بررسی ویژگی‌های مورفولوژیک و فیزیولوژیک گیاه زینتی-دارویی پریوش (Catharanthus roseus L.) در واکنش به تنش شوری و بیوچار

Subject Areas : Journal of Ornamental Plants

سیده فاطمه محمدی کباری ¹ , حسینعلی اسدی قارنه ² , وحید توللی ³ , وحید روشن ⁴

1 - گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران
2 - گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران
3 - دانشکده کشاورزی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
4 - دانشکده منابع طبیعی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، AREEO، شیراز، ایران

Received: 2023-09-14 Accepted : 2023-11-28 Published : 2023-12-01

Keywords: حاصلخیزی خاک, پرولین, کربن فعال, آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی, تنش محیطی,

Abstract :

بیوچار نوعی کود آلی حاصل بقایای گیاهی و ضایعات کشاورزی است که جهت تقویت حاصلخیزی خاک و همچنین اصلاح خاک‌های شور پیشنهاد می‌شود. در این راستا جهت بررسی تاثیر بیوچار بر تعدیل آثار تنش شوری بر رشد و برخی خصوصیات فیزیولوژیک پریوش آزمایشی فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با دو تیمار شامل تنش شوری  (0، 1000، 2000 و 3000 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک کلرید سدیم) و بیوچار (0، 2 و 4 درصد) در سه تکرار، 36 پلات و 6 بوته در هر پلات انجام شد. این آزمایش در بهار 1401 بصورت گلدانی انجام شد. نتایج نشان داد که شوری تاثیر منفی و کاهشی بر تمامی صفات مورفولوژیک ارزیابی شده و محتوای نسبی آب برگ داشت درحالی‌که بیوچار بخصوص 2 درصد موجب حفظ و بهبود صفات فوق شد. با افزایش سطح شوری مقدار پرولین و مواد جامد محلول نسبت به شاهد افزایش یافت و بیشترین مقدار پرولین (346.48 میلی مول درکیلوگرم وزن تر) و مواد جامد محلول (1.42 درجه بریکس)برای NaCl3000mg/kg × Biochar0% ثبت شد. کاهش تجمع مالون‌دی‌آلدهید (MDA) با مصرف 2 درصد بیوچار در هر 4 سطح کلرید سدیم ثبت شد اما در بالاترین سطح کلرید سدیم (NaCl3000mg/kg) بیوچار 4 درصد قادر به کاهش آثار شوری نبود و بیشترین مقدار MDA را بخود اختصاص داد. بیشترین فعالیت آنزیم پراکسیداز (1.56 واحد آنزیم در هر گرم وزن تر در دقیقه) و آسکوربات پراکسیداز (9.40 واحد آنزیم در هر گرم وزن تر در دقیقه) برای NaCl1000mg/kg×Biochar2% ثبت شد. با افزایش سطح کلرید سدیم (2000 و 3000 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک) فعالیت آنزیم‌‌های پراکسیداز و آسکوربات پراکسیداز نیز کاهش یافت که با افزایش تجمع MDA در این تیمارها همراه بود. با توجه به نتایج حاصل می‌توان بیان کرد که در شوری 1000 یا 2000 میلی‌گرم در کیلوگرم با کاربرد 2 درصد بیوچار، می‌توان گیاهانی از پریوش با صفات مورفو- فیزیولوژیکی قابل قبول تولید نمود.

References:

Akhtar, S.S., Li, G., Andersen, M.N. and Liu, F. 2014. Biochar enhances yield and quality of tomato under reduced irrigation. Agricultural Water Management, 138: 37–44.

Ali, M.A. and Majeed, A.J. 2017. Biochar and nitrogen fertilizers effects on growth and flowering of garland chrysanthemum (Chrysanthemum coronarium L.) plant. Kurdistan Journal of Applied Research, 2(1): 8-14.

Ali, S., Rizwan, M., Qayyum, M.F., Ok, Y.S., Ibrahim, M., Riaz, M. and Shahzad, A.N. 2017. Biochar soil amendment on alleviation of drought and salt stress in plants: A critical review. Environmental Science and Pollution Research, 24 (14): 12700-12712.

