Skip to main content
SUPERVISOR
Hasan Karemmojeni,Parviz Ehsanzadeh,Jamshid Razmjoo ghalaie
حسن کریم مجنی (استاد مشاور) پرویز احسان زاده (استاد راهنما) جمشید رزمجو (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Gholami zali
علی غلامی زالی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393

TITLE

Effects of irrigation regime and foliar-applied proline on growth, physiological characteristics and yield of fennel
Drought stress is one of the most serious hurdles to the growth and yield of crop plants. Proline plays important roles in lessening adverse effects of an array of environmental stresses, including drought. Thus, in order to investigate the effect of foliar-applied proline on fennel’s response to drought, a 2-year field, along with a pot experiment and an indoor experiment were carried out, where certain local Iranian genotypes were subjected to two levels of irrigation, including control (35-45% depletion of available soil moisture) and drought (75-85% depletion of available soil moisture) and two levels of foliar-applied proline, including control (0 mM) and 20 mM. The field experiment was a 3-replicate split-plot randomized complete block in which irrigation levels were served as main-plots and a factorial of 11 fennel genotypes (namely, Avicenna, Isfahan, Urmia, Bushehr, Birjand, Shiraz, Kerman, Kashan, Mashhad, Hamedan, and Yazd) and two levels of proline were chosen as sub-plots. The pot experiment was a 4-replicate factorial randomized complete block design, encompassing three of the fennel genotypes (namely, Urmia, Shiraz, and Kerman), the two irrigation levels and the two proline levels. In the indoor experiment essential oil components of seed and shoots, fatty acids, and phytosterols of the samples obtained from the pot experiment were determined. Furthermore, antibacterial activity of essential oil of seed and shoots of genotype Shiraz on Staphylococcus aureus was studied. Drought stress led to increases in catalase (CAT) activity, phenolic compounds, proline, soluble carbohydrates, and essential oil concentrations but decreases in concentration of photosynthetic pigments, relative water content )RWC(, leaf water potential (? w ), membrane stability index (MSI), seed yield components and seed yield, harvest index and irrigation water use efficiency (IWUE) for dry mass. Effect of drought on phenolic compounds and proline concentrations, CAT, peroxidase (POX) and ascorbate peroxidase (APX) activities, days to flowering, branches/plant, umbels/plant, seed yield, harvest index, seed WUE, and essential oil yield of field-grown plants differed with genotype. Among yield components examined, seeds/m 2 indicated the greatest correlative associations with seed yield under both control (r 2 =0.93) and drought stress (r 2 =0.92) conditions. Drought led to significant decreases in seed yield of all genotypes; these decreases ranged from 59.3% in Isfahan to 25.7% in Shiraz. Foliar-applied proline affected the concentration of photosynthetic pigments, phenolic compounds, proline, RWC, activities of CAT and POX, MSI, days to flowering, branches/plant and plant height of drought-stressed plants and non-stressed plants differently. It also affected Chl a/b, ? w , RWC, phenolic compounds and proline concentrations, CAT, APX, POX activities, days to flowering, plant height, branches/plant, umbels/plant, dry mass, seed yield, harvest index, IWUE of dry mas, IWUE of seed yield, essential oil concentration and yield in a genotype-specific manner. Foliar-applied proline led to 30.1%, 33.2%, and 35.1% increases in seed yield of Urmia, Birjand, and Yazd, respectively, 17.5% and 21.1% decreases in Avicenna and Isfahan, but did not leave a significant effect on the remaining genotypes in this respect. Drought altered an array of the morpho-physiological traits and seed yield of the pot-grown plants. It led to 32.2%, 19.6%, and 27.5% decreases in root volume, root fresh mass, and root dry mass, respectively, but it led to a 27.2% increase in root length. Effect of drought on RWC, APX activity, plant height, and harvest index of pot-grown plants differed with genotype. Foliar-applied proline affected the MSI, APX activity, umbels/plant, 1000-seed weight, dry mass, seed yield, harvest index, IWUE of dry mass, IWUE of seed yield, and ratio of shoot/root of pot-grown plants in a genotype-specific manner. Despite its genotype-dependent effects on morpho-physiological traits, proline application did not leave notable effects on root attributes of pot-grown plants. External proline resulted in 150 % and 110 % increases in seed weight/plant of Urmia and Shiraz but a 42.5% decrease in that
