تأثیر رژیم آبیاری بر ویژگی های مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی ژنوتیپ‌های همیشه بهار

STUDENT

DEGREE

YEAR

Drought stress is one of the most common limitations of crop production in arid and semi-arid areas. Cultivation of drought tolerant medicinal plants is one ways to cope with this problem. The aim of this research was to investigate the effects of irrigation regimes on morphological, physiological and biochemical of pot marigold genotypes. Two separate laboratory (germination) and field experiments were conducted. Germination experiment was conducted in a factorial arrangement based on a completely randomized design with three replications. Treatments were five levels of water potential (0, -2, -4, -6 and -8 bar) and nine genotypes of pot marigold (Ahwaz, Tehran, Isfahan1, Isfahan2, Candy-man, Gitana, Zen-gold, Isfahan3 and Isfahan4). The field experiment was conducted as a split plot based on randomized complete block design with three replications. Treatments were three irrigation regimes (35%, 60% and 85% depletion of available soil water) as the main plots and pot marigold genotypes were as sub-plots and during the years of 2015-16 and 2016-17 in Ahvaz (south west of Iran). In the germination experiment, by decreasing the water potential, percent, speed and germination rate of the seeds were decreased and the mean germination time was increased. The length and weight of the seedlings decreased as a result of the loss of water potential. Catalase, ascorbate peroxidase and peroxidase activities increased 32 and 40%, 24% and 27% and 28% and 26% under 60 and 85% depletion of available soil water respectively. Proline and malondialdehyde increased 39 and 28%, and 85 and 125%, respectively. Whereas, leaf relative water content, chlorophyll a and b and the membrane stability index were decreased under drought stress. Ahwaz and Isfahan2 had the highest and Zen-gold and Isfahan3 had the lowest activity of antioxidant enzymes, membrane stability index, proline content and soluble carbohydrates. Water deficit reduced plant height, number and weight of stems and leaves, leaf area index and biomass dry weight. Similarly, drought stress had a negative effect on yield and yield components of flower and seed and yield-dependent traits. In all of the irrigation regimes, the highest number of flowers and capitules per plant, grain yield and grain harvest index were noted for Ahwaz, Isfahan2, Isfahan3 and Tehran genotypes, and the lowest ones were Candy-man, Gitana and Zen-gold, however, recent genotypes produced the highest petal yield and petal harvest index due to larger flowers. Under the effect of low water, the content of petal extract of all genotypes increased but the percentage of seed oil decreased. Ahwaz and Candy-man produced the highest seed yield and extract yield under all of the irrigation regimes due to high seed and petal yield, respectively. Drought stress increased the chemical composition of the extract. Correlation between traits showed that with increasing water stress, the role of antioxidant enzymes, especially the catalase enzyme, and the content of proline and soluble carbohydrates, are more pronounced as indicators of drought tolerance. In grouping genotypes based on physiological traits and also reducing the flower and seed yield under severe drought stress, Ahwaz and Isfahan2 were Key Words Pot marigold genotypes, irrigation regimes, Germination trait, Physiological trait, Morphological trait, Petal and seed yield.

