نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
گروه زراعت، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
In order to study the effect of Sodium Selenate, Titanium dioxide and Growth regulator (Hamon Green®) on some physiological traits, yield and oil content of Goldasht cultivar of safflower under drought stress, a split plot experiment was conducted in a randomized complete block design with three replications in Agricultural Research Center of Zabol University (Chah-e-Nime). The main factor included irrigation cut off levels based on the phenological stages of growth in three levels: I1 = control (complete irrigation), I2= irrigation up to stage R2 (flowering) and I3= irrigation up to stage R1 (branching) and sub-factor including control(not spraying), Sodium selenate (2 mM), Titanium dioxide (0.03%), Growth regulator (0.1 L). Drought stress reduced biological yield, seed yield, 1000 seed weight, relative water content and chlorophyll content (SPAD), but seed and biological yield did not differ significantly between two levels of I1 and I2. The highest amounts of catalase(I2+not spraying),and proline, ascorbate and guaiacol peroxidase was obtained from the interaction of stress(I3) and not spraying. The highest amount of soluble carbohydrates was observed in irrigation + Hamon Green® spraying. The treatments applied did not have a significant effect on seed oil percentage. In general, treatment in order to observe water consumption in the production of safflower in Goldsch cultivar seems appropriate.
کلیدواژه‌ها [English]
گلرنگ (Cartamus tinctorius)، گیاهی از خانوادۀ Asteraceae است که گلبرگ و روغن دانۀ آن کاربردهای متعدد طبی، صنعتی و غذایی دارند و بیش از 90 درصد اسیدهای چرب غیراشباع به‌ویژه اسیدچرب لینولئیک و اولئیک را دارد که آن را برای تغذیه مناسب می‌کنند (Ahmadi and Omidi, 1994).
تنش خشکی، یکی از مهم‌تربن عوامل محدودکنندۀ رشد گیاهان است و ازآنجاکه بخش اعظم اراضی ایران در نواحی خشک و نیمه‌خشک قرار دارند، دسترسی کم به آب آبیاری مشکل‌آفرین است (Tavakoli, 2002). تنش خشکی آثار متعددی بر شاخص‌های کمّی و کیفی گیاه دارد که مهم‌ترین آنها، کاهش سرعت نمو، کاهش رشد طولی ساقه و کاهش رشد برگ‌هاست و علت این پدیده، اثر منفی تنش خشکی بر فرایندهای فتوسنتز، تغذیه، روابط هورمونی و آبی گیاه است (Chabak, 1996). تنش خشکی سبب هیدرولیز پروتئین‌های تیلاکوئیدی، کاهش مقدار کلروفیل a و b، تخریب رنگدانه‌ها و تشکیلات فتوسنتزی می‌شود (Niakan and Ghorbanli, 2007).
سلنیوم، عنصری ضروری برای انسان‌ها و حیوانات است که هنوز نقش آن در گیاهان به‌طور کامل شناخته نشده است (Hartikainen et al., 2000)؛ باوجوداین، پژوهش‌ها نشان داده‌اند افزودن کودهای سلنیوم‌دار به خاک سبب افزایش رشد و عملکرد گیاهان می‌شود (Hawkesford and Zhao, 2007). سلنیوم موجب افزایش ظرفیت آنتی‌اکسیدانی برخی گیاهان می‌شود و مقاومت گیاه را در برابر تنش‌های محیطی افزایش می‌دهد (Hanson et al., 2004). طبق نظر پژوهشگران، استفاده از سلنیوم در گیاهان زراعی بر تقویت رشد و بهبود کیفیت آنها مؤثر است (Seppanen et al., 2010; Stibilj et al., 2011). به نظر می‌رسد استفاده از دانه‌های پلت‌شدۀ سلنیوم برای بهبود نقص سلنیوم در کشت چمن مناسب باشد (Mora et al., 2015).
محلول هامون گرین®، تنظیم‌کنندۀ رشد است و نقش مهمی در ساختمان دیوارۀ سلولی، جذب کلسیم، مقاومت در برابر تنش‌ها و ماندگاری محصولات کشاورزی دارد. هامون گرین حاوی سلنیوم (عنصری ضروری برای گیاهان، حیوانات و انسان) و دیگر مواد مؤثر است. بیشتر غلات و گیاهان علوفه‌ای حتی زمانی که در خاک‌های با مقدار زیاد سلنیوم رشد می‌کنند، در جذب سلنیوم نسبتاً ضعیف‌اند (Nowak et al., 2004). سلنیوم در گیاهانی که مقادیر زیادی از آن را در خود ذخیره می‌کنند، نقش مؤثری دارد؛ باوجوداین، عنصری ضروری برای گیاهان طبقه‌بندی نشده است (Shanker, 2006).
