد گیاهان به شمار می روند (10).
دیمکپا و همکاران (2009) گزارش کردند که میکروارگانیسمهای موجود در ریزوسفر، به ویژه باکتریهای محرک رشد و قارچها میتوانند موجب بهبود عملکرد گیاهان در محیطهای تحت شرایط تنش شوند (10). باکتریهای محرک رشد میتوانند رشد گیاهان را به طور غیر مستقیم از طریق کاهش پاتوژنهای گیاهی و یا بطور مستقیم از طریق تسهیل جذب مواد مغذی از محیط زیست و یا تولید هورمونهایی مانند اکسین، سیتوکینین و جیبرلین بهبود بخشند (2 و 25). ثقفی و همکاران (2013) بیان داشتند که تلقیح بذر گندم با باکتریهای افزاینده رشد موجب افزایش محتوای نسبی آب بافت می شود (42).
قارچهای میکوریز بطور طبیعی یک بخش جداییناپذیر از اکوسیستمها را شامل میشوند، این قارچها با بیش از 80 درصد گونههای گیاهی و بسیاری از گونههای مهم زراعی همزیستی برقرار میکنند. این قارچها به ویژه در سیستمهای کشاورزی ارگانیک و پایدار نقش مهمی داشته و در فرآیندهای زیستی به جای مواد شیمیایی برای کنترل پاتوژنهای گیاهی مورد استفاده قرار میگیرند (19). همزیستی ایجاد شده بین قارچهای میکوریز و ریشه گیاهان نه تنها موجب افزایش سطح ریشه شده و افزایش جذب آب و مواد غذایی از حجم وسیعی از خاک را فراهم می کند، بلکه موجب محافظت از گیاه در برابر انواع تنشهای زنده و غیر زنده میشود (12). کاربرد شش گونه از قارچهای میکوریز باعث افزایش محتوای کلروفیل Acacia auriculiformis تحت شرایط شوری گردید (15). گونک و همکاران (2013) بیان داشتند که قارچهای میکوریز باعث افزایش کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II میشوند (16).
روی از عناصر کممصرف ضروری برای رشد و عملکرد گیاهان است. این عنصر بعنوان یک جزء ساختاری مهم در آنزیمها و پروتئینها و هم چنین در فعالسازی سیستمهای آنزیمی و سنتز پروتئینها، فرآیند فتوسنتز و تشکیل قند، تولید بذر و مکانیسم دفاعی در برابر بیماریهای مختلف نقش بسیار مهمی دارد (50). روی برای تولید کلروفیل، گرده افشانی، لقاح و جوانهزنی مورد نیاز است و نقش مهمی در تولید زیست توده کل ایفا میکند (8). روآچ و لیسزکای (2014) گزارش کردند که روی باعث افزایش کارایی فتوشیمیایی فتوسیتم II، فتوسنتز و محتوای کلروفیل میشود (40).
درک بهتر از واکنشهای فیزیولوژیکی تحت تنش شوری ممکن است به برنامههایی که هدف آنها ایجاد تحمل به شوری در گیاهان است کمک کند. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی اثرات کودهای زیستی و نانواکسید روی بر پروتئین دانه و روند تغییرات هدایت روزنهای، کارایی فتوشیمیایی فتوسیتم II، هدایت الکتریکی، محتوای کلروفیل و عملکرد تریتیکاله در شرایط شوری است.
مواد و روشها
آزمایش در سال زراعی 1393 در گلخانه تحقیقاتی دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی بصورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار اجرا گردید. فاکتورهای مورد بررسی شامل شوری در چهار سطح (صفر، 20، 40 و 60 میلیمولار بترتیب معادل 85/1، 7/3 و 55/5 دسیزیمس بر متر از نمک کلرید سدیم)، کودهای زیستی در چهار سطح (عدم کاربرد کود زیستی، کاربرد میکوریز، کاربرد توأم باکتریهای محرک رشد سودوموناس و ازتوباکتر، کاربرد توأم میکوریز و باکتریهای محرک رشد) و محلول پاشی با نانواکسید روی در سه سطح (صفر، 4/0 و 8/0 گرم در لیتر) بودند. قارچ میکوریزا استفاده شده از گونه mosseae Glomus و باکتریها Psedomunas putida strain 186 و Azotobacter chrocoococum strain 5بودند. باکتریها از موسسه تحقیقات آب و خاک کشور، قارچ میکوریز از شرکت زیست فناوران توران و بذر تریتیکاله رقم جوانیلو از موسسه تحقیقات نهال و بذر کرج تهیه شد. نانواکسید روی مورد استفاده با درصد خلوص 99%، میانگین اندازه ذرات کمتر از 30 میلیمتر و سطح ویژه ذرات بیش از 30 مترمربع بر گرم، تولید کشور چین بود که از شرکت نوترینو تهیه شد.
