نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• علی فراهانی ¹
• علی طویلی ²
• حسین ارزانی ³
• حسین آذرنیوند ³
• علی اشرف جعفری ⁴

¹ دانشجوی دکتری علوم مرتع، گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

² دانشیار، گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

³ استاد، گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

⁴ استاد، بخش تحقیقات مرتع، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف
 بهبود جوانه‌زنی و استقرار گیاهان در مواجهه با خشکی از جمله امور مهم و مؤثر در موفقیت عملیات بیولوژیک اصلاح مراتع است. لازمه این کار بررسی تغییرات صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک گونه‌های مرتعی تحت تأثیر پیش‌تیمارهای مختلف در شرایط آزمایشگاهی، گلخانه‌ای و عرصه‌ای است تا بر مبنای آن بتوان نسبت به انتخاب گونه‌های نخبه و امیدبخش تصمیم گرفت و عملیات اصلاحی را به‌نحو مطلوب ارزیابی کرد.
 
مواد و روش‌ها
 در این پژوهش، تأثیر پیش‌تیمارهای مختلف بر جوانه‌زنی و استقرار گونه‌های Sanguisorba minor و Elymus hispidus تحت تنش خشکی بررسی شده است. در این رابطه، اثر تیمارهای پرایمینگ با آب مقطر، پلی‌اتیلن گلایکول، نیترات پتاسیم و نانوذرات نقره برای بهبود مشخصه‌های جوانه‌زنی و استقرار گونه‌ها در شرایط ظرفیت زراعی مطالعه شد. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی در چهار تکرار انجام شد. برای اجرای پژوهش، تعداد 168 گلدان استفاده گردید و در هر گلدان تعداد 10 عدد بذر کشت شد. صفات اندازه‌گیری شده شامل ظهور نهال از خاک، سرعت ظهور، استقرار و زنده‌مانی، طول و وزن ریشه و ساقه، ویگوریته و میزان پرولین، کارتنوئید، قند محلول، کلروفیل کل و آنزیم‌های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز بود. پس از اتمام داده‌برداری صفات مورد مطالعه در گلخانه و اخذ نتایج به‌دست‌آمده در آزمایشگاه، آنالیز واریانس و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها در نرم‌افزار SPSS و مقایسه میانگین داده‌ها با آزمون چند دامنه‌ای دانکن در سطح 5 درصد برای صفات مورد مطالعه در دو گونه انجام گرفت.
 
نتایج
 نتایج بدست آمده نشان داد که تنش خشکی تفاوت معنی‌داری را بر روی خصوصیاتی از قبیل وزن خشک اندام هوایی یا طول ریشه گیاه دارد. اثرهای متقابل پرایمینگ و تنش در مورد صفات ظهور از خاک، سرعت ظهور، استقرار و زنده‌مانی و وزن خشک اندام هوایی معنی‌دار شد اما سایر صفات مورد مطالعه را نیز تحت تأثیر قرار داد. کاربرد نانوذرات نقره اثرات مثبت و یا منفی بر خصوصیات رویشی بذر و نهال رشد یافته از بذور گیاهان مورد مطالعه داشت. خصوصیاتی مانند طول ریشه گیاه تحت تیمارهای مختلف پرایمینگ در یک سطح رطوبتی مشخص تغییرات معنی‌داری را نشان ندادند. بعضی از خصوصیات دیگر ازجمله بنیه دارای تغییرات چشمگیری بودند و این میزان تغییر در سطوح مختلف رطوبتی تا حدود 20 درصد متغیر بود و اثرهای مثبت تیمار پلی‌اتیلن و اثرهای منفی غلظت بالای نانوذرات مشهود بود. در مجموع کاربرد تیمارهای پرایمینگ بذر با پلی‌اتیلن‌گلایکول و نیترات پتاسیم در گونه E. hispidus و کاربرد تیمارهای پرایمینگ بذر با پلی اتیلن‌گلایکول و نانوذرات نقره با غلظت 30 میلی‌گرم در لیتر در گونه S. minor بیشترین تأثیرات مثبت معنی‌دار در افزایش مقاومت به خشکی را داشت. همچنین کاربرد تیمارهای نانوذرات با غلظت‌های 60 و 90 میلی‌گرم در لیتر اثرات منفی را بر مشخصه‌های رویشی و فیزیولوژی هر دو گونه مورد مطالعه نشان داد.
 
