Skip to main content
SUPERVISOR
Amirhossein Khoshgoftarmanesh
امیرحسین خوش گفتارمنش (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fatemeh Ahmadzadeh
فاطمه احمدزاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Possible Role of Root-exudated Phytosidrophores on Nickel Uptake by Wheat and Triticale
Phytosiderophores are a relatively small group of siderophores and their chemical properties are similar with plant nicotine amines. In fact, phytosiderophores are non-protein-amino acids released by plant roots. It is suggested that the release of phytosiderophores is a mechanism of gramineae species to combat micronutrients deficiency. Although the role of phytosiderophores in plant uptake of zinc (Zn) and iron (Fe) under their deficiency has been approved, there is no evidence on the role of these exudates on uptake of other micronutrients i.e., nickel (Ni) under deficiency conditions. A better understanding of how root exudates affect plant Ni uptake may aid in the opti mization of plant Ni nutrition. The aim of this study was to investigate in a hydroponic system how Ni deficiency affects release of phytosiderophores from plant roots. This experiment was conducted at research greenhouse of Soilless Culture Research Centre, Isfahan University of Technology. The experiment was set up in a completely randomized design with three plants i.e., two cultivars of wheat ( Triticum aestivum L. cvs. Kavir and Rushan) and a triticale cultivar ( x Triticosecale cv. Elinor), two levels of Ni treatments (addition of Ni versus no Ni addition to the nutrient solution), and two levels of Fe treatments (25 and 100 µM). The significance of the effects of the treatments and their interactions was evaluated by analysis of variance (ANOVA) using SAS software. According to the results, the effect of Ni deficiency on the release of phytosiderophores varied upon the plant type and sampling period. At week 1, root exudates were not detected using the method used in the present study. At weeks 2 and 3, the amount of root exudates differed by the plant type and Ni nutrition status. At week 4, no significant difference was found among various Ni and Fe treatments in the concentration of phytosiderophores released by the plant roots. Among the plants studied, the highest concentration of phytosiderophore was released by the roots of Rushan wheat cultivar. Nickel deficiency resulted in higher release of phytosiderophores from roots of Rushan wheat cultivar and triticale (as micronutrient-efficient plants) while in the micronutrient-inefficient Kavir wheat cultivar, addition of Ni increased the release of phytosiderophores. The suggested reason for higher release of phytosiderophores under Ni deficiency is reduction of plant Fe uptake in the presence of Ni. In Rushan wheat cultivar, Ni deficiency resulted in higher release of phytosiderophores. This result is similar to the previously reported response of this cultivar under Zn deficiency conditions. Based to the results, it is suggested that due to similarity of Ni and Fe, deficiency of Ni caused in higher release of phytosiderophores from roots of Rushan wheat cultivar and triticale. Results obtained from the present study showed differential response of plants species to Ni deficiency in release of phytosiderophores. Further studies are needed to investigate physiological mechanisms of phytosiderophore release from plant roots under Ni deficiency. Keywords: Nickel, Iron, Root exudates, Triticum aestivum, x Triticosecale
"فیتوسیدروفورها" یک گروه به نسبت کوچک سیدروفورها هستند که شباهت شیمیایی با نیکوتین آمین های گیاهی دارند. در واقع فیتوسیدروفورها، آمینواسیدهای غیرپروتئینی ترشح شده از ریشه گیاهان می باشند. این احتمال وجود دارد که رها شدن فیتوسیدروفورها یک پاسخ منطقی گیاهان جنس گندمیان در برابر کمبود عناصر کم مصرف باشد. اگرچه نقش فیتوسیدروفور در جذب آهن و روی در شرایط کمبود این عناصر اثبات شده است اما در مورد نقش این ترشحات در جذب نیکل و اینکه آیا این ترکیبات در شرایط کمبود نیکل ترشح می شوند اثبات نشده است. نیکل به عنوان جدیدترین عنصر ضروری کشف شده در میان سایر عناصر غذایی مورد نیاز گیاه منحصر به فرد می باشد، زیرا اعمال متابولیکی آن قبل از تشخیص ضرورت آن برای رشد گیاه شناسایی شد. درک بهتر اثر ترشحات ریشه ای بر جذب نیکل ممکن است به بهبود تغذیه نیکل در گیاهان کمک کند. این پژوهش در گلخانه تحقیقاتی مرکز پژوهشی کشت بدون خاک دانشگاه صنعتی اصفهان در محیط آبکشت با محلول غذایی هوگلند و با سه گیاه انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب یک طرح بلوک کاملاٌ تصادفی با 3 تکرار انجام شد. فاکتور نیکل در دو سطح 0 و 10 میکرومولار و فاکتور آهن در دو سطح 25 و 100 میکرومولار استفاده شد. مقدار ترشح فیتوسیدروفور در 4 برداشت به روش آزادسازی مس از رزین اندازه گیری شد. . نتایج به دست آمده با استفاده از نرم افزار رایانه ای SAS تجزیه آماری شد. با توجه به نتایج، تاثیر کمبود نیکل بر ترشح فیتوسیدروفور بسته به نوع گیاه و مرحله نمونه برداری متفاوت بود. در هفته اول مقدار ترشحات ریشه ای به روش مورد استفاده در این پژوهش به دلیل ناچیز بودن ترشحات قابل اندازه گیری نبود. در هفته دوم و سوم مقدار ترشح بسته به نوع گیاه و شرایط تغذیه ای نیکل متفاوت بود. در هفته چهارم تفاوت معنی داری بین تیمارهای نیکل و آهن از لحاظ ترشح فیتوسیدروفور مشاهده نشد. در بین گیاهان مورد مطالعه، بیشترین مقدار فیتوسیدروفور از ریشه گندم رقم روشن ترشح شد. در گندم رقم روشن و تریتیکاله (کارآ از نظر مصرف عناصر کم مصرف)، در شرایط کمبود نیکل ترشح فیتوسیدروفور افزایش یافت اما در گندم رقم کویر که یک رقم ناکارا می باشد، کاربرد نیکل سبب افزایش ترشح فیتوسیدروفور از ریشه شد. احتمالاً افزایش ترشح فیتوسیدروفور در شرایط کاربرد نیکل به دلیل برهمکنش آهن و نیکل و کاهش جذب آهن در حضور نیکل مربوط است. در گندم رقم روشن، کمبود نیکل باعث افزایش ترشح فیتوسیدروفور شد که مشابه رفتار این رقم در شرایط کمبود روی می باشد. با توجه به نتایج بدست آمده می توان احتمال داد که با توجه به شباهت های نیکل به آهن، کمبود نیکل نیز باعث افزایش ترشح فیتوسیدروفور از ریشه گندم رقم روشن و تریتیکاله شود. به طور کلی بر اساس نتایج پژوهش حاضر، پاسخ گیاهان مختلف به کمبود نیکل روند ترشح فیتوسیدروفور متفاوت است. ارزیابی سازو کارهای دقیق فیزیولوژیکی ترشح فیتوسیدروفور از ریشه گیاهان در شرایط کمبود نیکل ضروری است. کلمات کلیدی : نیکل، آهن، ترشحات ریشه ای، گندم، تریتیکاله

ارتقاء امنیت وب با وف بومی