بررسی اثر رژیم رطوبتی و اسید سالیسیلیک بر خصوصیات مورفو-فیزیولوژیک، عملکرد، اسانس و مواد موثره جمعیت های رازیانه

STUDENT

DEGREE

YEAR

This study investigated the effects of water deficit on seed germination, growth, essential oil content and constituents, water use efficiency, and some physiological, biochemical and agronomic characteristics of twelve fennel accessions under laboratory and field conditions. In addition, a separate pot study was conducted to evaluate the responses of fennel to water deficit and exogenous application of salicylic acid (SA). In the germination study, progressive drought led to decreases in germination percent and velocity, seedling fresh and dry masses, shoot length and specific activity of superoxide dismutase, though it led to increases in root length, soluble carbohydrates, proline and polyphenols contents, and specific activity of catalase . In the pot study, drought led to decreases in shoot dry mass, root length, chlorophyll (Chl) a and b contents, water potential and relative water content (RWC), and yield and yield components of fennel, while it increased root diameter and dry mass, root/shoot ratio, proline and soluble carbohydrates contents, the specific activity of catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and superoxide dismutase (SOD), seed essential oil content, and percentage of trans anethole in the essential oil. With the exception of specific activity of CAT, exogenous application of SA was found to be beneficial in improving the above traits and mitigating the adverse effects of drought on fennel. When fennel plants were subjected to severe drought in the field, their shoot length and dry weight, number of umbel and fruits per umbel, 1000-seed weight, RWC, Chl a and b, seed and essential oil yield, and percentage of fenchone and limonene in essential oil decreased, while the content of proline and soluble carbohydrates, the specific activities of CAT, APX and SOD, harvest index, seed essential oil content, and percentage of trans anethole, methyl chavicol and alpha pinene in the essential oil increased. These finding suggested that accession ‘Yazd’ in mild drought conditions (55% depletion of available soil water) would be an appropriate choice for producing of fennel in Isfahan region. Keywords : Drought, Antioxidative enzymes, Water use efficiency, Salicylic Acid (SA), Essential oil, Foeniculum vulgare .