تنش خشکی یکی از مهم‌ترین عوامل محیطی محدود کننده رشد و عملکرد گیاهان زراعی است. نقش اسید آمینه پرولین به عنوان یک مولکول تعدیل کننده تنش‌های محیطی از جمله تنش خشکی در گیاهان بسیار حائز اهمیت است. بر این اساس، به منظور مطالعه اثر محلول‌پاشی پرولین بر پاسخ به تنش خشکی در گیاه رازیانه، اثر دو سطح آبیاری شاهد (بدون تنش) و تنش خشکی (به ترتیب 35 تا 45 و 75 تا 85 درصد تخلیه مجاز رطوبت خاک) و دو سطح پرولین (شاهد (صفر) و 20 میلی‌مولار) به‌صورت یک آزمایش مزرعه‌ای دو ساله و یک آزمایش گلدانی (در قالب سه مطالعه مزرعه‌ای، گلدانی و آزمایشگاهی) ارزیابی شد. در مطالعه اول (مزرعه‌ای) پاسخ یازده ژنوتیپ رازیانه (شامل ابن‌سینا، اصفهان، ارومیه، بوشهر، بیرجند، شیراز، کرمان، کاشان، مشهد، همدان و یزد) به دو سطح آبیاری (شاهد و تنش) و دو سطح پرولین به صورت کرت‌های خرد شده در قالب بلوک‌ کامل تصادفی با سه تکرار ارزیابی شد. در مطالعه دوم (گلدانی) پاسخ سه ژنوتیپ انتخاب شده از مطالعه اول بر اساس پاسخ به تنش خشکی و محلول‌پاشی پرولین (ارومیه، شیراز و کرمان) به دو سطح آبیاری و دو سطح پرولین (سطوح تیمار آبیاری و پرولین مشابه آزمایش اول) به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌ کامل تصادفی با چهار تکرار مورد مطالعه قرار گرفت. در مطالعه سوم (آزمایشگاهی) اجزای اسانس (دانه و ‌اندام‌های رویشی (ساقه))، اسیدهای چرب و فیتوسترول‌های دانه نمونه‌های برداشت شده از آزمایش دوم در سه تکرار تعیین شد. علاوه بر این، اثر آنتی باکتریال اسانس دانه و اندام‌های رویشی (ساقه) حاصل از تیماری‌های آزمایشی (آبیاری و پرولین) ژنوتیپ شیراز در سه تکرار بر رشد باکتری گونه استافیلوکوکوس اورئوس ارزیابی شد. نتایج مطالعه اول و دوم نشان داد که تنش خشکی منجر به افزایش فعالیت آنتی‌‌اکسیدان‌های آنزیمی (کاتالاز)، و غلظت ترکیبات فنولیک، پرولین و قندهای محلول و درصد اسانس و کاهش غلظت رنگیزه‌های فتوسنتزی، محتوای نسبی آب برگ، پتانسیل آب برگ، شاخص پایداری غشا، صفات مورفولوژیک، اجزای عملکرد، عملکرد دانه و اسانس، شاخص برداشت و بهره‌وری مصرف آب آبیاری شد. در مطالعه اول اثر تنش خشکی بر غلظت ترکیبات فنولیک‌ و پرولین برگ، فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و پراکسیداز، تعداد روز تا شروع گل‌دهی، تعداد شاخه جانبی و چترک در بوته، عملکرد دانه، شاخص برداشت، بهره‌وری مصرف آب دانه و عملکرد اسانس بسته به ژنوتیپ متفاوت بود. در بین صفات اجزای عملکرد، تعداد دانه در مترمربع در هر دو شرایط شاهد (93/0) و تنش (92/0) همبستگی بالا و معنی‌داری با عملکرد دانه نشان داد. تنش خشکی سبب کاهش عملکرد دانه تمامی ژنوتیپ‌های مورد مطالعه شد و بیشترین و کمترین کاهش به‌ترتیب در ژنوتیپ‌های اصفهان (3/59 درصد) و شیراز (7/25 درصد) به‌دست آمد. اثر محلول‌پاشی پرولین بر غلظت رنگیزه‌های فتوسنتزی (کلروفیل a، b، کلروفیل کل و کارتنوئیدها)، محتوای نسبی آب برگ، غلظت ترکیبات فنولیک و پرولین برگ، فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز، شاخص پایداری غشا، تعداد روز تا شروع گل‌دهی، تعداد شاخه جانبی در بوته و ارتفاع بوته بسته به سطح آبیاری متفاوت بود. همچنین، اثر آن بر نسبت کلروفیل a/b، پتانسیل آب و محتوای نسبی آب برگ، غلظت ترکیبات فنولیک و پرولین برگ، فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، آسکوربات پراکسیدازو و پراکسیداز، تعداد روز تا شروع گل‌دهی، ارتفاع بوته، تعداد شاخه جانبی و تعداد چترک در بوته، عملکرد بیولوژیک و دانه، شاخص برداشت، بهره‌وری مصرف آب آبیاری عملکرد بیولوژیک و دانه و درصد و عملکرد اسانس بسته به ژنوتیپ متفاوت بود. محلول‌پاشی پرولین نسبت به سطح شاهد آن باعث افزایش عملکرد دانه ژنوتیپ‌های ارومیه (1/30 درصد)، بیرجند (2/33 درصد) و یزد (1/35 درصد) و کاهش آن در ژنوتیپ‌های ابن‌سینا (5/17 درصد) و اصفهان (1/21 درصد) شد ولی تاثیر معنی‌داری بر بقیه ژنوتیپ‌ها نداشت. در مطالعه دوم، تنش خشکی علاوه بر تاثیر بر صفات مورفو-فیزیولوژیک و عملکرد، به ترتیب حجم، وزن تر و خشک ریشه را 2/32، 6/19 و 5/27 درصد کاهش و طول ریشه را 2/27 درصد افزایش داد. اثر تنش خشکی بر محتوای نسبی آب برگ، فعالیت آنزیم‌ آسکوربات پراکسیداز، ارتفاع بوته و شاخص برداشت بسته به ژنوتیپ متفاوت بود. اثر پرولین و اثر متقابل آن با تیمارهای آزمایشی بر پارامترهای ریشه معنی‌دار نبود، اما بسته به ژنوتیپ اثر آن بر شاخص پایداری غشا، فعالیت آسکوربات پراکسیداز، تعداد چترک در بوته، وزن هزار دانه، وزن ماده خشک اندام هوایی و دانه تک بوته، شاخص برداشت، کارایی مصرف آب آبیاری ماده خشک اندام هوایی و دانه و نسبت وزن خشک اندام هوایی به وزن خشک ریشه متفاوت بود. وزن دانه تک بوته با محلول‌پاشی پرولین نسبت به سطح شاهد آن در ژنوتیپ‌های

تحت نظارت وف ایرانی