نتیجه‌گیری
 اعمال تنش خشکی موجب بروز اثرهای منفی در خصوصیات ساختاری گونه‌های مورد مطالعه شده و استفاده از تیمارهای هیدروپرایمینگ، نیترات پتاسیم، پلی‌اتیلن گلایکول و نانوذرات نقره (با غلظت 30 میلی‌گرم در لیتر) موجب کاهش اثرهای نامطلوب تنش گردید. دلیل این موضوع عمدتاً تغییراتی است که در فاکتورهای فیزیولوژیک مانند میزان پرولین، آنزیم‌های کاتالاز و سوپراکسیددیسموتاز اتفاق افتاده و اعمال پیش‌تیمارهای مختلف موجب بروز تغییرات مثبت در فاکتورهای مذکور و افزایش مقاومت به خشکی گونه‌ها می‌گردد. نتایج مرتبط با تأثیر پیش‌تیمارهای مختلف بر جوانه‌زنی و استقرار گونه‌های مذکور در شرایط آزمایشگاهی و عرصه‌ای نیز تأییدکننده این موضوع است.
 

کلیدواژه‌ها

• اکوسیستم‌های مرتعی
• عملیات بیولوژیک اصلاح مرتع
• گونه‌های نخبه و امیدبخش
• ظرفیت زراعی

20.1001.1.17350875.1402.30.2.3.3

عنوان مقاله [English]

The effect of different priming pretreatments on the morphological and physiological traits of two species of Sanguisorba minor and Elymus hispidus in short-term greenhouse conditions

نویسندگان [English]

• Ali Farahani ¹
• Ali Tavili ²
• Hosein Arzani ³
• Hosein Azarnivand ³
• Aliashraf Jafari ⁴

¹ Ph.D. Student in Rangeland Science, Department of Arid and Mountains Regions Reclamation, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran

² Associate Professor, Department of Arid and Mountains Regions Reclamation, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.

³ Professor., Department of Arid and Mountains Regions Reclamation, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.

⁴ Professor., Rangeland Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

چکیده [English]

Background and objectives
 The germination and establishment of plants resistant to drought is one of the most important and effective aspects of rangeland improvement. Investigating changes in rangeland species' morphological and physiological characteristics under different pretreatments under laboratory, greenhouse, and field conditions is necessary. As a result, elite and promising species can be selected, and improvement efforts can be evaluated favorably.
 
Methodology
 This study investigated the effect of different pretreatments on the germination and establishment of Sanguisorba minor and Elymus hispidus under drought stress. In this regard, the effect of priming treatments with distilled water, polyethylene glycol, potassium nitrate, and silver nanoparticles was studied to improve germination characteristics and establishment of species under agricultural capacity. The experiment was conducted as a factorial in a randomized complete block design in four replications. To conduct the research, 168 pots were used, and ten seeds were planted in each pot. The measured attributes included the percentage and velocity of seedling appearance from the soil, establishment and survival, length and weight of root and stem, vigor, proline, carotenoid, soluble sugar, total chlorophyll, catalase, and superoxide dismutase enzymes. After sampling the studied traits in the greenhouse and obtaining the results in the laboratory, variance and data analysis in SPSS software. A comparison of mean data with Duncan's multiple range tests at a 5% level for the studied traits was performed on both species.
 
Results
 The results showed that drought stress significantly differs in characteristics, such as the dry weight of aerial parts or the length of plant roots. The mutual effects of priming and stress were significant on the traits of emergence from the soil, speed of emergence, establishment, survival, and dry weight of aerial parts. Still, it affected several other traits as well. The application of silver nanoparticles had positive or negative effects on seeds' vegetative characteristics, and seedlings grown from the seeds of the studied plants did not show significant changes to characteristics such as plant root length under different priming treatments at a specific moisture level. Some characteristics, including ability, had significant changes due to humidity levels varying up to 20 percent. The positive effects of polyethylene treatment and the negative effects of high nanoparticle concentration were evident. Applying polyethylene glycol and potassium nitrate in E. hispidus and polyethylene glycol and silver nanoparticles at a concentration of 30 mg/l in S. minor showed the highest positive effects on plant resistance under drought stress. Application of silver nanoparticles at concentrations of 60 and 90 mg/L showed negative effects on the vegetative and physiological characteristics of the two studied species.
 
Conclusion
 drought stress caused negative effects on the structural characteristics of the studied species, and using hydropriming treatments, potassium nitrate, polyethylene glycol, and silver nanoparticles (with a concentration of 30 mg/liter) reduced stress adverse effects. The reason for this is mainly the changes in the physiological factors, such as the amount of proline, catalase, and superoxide dismutase enzymes, and the application of various pretreatments causes positive changes in pretreatment factors and increases the species' drought resistance. The results related to the effect of different pretreatments on the germination of the mentioned species under laboratory and field conditions also confirm this issue.

کلیدواژه‌ها [English]

• Rangeland ecosystems
• Biological operation of rangeland improvement
• Elite and promising species
• Agricultural capacity