شوری در دو مرحله از دوره رشد رویشی (مرحله اول در 6-4 برگی و مرحله دوم دو هفته بعد از اعمال شوری اول) اعمال گردید. محلول پاشی با نانواکسید روی در دو مرحله از دوره رشد رویشی (بعد از اعمال شوری اول و مرحله قبل از چکمهزنی) انجام شد. بدلیل حلال نبودن نانواکسید روی در آب، ابتدا در آب دییونیزه به صورت معلق در آمده و با استفاده از لرزش و ارتعاشات دستگاه اولتراسونیک (100 وات و 40 کیلوهرتز به مدت 30 دقیقه) این مواد پخش شده و محلول گردید (39). برای تلقیح بذرها میزان هفت گرم مایه تلقیح که هر گرم آن دارای 107 عدد باکتری زنده و فعال بود استفاده گردید. همچنین از محلول صمغ عربی برای چسبندگی بهتر مایه تلقیح به بذرها استفاده شد. تمام بذرها به مدت دو ساعت در مایه تلقیح در شرایط تاریکی قرار گرفتند (3). قارچ میکوریز به میزان10گرم در کیلوگرم خاک بر اساس توصیه شرکت زیست فناوران توران، با خاک گلدان مخلوط گردید. 40 عدد بذر در هر گلدان برای اعمال تراکم 400 بذر در متر مربع که تراکم مطلوب و توصیه شده برای این رقم است، کشت شد. اولین آبیاری بعد از کاشت و آبیاریهای بعدی بسته به شرایط محیطی و نیاز گیاه زراعی انجام شد. در طول دوره رشد کنترل علفهای هرز به طریقه دستی انجام شد. گلدانها در شرایط گلخانهای در دمای 20 تا 30 درجه سانتیگراد با طول دوره روشنایی 16-15 ساعت (با استفاده از ترکیبی از لامپهای معمولی و مهتابی) و رطوبت نسبی 7±65 درصد نگهداری شدند. خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک مورد استفاده در جدول 1 آورده شده است.
روند تغییرات محتوای نسبی آب بافت برگ پرچم بعد از ظهور برگ پرچم در فواصل زمانی هر 4 روز یک بار با استفاده از روش چلاه و همکاران (2011) اندازهگیری گردید (9).
جدول1- خصوصیات فیزیکو شیمیایی خاک مورد استفاده
مشخصه |
آهک |
رس |
سیلت |
شن |
کربن آلی |
نیتروژن |
|
فسفر |
پتاسیم |
روی |
pH |
درصد اشباع |
بافت |
|
(درصد) |
|
(میلی گرم بر کیلوگرم) |
|
|
|
|
||||||
میزان |
15 |
23 |
42 |
35 |
62/0 |
062/0 |
|
8/19 |
212 |
28 |
8/7 |
47 |
سیلتی لومی |
بدین صورت که نمونههای برگ پرچم بلافاصله بعد از نمونهبردای توزین و وزن تر آنها یادداشت گردید و سپس به مدت 24 ساعت در آب مقطر قرار داده شدند. بعد از گذشت 24 ساعت، وزن آماس یافته اندازهگیری و وزن خشک نیز از توزین نمونهها بعد از قرار دادن نمونههای آماس یافته در آون با دمای 75 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت، حاصل شد. محتوای نسبی آب بافت از رابطه 1 محاسبه گردید:
RWC = (FW -DW)/(TW -DW) ×100 رابطه 1:
که در این رابطه RWC محتوای نسبی آب، FW وزن تر، TW وزن آماس یافته و DW وزن خشک است.
برای اندازهگیری هدایت روزنهای برگ پرچم، از 66 روز بعد از سبز شدن هر چهار روز یک بار توسط دستگاه پرومتر (Porometer AP4, Delta-T Devices Ltd., Cambridge, UK) از هر تیمار به طور تصادفی 4 برگ پرچم توسعه یافته انتخاب و اندازهگیری شدند.
برای اندازهگیری فلورسانس کلروفیل برگ پرچم، از 66 روز بعد از سبز شدن هر چهار روز یک بار توسط دستگاه (Chlorophyll fluorometer; Optic Science-OS-30 USA) از هر تیمار به طور تصادفی 4 برگ پرچم توسعه یافته (در فاصله زمانی ساعت 10-8 صبح) انتخاب و بعد از 15 دقیقه تاریکی توسط کلیپسهای مخصوص، شاخصهای Fo، Fm، و Fv/Fm اندازهگیری شدند (5).
برای اندازهگیری محتوای کلروفیل برگ پرچم، از 66 روز بعد از سبز شدن هر چهار روز یک بار توسط دستگاه (SPAD-502; Konica Minolta Sensing, Inc., Japan) از هر تیمار به طور تصادفی 4 برگ پرچم و از 3 قسمت هر برگ پرچم اندازهگیری شد و میانگین داده های حاصل بعنوان محتوای کلروفیل یادداشت گردید.