پژوهش حاضر به منظور ارزیابی توده های رازیانه در رژیم های مختلف آبیاری ، شناسایی مکانیسم های موثر در تحمل خشکی، ارائه ی راهکاری عملی برای غلبه بر آثار منفی خشکی، و معرفی رژیم آبیاری برتر در کشت این گیاه دارویی، طراحی و روی 12 توده رازیانه و در سه مرحله ی آزمایشگاهی، گلدانی و مزرعه ای اجراء شد. آزمایش جوانه زنی در اتاقک رشد و با استفاده از محلول هایی از پلی اتیلن گلایکول در چهار سطح پتانسیل آب (0/0، 2/0-، 4/0- و 6/0- مگا پاسکال)، به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی و با سه تکرار انجام پذیرفت. با تشدید خشکی از درصد و سرعت جوانه زنی، وزن تر و خشک گیاهچه، طول ساقه چه و فعالیت ویژه ی آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز کاسته شد، در حالی که بر طول ریشه چه، غلظت قند های محلول، پلی فنول ها و پرولین، و فعالیت ویژه ی آنزیم کاتالاز افزوده شد. توده مشهد در بین 12 توده رازیانه، بالاترین میزان درصد جوانه زنی، وزن تر و خشک گیاهچه، طول ریشه چه، غلظت پلی فنول ها، قند های محلول و پرولین، و فعالیت ویژه ی آنزیم های کاتالاز و سوپر اکسید دیسموتاز را دارا بود و به همراه توده های شیراز، یزد و کرمان به عنوان توده های متحمل به خشکی در مرحله ی جوانه زنی معرفی شدند. در آزمایش گلدانی که به صورت فاکتوریل سه عاملی در قالب بلوک های کامل تصادفی و در سه تکرار طراحی شد، آثار محلول پاشی اسید سالیسیلیک (سه سطح شامل صفر، 5/0 و یک میلی مولار) روی شش توده رازیانه (ارومیه، همدان، کرمان، شیراز، بیرجند و یزد) در دو رژیم آبیاری مورد بررسی قرار گرفت. خشکی باعث کاهش در صفات وزن خشک ساقه، طول ساقه و ریشه، تعداد چترک، تعداد دانه در چترک، وزن هزار دانه، پتانسیل آب و محتوی نسبی آب برگ، غلظت کلروفیل a و b، عملکرد دانه و اسانس، و درصد فنکون در اسانس شد. درحالیکه ضخامت و وزن خشک ریشه، نسبت ریشه به ساقه، غلظت پرولین، کاروتنوئید ها و قند های محلول برگ، فعالیت ویژه ی آنزیم های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز، درصد اسانس و درصد ترانس آنتول در اسانس، و راندمان مصرف آب برای تولید اسانس و ماده ی خشک گیاه بر اثر خشکی افزایش یافت. توده های شیراز و یزد در شرایط خشکی با داشتن بالاترین میزان در صفات پتانسیل آب و محتوی نسبی آب برگ، غلظت پرولین، کاروتنوئید ها و قند های محلول برگ، فعالیت ویژه ی آنزیم های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز، و عملکرد دانه به عنوان توده های متحمل به خشکی و توده های همدان و بیرجند با داشتن پایین ترین میزان از صفات مذکور به عنوان توده های حساس به خشکی معرفی شدند. محلول پاشی اسید سالیسیلیک به طور معنی داری صفات مربوط به رشد ریشه و گیاه، عملکرد و اجزای عملکرد، راندمان مصرف آب، پتانسیل آب و محتوی نسبی آب برگ، غلظت کلروفیل و کاروتنوئید های برگ، غلظت پرولین و قند های محلول برگ، و فعالیت ویژه آنزیم های آسکوربات پراکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز را افزایش داد. با توجه به اینکه اکثر صفات مذکور با عملکرد و تحمل خشکی رازیانه در رابطه بودند، بنابراین محلول پاشی اسید سالیسیلیک تحمل رازیانه در برابر خشکی را بهبود بخشید و عملکرد دانه و اسانس آن را در هر دو شرایط شاهد و خشکی افزایش داد (به ویژه غلظت 5/0 میلی مولار که حداکثر عملکرد اسانس را به همراه داشت). در آزمایش مزرعه ای که به صورت اسپلیت پلات در قالب بلوک های کامل تصادفی و در سه تکرار طراحی شد، آثار چهار رژیم آبیاری (آبیاری پس از تخلیه 35 و 55 و 75 و 85 درصد رطوبت قابل استفاده ی خاک) روی 12 توده رازیانه بررسی شد. با افزایش سطوح خشکی صفات طول و وزن خشک ساقه، تعداد چترک و دانه در چترک، تعداد دانه در متر مربع، وزن هزار دانه، پتانسیل آب و محتوی نسبی آب برگ، غلظت کلروفیل a و b، عملکرد دانه و اسانس، و درصد فنکون و لیمونن در اسانس کاهش یافت. درحالیکه غلظت پرولین و قند های محلول برگ، فعالیت ویژه ی آنزیم های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز، شاخص برداشت، درصد اسانس، و درصد ترانس آنتول، متیل کاویکول و آلفا پینن در اسانس با افزایش سطوح خشکی افزایش یافت. توده های یزد، شیراز و مشهد در شرایط خشکی شدید با داشتن بالاترین وزن خشک ساقه، تعداد چترک، تعداد دانه در متر مربع، عملکرد دانه، شاخص برداشت، درصد و عملکرد اسانس، راندمان مصرف آب، پتانسیل آب، محتوی نسبی آب، غلظت کلروفیل a و b، پرولین، کاروتنوئید ها و قند های محلول برگ، و فعالیت ویژه ی آنزیم های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز به عنوان توده های متحمل به خشکی و توده های همدان، بیرجند و اردبیل با داشتن پایین ترین میزان از صفات مذکور به عنوان توده های حساس به خشکی معرفی شدند. هرچند در بین 12 توده رازیانه ارزیابی شده تحت چهار رژیم آبیاری، رتبه ی اول از لحاظ عملکرد اسانس به توده ابن سینا در شرایط شاهد اختصاص داشت، ولی رتبه های بعدی به توده های یزد و مشهد در شرایط خشکی ملایم مربوط بود. به علاوه بالاترین راندمان مصرف آب نیز به توده های اخیر در شرایط خشکی ملایم اختصاص داشت. با در نظر گرفتن بحران کم آبی موجود، برای کاشت رازیانه در منطقه ی اصفهان، استفاده از توده های یزد و مشهد، و آبیاری پس از تخلیه ی 55 درصد رطوبت قابل استفاده ی خاک (خشکی ملایم) به همراه محلول پاشی دو نوبت اسید سالیسیلیک با غلظت 5/0 میلی مولار توصیه می شود.