SUPERVISOR
Amirhossein Khoshgoftarmanesh,Majid Afyuni
امیرحسین خوش گفتارمنش (استاد راهنما) مجید افیونی مبارکه (استاد مشاور)
STUDENT
Parisa Mohammadi
پریسا محمدی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
TITLE
Effect of Zinc-Amino Chelate Nutrition on Salinity Tolerance of Lettuce
Zinc (Zn) is an important micronutrient that plays roles in several plant physiological processes. The significant role of Zn in tolerance to salinity of certain plants has been associated with plant antioxidant capacity improvement. Zinc-amino chelates have recently been synthesized at Isfahan University of Technology using different amino acids and the effectiveness of these chelates as modern Zn sources on plant growth, yield and nutrients uptake have been investigated. In the present study, the influence of certain amino chelates including Zn(Gly) 2 , Zn(Arg) 2 , and Zn(Gln) 2 on yield and some physiological parameters of two hydroponically-grown lettuce cultivars (Lactuca sativa L. cvs. Lollo Bionda, Lollo Rossa ) at salinity conditions was compared with Zn-sulfate. Lettuce plants exposed to three salinity levels i.e., 0, 20, and 40 mM NaCl. A Zn-free treatment was also considered as control. The experiment was arranged as a completely randomized design with a factorial arrangement with three triplications. One week after transferring to the hydroponic system as the main growth media, lettuce seedlings were exposed to salinity treatments. Different Zn sources were added to the nutrient solution along with applying salt treatments. The plants were harvested after two months and roots and shoots dry and fresh matter weights of 'Lollo Rossa' were measured. Also, concentrations of Zn, Fe, Na, K, Ca, chlorophyll a and b, malondialdehyde (MDA), phenolic compounds and activity of guaiacol peroxidase (GPX) and superoxide dismutase (SOD) in shoots and roots of both lettuce cultivars were determined. The main effects of cultivar, salinity level, and Zn treatment and their interactions on the measured parameters were significant at 0.001. According to the results obtained, Zn-amino chelates enhanced salt tolerance of 'Lollo Rossa'. Addition of Zn-amino chelates resulted in increase of shoot and root uptake of Zn, Fe, K, Ca by lettuce as compared with the Zn-free control treatment. Elevated activity of GPX and SOD enzymes in comparison to the Zn-free treatment were also observed by application of Zn-amino chelates. Application of Zn-amino chelates increased concentration of phenolic compounds in tissues of lettuce plants grown at saline conditions. Among various Zn treatments, Zn(Gly) 2 resulted in the greatest Zn and Fe and the lowest Na concentration of plant tissues. On the other hand, Zn(Arg) 2 had the greatest effect on shoot and root K and Ca concentration. The effect of Zn-amino chelates on activity of GPX and SOD was dependent on the crop cultivar. In 'Lollo Bionda' Zn(Arg) 2 had the greatest effect on increasing root and shoot activity of GPX while in 'Lollo Rossa' the highest activity of the enzyme was achieved with Zn(Gly) 2 . In both lettuce cultivars, Zn(Gly) 2 had the greatest effect on shoot activity of SOD. The effect of Zn-amino chelates on tissue concentration of phenolic compounds also varied upon to the cultivar. In 'Lollo Rossa' Zn(Gln) 2 and in 'Lollo Bionda' Zn(Arg) 2 resulted in the highest concentration of phenolic compounds in plant tissues. Addition of Zn(Arg) 2 significantly reduced lipid peroxidation in shoots of both lettuce cultivars. Among the Zn sources used in this experiment, Zn(Gln) 2 and Zn(Gly) 2 had the highest effect on shoot SOD activity of 'Lollo bionda'. According to the results obtained from this study, it is concluded that Zn-amino chelates Zn(Gln) 2 and Zn(Gly) 2 might be used as effective Zn sources to increase uptake of this nutrient and to improve antioxidant capacity of lettuce under saline conditions. Keywords Zinc, Salinity, Amino acid, Lipid peroxidation, Phenolic compounds, Guaiacol peroxidase, Superoxide dismutase
