SUPERVISOR
Jamshid Razmjoo ghalaie,Mohammad Reza Mosaddeghi,Hasan Karemmojeni,Parviz Ehsanzadeh
جمشید رزمجو (استاد راهنما) محمدرضا مصدقی (استاد مشاور) حسن کریم مجنی (استاد راهنما) پرویز احسان زاده (استاد مشاور)
STUDENT
Mina Teimouri Jervekani
مینا تیموری جروکانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393
TITLE
Response of two Species of Salvia to herbicides, ascorbic acid and putrescine application under irrigation regimes
The number of three experiments was conducted to evaluate some herbicide treatments and drought tolerance of two Salvia species (Salvia officinalis and Salvia sahendica) and also responses of these two species to ascorbic acid and putrescine as booster of defense system. In the first experiment, the number of five photosynthetic inhibitor herbicides (oxadiargyl, bentazon, oxyfluorfen, metribuzin, phenmedipham +desmedipham) with three rates (0.75X, 1X and 1.25X that X equals to the recommended rate) on two Salvia ecies was conducted as a two-way factorial arranged in a randomized complete block design with three replications. In the field experiment, effect of ascorbic acid and putrescine (0 and 200 mg/L) on two mentioned Salvia species under three levels of irrigation (control, moderate and severe drought: respectively 50%, 70%, 85% depletion of available soil moisture) was conducted as a split-plot randomized complete block with 3-replicate. The third pot experiment was a 4-replicates factorial completely randomized design, including S. officinalis, the two irrigation levels (control and moderate stress), ascorbic acid (0 and 200 mg/L) and three rate of bentazon (control, 1X and 1.25X that X equals to the recommended rate). Based on the morphophysiological traits were measured, herbicidal treatments discriminated into three groups, first group: low and recommended rate of phenmedipham +desmedipham, bentazon, oxyfluorfen, oxadiargyl that two mentioned Salvia ecies were tolerant, second group: high rate of phenmedipham +desmedipham, bentazon, oxyfluorfen, oxadiargyl that two mentioned Salvia ecies were moderately tolerant and third group: all rate of metribuzin that two mentioned Salvia ecies were sensitive. In two species antioxidant enzyme activity increased with herbicide rate increased until recommended rate then decreased, but on the other hand, the antioxidant enzyme activity may be neutralized by the toxic effects of the herbicides, with the exception of metribuzin treatments. Drought stress led to increased hydrogen peroxide, malondealdehyde, enzayme activity, phenolic compounds, proline and essential oil concentrations but decrease photosynthetic pigments concentration, relative water content, height and biological yield in both species. Drought stress led to increase in irrigation water use efficiency (IWUE) for biological yield and essential oil yield in moderate and severe stress in S. officinalis but there was no differences between irrigation levels in IWUE for S. sahendica biological yield. The biological yield of S. officinalis and S. sahendica decreased from 10-22% and 16-32% respectivley. Foliar-applied ascorbic acid led to increase in biological yield of S. officinalis and S. sahendica 17% and 4.5% respectively and putrescine led to increase in biological yield of S. officinalis and S. sahendica 4% and 4.5% respectively. Finally it can be concluded that drought induced harmful effects on Salvia but it could be alleviated by ascorbic acid and putrescine. In third experiment, simultaneous application of drought and herbicide stress led to morphophysiological alterations on S. officinalis, so that led to decrease shoot and root dry weight, essential oil yield and irrigation water use efficiency for shoot dry weight 33%, 31%, 18 and 21% respectively. Although ascorbic acid did not notable effects on relative water content, malondealdehyde, photosynthetic pigments concentration and catalas activity but increased prolin, hydrogen peroxide, ascorbate peroxidase, peroxidase, height, shoot and root dry weight, essential oil concentration and yield 72%, 23%, 14%, 63%, 7%, 28%, 30%, 20% and 41% respectively. With increasing bentazon rates, prolin, phenolic compound, hydrogen peroxide and malondealdehyde increased until recommended rate then decreased. phytotoxicity symptoms were stable until 30 days after treatment while the plant recovery was started. The herbicide phytotoxicity at recommended rate reduced by drought stress but at the high rate not only did not reduce by drought stress but also reduced shoot dry weight because of synchronize two intense tensions together. However ascorbic acid alleviated the stress impacts but synchronization of two kind of stress (drought and bentazon herbicide) led to plant recovery delayed. As a whole, it can be concluded that Salvia damaged by drought and herbicide application especially S. sahendica but the damage intensity depend on irrigation regime, herbicide type and rate. It seems that under low irrigation conditions, commercial production of the Salvia with pre-treatment by ascorbic acid and reduced bentazon rate is feasible. Key Words: Herbicide tolerance, oxidative stress, lamiaceae family, essential oil, irrigation water use efficiency. Key Words: Herbicide tolerance, oxidative stress, lamiaceae family, essential oil, irrigation water use efficiency.