تیتانیوم، عنصر سودمندی است که سبب افزایش و تحریک رشد می‌شود و جذب برخی عناصر نظیر نیتروژن، فسفر، کلسیم، منیزیم، آهن، منگنز و روی را تحریک می‌کند (Pais, 1983). با‌توجه‌به نقشی که تیتانیوم در اسیمیلاسیون نیتروژن و فتوسنتز طی تنش خشکی دارد، کاربرد آن می‌تواند بر عملکرد تأثیرگذار باشد. نانوذرات تیتانیوم‌دی‌اکسید آثار عمیق و مختلفی روی ویژگی‌های فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و ریخت‌شناختی محصولات زراعی دارند (Mishra et al., 2014). هدف پژوهش حاضر، بررسی اثر محلول‌پاشی سدیم‌سلنات، تیتانیوم‌دی‌اکسید و تنظیم‌کنندۀ رشد (هامون گرین®) بر عملکرد کمّی و کیفی و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی گیاه گلرنگ در معرض تنش خشکی است.
مواد و روش‌ها
آزمایش در سال زراعی 96-95 به‌شکل کرت‌های خرد‌شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در پژوهشکدۀ کشاورزی دانشگاه زابل واقع در شهرستان زهک (چاه نیمه) روی گیاه گلرنگ در شرایط مزرعه انجام شد. عامل اصلی شامل سطوح قطع آبیاری بر اساس مراحل فنولوژیک رشد (Tanaka et al., 2002) در سه سطح I1= شاهد (آبیاری کامل)، =I2 آبیاری تا مرحلۀ R2 (تکمیل گلدهی) و =I3 آبیاری تا مرحلۀ R1 (تکمیل شاخهدهی) و عامل فرعی شامل شاهد (بدون محلول‌پاشی)، سدیم‌سلنات (2 میلی‌مولار)، تیتانیوم‌دی‌اکسید (03/0 درصد) و تنظیم‌کنندۀ رشد (1/0 لیتر طبق راهنمای محصول) بود. محلول‌پاشی در مرحلۀ گلدهی ساقۀ اصلی گیاه انجام شد. پیش از کاشت، نمونه‌برداری از خاک مزرعه انجام شد (جدول 1). بذرهای گلرنگ (رقم گلدشت) از مرکز تحقیقات کشاورزی زابل تهیه شدند. تنظیم‌کنندۀ رشد آلی (هامون گرین®) شامل ترکیبات نانوسلنیوم، آنتوسیانین، الکل‌استیک و کلسیم آلی از شرکت سروش سپهر هامون تهیه شد. آماده‌سازی زمین شامل شخم، دیسک و تسطیح بود. کرت‌های فرعی با ابعاد 2×3 متر ایجاد شدند. فاصلۀ بین تکرارها و کرت‌های اصلی 5/1 متر و فاصلۀ بین کرت‌های فرعی و فاصلۀ بین ردیف‌ها 50 سانتی‌متر و روی ردیف 5 سانتی‌متر در نظر گرفته شد. کاشت در 15 آذر 1395 انجام و هم‌زمان با کشت بذرها، کود اوره به مقدار 55 گرم در فاصلۀ بین ردیف‌های کاشت در هر کرت فرعی استفاده شد. آبیاری اول بلافاصله پس‌از کشت و سپس آبیاری در تمام دورۀ رشد بر اساس نیاز گیاه انجام و آبیاری کرت‌های در معرض تنش مطابق با مراحل فنولوژیکی رشد قطع شد.
جدول 1- ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش
|
هدایت الکتریکی (دسی‌زیمنس‌برمتر) |
اسیدیته کل اشباع |
فسفر قابل‌جذب (پی‌پی‌ام) |
پتاسیم قابل‌جذب (پی‌پی‌ام) |
نیتروژن (درصد) |
کربن آلی (درصد) |
شن (درصد) |
سیلت (درصد) |
رس (درصد) |
بافت خاک |
|
3/3 |
2/8 |
9/2 |
570 |
083/0 |
93/0 |
7/36 |
44/39 |
86/23 |
لومی رسی |
محلول‌پاشی در ساعت 5 بعدازظهر به کمک سم‌پاش دستی و در هوای صاف و ملایم اِعمال شد؛ به‌طوری‌که برگ‌های گیاه کاملاً خیس شدند. برداشت در 26 خرداد و پس‌از رسیدگی فیزیولوژیکی انجام شد. برداشت از دو ردیف میانی با حذف اثر حاشیه‌ای در سطح 2 مترمربع انجام شد.وزن هزار دانه، عملکرد دانه و گلبرگ و عملکرد زیستی محاسبه شد. اندازه‌گیری غیرتخریبی کلروفیل برگ با دستگاه (SPAD-502, Minlota, Japan) انجام شد. پس‌از انتخاب سه برگ متوالی سالم از هر بوته (پنج بوته از هرکرت)، عدد کلروفیل‌متر خوانده و میانگین عددهای خوانده‌شده برای هر تیمار در نظر گرفته شد. محتوای نسبی آب برگ (RWC) به روش Barr و Weatherley (1968)، کربوهیدرات محلول در دانه به روش Irrigoyen و همکاران (1992)، میزان پرولین برگ به روش Bates و همکاران (1973)، آنزیم کاتالاز به روش Boyer (1987)، آنزیم آسکوربات‌پراکسیداز به روش Nakano و Asada (1981) و آنزیم گایاکول‌پراکسیداز به روش Paglia و Valentine (1967) در مرحلۀ گلدهی اندازه‌گیری شد. اندازه‌گیری روغن پس‌از آسیاب‌کردن دانه‌ها با دستگاه سوکسله انجام شد.
