SUPERVISOR
امیرحسین خوش گفتارمنش (استاد راهنما) مژگان سپهری (استاد راهنما) حمیدرضا عشقی زاده سامانی (استاد مشاور) مهدی زارعی (استاد مشاور)
STUDENT
Davod Rahmany iranshahy
داود رحمانی ایرانشاهی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Effects of Arbuscul Mycorrhiza and Piriformospora indica Fungi on Some Morphological and Physiological Characteristics of Two Wheat Genotypes Under Phosphorus Deficiency
Phosphorus (P) deficiency is one of important abiotic stresses resulted in crop yield reduction in most agricultural lands, worldwide. Therefore, finding effective approaches to increase plant tolerance to P deficiency is of great importance. Mycorrhizal fungi inoculation of plant roots can be applied as an effective strategy for reducing detrimental effects of phosphorus deficiency. This study was conducted in greenhouse of Soilless Culture Research Center, Isfahan University of Technology to investigate the influence of individual and combined inoculation of endophytic fungus, Piriformospora indica and mycorrhizal fungi ( Glomus mossea and Glomus intraradices ) on some morphological and physiological properties of two wheat cultivars ( Triticum aestivum cv. Azadi and Nicknejad) in response to phosphorus deficiency stress. Wheat plants were grown in pots containing a mixture of sterile sand: perlite (2:1 v/v) and exposed to two levels of P (64 and 32 mg/l). The results showed that shoot iron (Fe) and P concentrations, the rate of leaf photosynthesis, and root and shoot dry mass of both wheat cultivars decreased under P deficiency conditions. In contrast, P deficiency increased shoot zinc (Zn) concentration, total chlorophyll content, and activity of catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX). No significant differences were found between two wheat cultivars in terms of shoot dry mass, P and Zn uptake, activity of CAT and APX and stress tolerance index under P deficiency conditions. Inoculation of plants root with mycorrhizal fungi and P. indica resulted in higher crop tolerance to P deficiency by increasing activity of antioxidant enzymes, stimulating the photosynthesis rate and enhancing P uptake by the root. The response of the wheat cultivars to mycorrhizal inoculation was different and the positive effect of the studied fungi inoculations on growth and tolerance to P-deficiency of Azadi cultivar was greater than Nicknejad cultivar. The most effective fungal treatments for improvement of P concentration of wheat cultivars were individual inoculation of P. indica and simultaneous inoculation of P. indica and G. Mossea in Azadi and Nicknejad cultivars, respectively. Based on the obtained results, the most effective fungal treatment for increasing the shoot and root dry mass of the studied wheat cultivars under P deficiency were simultaneous inoculation of P. indica and G. intraradices . The most effective treatment to increase antioxidant enzymes activities of Azadi cultivar was individual inoculation of G. intraradices . The best microbial treatments in increasing enzyme activity of CAT, APX and guaiacol peroxidase (GPX) of Nicknejad cultivar was belonged to simultaneous inoculation of P. indica and G. mossaea , individual inoculation of G. mossea and co-inoculation of P. indica and G. intraradices . The results also showed that the studied fungi can improve wheat tolerance to P deficiency stress by enhancing nutrient uptake by the root, improving root and shoot plant growth, increasing activity of antioxidant enzymes and stimulating the photosynthesis rate. It should be mentioned that the effect of the studied fungi on wheat cultivars and their antioxidant response to P deficiency was different. Although, fungi treatments can be used to increase wheat tolerance to P deficiency, but different responses of the cultivars to fungi treatments should be investigated. Keywords : Phosphorus deficiency, Mycorrhizal fungi, Antioxidant enzymes, Piriformospora indica.