Al-Tabbal, J., Al-Jedaih, M., Al‑Zboon, K.K. and Alrawashdeh, K.A.B. 2023. Mitigation of salinity stress effects on kochia (Bassia scoparia L.) biomass productivity using biochar application. International Journal of Phytoremediation, 4: 1-11. https://doi.org/10.1080/15226514.2022.2164248

Bates, L. Waldren, R.P. and Tear, I. P. 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil, 39: 205–207.

Carter, S., Shackley, S., Sohi, S., Boun Suy, T. and Haefele, S. 2013. The impact of biochar application on soil properties and plant growth of pot grown lettuce (Lactuca sativa) and cabbage (Brassica chinensis). Agronomy, 3: 404-418.

de Almeida Cartaxo, P.H., da Silva, D.G., Araújo, J.R.E.S., da Silva, J.H.B., Targino, V.A., da Silva Xavier, L. M. and da Silva, A.M. 2022. Salinity and medicinal plants: Challenges and strategies for production. Scientific Electronic Archives, 15(8): https://doi.org/10.36560/15820221579

Ekinci, M., Turan, M. and Yildirim, E. 2022. Biochar mitigates salt stress by regulating nutrient uptake and antioxidant activity, alleviating the oxidative stress and abscisic acid content in cabbage seedlings. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 46(1): 28-37.

El Nahhas, N., Al Kahtani, M.D., Abdelaal, K.A., Al Husnain, L., Al Gwaiz, H.I., Hafez, Y.M. and Elkelish, A. 2021. Biochar and jasmonic acid application attenuates antioxidative systems and improves growth, physiology, nutrient uptake and productivity of faba bean (Vicia faba L.) irrigated with saline water. Plant Physiology and Biochemistry, 166: 807-817.

Enders, A., Hanley, K., Whitman, T., Joseph, S. and Lehmann, J. 2012. Characterization of biochars to evaluate recalcitrance and agronomic performance. Bioresource Technology, 114: 644-653.

Farhangi-Abriz, S. and Torabian, S. 2017. Antioxidant enzyme and osmotic adjustment changes in bean seedlings as affected by biochar under salt stress. Ecotoxicology and Environmental Safety, 137: 64–70.

Haider, G., Koyro, H.W., Azam, F., Steffens, D., Müller, C. and Kammann, C. 2015. Biochar but not humic acid product amendment affected maize yields via improving plant-soil moisture relations. Plant and Soil, 395:141-157.

Heath, R.L. and Parker, L. 1968. Photoperoxidation in isolated chloroplasts: I. Kinetics and stiochiometry of fatty acid peroxidation. Archive of Biochemistry and Biophysics, 125: 189-198.

Hussien Ibrahim, M.E., Adam Ali, A.Y., Zhou, G., Ibrahim Elsiddig, A.M., Zhu, G., Ahmed Nimir, N.E. and Ahmad, I. 2020. Biochar application affects forage sorghum under salinity stress. Chilean Journal of Agricultural Research, 80 (3): 317-325.

Irigoyen, J.J., Emerich, W. and Sanchez-Diaz, M. 1992. Water stress induced changes in concentrations of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa (Medicago sativa) plants. Physiologia Plantarum, 84: 5–60.

Jiménez-Mejía, R., Medina-Estrada, R.I., Carballar-Hernández, S., Orozco-Mosqueda, M.D.C., Santoyo, G. and Loeza-Lara, P.D. 2022. Teamwork to survive in hostile soils: Use of plant growth-promoting bacteria to ameliorate soil salinity stress in crops. Microorganisms, 10 (1): 150. https://doi.org/10.3390%2Fmicroorganisms10010150

Kalanaki, M., Karandish, F., Afrasiab, P., Ritzema, H., Khamari, I. and Tabatabai, S.M. 2022. Assessing the influence of integrating soil amendment applications with saline water irrigation on Ajwain’s yield and water productivity. Irrigation Science, 40 (1): 71-85.