تجزیه‌وتحلیل آماری: محاسبه‌های آماری با نرم‌افزار MSTATC انجام و میانگین‌ها به روش آزمون حداقل اختلاف معناداری در سطح احتمال 5 درصد مقایسه شدند. رسم نمودار‌ها و جدول‌ها با نرم‌افزار‌های Excel و Word انجام شد.
نتایج و بحث.
رطوبت نسبی برگ (RWC): نتایج نشان دادند اثر تنش خشکی بر رطوبت نسبی برگ در سطح احتمال خطای 5 درصد معنادار است (جدول 2). در آزمایش حاضر، میزان رطوبت نسبی برگ با افزایش میزان تنش (قطع آبیاری) کم شد؛ به‌طوری‌که کمترین میزان رطوبت نسبی برگ به قطع آبیاری در مرحلۀ تکمیل شاخهدهی (I3) مربوط بود (شکل 1، A). در آزمایشی با چهار سطح تنش خشکی روی گلرنگ مشخص شد مقدار نسبی آب برگ در سطوح تنش خشکی کاهش معناداری نسبت به شاهد دارد (Ghassemi-Golezani and Afkhami, 2018). Pasban Eslam (2004) با بررسی ژنوتیپ‌های کلزا گزارش کرد تنش کمبود آب سبب کاهش میزان رطوبت نسبی برگ و افزایش دمای برگ می‌شود و این تغییرات در ژنوتیپ‌های متحمل‌تر در مقایسه با سایر ژنوتیپ‌ها کمتر و پایداری عملکرد بیشتر است. Afkari و همکاران (2009) اظهار کردند میانگین رطوبت نسبی به‌دست‌آمده از سطوح مختلف تنش خشکی در گیاه آفتابگردان دارای اختلاف معنادار است؛ آنها معتقدند همراه با کاهش پتانسیل آب سلول‌های برگ، رطوبت نسبی برگ کاهش می‌یابد. پتانسیل آب خاک با کاهش میزان آب خاک، منفی‌تر و جذب آب برای گیاه مشکل‌تر می‌شود؛ در این حالت، میزان آبی که گیاه جذب می‌کند و درنتیجه، میزان آب در بافت‌ها کاهش می‌یابد.
کربوهیدرات محلول دانه: نتایج تجزیه واریانس نشان دادند اثر متقابل تنش خشکی و محلول‌پاشی بر میزان کربوهیدرات محلول دانه در سطح احتمال خطای 5 درصد معنادار است (جدول 2). مقایسۀ میانگین‌ها نشان داد بیشترین میزان کربوهیدرات محلول در دانه به تیمار محلول‌پاشی تنظیم‌کنندۀ رشد در سطح آبیاری شاهد و کمترین مقدار آن به تیمار محلول‌پاشی سدیم‌سلنات در سطح آبیاری شاهد مربوط است (شکل 1، B). قندهای محلول به‌شکل تنظیم‌کنندۀ اسمزی، ثبات‌دهندۀ غشاهای سلولی و حفظ‌کنندۀ تورژسانس سلول‌ها عمل می‌کنند؛ درحقیقت، در گیاهانی که قندهای محلول در پاسخ به تنش خشکی تجمع می‌یابند، تنظیم اسمزی بهتر انجام می‌شود Slama et al., 2007)). به نظر می‌رسد در شرایط آزمایش حاضر، تنظیم اسمزی از طریق کربوهیدرات به‌خوبی درگیاه گلرنگ انجام نشده است.
پرولین: نتیجۀ تجزیه واریانس داده‌ها (جدول 2) نشان داد اثر متقابل تنش خشکی و محلول‌پاشی بر پرولین در سطح احتمال خطای 5 درصد معنادار است. مقایسۀ میانگین‌ها نشان داد (شکل 1، C) بیشترین میزان پرولین به تیمار قطع آبیاری در مرحلۀ تکمیل شاخهدهی (I3) و بدون محلول‌پاشی و همچنین با اختلاف اندک به تیمار قطع آبیاری در مرحلۀ تکمیل شاخهدهی (I3) و محلول‌پاشی تنظیم‌کنندۀ رشد مربوط است. پرولین، آمینواسید ذخیره‌شده در سیتوپلاسم سلول است که مولکول‌های آن بخش‌های آب‌دوست و آب‌گریز دارند. پرولین محلول می‌تواند حلالیت پروتئین‌های مختلف را تحت‌تأثیر قرار دهد و از غیرطبیعی‌شدن آلبومین جلوگیری کند؛ ویژگی یادشده از این امر ناشی می‌شود که رابطۀ متقابل بین پرولین و سطح پروتئین‌های آب‌گریز برقرار می‌شود و به‌علت افزایش سطح کل مولکول‌های پروتئین‌های آب‌دوست، پایداری آنها افزایش می‌یابد و از تغییر ماهیت آنها جلوگیری می‌شود. آنزیم‌ها به‌علت ساختمان پروتئینی خود تحت‌تأثیر سازوکار یادشده قرار می‌گیرند و محافظت می‌شوند (Asada, 1994). در برخی گیاهان، مقدار چندین آمینواسید طی مراحل اولیۀ تنش خشکی افزایش می‌یابد و با ادامۀ تنش خشکی، آمینواسید پرولین بیشتر تجمع می‌یابد و ذخیره می‌شود. در تنش خشکی، پرولین در تمام اندام‌های گیاه کامل تجمع می‌یابد، ولی سریع‌ترین انباشت را در برگ‌ها دارد (Rajinder, 1987). نتایج پژوهش حاضر با یافته‌های During (1992) و Wu و Garg (2003) مطابقت دارند؛ به‌طوری‌که این پژوهشگران اظهار داشتند طی تنش خشکی درازمدت، انتقال مواد به‌علت کاهش آب دردسترس سبب تغییر غلظت برخی از متابولیت‌ها می‌شود؛ از سوی دیگر، میزان محلول‌های سازگار به خشکی مانند قندها، آمینواسیدهای ویژه نظیر پرولین، گلیسین و بتائین افزایش می‌یابد.Movahedi Dehnavi (2017) اظهار داشت افزایش قندهای محلول و محتوای پرولین عامل مهمی در افزایش میزان مقاومت گیاهان به تنش است و کمتربودن مقدار پرولین در تیمارهای در معرض تنش و محلول‌پاشی نشان می‌دهد احتمالاً به‌علت برخی از سازوکارهای بهبوددهنده، آنها کمتر تحت‌تأثیر تنش قرار گرفته‌اند.
