بررسی اثر متقابل رژیم رطوبتی و محلول پاشی سالیسیلیک اسید بر خصوصیات فیزیولوژیک، ریشه، رشد و عملکرد ژنوتیپ های کنجد (Sesamum indicum L.)

STUDENT

DEGREE

YEAR

Drought stress is one of the most important abiotic stresses that has harmful effects on production of crops, including oilseed crops in Iran. Salicylic acid is one of the endogenous plant growth regulators that plays a key role in plant resistance against environmental stresses, including drought. The present study was carried out to evaluate the sesame genotypes under different irrigation regimes and to identify the effective mechanisms for tolerance of this plant and to provide an agronomic strategy to reduce the negative effects of stress on seven sesame genotypes in the field and greenhouse conditions. The field experiment was carried out in a split plot factorial experiment in a randomized complete block design with three replications in Isfahan University of Technology Field Research, Lavark Najafabad, for two consecutive years. The experimental factors consisted of seven sesame genotypes (Yekta, Shiraz, Oltan, Varamin, Isfahan, Dashtestan and Nazetakshakheh), two irrigation levels (irrigation after 60 and 80% of available soil water depletion) and two levels of salicylic acid (0 and 0.6 mM). Drought significantly reduced the membrane stability index, water potential, relative water content, chlorophyll a, b and a+b contents, net photosynthetic rate, stomatal conductance, dry matter yield, number of capsules per plant, number of seed per capsule, 1000 seed weight, seed yield, seed number per squaremeter, harvest index, seed oil content, oil yield, water use efficiency of seed yield, dry matter yield and oil yield in the field but increased compatible solutes and enzymatic and non-enzymatic anti-oxidants. Salicylic acid application on sesame plants significantly increased the physiological and yield traits, thus improved drought tolerance of sesame genotypes. Based on stress susceptibility index, Yekta and Shiraz genotypes had higher tolerance to stress and the lowest tolerance was obtained for Nazetakshakhe. The cluster analysis of sesame genotypes based on morphophysiological and yield attributes in drought conditions also dir=rtl align=right Key words: Sesame, Oil yield, Drough stress, Salicylic acid, Physiological traits, Root traits.