Kanwal, S., Ilyas, N., Shabir, S., Saeed, M., Gul, R., Zahoor, M., Batool, N. and Mazhar, R. 2018. Application of biochar in mitigation of negative effects of salinity stress in wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Plant Nutrition, 41(4): 526-538.

Kookana, R.S., Sarmah, A.K., van Zwieten, L., Krull, E. and Singh, B. 2011. Biochar application to soil: Agronomic and environmental benefits and unintended consequences. Advances in Agronomy, 112: 103-143.

Luo, X., Liu, G., Xia, Y., Chen, L., Jiang, Z., Zheng, H. and Wang, Z. 2017. Use of biochar-compost to improve properties and productivity of the de-graded coastal soil in the Yellow River Delta, China. Journal of Soils and Sediments, 17:780–789.

MacAdam, J.W., Nelson, C.J. and Sharp, R.E. 1992. Peroxidase activity in the leaf elongation zone of tall fescue: I. Spatial distribution of ionically bound peroxidase activity in genotypes differing in length of the elongation zone. Plant Physiology, 99 (3): 872-878.

Martínez-Gómez, Á., Poveda, J. and Escobar, C. 2022. Overview of the use of biochar from main cereals to stimulate plant growth. Frontiers in Plant Science, 2511: 1-17. doi: 10.3389/fpls.2022.912264

Naeemi Golzard, M., Ghanbari Jahromi, M. and Kalateh Jari, S. 2023. Effect of biochar and vermicompost on growth parameters and physiological characteristics of feverfew (Tanacetum parthenium L.) under drought stress. Journal of Ornamental Plants, 13(2): 109-120.

Nakano, Y. and Asada, K. 1987. Purification of ascorbate peroxidase in spinach chloroplast: In inactivation in ascorbate-depleted medium and reactivation by monodehydroascorbate radical. Plant Cell Physiology, 28: 131-140.

Ritchie, S.W. and Nguyen, H.T. 1990. Leaf water content and gas exchange parameters of two wheat genotypes differing in drought resistance. Crop Science, 30: 105-111.

Rizwan, M., Ali, S., Qayyum, M.F., Ibrahim, M., Rehman, M.Z., Abbas, T. and Ok, Y.S. 2015. Mechanisms of biochar-mediated alleviation of toxicity of trace elements in plants: A critical review. Environmental Science and Pollution Research, 23: 2230–2248.

Sairam, R. and Srivastava, G. 2002. Changes in antioxidant activity in sub-cellular fractions of tolerant and susceptible wheat genotypes in response to long term salt stress. Plant Science, 162 (6): 897-904.

Safdar, H., Aniqa, A., Yousuf Shafiq, A.A., Rabia, Y., Abbas Shoukat, M.U.H. and Muhammad Ishtiaq, S. 2019. A review: Impact of salinity on plant growth. Natural Sciences, 17 (1): 34-40.

Song, X., Li, H., Song, J., Chen, W. and Shi, L. 2022. Biochar/vermicompost promotes hybrid Pennisetum plant growth and soil enzyme activity in saline soils. Plant Physiology and Biochemistry, 183: 96-110.

Vu, P.T.B., Bui, A.L., Nguyen, N.N. and Quach, P.N.D. 2022. In vitro growth and content of vincristine and vinblastine of Catharanthus roseus L. hairy roots in response to precursors and elicitors. Plant Science Today, 9 (1): 21-28.

Wijitkosum, S. 2022. Biochar derived from agricultural wastes and wood residues for sustainable agricultural and environmental applications. International Soil and Water Conservation Research, 10 (2): 335-341.

Yang, A., Akhtar, S.S., Li, L., Fu, Q., Li, Q., Naeem, M.A., He, X., Zhang, Z. and Jacobsen, S.E. 2020. Biochar mitigates combined effects of drought and salinity stress in quinoa. Agronomy, 10 (6): 912. https://doi.org/10.3390/agronomy10060912