کاتالاز: تأثیر تنش خشکی، محلول‌پاشی و اثر متقابل تنش خشکی و محلول‌پاشی بر فعالیت آنزیم کاتالاز در سطح احتمال خطای 1 درصد معنادار بود (جدول 2). مقایسۀ میانگین داده‌ها (شکل 2، D) نشان داد بیشترین مقدار این آنزیم به تیمار قطع آبیاری در مرحلۀ تکمیل گلدهی (I2) و نبود محلول‌پاشی و همچنین قطع آبیاری در مرحلۀ تکمیل شاخهدهی (I3) و محلول‌پاشی تیتانیوم‌دی‌اکسید مربوط است و کمترین مقدار آن به تیمارهای نبود تنش خشکی و نبود محلول‌پاشی و نبود تنش خشکی و محلول‌پاشی تنظیم‌کنندۀ رشد تعلق دارد. فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان در شرایط تنش برای زنده‌ماندن سلول و ادامه‌یافتن فعالیت گیاه حیاتی است. به‌طور‌کلی می‌توان گفت علت افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز در شرایط تنش خشکی این است که با کاهش آب دردسترس برای گیاه و افزایش تولید رادیکال‌های اکسیژن، این آنزیم به‌شکل یکی از اجزای مهم سازوکار دفاعی در گیاه عمل می‌کند. فعالیت بسیاری از آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در واکنش به تنش خشکی افزایش می‌یابد (Salekjalali et al., 2012). اگرچه واکنش آنزیم کاتالاز در شرایط تنش خشکی متغیر است، مشخص شده است افزایش فعالیت کاتالاز می‌تواند سلول‌ها را از آثار پراکسیدازهیدروژن محافظت کند و در شرایط عادی، حضور کاتالاز در سلول‌ها نقش مهمی را در افزایش مقاومت به تنش اکسیداتیو بازی می‌کند. کاتالاز یکی از مهم‌ترین آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی است که نقش مهمی را در سمیت‌زدایی پراکسیدازهیدروژن بازی می‌کند (Reddy et al., 2004)؛ افزایش فعالیت کاتالاز در سایر مطالعه‌ها نیز گزارش شده است (Huseynova et al., 2012). Ghobadi و همکاران (2013) بیان کردند فعالیت آنزیم کاتالاز در شرایط تنش شدید در جو بیشتر از تنش ملایم و همچنین فعالیت کاتالاز در شرایط تنش ملایم بیشتر از شرایط آبیاری کامل است. علاوهبر مرحلۀ رشد گیاه، مقدار افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز به رقم، نوع بافت گیاهی، شرایط آزمایش، شدت تنش اِعمال‌شده و ... بستگی دارد؛ ولی نظر غالب پژوهشگران، تأکید بر افزایش فعالیت کاتالاز در شرایط تنش نسبت به شرایط بدون تنش است. پژوهشی روی گیاه ذرت نشان داد اثر نانوذرات تیتانیوم روی شاخص‌های سوپراکسیددیسموتاز و کاتالاز در سطح 1 درصد معنادار است و بیشترین میانگین فعالیت آنزیم‌های سوپراکسیددیسموتاز و کاتالاز در محلول‌پاشی نانوذرات تیتانیوم 03/0 درصد به دست می‌آید (Moaveni et al., 2011).