برای اندازهگیری هدایت الکتریکی (EC) برگ پرچم، نمونههای برگ پرچم در بشرهای محتوی 25 میلیلیتر آب تقطیر شده به مدت 24 ساعت در دمای اتاق قرار گرفت و سپس میزان هدایت الکتریکی توسط دستگاه EC متر (مدلMi 180 Bench Meter) بر حسب میکروزیمنس بر سانتیمتر اندازهگیری شد.
برای اندازهگیری میزان پروتئین دانه از روش سه مرحلهای کجلدال (هضم، تقطیر، تیتراسیون) استفاده شد. در زمان رسیدگی به منظور تعیین عملکرد، 10 بوته از هر گلدان انتخاب شد و عملکرد تک بوته در بوتههای انتخابی اندازهگیری و میانگین دادههای حاصل بعنوان ارزش آن صفت در جدول تجزیه واریانس منظور گردید. برای تجزیه دادهها و رسم نمودارها از نرم افزارهای SAS 9.1 و Excel استفاده شد و میانگینها با آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد مقایسه شدند.
نتایج
بر اساس نتایج جدول تجزیه واریانس اثر شوری، کودهای زیستی، نانواکسید روی و اثر ترکیب تیماری این سه عامل بر عملکرد و پروتئین دانه در سطح احتمال یک درصد معنیدار گردید (جدول2).
بیشترین عملکرد تک بوته (64/3 گرم در بوته) در عدم اعمال شوری، کاربرد توأم باکتریهای محرک رشد و میکوریز و محلول پاشی 8/0 گرم در لیتر نانواکسید روی و کمترین آن (65/1 گرم در بوته) در شوری 60 میلیمولار، عدم کاربرد کودهای زیستی و عدم محلول پاشی بدست آمد (جدول 3).
جدول 2- تجزیه واریانس اثر نانواکسید روی، کودهای زیستی و محدودیت آبی بر عملکرد و پروتئین دانه تریتیکاله
|
|
|
میانگین مربعات |
منابع تغییرات |
درجه آزادی |
عملکرد تک بوته |
پروتئین دانه |
تکرار |
2 |
** 39/0 |
** 73/0 |
شوری |
3 |
** 81/6 |
** 03/169 |
کودهای زیستی |
3 |
** 25/2 |
** 64/9 |
نانواکسید روی |
2 |
** 47/1 |
** 68/19 |
شوری × کودهای زیستی |
9 |
** 058/0 |
** 39/1 |
شوری × نانواکسید روی |
6 |
** 004/0 |
** 26/1 |
نانواکسید روی × کودهای زیستی |
6 |
* 002/0 |
** 53/0 |
شوری × نانواکسید روی × کودهای زیستی |
18 |
** 011/0 |
* 27/0 |
اشتباه آزمایشی |
94 |
0064/0 |
132/0 |
ضریب تغییرات (%) |
- |
16/3 |
45/2 |
* و ** به ترتیب معنیدار در سطح احتمال پنج و یک درصد
جدول 3- مقایسه میانگین اثر ترکیب تیماری نانواکسید روی، کود زیستی و شوری بر عملکرد و میزان پروتئین دانه تریتیکاله
درصد پروتئین دانه |
عملکرد تک بوته (گرم) |
|
|
|||||||||||||||||
|
سطوح روی (گرم در لیتر) |
|
|
|
سطوح روی (گرم در لیتر) |
|
|
کود زیستی شوری |
||||||||||||
8/0 |
4/0 |
0 |
|
8/0 |
4/0 |
0 |
|
|
||||||||||||
wx 43/11 |
xy 97/10 |
y 59/10 |
|
h 82/2 |
j 68/2 |
no 45/2 |
عدم کاربرد کود زیستی |
|
||||||||||||
s-u 47/12 |
uv 09/12 |
wx 25/11 |
|
d 1/3 |
fg 89/2 |
ij 72/2 |
میکوریز |
صفر |
||||||||||||
st 75/12 |
t-v 28/12 |
vw 72/11 |
|
b 39/3 |
d 1/3 |
d 1/3 |
باکتری |
|
||||||||||||
pq 88/13 |
s-u 66/12 |
t-v 19/12 |
|
a 64/3 |
b 41/3 |
d 11/3 |
میکوریز+ باکتری |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
l-n 92/14 |
qr 51/13 |
rs 94/12 |
|
k 6/2 |
o 43/2 |
p 34/2 |
عدم کاربرد کود زیستی |
|
||||||||||||
l-n 1/15 |
op 26/14 |
st 75/12 |
|
gh 86/2 |
k 6/2 |
mn 49/2 |
میکوریز |
20 میلیمولار |
||||||||||||
h-j 95/15 |
m-o 82/14 |
qr 41/13 |
|
e 3 |
f 93/2 |
ij 72/2 |
باکتری |
|
||||||||||||
gh 42/16 |
h-j 95/15 |
no 63/14 |
|
c 28/3 |
e 01/3 |
f 91/2 |
میکوریز+ باکتری |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
l-n 01/15 |
l-n 01/15 |
m-o 82/14 |
|
p 32/2 |
r 12/2 |
t 93/1 |