تنش خشکی یکی از رایج ترین محدودیت‌های تولید در مناطق خشک و نیمه‌خشک بوده که امروزه با بهره‌برداری نامناسب از منابع محدود موجود و تغییرات اقلیمی، با شدت بیشتری تولید را تحت تأثیر قرار داده است. کشت گیاهان دارویی متحمل به خشکی یکی از راه‌های مقابله با این معضل و بهره‌برداری مناسب تر از امکانات موجود می‌باشد. همیشه‌بهار به‌واسطه تحمل خشکی و سازگاری به شرایط مختلف آب و هوایی، دارای پتانسیل کشت به‌ عنوان گیاه دارویی و صنعتی می‌باشد. این تحقیق با هدف بررسی تأثیر رژیم‌های آبیاری بر ژنوتیپ‌های مختلف همیشه‌بهار در رابطه با مکانیسم‌های مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی مقاومت در قالب دو آزمایش جداگانه آزمایشگاهی (جوانه زنی) و مزرعه ای انجام گرفت. آزمایش جوانه زنی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی و با سه تکرار، در پنج سطح پتانسیل آب (صفر، 2-، 4-، 6- و 8- بار) بر روی نه ژنوتیپ همیشه بهار (اهواز، تهران، اصفهان1، اصفهان2، اصفهان3، اصفهان4، Candy-man،Gitana و Zen-gold،) انجام شد. آزمایش مزرعه ای نیز به‌صورت کرت های خردشده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. سه رژیم آبیاری (35%، 60% و 85% تخلیه آب قابل‌دسترس) به‌عنوان فاکتور اصلی و نه ژنوتیپ همیشه بهار، به‌عنوان فاکتور فرعی در سال های زراعی 95-1394 و 96-1395در دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین (اهواز) مورد ارزیابی قرار گرفتند. در آزمایش جوانه زنی، با کاهش پتانسیل آب از درصد، سرعت و ضریب سرعت جوانه زنی بذور کاسته شد و بر میانگین زمان جوانه زنی آن ها افزوده شد. طول و وزن ساقه چه و ریشه چه نیز در اثر افت پتانسیل آب کاهش یافتند. اعمال رژیم های آبیاری بر کلیه صفات فیزیولوژیک و بیوشیمیایی ژنوتیپ‌های همیشه‌بهار تأثیر معنی داری داشت. در مقایسه سطوح آبیاری 60 و 85 درصد تخلیه رطوبتی نسبت به شاهد، فعالیت آنزیم کاتالاز به ترتیب 32 و 40 درصد، فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز 24 و 27 درصد و فعالیت آنزیم پراکسیداز 28 و 26 درصد افزایش یافت. محتوای پرولین نیز به ترتیب 39 و 28 درصد و محتوای مالون دی آلدیید 85 و 125 درصد افزایش را نشان داد. ولی در این سطوح تنش، تغییرات محتوای رطوبت نسبی برگ، کلروفیل a و b و شاخص پایداری غشا کاهشی بود. ژنوتیپ ها از لحاظ صفات فیزیولوژیک و بیوشیمیایی تفاوت معنی‌داری داشتند. ژنوتیپ های اهواز و اصفهان2 دارای بیشترین و ژنوتیپ‌های Zen-gold و اصفهان3 دارای کمترین، فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدان، شاخص پایداری غشا، محتوای پرولین و کربوهیدرات‌های محلول بودند. خشکی موجب تسریع در رسیدن به هر یک از مراحل نموی گردید. ژنوتیپ‌های Candy-man، Gitana و Zen-gold که نسبت به سایر ژنوتیپ ها دیررس تر بودند، با کاهش طول دوره رشد این ژنوتیپ ها در مقابله با خشکی، برخورد با گرمای آخر فصل در آن ها کمتر شد، ولی خسارت ناشی از تأثیر تنش، بسیار بالاتر بود به طوری که تحتت تنش شدید ژنوتیپ‌های فوق به ترتیب 60، 54 و 57 درصد کاهش نشان دادند. تنش کم‌آبی در مزرعه موجب کاهش خصوصیات مورفولوژیک از جمله ارتفاع گیاه، تعداد ساقه و برگ و شاخص سطح برگ گردید. به همین صورت تنش خشکی بر عملکرد و اجزاء عملکرد گل و دانه و صفات وابسته به عملکرد تأثیر منفی داشته به طوری که در مقایسه سطوح آبیاری60 و 85 درصد تخلیه رطوبت نسبت به شاهد، تعداد گل در بوته به ترتیب 26 و 50 درصد، عملکرد گل 29 و 54 درصد، تعداد کاپیتول در بوته 30 و 50 درصد و عملکرد دانه 21 و 39 درصد کاهش پیدا کردند. در همه رژیم های آبیاری، بیشترین تعداد گل و کاپیتول در بوته، عملکرد دانه و شاخص برداشت دانه مربوط به ژنوتیپ‌های اهواز، اصفهان2 ، اصفهان 3 و تهران و کمترین آن ها مربوط به ژنوتیپ‌های Candy-man، Gitana و Zen-gold بود، البته ژنوتیپ‌های اخیر بیشترین عملکرد گل و شاخص برداشت گل را به دلیل گل های درشت و پرپر تولید کردند. تحت تأثیر کم آبی، محتوای عصاره گل ژنوتیپ‌های همیشه بهار افزایش یافت ولی از درصد روغن آن ها کاسته شد. باوجود این، عملکرد روغن دانه، بیشتر از عملکرد عصاره بود. ژنوتیپ‌های اهواز و Candy-man به‌واسطه عملکرد دانه و گل بالا، به ترتیب بیشترین عملکرد روغن دانه و عملکرد عصاره را در همه رژیم های آبیاری به خود اختصاص دادند. تنش خشکی موجب افزایش ترکیبات شیمیایی عصاره از جمله ترکیبات فنلی، فلاونوئید، کارتنوئید و آلکالوئید و فعالیت آنتی‌اکسیدانی عصاره اغلب ژنوتیپ ها گردید. نتایج نشان داد تأثیر تنش خشکی بر ترکیبات شیمیایی عصاره به ژنوتیپ و شدت تنش بستگی دارد. در گروه بندی ژنوتیپ ها تحت تنش شدید خشکی، ژنوتیپ‌های اهواز و اصفهان2 در گروه متحمل به خشکی و ژنوتیپ‌های اصفهان3 و Zen-gold نیز در گروه حساس به خشکی قرار گرفتند. سایر ژنوتیپ ها به عنوان ژنوتیپ‌های نیمه متحمل به خشکی گروه بندی شدند. همبستگی منفی و معنی دار شاخص حساسیت به خشکی با آنزیم‌های آنتی اکسیدان به‌ویژه کاتالاز و کربوهیدرات‌های محلول تحت تنش شدید خشکی، نقش این صفات را در ایجاد مقاومت به خشکی در همیشه بهار بارزتر نموده است، به طوری که می توان این صفات را به عنوان شاخص های مقاومت در انتخاب ژنوتیپ های متحمل در برنامه های اصلاحی مورد استفاده قرار داد. علاوه بر این، تعداد گل یا کاپیتول نیز در بین صفات مورفولوژیک بالاترین همبستگی را با شاخص حساسیت به خشکی و عملکرد نشان دادند. کلمات کلیدی : ژنوتیپ‌های همیشه بهار، رژیم های آبیاری، خصوصیات جوانه زنی، صفات فیزیولوژیک، صفات مورفولوژیک، عملکرد گل و دانه.