جدول 2- تجزیه واریانس صفت‌های اندازه‌گیری‌شدۀ گلرنگ در آزمایش
|
منابع تغییر |
میانگین مربعات |
|||||||||||
|
درجۀ آزادی |
رطوبت نسبی برگ |
کربوهیدرات |
پرولین |
کاتالاز |
آسکوربات |
گایاکول‌پراکسیداز |
شاخص کلروفیل (SPAD) |
عملکرد زیستی |
وزن هزار دانه |
عملکرد دانه |
درصد روغن |
|
|
تکرار |
2 |
ns006/0 |
ns012/0 |
ns757/0 |
ns005/0 |
*005/0 |
ns759/6 |
ns409/303 |
ns255/388628 |
*887/515 |
162/89179ns |
ns531/60 |
|
تنش |
2 |
*048/0 |
ns028/0 |
**100/77 |
**014/0 |
ns001/0 |
**699/221 |
*720/1176 |
*959/9078730 |
038/961** |
313/1728004* |
ns732/34 |
|
خطای اصلی |
4 |
006/0 |
031/0 |
453/3 |
001/0 |
001/0 |
227/3 |
254/70 |
261/145631 |
981/39 |
717/111548 |
163/19 |
|
محلول‌پاشی |
3 |
ns003/0 |
ns034/0 |
**219/3 |
**002/0 |
**002/0 |
**555/204 |
ns224/14 |
*147/3467744 |
ns229/97 |
*695/241041 |
ns236/2 |
|
تنش×محلول‌پاشی |
6 |
ns003/0 |
*062/0 |
*877/1 |
**003/0 |
**001/0 |
**960/476 |
ns440/11 |
ns868/553455 |
ns767/2 |
ns242/53607 |
ns431/1 |
|
خطای فرعی |
18 |
003/0 |
020/0 |
663/0 |
00004/0 |
00003/0 |
054/42 |
023/41 |
254/840099 |
534/96 |
627/56281 |
207/10 |
|
ضریب تغییرات (درصد) |
|
84/8 |
23/9 |
11/17 |
88/17 |
74/4 |
12/23 |
43/12 |
76/14 |
65/6 |
89/10 |
79/11 |
*، ** و ns به‌ترتیب معنادار در سطح 5 درصد، 1 درصد و بدون معناداری
شکل 1- مقایسه میانگین آثار متقابل تیمارها بر میانگین رطوبت نسبی برگ (A)، کربوهیدرات‌ها (B) و پرولین (C)؛ مقادیر میانگین 3 تکرار ±انحراف معیار هستند و حرف‌های غیرمشترک، تفاوت معنادار در سطح P<0.05 را با استفاده از آزمون LSD نشان می‌دهند.
آسکوربات: نتایج تجزیه واریانس نشان دادند تأثیر برهم‌کنش تنش خشکی و محلول‌پاشی بر آنزیم آسکوربات در سطح احتمال خطای 1 درصد معنادار است (جدول 2). مقایسۀ میانگین داده‌ها (شکل 2، E) نشان داد بیشترین مقدار این آنزیم به تیمار قطع آبیاری در مرحلۀ تکمیل شاخهدهی (I3) و نبود محلول‌پاشی مربوط است. نتایج پژوهش حاضر با یافته‌های Jung در سال ۲۰۰۴ مطابقت دارند؛ به‌طوری‌که این پژوهشگر در بررسی تغییرات متابولیسم آنتی‌اکسیدانت در برگ‌های جوان و بالغ آرابیدوپسیس در معرض تنش خشکی ملاحظه کرد میزان فعالیت آنزیم پراکسیداز در برگ‌های گیاهان در معرض تنش خشکی نسبت به گیاهان بدون تنش به‌طور معناداری بیشتر است. آنزیم‌های آسکوربات‌پراکسیداز، پراکسیداز و کاتالاز نقش موازی و مشابهی را در سیستم دفاعی گیاه ایفا می‌کنند؛ به‌طوری‌که هر سه وظیفۀ سم‌زدایی و تجزیۀ پراکسیدهیدروژن تولیدشده در سلول‌ها را به عهده دارند (Ariano et al., 2005). آنزیم پراکسیداز با سم‌زدایی پراکسیدهیدروژن و حذف مالون‌دی‌آلدئید که سبب پراکسیداسیون غشا می‌شود، نقشی مهم و کلیدی در محافظت گیاه در برابر تنش ایفا می‌کند (Hojati et al., 2011)؛ در همین زمینه، افزایش آنزیم‌های ضداکسنده بر اثر تنش خشکی در گلرنگ (Amiri et al., 2013) و کنجد (Nouripur sakht and Ehsanzadeh, 2012) گزارش شده است. Amiri و همکاران (2013) اظهار داشتند با افزایش دورۀ آبیاری و اِعمال تنش بیشتر، آنزیم‌های گایاکول‌پراکسیداز و آسکوربات‌پراکسیداز افزایش می‌یابند.
گایاکول‌پراکسیداز: نتایج تجزیه واریانس داده‌ها (جدول 2) نشان دادند اثر تنش خشکی، محلول‌پاشی و برهم‌کنش تنش خشکی و محلول‌پاشی بر آنزیم گایاکول‌پراکسیداز در سطح احتمال خطای 1 درصد معنادار است. بر اساس مقایسۀ میانگین‌ها (شکل 3)، بیشترین مقدار این آنزیم در تیمار قطع آبیاری در مرحلۀ تکمیل شاخهدهی (I3) و نبود محلول‌پاشی مشاهده می‌شود و کمترین مقدار آن به تیمار نبود تنش خشکی و محلول‌پاشی سدیم‌سلنات مربوط است. پراکسیدازها، مجموعه‌ای از آنزیم‌های چرخۀ آسکوربات- گلوتاتیون‌ردوکتاز هستند که می‌توانند با حذف آب‌اکسیژنه، آن را به آب تبدیل کنند. پژوهشگران بسیاری فعالیت این آنزیم‌ها را عاملی کلیدی برای حفاظت گیاهان در برابر تنش‌های محیطی دانسته‌اند (Meloni et al., 2003). Unyayar و Cekic (2005) گزارش کردند تنش خشکی سبب افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت در گوجه‌فرنگی می‌شود.