عدم کاربرد کود زیستی |
|
||||||||||||
g-i 32/16 |
f-h 51/16 |
no 54/14 |
|
o 43/2 |
q 2/2 |
s 06/2 |
میکوریز |
40 میلیمولار |
||||||||||||
i-k 76/15 |
i-k 76/15 |
k-m 29/15 |
|
l 54/2 |
p 32/2 |
q 21/2 |
باکتری |
|
||||||||||||
g-i 32/16 |
h-j 95/15 |
j-l 48/15 |
|
fg 89/2 |
i 73/2 |
lm 52/2 |
میکوریز+ باکتری |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
b 55/17 |
b-f 07/17 |
e-g 61/16 |
|
rs 08/2 |
u 82/1 |
v 65/1 |
عدم کاربرد کود زیستی |
|
||||||||||||
bc 45/17 |
bc 46/17 |
d-g 7/16 |
|
r 12/2 |
t 96/1 |
u 82/1 |
میکوریز |
60 میلیمولار |
||||||||||||
bc 45/17 |
c-g 89/16 |
b-e 17/17 |
|
p 33/2 |
q 2/2 |
t 94/1 |
باکتری |
|
||||||||||||
a 2/18 |
b-d 26/17 |
f-h 51/16 |
|
p 31/2 |
q 23/2 |
r 13/2 |
میکوریز+ باکتری |
|
||||||||||||
|
59/0 |
|
|
|
04/0 |
|
|
LSD0.05 |
||||||||||||
میانگینهای با حروف مشابه در هر صفت اختلاف آماری معنیداری با هم ندارند.
نتایج حاصل از مقایسه میانگینها نشان داد که بیشترین درصد پروتئین (2/18 درصد) در شوری 60 میلیمولار، کاربرد توأم باکتریهای محرک رشد و میکوریزی و محلول پاشی 8/0 گرم در لیتر نانواکسید روی و کمترین درصد پروتئین (59/10 درصد) در عدم اعمال شوری، عدم کاربرد کودهای زیستی و عدم محلول پاشی بدست آمد (جدول 3).
بررسی روند تغییرات فلورسانس حداقل (Fo) در پاسخ به محلولپاشی نانواکسید روی و کاربرد باکتریهای محرک رشد و میکوریز در طول فصل رشد نشان داد اعمال شوری در سطوح مختلف باعث افزایش Fo شده است. بعلاوه میزان فلورسانس حداقل (Fo) همواره در شرایط عدم اعمال شوری کمتر از شرایط شوری بود که میتواند ناشی از افزایش مقدار کلروفیل (شکل 4) بدلیل محلولپاشی نانواکسید روی و کاربرد کودهای زیستی (باکتریهای محرک رشد و میکوریز) باشد که سبب کاهش میزان فلورسانس حداقل شده است (شکل 1). در 94 روز پس از سبز شدن بیشترین فلورسانس حداقل (184) از ترکیب تیماری شوری 60 میلیمولار، عدم کاربرد کودهای زیستی و عدم محلولپاشی با نانواکسید روی بدست آمد. کمترین میزان آن (149) از محلولپاشی 8/0 گرم در لیتر نانواکسید روی و کاربرد توأم باکتریهای محرک رشد و میکوریز در شرایط عدم اعمال شوری بدست آمد (شکل 1).
نتایج اندازهگیری فلورسانس حداکثر (Fm) نشان میدهد که در شرایط اعمال سطوح مختف شوری، فلورسانس حداکثر کاهش یافت. نتایج نشان داد 94 روز پس از سبز شدن بیشترین میزان فلورسانس حداکثر (396) مربوط به محلولپاشی 8/0 گرم در لیتر نانواکسید روی، کاربرد توأم باکتریهای محرک رشد و میکوریز در شرایط عدم اعمال شوری بود و کمترین میزان آن (220) در ترکیب تیماری شوری 60 میلیمولار، عدم کاربرد کودهای زیستی و عدم محلول پاشی نانواکسید روی بود (شکل 2).
روند تغییرات عملکرد کوانتومی در پاسخ به کاربرد کودهای زیستی و محلولپاشی با نانواکسید روی در شرایط شوری و عدم شوری از الگوی نسبتاً یکسانی برای تمام تیمارها تبعیت کرد (شکل 3). بنظر میرسد استفاده از نانواکسید روی و باکتریهای محرک رشد و میکوریز در شرایط شوری و عدم اعمال شوری موجب بهبود فعالیتهای فتوسنتزی گیاه شده است. کارایی فتوسنتزی (Fv/Fm) در شرایط اعمال سطوح مختلف شوری روند کاهشی داشت، به طوریکه در 94 روز پس از سبز شدن حداکثر میزان Fv/Fm برگ پرچم (624/0) در ترکیب تیماری محلولپاشی 8/0 گرم در لیتر نانواکسید روی، کاربرد توأم باکتریهای محرک رشد و میکوریز در شرایط عدم شوری و حداقل آن (163/0) در ترکیب تیماری عدم محلولپاشی و عدم کاربرد کودهای زیستی در شرایط شوری 60 میلیمولار بدست آمد (شکل 3).