تنش خشکی یکی از مهمترین تنش های غیر زیستی است که اثر های زیان باری بر تولید محصولات زراعی کشور از جمله گیاهان دانه روغنی دارد. سالیسیلیک اسید یک تنظیم کننده رشد گیاهی است و نقش مهمی در مقاومت گیاهان در برابر تنش های محیطی از جمله تنش خشکی دارد. مطالعه حاضر به منظور ارزیابی ژنوتیپ های کنجد تحت رژیم های مختلف آبیاری و شناسایی مکانیسم های موثر در تحمل خشکی این گیاه و ارائه راهکار زراعی برای کاهش اثر های منفی تنش در شرایط مزرعه و گلخانه اجرا گردید. آزمایش مزرعه طی دو سال متوالی (1394-1393) به صورت اسپلیت پلات فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان در لورک نجف آباد اجرا گردید. فاکتور های آزمایشی شامل هفت ژنوتیپ کنجد (یکتا، شیراز، اولتان، ورامین، اصفهان، دشتستان وناز تک شاخه)، دو سطح آبیاری (آبیاری پس از تخلیه 60 و 80 درصد رطوبت قابل استفاده خاک) و دو سطح سالیسیلیک اسید (0 و 6/0 میلی مولار) بودند. نتایج نشان داد تنش خشکی در مقایسه با شاهد موجب کاهش معنی دار صفات شاخص پایداری غشا، پتانسیل آب، محتوای نسبی آب، غلظت کلروفیل های a، b و a+b، سرعت فتوسنتز خالص، هدایت روزنه ای، فلورسانس بیشینه، حداکثر کارایی فتوسیستم II، ارتفاع گیاه، شاخص سطح برگ، عملکرد ماده خشک، تعداد کپسول در بوته، تعداد دانه در کپسول، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، تعداد دانه در مترمربع، شاخص برداشت، غلظت روغن دانه، عملکرد روغن، کارایی مصرف آب آبیاری عملکرد دانه، کارایی مصرف آب آبیاری ماده خشک و کارایی مصرف آب آبیاری عملکرد روغن در مزرعه گردید ولی غلظت دی اکسید کربن زیر روزنه، غلظت مواد محلول سازگار شامل غلظت پرولین و کربوهیدرات های محلول و آنتی اکسیدان های آنزیمی و غیر آنزیمی شامل غلظت کاروتنوئید ها و فعالیت ویژه آنزیم های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز، پراکسیداز و سوپراکسید دسموتاز را افزایش داد. محلول پاشی سالیسیلیک اسید روی ژنوتیپ های کنجد مورد مطالعه به طور معنی داری صفات مورفولوژیک، فیزیولوژیک و عملکردی اندازه گیری شده در گیاه را افزایش داد، به طوری که موجب بهبود تحمل خشکی ژنوتیپ های کنجد گردید. محاسبه شاخص حساسیت به تنش ژنوتیپ های کنجد بررسی شده نشان دادکه بر اساس این شاخص ژنوتیپ های یکتا و شیراز تحمل بالاتری به تنش دارند و کمترین میزان تحمل نسبت به سایر ژنوتیپ ها برای ژنوتیپ ناز تک شاخه به دست آمد. تجزیه خوشه ای ژنوتیپ های کنجد بر اساس صفات مورفوفیزیولوژیک و عملکردی در شرایط خشکی نیز ژنوتیپ های یکتا و شیراز را در یک گروه قرار داد و از نظر صفات اندازه گیری شده نسبت به سایر ژنوتیپ ها برتری داشتند. همچنین این ژنوتیپ ها کمترین میزان کاهش ناشی از تنش خشکی را در صفات بررسی شده در این آزمایش به خصوص صفات فتوسنتزی و عملکردی داشتند که این نشان دهنده تحمل بیشتر این ژنوتیپ ها نسبت به تنش خشکی می باشد. آزمایش گلدانی با توجه به نتایج آزمایش مزرعه به صورت فاکتوریل سه عاملی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا گردید و اثر محلول پاشی سالیسیلیک اسید (دو سطح شامل 0 و 6/0 میلی مولار) روی سه ژنوتیپ کنجد (یکتا، شیراز و ناز تک شاخه) انتخاب شده از آزمایش مزرعه در سه سطح آبیاری (آبیاری پس از 60، 70 و 80 درصد تخلیه رطوبت قابل استفاده خاک) بررسی شد. صفات شاخص پایداری غشا، پتانسیل آب، محتوای نسبی آب، غلظت کلروفیل های a، b و a+b، سرعت فتوسنتز خالص و هدایت روزنه ای، فلورسانس بیشینه، حداکثر کارایی فتوسیستم II، ، طول تجمعی ریشه، طول ویژه ریشه، حجم ریشه، تعداد انشعاب ریشه در بوته، سطح ریشه، وزن خشک ریشه، وزن خشک اندام هوایی، ارتفاع گیاه، تعدادکپسول در بوته، تعداد دانه در کپسول، وزن هزار دانه و وزن دانه در بوته در گیاهان تنش دیده کاهش یافتند، در حالی که صفاتی نظیر غلظت دی اکسید کربن زیر روزنه، غلظت پرولین، آنتی اکسیدان های آنزیمی و غیر آنزیمی شامل غلظت کاروتنوئید ها و فعالیت ویژه آنزیم های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و پراکسیداز، قطر ریشه، تراکم طول ریشه، نسبت وزن خشک ریشه به اندام هوایی، کارایی مصرف آب آبیاری دانه، کارایی مصرف آب آبیاری اندام هوایی و کارایی مصرف آب آبیاری کل گیاه با تشدید تنش خشکی افزایش پیدا کردند. محلول پاشی سالیسیلیک اسید صفات اندازه گیری شده در این آزمایش شامل صفات ریشه و بخش هوایی گیاه را به طور معنی داری افزایش داد. کاربرد این تنظیم کننده رشد گیاهی به خصوص موجب افزایش خصوصیات فتوسنتزی و آنتی اکسیدان های آنزیمی و غیر آنزیمی گیاه در شرایط شاهد و سطوح مختلف تنش خشکی گردید و تحمل ژنوتیپ های کنجد را در برابر تنش خشکی افزایش داد. همراستا با نتایج آزمایش مزرعه ای، در آزمایش گلدانی نیز با تشدید سطوح تنش خشکی در مقایسه با شاهد صفات اندازه گیری شده در ژنوتیپ های یکتا و شیراز نسبت به ناز تک شاخه کاهش کمتری داشتند. محاسبه شاخص حساسیت به تنش نیز نشان داد که این دو ژنوتیپ در مقایسه با ژنوتیپ ناز تک شاخه تحمل بیشتری نسبت به تنش خشکی دارند. واژه های کلیدی: کنجد، عملکرد روغن، تنش خشکی، سالیسیلیک اسید، صفات فیزیولوژیک، خصوصیات ریشه