کمبود فسفر یکی از تنش های غیرزیستی مهم بوده که سبب کاهش عملکرد گیاه در اغلب اراضی کشاورزی دنیا شده است. بنابراین، یافتن راهکارهای موثر در جهت افزایش تحمل گیاه در برابر کمبود فسفر از اهمیت قابل ملاحظه ای برخوردار است. تلقیح ریشه گیاهان با قارچ های میکوریزی می تواند به عنوان راهکاری مؤثر در کاهش اثرات مضر کمبود فسفر بکار گرفته شود. این پژوهش به منظور بررسی تأثیر تلقیح انفرادی و ترکیبی قارچ اندوفایت Piriformospora indica و قارچ های میکوریزی گلوموس موسه ( Glomus mossea ) و گلوموس اینترارادیسز ( intraradices Glomus ) بر برخی ویژگی های مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی دو رقم گندم ( Triticum aestivum L. ) نیک نژاد و آزادی در پاسخ به تنش کمبود فسفر در گلخانه مرکز کشت بدون خاک دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. بوته های گندم در بستر کشت مخلوط شن و پرلیت استریل (2:1 حجمی- حجمی) کاشته شده و در معرض دو غلظت فسفر (64 و 32 میلیگرم در لیتر) قرار گرفتند. نتایج نشان داد که غلظت آهن و فسفر شاخساره، سرعت فتوسنتز برگ و وزن خشک ریشه و شاخساره هر دو رقم گندم در شرایط کمبود فسفر کاهش یافت. در مقابل، غلظت روی شاخساره، محتوای کلروفیل کل، فعالیت آنزیم کاتالاز (CAT) و آسکوربات پراکسیداز (APX) هر دو رقم گندم در شرایط مذکور افزایش یافت. در شرایط کمبود فسفر، دو رقم اختلاف معنی داری از لحاظ وزن خشک شاخساره، جذب فسفر و روی، فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان CAT و APX و شاخص تحمل تنش با یکدیگر نداشتند. تلقیح قارچ های میکوریزی و P. indica به ریشه گندم با افزایش فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان، افزایش سرعت فتوسنتز، بهبود جذب فسفر و رشد ریشه و شاخساره گیاه موجب افزایش تحمل گندم به تنش کمبود فسفر شد. همچنین، پاسخ دو رقم مورد مطالعه گندم به تلقیح قارچ های میکوریزی متفاوت بود، به عبارت دیگر، تأثیر مثبت قارچهای مورد بررسی بر بهبود رشد گیاه و تحمل تنش کمبود فسفر، در رقم آزادی بیشتر از رقم نیک نژاد بود. تیمارهای تلقیح انفرادی قارچ P. indica و تلقیح همزمان قارچ P. indica + گلوموس موسه به ترتیب در رقمهای آزادی و نیکنژاد بیشترین تأثیر را در افزایش غلظت فسفر شاخساره در شرایط کمبود فسفر داشتند. بر اساس نتایج به دست آمده بهترین تیمار قارچی از لحاظ تولید ماده خشک ریشه و شاخساره رقم های گندم مورد بررسی در شرایط تنش کمبود فسفر، تیمار تلقیح همزمان قارچ P.indica + گلوموس اینترارادیسز است. مؤثرترین تیمار در افزایش فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان رقم آزادی، تلقیح انفرادی گلوموس اینترارادیسز بود. بهترین تیمارهای میکروبی در افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و گایاکول پراکسیداز رقم نیک نژاد به ترتیب متعلق به تلقیح مشترک قارچ P. indica + گلوموس موسه، تلقیح انفرادی گلوموس موسه و تلقیح مشترک قارچ P. indica + گلوموس اینترارادیسز بود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد در شرایط کمبود فسفر، قارچ های مورد مطالعه می توانند از طریق افزایش جذب عناصر غذایی، توسعه رشد ریشه و شاخساره گیاه، فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان و سرعت فتوسنتز، تحمل گندم را به تنش کمبود فسفر افزایش دهند. شایان ذکر است، تأثیر قارچ های مورد مطالعه بر ارقام گندم و نیز پاسخ آنتی اکسیداتیو آنها به حضور قارچها یکسان نمیباشد. اگرچه، می توان از تیمارهای قارچی برای افزایش تحمل گندم به کمبود فسفر استفاده کرد، اما پاسخ متفاوت رقم ها به تیمارهای قارچی باید مورد بررسی قرار گیرد. کلمات کلیدی : کمبود فسفر، قارچ های میکوریز، آنزیم های آنتی اکسیدان، Piriformospora indica .