بررسی روند تغییرات محتوای کلروفیل برگ پرچم در شکل 4 نشان میدهد که این تغییرات در تمامی تیمارها روند نزولی نسبتاً مشابهی داشت، بطوریکه محتوای کلروفیل در مراحل اول نمونه برداری بالا بوده است و سپس تا انتهای فصل رشد به دلیل نزدیک شدن به مرحله رسیدگی فیزیولوژیکی و همچنین پیر شدن برگها روند نزولی داشت. نتایج نشان داد در اثر محلولپاشی نانواکسید روی و کاربرد میکوریز و باکتریهای محرک رشد، روند تغییرات عدد کلروفیلمتر نوسان کمتری نشان داد. بطوریکه در 94 روز پس از سبز شدن حداکثر محتوای کلروفیل برگ پرچم (3/41) در ترکیب تیماری محلولپاشی 8/0 در لیتر نانواکسید روی، کاربرد توأم باکتریهای محرک رشد و میکوریز در شرایط عدم اعمال شوری و حداقل آن (9/17) در ترکیب تیماری شوری 60 میلیمولار، عدم محلولپاشی و عدم کاربرد کودهای زیستی بدست آمد (شکل 4). این در حالی است که بیشترین و کمترین میزان فلورسانس کلروفیل (Fv/Fm) نیز در همین تیمارها بدست آمد (شکل 3).
بررسی روند تغییرات هدایت الکتریکی در پاسخ به شوری در طول فصل رشد نشان داد که هدایت الکتریکی برگ پرچم در اثر محلولپاشی نانواکسید روی و کاربرد میکوریز و باکتریهای محرک رشد نسبت به شاهد کاهش یافت (شکل 5). طوری که 94 روز پس از سبز شدن، بیشترین هدایت الکتریکی (9/268 میکروزیمنس بر سانتیمتر) مربوط به تیمار اعمال شوری 60 میلیمولار، عدم محلول پاشی با نانواکسید روی و عدم کاربرد کودهای زیستی و کمترین آن (5/148 میکروزیمنس بر سانتیمتر) از تیمار محلولپاشی 8/0 گرم در لیتر نانواکسید روی و کاربرد توأم میکوریز و باکتریهای محرک رشد در شرایط عدم اعمال شوری بدست آمد (شکل 5).
بررسی روند تغییرات هدایت روزنهای در بین تیمارهای آزمایش مشخص کرد که هدایت روزنهای برگ پرچم در طول دوره رشد گیاه با گذشت زمان از روند کاهشی برخوردار بودند (شکل 6). بطوریکه 94 روز پس از سبز شدن، بیشترین هدایت روزنهای (6/24 میلیمول بر مترمربع بر ثانیه) در ترکیب تیماری عدم اعمال شوری، کاربرد توأم میکوریز و باکتریهای محرک رشد و محلولپاشی 8/0 گرم در لیتر نانواکسید روی و کمترین آن (5/11 میلیمول بر مترمربع بر ثانیه) از تیمار عدم محلول پاشی و عدم کاربرد کودهای زیستی در شرایط شوری 60 میلیمولار بدست آمد (شکل 6).
تأثیر محدودیت آبی بر روند تغییرات محتوای نسبی آّب برگ پرچم در طول فصل رشد از الگوی نسبتاً یکسانی برای تمامی تیمارها تبعیت کرد. با افزایش سطح شوری محتوای نسبی آب نسبت به عدم اعمال شوری کاهش بیشتری را نشان داد (شکل 7). در 94 روز پس از سبز شدن، بیشترین میزان محتوای نسبی آب (99/58 درصد) در تیمار محلولپاشی 8/0 گرم در لیتر نانواکسید روی و کاربرد توأم باکتریهای محرک رشد و میکوریز در شرایط عدم شوری و کمترین آن (9/24 درصد) در تیمار شوری 60 میلیمولار، عدم محلول پاشی و عدم کاربرد کودهای زیستی بدست آمد (شکل 7).