شاخص کلروفیل (SPAD):نتایج تجزیه واریانس نشان دادند شاخص کلروفیل (SPAD) در سطح احتمال خطای 5 درصد تحت‌تأثیر تنش خشکی قرار می‌گیرد (جدول 2)، ولی اثر محلول‌پاشی و اثر متقابل تیمارها معنادار نیست. مقایسۀ میانگین‌ها نشان داد میزان کلروفیل سطوح شاهد و آبیاری تا مرحلۀ گلدهی نسبت به آبیاری تا مرحلۀ تکمیل شاخهدهی (تنش خشکی شدید) بیشتر است (شکل 4). در شرایط تنش اکسنده و تنش‌های محیطی مانند خشکی، میزان تولید رادیکال‌های فعال و درنتیجه، پراکسیداسیون لیپیدی افزایش می‌یابد و مشخص شده است تخریب کلروفیل نتیجۀ پراکسیداسیون لیپیدهای غشاست (Gong et al., 2005). کاهش محتوای کلروفیل در تنش خشکی به‌علت کاهش عوامل لازم برای سنتز کلروفیل و تخریب ساختمان آن است؛ به این معنا که کاتابولیسم کلروفیل در شرایط تنش خشکی افزایش می‌یابد و علت عمدۀ آن علاوهبر موارد یادشده، پیری زودرس برگ‌ها در اثر اختلال هورمونی ناشی از تنش خشکی است (Kafi and Rustami, 2009). کاهش میزان کلروفیل در اثر کمبود رطوبت خاک در آزمایش‌های انجام‌شده روی گیاهان خردل، سویا، گندم، نعناع، انیسون، ریحان سبز، توت‌فرنگی، چغندرقند و ذرت گزارش شده است (Moeini Alishah, 2006).
شکل 2- مقایسه میانگین آثار متقابل تیمارها بر میانگین کاتالاز (A) و آسکوربات (B)؛ مقادیر میانگین 3 تکرار ±انحراف معیار هستند و حرف‌های غیرمشترک، تفاوت معنادار در سطح P<0.05 را با استفاده از آزمون LSD نشان می‌دهند.
شکل 3- مقایسۀ میانگین آثار متقابل تیمارها بر میانگین آنزیم گایاکول‌پراکسیداز؛ مقادیر میانگین 3 تکرار ±انحراف معیار هستند و حرف‌های غیرمشترک، تفاوت معنادار در سطح P<0.05 را با استفاده از آزمون LSD نشان می‌دهند.
شکل 4- مقایسۀ میانگین آثار سطوح تنش خشکی بر محتوای کلروفیل (SPAD)؛ مقادیر میانگین 3 تکرار ±انحراف معیار هستند و حرف‌های غیرمشترک، تفاوت معنادار در سطح P<0.05 را با استفاده از آزمون LSD نشان می‌دهند.
عملکرد زیستی: اثر تنش خشکی بر عملکرد زیستی در سطح احتمال خطای 5 درصد معنادار شد (جدول 2)؛ به‌طوری‌که افزایش تنش به کاهش عملکرد زیستی منجر شد. بیشترین عملکرد زیستی (6/7155 کیلوگرم در هکتار) به تیمار شاهد مربوط بود که اختلاف معناداری با آبیاری تا مرحلۀ تکمیل گلدهی (I2) نداشت و کمترین عملکرد زیستی (4/5442 کیلوگرم در هکتار) برای تیمار قطع آبیاری در مرحلۀ تکمیل شاخهدهی (I3) به دست آمد (شکل 5). Mazaheri و همکاران (2002) اظهار کردند تنش خشکی با تأثیر بر هورمون‌های تنظیم‌کنندۀ رشد (جیبرلین و سایتوکینین) و کاهش این هورمون‌ها سبب کاهش فرایند تقسیم سلولی و درنتیجه، کاهش تعداد برگ، فواصل میانگره، وزن تر و وزن خشک و درنهایت، کاهش عملکرد زیستی می‌شود. افت وزن خشک بخش‌های رویشی طی مرحلۀ زایشی و در اثر افزایش رقابت برای جذب آب و پیری برگ‌ها از دیگر دلایل کاهش عملکرد زیستی نمونه‌های در معرض تنش کم‌آبی است. تیمارهای محلول‌پاشی تأثیر معناداری در سطح احتمال خطای 5 درصد بر عملکرد زیستی داشتند (جدول 2) بیشترین عملکرد زیستی به تیمار شاهد و محلول‌پاشی تیتانیوم‌دی‌اکسید با مقادیر به‌ترتیب 8/6840 و 7/6613 کیلوگرم در هکتار و کمترین عملکرد زیستی (3/5513 کیلوگرم در هکتار) به محلول‌پاشی سدیم‌سلنات مربوط بود (شکل 6).