به منظور ارزیابی تحمل به علفکشها و تنش خشکی در مریم گلی دارویی ( Salvia officinalis ) و سهندی ( Salvia sahendica ) و همچنین واکنش این دو گونه به اسید آسکوربیک و پوترسین به عنوان تقویتکننده سیستم دفاعی گیاه در برابر تنش سه آزمایش انجام شد. در مطالعه اول تاثیر پنج علفکش بازدارنده فتوسنتز (اکسیفلوروفن، اگزادیارژیل، بنتازون، فنمدیفام+دسمدیفام و متریبوزین) در چهار مقدار مصرف (شاهد(آب مقطر)، 25درصد کمتر از دوز توصیه شده، دوز توصیه شده و 25درصد بیشتر از دوز توصیه شده) بصورت فاکتوریل دو عاملی در قالب طرح بلوک کامل تصادفی و در سه تکرار بر دو گونه مریم گلی دارویی و سهندی بصورت گلدانی ا نجام شد. در مطالعه دوم اثر محلولپاشی با اسید آسکوربیک و پوترسین در دو مقدار صفر و 200 میلیگرم در لیتر تحت سه سطح آبیاری شامل شاهد، تنش متوسط و تنش شدید (به ترتیب 50، 70 و 80 درصد تخلیه رطوبت مجاز از خاک) در یک آزمایش دوساله مزرعهای بر دو گونه مریمگلی دارویی و سهندی بصورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. مناسبترین تیمارها از دو مطالعه اول و دوم انتخاب و بصورت تلفیقی در مطالعه سوم استفاده شد. این آزمایش بصورت فاکتوریل سه عاملی در قالب طرح کاملاً تصادفی و در چهار تکرار، شامل دو سطح آبیاری (کنترل و تنش متوسط)، دو سطح اسید آسکوربیک صفر و (mg/L) 200) و سه مقدار مصرف بنتازون (شاهد(آب مقطر)، دوز توصیه شده و 25 درصد بیشتر از دوز توصیه شده) بصورت گلدانی در مریم گلی دارویی انجام شد. در مطالعه اول براساس واکنش مورفوفیزیولوژیکی گیاه و میزان خسارت ایجاد شده، علفکشها به سه گروه تقسیم شدند. گروه اول شامل دوز کاهشی و توصیه شده علفکشهای فن مدیفام + دس میدیفام، بنتازون، اکسیفلوفورن و اگزادیارژیل که هر دو گونه به آنها متحمل بودند. گروه دوم شامل دوز افزایشی فن میدفام + دس مدیفام، بنتازون، اکسی فلوفورن و اگزادریارژیل که دو گونه نسبت به آنها نیمه متحمل و گروه سوم شامل علفکش متریبوزین در هر سه مقدار مصرف بود که دو گونه نسبت به آنها حساس بودند. در هر دو گونه فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی با افزایش دوز مصرفی علفکش افزایش یافت، که به سمیتزدایی خسارت حاصل از اکثر علفکشها به جز متریبوزین کمک کرد. در مطالعه مزرعهای تنش خشکی باعث افزایش محتوای پراکسید هیدروژن، محتوای مالوندیآلدئید، فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی، پرولین، ترکیبات فنولیک و محتوای اسانس شد که به دنبال آن باعث کاهش محتوای رنگیزههای فتوسنتزی، محتوای نسبی آب برگ، ارتفاع و عملکرد بیولوژیک هر دو گونه گردید. تنش خشکی منجر به افزایش بهرهوری مصرف آب برای عملکرد بیولوژیک و عملکرد اسانس در مریم گلی