بحث
آبیاری کامل و کاربرد کودهای زیستی موجب افزایش عملکرد گردید. بخشی از افزایش عملکرد در شرایط آبیاری کامل و کاربرد باکتریهای محرک رشد و میکوریز را میتوان به برهمکنش مثبتی که میان آنها وجود دارد نسبت داد بدین صورت که کودهای زیستی از طریق ایجاد چرخه مواد غذایی و قابل دسترس ساختن آنها، افزایش حفظ سلامتی ریشه در طول دوره رشد در رقابت با پاتوژنهای ریشه و افزایش جذب عناصر غذایی موجب رشد گیاه شده و از این طریق به افزایش عملکرد کمک میکنند (2 و41). رایت و همکاران (1998) اظهار داشتند که کربن اضافی تثبیت شده توسط گیاهان میکوریزی شده به قارچهای میکوریز تخصیص مییابد و این قارچها با ایفای نقش مخزن اضافی برای آسیمیلاتها، موجب تحریک فتوسنتز گیاه میزبان شده و از این طریق به بهبود عملکرد کمک میکنند (55). کایا و همکاران (2002) بهبود عملکرد و اجزای عملکرد را به واسطه تلقیح بذر با باکتریهای محرک رشد به نقش موثر این باکتریهای در تثبیت نیتروزن و رهاسازی آن در مراحل حساس رشدی نظیر ساقهدهی و خوشهدهی نسبت دادند (22). مادر و همکاران (2011) گزارش کردند که در اثر تلقیح توأم بذر گندم با قارچ میکوریز و سودوموناس، عملکرد دانه به میزان 41 درصد نسبت به شاهد افزایش نشان داد (29). همانتراجان و گری (1988) علت افزایش عملکرد و اجزای عملکرد در اثر کاربرد روی را به تأثیر این عنصر در افزایش کلروفیل برگ و غلظت ایندول استیک اسید نسبت دادند (20).
شوری در بیشتر موارد موجب کاهش پروتئین در گیاهان تحت تنش میشود که دلیل این امر، کاهش ستنز پروتئین و افزایش فعالیت آنزیمهای هیدرولیزکننده پروتئین است. افزایش سطح پروتئین در شرایط شوری بدلیل افزایش سنتز پروتئینهای نو القا شده از شوری یا کاهش فعالیت آنزیمهای پروتئولیتیک است (37). در تلقیح بذر با باکتریهای محرک رشد میزان پروتئین دانه افزایش یافت که بنظر میرسد علت این افزایش با توسعه سیستم ریشهای گیاه، تثبیت بیولوژیکی موثرتر و بهتر نیتروژن مرتبط باشد (35). گلیک و همکاران (2001) بهبود درصد پروتئین دانه را در حالت تلقیح بذر با باکتریها به تثبیت بیولوژیکی نیتروژن و فراهمی آن در زمان پر شدن دانه نسبت دادند (14). ساجدی و رجالی (1390) نیز بیان داشتند که کاربرد قارچ میکوریز و روی باعث افزایش مقدار پروتئین دانه ذرت میشود (1).
فلورسانس اولیه (Fo) توسط تنشهای محیطی دچار تغییر میشود که علت آن دگرگونی ساختار و تغییر در رنگدانههای فتوسیستم II میباشد (7). از آنجایی که تیمار محلولپاشی 8/0 گرم در لیتر نانواکسید روی و کاربرد توأم باکتریهای محرک رشد و میکوریز نسبت به سایر تیمارها دارای محتوای آب نسبی بیشتری است (شکل 7)، بنظر میرسد استفاده از این ترکیب تیماری توانسته است به نحو مناسبتری از رطوبت خاک استفاده کند. شاید اهمیت رطوبت نسبی از این نظر باشد که بین این ویژگیها و تعداد زیادی از ویژگیهای فیزیولوژیک گیاه از جمله سرعت تبادل کربن و میزان هدایت روزنهای ارتباط مستقیمی وجود دارد، در نتیجه شرایط فتوسنتزی بهتر، مانع از افزایش بیش از حد فلورسانس حداقل شده است (38). بنظر میرسد کاربرد توأم میکوریز و باکتریهای محرک رشد باعث افزایش توسعه سیستم ریشهای و هدایت روزنهای (شکل 6) شده است. ضمن آنکه باکتریهای محرک رشد و قارچ میکوریز احتمالاً دارای اثرات همافزایی با یکدیگر هستند که در نهایت منجر به بهبود پارامترهای فلورسانس تریتیکاله در شرایط تنش شوری شده است.
کاهش در فلورسانس حداکثر (Fm) در شرایط تنش نشان دهنده اکسیداسیون کمتر QA است که موجب کاهش واکنشهای فتوشیمیایی در شرایط تنش میشود (54). تنش با تأثیر منفی که بر آسیمیلاسیون کربن میگذارد، ظرفیت پذیرش و انتقال الکترون را کاهش داده، در نتیجه سیستم به سرعت به Fm میرسد که نتیجه آن کاهش فلورسانس متغیر (Fv) خواهد بود. از طرفی، با افزایش شدت نور، سیستم فتوسنتزی با یک روش تنظیمی برای کاهش انرژی القا شده تحریکی، انرژی مازاد را به صورت فرآیند غیر تشعشعی از دست میدهد. با این مکانیسم تنظیمی، ضمن حفاظت از مراکز واکنش، موجب میگردد که حداقل صدمه به این مراکز وارد شود (7).