شکل 5- مقایسۀ میانگین آثار تنش خشکی بر عملکرد زیستی؛ مقادیر میانگین 3 تکرار ±انحراف معیار هستند و حرف‌های غیرمشترک، تفاوت معنادار در سطح P<0.05 را با استفاده از آزمون LSD نشان می‌دهند.
شکل 6- مقایسۀ میانگین آثار محلول‌پاشی بر عملکرد زیستی؛ مقادیر میانگین 3 تکرار±انحراف معیار هستند و حرف‌های غیرمشترک، تفاوت معنادار در سطح P<0.05 را با استفاده از آزمون LSD نشان می‌دهند.
به نظر می‌رسد تیتانیوم با افزایش تشکیل کلروفیل، فعالیت روبیسکواکتیواز و مقدار فتوسنتز سبب افزایش عملکرد می‌شود (Gao et al., 2008). Soltani و همکاران (2014) اظهار کردند اثر متقابل غلظت نانوذرات تیتانیوم‌دی‌اکسید در مرحلۀ رشدی گیاه عدس روی صفت عملکرد زیستی در سطح احتمال 1 درصد معنادار است؛ به‌طوری‌که محلول‌پاشی غلظت 02/0 درصد نانوذرات دی‌اکسید‌تیتانیوم در مرحلۀ 60 درصد ساقه سبب بیشترین عملکرد زیستی شد، ولی محلول‌پاشی غلظت یادشده در مرحلۀ گلدهی کمترین عملکرد زیستی را در پی داشت.
وزن هزار دانه: وزن هزار دانه تحت‌تأثیر تنش خشکی در سطح احتمال خطای 1 درصد معنادار شد (جدول 2). مقایسۀ میانگین‌ها (شکل 7) نشان داد بیشترین وزن هزار دانه در سطح شاهد به دست می‌آید و اگرچه سایر سطوح تیماری وزن هزار دانۀ کمتری دارند، اختلاف معناداری با یکدیگر ندارند. Amiri و همکاران (2013) اظهار داشتند سطح سوم تنش خشکی (25/0 درصد ظرفیت مزرعه) سبب کاهش 5/19 درصدی وزن هزار دانه نسبت به سطح اول تنش (نبود تنش) می‌شود که با نتایج آزمایش حاضر همخوانی دارد. تنش خشکی در زمان پرشدن دانه سبب کاهش طول مدت این دوره و درنتیجه، کوچک‌شدن دانه‌ها می‌شود و علت کاهش وزن هزار دانه، کاهش میزان فتوسنتز است و کاهش انتقال مواد به دانه‌ها که از مهم‌ترین دلایل آن، کاهش دوره پرشدن دانه، کاهش میزان رنگیزه و آنزیم‌های فتوسنتزی به‌ویژه روبیسکو است (Singh et al., 1990).
شکل 7- مقایسۀ میانگین آثار سطوح تنش خشکی بر وزن هزار دانه؛ مقادیر میانگین 3 تکرار±انحراف معیار هستند و حرف‌های غیرمشترک، تفاوت معنادار در سطح P<0.05 را با استفاده از آزمون LSD نشان می‌دهند.
عملکرد دانه: تأثیر تنش خشکی و محلول‌پاشی بر عملکرد دانه در سطح احتمال خطای 1 درصد معنادار شد و برهم‌کنش تنش خشکی و محلول‌پاشی معنادار نشد (جدول 2). در مقایسۀ میانگین اثر تنش خشکی بر عملکرد دانه (شکل 8، F) مشخص شد میزان عملکرد دانه با افزایش تنش (قطع آبیاری) کم می‌شود؛ با این توضیح که سطوح شاهد و آبیاری تا مرحلۀ تکمیل گلدهی (I2) عملکرد مشابهی داشتند و اختلاف معناداری مشاهده نشد، ولی سطح آبیاری تا مرحلۀ تکمیل شاخهدهی (I3) سبب کاهش بیشتر عملکرد دانه شد و اختلاف معناداری با سایر سطوح داشت. برخی پژوهشگران گزارش کرده‌اند بیشترین میزان کاهش عملکرد دانه طی تنش خشکی در مرحلۀ زایشی گیاه گلرنگ رخ می‌دهد که علت ناباروری گل‌ها در اثر تنش خشکی و نشان‌دهندۀ حساسیت زیاد این مرحله به تنش خشکی است (Abedi Baba-Arabi et al., 2011). متداول‌ترین پاسخ گیاهان به خشکی، بسته‌شدن روزنه‌ها و تولید بیشتر انواع مختلفی از متابولیت‌های ثانویه به‌منظور جلوگیری از اتلاف آب و خسارت اکسیداتیو است. گزارش شده است تنش شدید خشکی وزن خشک ریشه و اندام هوایی، رنگدانه‌های کلروفیلی و رطوبت نسبی را به‌طور معناداری کاهش می‌دهد (Alaei et al.,2013) که با تنایج آزمایش حاضر در زمینۀ رطوبت نسبی و شاخص کلروفیل مطابقت دارد. Ebrahimi و همکاران (2017) بیان کردند تنش خشکی بیشترین تأثیر را بر عملکرد دانۀ گلرنگ دارد؛ به‌طوری‌که در اثر تنش خشکی، 20 تا 30 درصد از