دارویی گردید، اما اثری بر مریم گلی سهندی نداشت. میزان کاهش عملکرد بیولوژیک در محدوده 10-22 درصد در مریم گلی دارویی و 16-32 درصد در مریم گلی سهندی بود. اسید آسکوربیک به ترتیب منجر به افزایش 17 و چهار درصدی عملکرد بیولوژیک در مریم گلی دارویی و سهندی و پوترسین به ترتیب باعث افزایش چهار و چهار و نیم درصدی عملکرد بیولوژیک مریم گلی دارویی و سهندی شد. اثر مطلوب اسید آسکوربیک بر مریم گلی دارویی علاوه بر کاهش خسارت، به ترتیب منجر به ذخیره یک، یک و نیم نوبت آب آبیاری در سطح آبیاری نرمال، تنش متوسط و تنش شدید شد و اثر مطلوب پوترسین در مریم گلی سهندی به ترتیب منجر به ذخیره 4/0 و 2/0 نوبت آب آبیاری در سطح آبیاری نرمال و در تنش شدید شد. در نهایت نتایج نشان داد که تنش خشکی منجر به اثرات نامطلوب زراعی و فیزیولوژیکی بر هر دو گونه مریم گلی میشود اما این اثرات توسط اسید آسکوربیک و پوترسین تخفیف داده شد. در مطالعه سوم کاربرد همزمان تنش خشکی و کاربرد علفکش بنتازون منجر به تغییرات مورفوفیزیولوژیک در مریم گلی دارویی شد. بطوریکه تنش خشکی منجر به کاهش 33 و 31 درصدی وزن خشک بخشهوایی و زیرزمینی و کاهش 18 و 21 درصدی عملکرد اسانس و بهرهوری مصرف آب برای وزن خشک بخش هوایی شد. اسید آسکوربیک به ترتیب باعث افزایش 72، 14،23، 63، 28، 30، 20 و 41 درصدی پرولین، پراکسید هیدروژن، آسکورباتپراکسیداز، پراکسیداز، وزن خشک بخشهوایی و زیرزمینی، محتوا و عملکرد اسانس شد. با این حال اسید آسکوربیک اثر قابل توجهی بر رنگیزههای فتوسنتزی، فلورسانس کلروفیل و فعالیت کاتالاز نداشت. با افزایش دوز مصرفی بنتازون در آبیاری نرمال و تنش متوسط پرولین، ترکیبات فنولیک، محتوای پراکسید هیدروژن و مالوندیآلدئید تا دوز توصیه شده افزایش و سپس کاهش یافت. در هر دو سطح آبیاری علائم خسارت تا 30 روز بعد از اعمال علفکش پایدار بود گرچه ترمیم خسارت گیاهسوزی در این فاصله مشهود بود. سمیت بنتازون در دوز توصیه شده تحت تنش خشکی کاهش یافت، اما سمیت دوز افزایشی به دلیل همزمان شدن دو تنش (خشکی و علفکش) منجر به خسارت بالاتر و کاهش وزن خشک بخشهوایی شد. در این مطالعه اسید آسکوربیک خسارت وارده توسط تنشها را تخفیف داد اما همزمانی دو نوع تنش منجر به تأخیر در ترمیم خسارتها به گیاه شد. نتایج سه مطالعه نشان داد که هرچند تنش خشکی و علفکش برای مریم گلی خسارتزا بود اما شدت خسارت به گونه گیاهی، مدت و شدت تنش خشکی، نوع و مقدار علفکش بستگی داشت و به نظر میرسد در شرایط کم آبیاری تولید تجاری مریم گلی دارویی تحت پیش تیمار با اسید آسکوربیک و دوزهای توصیه شده و کاهشی علفکش بنتازون امکانپذیر است. کلمات کلیدی :تحمل به علفکش، تنش اکسیداتیو، خانواده نعنائیان، اسانس، بهرهوری مصرف آب