فلورسانس کلروفیل چندین پارامتر دارد که میتواند جهت بررسی تنش و آثار منفی آن بر روی فتوسنتز استفاده شود. نسبت فلورسانس متغیر (Fv) و فلورسانس اولیه (Fo) پارامترهایی هستند که کارایی فتوسنتزی را نشان میدهند. با افزایش میزان تنش نسبت Fv/Fm کاهش یافته که نشانه کاهش میزان حفاظت نوری و تقلیل کارایی فتوسنتزی است. مقدار Fv/Fm نشان دهنده ظرفیت انتقال الکترون از فتوسیستم II است (36). تنش با ایجاد اختلال در مسیر انتقال الکترون و تخریب بافتهای مرتبط با فتوسنتز، گیاه را از استفاده مطلوب از سوبسترا و انرژی باز میدارد و موجب کاهش عملکرد دانه میشود (46). سایر و همکاران (2008) گزارش کردند عملکرد کوانتومی فتوسیستم IIتوسط قارچهای میکوریز افزایش مییابد (45). قارچهای میکوریز نقش مهمی را در بهبودFv/Fm بواسطه بهبود وضعیت تغذیهای گیاهان ایفا میکنند. باکتریهای محرک رشد میتوانند رشد گیاه را با از بین بردن میکروارگانیسمهای بیماریزا، حل فسفات نامحلول و تولید تنظیم کنندههای رشد گیاهی بهبود بخشند. بنابراین، Fv/Fm را بوسیله بهبود وضعیت تغذیهای گیاه، به ویژه فسفر که عنصر مهمی برای بهبود فتوسنتز است افزایش میدهند (24).
بر اساس نظر لیندکوئیست و همکاران (2005) گیاهانی که شاخص کلروفیل بالاتری دارند دوام بیشتری داشته و مدت زمان استفاده از تشعشع و فتوسنتز در آنها افزایش مییابد. بنابراین کاهش ظرفیت ذخیرهسازی و کارایی تولید میتواند به دلیل تأثیر سوء تنش بر میزان سبزینگی گیاه نیز باشد (27). اثرات مفید تلقیح باکتری بر افزایش محتوای کلروفیل بنظر میرسد ناشی از دسترسی بالاتر گیاه به نیتروژن به واسطه تثبیت نیتروژن توسط باکتریهای محرک رشد باشد. همچنین افزایش سطوح اتیلن توسط تنش شوری و خشکی میتواند منجر به پیری برگ گردد، ولی در حضور باکتریهای محرک رشد حاوی ACC دی آمیناز، ساخت اتیلن بطور معنیداری کاهش مییابد (3) بنابراین تجزیه کلروفیل کاهش مییابد. بطورکلی، بهبود شرایط تغذیهای و محیطی توسط قارچ میکوریز باعث افزایش توان گیاه در تولید کلروفیل در برگها و تولید انرژی بیشتر میشود که این یه احتمال زیاد بر میزان کلروفیل نیز تأثیر میگذارد. سانازرو و همکاران (2005) گزارش کردند که گیاهان تلقیح شده با قارچ میکوریز گونه Glomus intraradicesمیزان کلروفیل بالاتری نسبت به گیاهان بدون تلقیح داشتند (44). افزایش میزان کلروفیل در اثر تلقیح با میکوریز میتواند ناشی از جذب فسفر از خاک توسط گیاه باشد (49). شارما و همکاران (1994) گزارش کردند کاربرد روی باعث افزایش محتوای کلروفیل و فعالیت فتوسنتزی در برگهای کلم شد (48).
اثر شدید تنش محیطی بهویژه تنش شوری بر گیاه، تغییر ساختار غشای سلولی است که با افزایش تراوایی و تراوش یونها مشخص میشود (23). بررسیها نشان میدهد که تنشهای غیر زیستی مانند تنش شوری با تولید رادیکالهای آزاد، منجر به پراکسیداسیون چربیهای غشا در برگها و سنبله گندم میشوند (6) که این امر کاهش پایداری غشا را به دنبال دارد. خندان بجندی و همکاران (2009) نیز بیان کردند که با افزایش رادیکالهای آزاد تحت شرایط تنش، تعداد زیادی از ترکیبات سلولی از جمله لیپید، پروتئین و کلروفیل آسیب میبینند که این امر موجب پراکسیداسیون چربیهای غشای سلولی و کاهش پایداری آن میشود (23). مشخص شده است که افزایش کلرید سدیم موجب کاهش پتاسیم میشود و بدلیل افزایش یونهای سدیم، پایداری غشا نیز تحت تأثیر قرار میگیرد (51). نقاشزاده (2014) بیان داشت کاربرد قارچ میکوریز با افزایش جذب مواد غذایی، توسعه سیستم ریشهای و بهبود وضعیت آبی گیاهان موجب ثبات غشای سلولی در گیاه ذرت میشود (33). تلقیح با باکتریهای محرک رشد کاهش نشت الکترولیت تحت شرایط تنش را موجب میشود (43).