عملکرد دانه کاسته می‌شود. در بررسی اثر محلول‌پاشی، مقایسۀ میانگین‌ها (شکل 8، G) نشان داد بیشترین عملکرد دانه به تیمارهای بدون محلول‌پاشی و محلول‌پاشی تیتانیوم‌دی‌اکسید و در مرتبۀ بعدی، محلول‌پاشی سدیم‌سلنات تعلق دارد و محلول‌پاشی تنظیم‌کنندۀ رشد کمترین عملکرد دانه را در پی دارد. در آزمایشی با بررسی آثار محلول‌پاشی نانوذرات تیتانیوم‌دی‌اکسید بر ویژگی‌های گندم در معرض شرایط تنش خشکی گزارش شد بیشترین میزان عملکرد دانه در آبیاری معمولی به مرحلۀ گلدهی و غلظت 02/0 درصد تیتانیوم‌دی‌اکسید و بیشترین میزان عملکرد دانه در تنش خشکی به مرحلۀ ساقه‌دهی و غلظت 02/0 درصد تیتانیوم‌دی‌اکسید مربوط است؛ درنتیجه، کاربرد محلول‌پاشی نانوذرات با غلظت 02/0 درصد در شرایط تنش خشکی نسبت به استفاده‌نکردن از محلول‌پاشی در همین شرایط، عملکرد دانه را 13/23 درصد افزایش می‌دهد (Jaberzadeh et al., 2009). افزایش عملکرد سویا بر اثر استفاده از تیتانیوم‌دی‌اکسید گزارش شده است (Lu et al., 2002). پژوهش‌ها نشان می‌دهند اثر سلنیوم روی عملکرد دانه معنادار است و سبب کاهش اثر تنش خشکی و افزایش عملکرد دانه می‌شود (Kuznetsov et al., 2004). پژوهشگران گزارش کرده‌اند فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و همچنین بیشترین میزان فعالیت گلوتاتیون‌پراکسیداز و درنهایت، عملکرد سویا در شرایط تنش خشکی با مصرف 21 گرم در هکتار سلنیوم حاصل می‌شود که اثر چشمگیری بر اجزای عملکرد دارد (Habibi et al., 2006).
درصد روغن: نتایج تجزیه واریانس (جدول 2) نشان دادند تنش خشکی و محلول‌پاشی و اثر متقابل آنها تأثیر معناداری بر درصد روغن ندارد. اصولاً درصد روغن، صفتی کمّی است و چندین ژن آن را کنترل می‌کنند؛ بنابراین، آسیب‌دیدن تعداد زیادی از ژن‌های کنترل‌کننده در اثر تنش خشکی بعید به نظر می‌رسد و ازاین‌رو، کاهش درصد روغن در اثر تنش خشکی جزئی است (Johnson and Wax, 1978). Farrokhani Nia و همکاران (2009) گزارش کردند درصد روغن تحت‌تأثیر تنش خشکی و عوامل محیطی قرار نمی‌گیرد.
شکل 8- مقایسۀ میانگین آثار تنش خشکی (A) و محلول‌پاشی (B) بر عملکرد دانه؛ مقادیر میانگین 3 تکرار±انحراف معیار هستند و حرف‌های غیرمشترک، تفاوت معنادار در سطح P<0.05 را با استفاده از آزمون LSD نشان می‌دهند.
جمع‌بندی
نتیجۀ پژوهش حاضر نشان داد تنش خشکی سبب کاهش 64/15 درصدی عملکرد زیستی در قطع آبیاری طی مرحلۀ تکمیل گلدهی و کاهش 95/23 درصدی آن در تیمار قطع آبیاری طی مرحلۀ تکمیل شاخهدهی نسبت به تیمار شاهد می‌شود. قطع آبیاری در مرحلۀ تکمیل گلدهی سبب کاهش 66/9 درصدی عملکرد دانه و قطع آبیاری در مرحلۀ تکمیل شاخهدهی سبب کاهش 69/29 درصدی عملکرد دانه نسبت به شاهد شد. نتایج یادشده نشان می‌دهند اعمال تنش خشکی در زمان شاخهدهی گیاه گلرنگ بیشترین اثر را بر کاهش عملکرد این گیاه دارد. وزن هزار دانه، مقدار رطوبت نسبی برگ و محتوای کلروفیل در اثر تنش کاهش یافتند. بیشترین مقدار پرولین، کاتالاز، آسکوربات و گایاکول‌پراکسیداز در اثر متقابل تنش و نبود محلول‌پاشی به دست آمد. تیمارهای اِعمال‌شده اثر معناداری روی درصد روغن نداشتند. نتایج مختلف محلول‌پاشی ممکن است از آثار مختلف روی گیاه ناشی شده باشند؛ ضمن اینکه شاید غلظت برای اثر در این رقم گیاه گلرنگ کافی نبوده است. درکل، محلول‌پاشی تیتانیوم‌دی‌اکسید تأثیر بهتری نسبت به سدیم‌سلنات و هامون گرین® روی عملکرد زیستی و عملکرد دانه دارد و به‌منظور رعایت اقتصاد آب، آبیاری تا مرحلۀ گلدهی در گلرنگ رقم گلدشت برای تولید آن در منطقۀ زابل مناسب است.
)