روی یکی از عناصر کم مصرف ضروری برای گیاهان بوده که نقش های بسیاری در فرآیند های فیزیولوژیکی گیاه دارد. از طرفی عنصر روی بر تحمل به شوری گیاهان نقش داشته و سبب افزایش ظرفیت آنتی اکسیدانتی گیاه می گردد. اخیراً آمینوکلاتهای روی با استفاده از آمینواسیدهای مختلف ساخته شده و کارایی آنها به عنوان منابع نوین روی بر رشد، عملکرد و جذب عناصر مورد بررسی قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، تأثیر تعدادی از آمینوکلات های روی شامل Zn(Gly) 2 ، Zn(Arg) 2 و Zn(Gln) 2 بر عملکرد و برخی صفات فیزیولوژیکی دو ژنوتیپ کاهو (Lactuca Sativa L. cvs. Lollo Bionda, Lollo Rossa ) در شرایط تنش شوری در محیط کشت محلول با سولفات روی مورد مقایسه قرار گرفت. بوته های کاهو در معرض سه سطح شوری شامل صفر، 20 و 40 میلی مولار کلرید سدیم قرار گرفتند. یک تیمار بدون روی نیز به عنوان شاهد در نظر گرفته شد. این آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی به صورت فاکتوریل در سه تکرار انجام شد. پس از گذشت یک هفته از انتقال نشاءها به هیدروپونیک، به عنوان محیط اصلی کشت، تیمار شوری طی یک هفته به تدریج اعمال شد. منابع مختلف روی نیز همزمان با اعمال تیمار شوری به محلول غذایی افزوده شدند. گیاهان پس از دو ماه برداشت شده و عملکرد وزن تر و خشک ریشه و شاخساره رقم لولورزا اندازه گیری شد. همچنین غلظت روی، آهن، سدیم، کلسیم، پتاسیم، کلروفیل a و b، ترکیبات فنلی و مالون دآلدهید و فعالیت آنزیم سوپراکسیددیسموتار و گوئیکول پراکسیداز ریشه و شاخساره هر دو رقم اندازه گیری شد. اثرهای اصلی رقم، سطح شوری و منبع روی و اثرهای متقابل این تیمارها بر صفات اندازه گیری شده در سطح 1/0درصد معنی دار بود. با توجه به نتایج مطالعه حاضر، آمینوکلات های روی تحمل به شوری 'Lollo Rossa' را افزایش دادند. آمبنوکلاتهای روی سبب افزایش جذب روی، آهن، کلسیم و پتاسیم ریشه و شاخساره کاهو شدند. همچنین افزایش فعالیت آنزیمهای گوئیکول پراکسیداز، سوپراکسیددیسموتاز با کاربرد آمینوکلاتهای روی در مقایسه با تیمار بدون روی (شاهد) مشاهده شد. کاربرد آمینوکلاتها سبب افزایش غلظت ترکیبات فنلی گیاه در شرایط شور گردید. اثر آمینوکلات Zn(Gly) 2 در افزایش غلظت روی و آهن و کاهش غلظت سدیم بیشتر از سایر منابع روی بود. تأثیر Zn(Arg) 2 بر افزایش غلظت پتاسیم و کلسیم بیش از سایر منابع روی بود. تاثیر آمینوکلاتها بر فعالیت آنزیمهایGPX و SOD بسته به رقم متفاوت بود. در رقم لولوبایوندا، آمینوکلات Zn(Arg) 2 بیشترین تاثیر را در افزایش فعالیت آنزیم گوئیکول پراکسیداز ریشه و شاخساره داشت در حالی که در رقم لولورزا، بیشترین فعالیت آنزیم با آمینوکلات Zn(Gly) 2 حاصل شد. همچنین تأثیر افزایش فعالیت آنزیم سوپراکسیددسموتاز شاخساره هر دو رقم در حضور آمینوکلات Zn(Gly) 2 مشاهده گردید. تأثیرآمینوکلات Zn(Gln) 2 و Zn(Arg) 2 بر افزایش غلظت ترکیبات فنلی به ترتیب رقم لولورزا و لولوبایوندا بیش تر بود. همچنین در هر دو رقم آمینوکلات Zn(Arg) 2 سبب کاهش پراکسیداسیون لیپید شاخساره گردید. تأثیر آمینوکلات Zn(Gln) 2 و Zn(Gly) 2 بر افزایش فعالیت آنزیم سوپراکسیدیسموتاز شاخساره رقم لولوبایوندا بیش از سایر منابع روی بود. براساس نتایج پژوهش حاضر، آمینوکلاتهای روی بسته به نوع آمینواسید ممکن است به عنوان منابع موثر روی برای افزایش جذب این عنصر و نیز بهبود ظرفیت آنتی اکسیدانی کاهو در شرایط شور بکار گرفته شوند. کلمات کلیدی: روی، شوری، آمینواسید، پراکسیداسیون لیپید، ترکیبات فنلی، گوئیکول پراکسیداز، سوپراکسیددیسموتاز