تنشهای محیطی از جمله شوری با تأثیری که بر میزان جذب آب دارد، منجر به تغییر در باز شدن روزنهها میشود و با ادامه تنش و کاهش باز شدن روزنهها، تغییر در میزان غلظت دی اکسید کربن در محلهای کربوکسیلاسیون، تحت تأثیر قرار گرفتن چرخه تثبیت کربن و پمپ پروتون را به دنبال دارد (34). بطور کلی، با افزایش شوری، هدایت روزنهای کاهش و مقاومت آن افزایش مییابد و این امر در نهایت، به ممانعت از رشد گیاه منجر میشود. همچنین، گیاهان جهت کنترل شرایط آبی خود در مواجهه با تنش، دو مکانیسم هورمونی دارند که یکی از آنها تغییر میزان گشودگی منافذ روزنهای است. کاهش هدایت روزنهای، بیانکننده تغییر در موقعیت اسمزی محیط ریشه است که به سرعت روابط آبی را در اندامهای هوایی، تحت تأثیر قرار میدهد (28). شوری موجب تولید ABA در ریشهها میشود که با انتقال به اندام هوایی، بسته شدن روزنهها را بهدنبال دارد و سرانجام، رشد سلولی را محدود میکند. بسته شدن روزنهها با ایجاد اختلال در تبادل گازی به تولید گونههای فعال اکسیژن منتهی میشود (52). بنظر میرسد پیش تیمار بذر با باکتری بدلیل گسترش ریشه و دسترسی بهتر به منابع آبی، موجب کاهش آبسیزیک اسید و افزایش هدایت روزنهای شده است. وانگ و جین (2005) گزارش کردند کمبود روی از طریق کاهش هدایت روزنهای موجب کاهش ظرفیت فتوسنتزی میشود (53). روی با نقشی که در حفظ پتاسیم در سلولهای نگهبان روزنه دارد باعث کنترل هدایت روزنهای میشود (53).
از آنجایی که محتوای نسبی آب، مقدار حقیقی آبی را که گیاه جهت رسیدن به اشباع کامل نیاز دارد، بیان میکند، شاخص مفیدی برای بررسی تعادل آبی گیاه است (17). محتوای نسبی آب برگ در واقع ابزار مناسبی برای گزینش گیاه متحمل در شرایط تنش است و بطور معنیداری تحت تنش شوری کاهش مییابد (11). گزارشها نشان دادهاند که گیاهان تلقیح شده با میکوریز همواره محتوای نسبی آب بیشتری نسبت به گیاهان غیرمیکوریزی دارند. گائو و همکاران (2010) گزارش کردند که ریشههای تلقیح شده با قارچ میکوریز میتوانند در حجم وسیعی از خاک پراکنده شوند و این قارچها به کمک هیفهای خود باعث بهبود جذب آب و مواد غذایی از خاک میشوند. بنابراین وضعیت آبی مناسب گیاه در حالت کاربرد میکوریز میتواند در نتیجهی فعالیت ریشههای تلقیح شده با میکوریز باشد (18). شاهارونا و همکاران (2006) گزارش کردند که تلقیح با باکتریهای محرک رشد موجب افزایش 5 تا 16 درصدی محتوای نسبی آب در شرایط عدم تنش و 29-22 درصدی در شرایط محدودیت آبی نسبت به شاهد میشود (47).
نتیجه گیری کلی
با افزایش شوری عملکرد، هدایت روزنهای، عملکرد کوانتومی، محتوای کلروفیل، محتوای نسبی آب کاهش و هدایت الکتریکی و محتوای پروتئین دانه افزایش یافت. کاربرد کودهای زیستی (میکوریز و باکتریهای محرک رشد) و محلول پاشی با نانواکسید روی در مقایسه با عدم کاربرد و عدم محلول پاشی منجر به بهبود عملکرد دانه، هدایت روزنهای، عملکرد کوانتومی، محتوای کلروفیل، محتوای نسبی آب، هدایت الکتریکی و پروتئین دانه گردید. نتایج نشان داد که اعمال شوری 20، 40 و 60 میلیمولار از نمک کلرید سدیم عملکرد دانه را بترتیب 9/8، 11/22 و 34/32 درصد کاهش داد و استفاده توأم کودهای زیستی و نانواکسید روی بترتیب 17/40، 74/49 و 40 درصد از این کاهش عملکرد را جبران کرد. بنظر میرسد کاربرد توام میکوریز با باکتریهای محرک رشد و محلولپاشی با نانواکسید روی با نقشی که در تعدیل اثرات شوری دارند میتوانند در بهبود رشد و تولید تریتیکاله موثر واقع شوند.