تاثیر کاربرد برگی اسید سالیسیلیک و زینک اکسید بر رشد، رنگیزه‌های فتوسنتزی و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان در گیاه گوجه‌فرنگی (Solanum lycopersicum)

محورهای موضوعی : فیزیولوژی گیاهی

فاطمه پژم ¹ , زهرا اوراقی اردبیلی ² , علیرضا لادن مقدم ³ , الهام دانائی ⁴

1 - دانشجوی دکتری، گروه زیست‌شناسی، واحد گرمسار، دانشگاه آزاد اسلامی، گرمسار، ایران
2 - دانشیار، گروه زیست‌شناسی، واحد گرمسار، دانشگاه آزاد اسلامی، گرمسار، ایران
3 - دانشیار، گروه علوم باغبانی، واحد گرمسار، دانشگاه آزاد اسلامی، گرمسار، ایران
4 - دانشیار، گروه علوم و مهندسی باغبانی، واحد گرمسار، دانشگاه آزاد اسلامی، گرمسار، ایران

تاریخ دریافت : 1403/01/18 تاریخ پذیرش : 1403/03/07 تاریخ انتشار : 1403/03/09

کلید واژه: اسید سالیسیلیک, آنتی اکسیدان‌های آنزیمی, زینک اکسید, گوجه فرنگی ,

چکیده مقاله :

این مطالعه برای بررسی پاسخ های رشدی و فیزیولوژیک گیاه گوجه فرنگی (Solanum lycopersicum) به کاربرد برگی طولانی مدت اکسید روی (ZnO) و اسید سالیسیلیک (SA) در غلظت کم انجام شد. این آزمایش در شرایط کشت گلدانی در بستر کوکوپیت و پرلیت انجام شد و از محلول غذایی هوگلند برای آبیاری دانه رست‌های گوجه فرنگی استفاده شد. دانه رست‌های گیاه گوجه فرنگی با زینک اکسید (ZnO) در دو غلظت (صفر و 5 میلی‌گرم در لیتر) و اسید سالیسیلیک در دو غلظت (صفر و 5 میلی‌گرم در لیتر) سه روز درمیان طی دو ماه محلول‌پاشی شدند. کاربرد برگی تکی و توام اسید سالیسیلیک و زینک اکسید موجب بهبود رشد و وزن میوه شد. تیمارهای بکارگرفته شده اسید سالیسیلیک و زینک اکسید موجب افزایش ارتفاع گیاه، وزن تر اندام هوایی، وزن تر ریشه و وزن تر میوه شدند. محلول‌پاشی برگی تکی و توام اسید سالیسیلیک و زینک اکسید همچنین موجب افزایش معنی‌دار محتوای رنگیزه‌های فتوسنتزی شامل کلروفیل a وb (Chla)، Chlb و کاروتنوئیدها شد. افزایش معنی‌دار فعالیت آنزیم کاتالاز در اثر محلول‌پاشی برگی زینک اکسید و اسید سالیسیلیک به ویژه تیمار ترکیبی ثبت شد. فعالیت آنزیم پراکسیداز نیز روند افزایشی در پاسخ به کاربرد برگی زینک اکسید و اسید سالیسیلیک نشان داد. بطور کلی، این مطالعه شواهد فیزیولوژیک را تامین کرد که چگونه کاربرد ZnO و اسید سالیسیلیک در غلظت مناسب می‌تواند متابولیسم اولیه و سیستم آنتی‌اکسیدانی را بهبود بخشد. بدیهی است انجام تحقیقات بیشتر به ویژه مولکولی می تواند دانش ما را در زمینه ارتقا دهد.

چکیده انگلیسی:

This study was conducted to investigate the growth and physiological responses of tomato (Solanum lycopersicum) plants to long-term foliar application of zinc oxide (ZnO) and salicylic acid (SA) in low concentration. This experiment was carried out under the pot conditions in cocopeat and perlite medium and Hoagland's nutrient solution was used to irrigate tomato seedlings. Tomato seedlings were sprayed with two concentrations (0 and 5 mg/l) zinc oxide and/or two dose (0 and 5 mg/l) of salicylic acid with three-day intervals during two months. Single and combined foliar application of salicylic acid and zinc oxide improved plant growth and fruit fresh weight. The applied treatments increased plant height, shoot fresh weight, root fresh weight, and fruit fresh weight. Individual and combined treatments of salicylic acid and zinc oxide also significantly increased the content of photosynthetic pigments, including chlorophyll a (Chla), Chlb, and carotenoids. A significant increase in the activity of catalase enzyme was recorded due to the foliar spray of zinc oxide and salicylic acid, especially the combined treatment. Peroxidase enzyme activity also showed an increasing trend in response to foliar application of zinc oxide and salicylic acid. Overall, this study provided physiological evidence on how the application of ZnO and salicylic acid in appropriate concentration can improve primary metabolism and antioxidant system. It is obvious that performing further researches, especially at molecular levels, can improve our knowledge in the field.

منابع و مأخذ:

1) Chaudhary, P., Sharma, A., Singh, B. and A.K, Nagpal. 2018. Bioactivities of Phytochemicals Present in Tomato. Journal of Food Science Technology, 55: 2833–2849.
2) Sharma, A., Sidhu, G.P., Araniti, F., Bali, AS., Shahzad, B., Tripathi, DK., Brestic, M., Skalicky, M. and M, Landi. 2020. The role of salicylic acid in plants exposed to heavy metals. Molecules, 25(3): 540.
3) Ibrahim, A., Abdel-Razzak, H., Wahb-Allah, M., Alenazi, M., Alsadon, A. and Y.H, Dewir. 2019. Improvement in Growth, Yield, and Fruit Quality of Three Red Sweet Pepper Cultivars by Foliar Application of Humic and Salicylic Acids. HortTechnology, 29: 170–178.
4) Wei, T., Lv, X., Jia, H., Hua, L., Xu, H., Zhou, R., Zhao, J., Ren, X. and J, Guo. 2018. Effects of salicylic acid, Fe (II) and plant growth-promoting bacteria on Cd accumulation and toxicity alleviation of Cd tolerant and sensitive tomato genotypes. Journal of environmental management, 214: 164-171.
5) Kohli, S.K., Handa, N., Sharma, A., Gautam, V., Arora, S., Bhardwaj, R., Wijaya, L., Alyemeni M.N. and P, Ahmad. 2018. Interaction of 24-epibrassinolide and salicylic acid regulates pigment contents, antioxidative defense responses, and gene expression in Brassica juncea L. seedlings under Pb stress. Environmental Science and Pollution Research, 25: 15159-15173.
6) Guo, J. Zhou, R., Ren, X., Jia, H., Hua, L., Xu, H., Lv, X., Zhao, J. and T, Wei. 2018. Effects of salicylic acid, Epi-brassinolide and calcium on stress alleviation and Cd accumulation in tomato plants. Ecotoxic. Environ. Saf, 157: 491–496.
7) Khan, M.I., Fatma, M., Per, T.S., Anjum, N.A. and N.A, Khan. 2015. Salicylic Acid-Induced Abiotic Stress Tolerance and Underlying Mechanisms in Plants. Front. Plant. Sci, 6: 1–17.
8) Shakirova, F.M., Sakhabutdinova, A.R., Bezrukova, M.V., Fathkutdinova, R.A., and D.R, Fatkhutdinova. 2003. Changes in the Hormonal Status of Wheat Seedlings Induced by Salicylic Acid and Salinity. Plant. Sci, 164: 317–322.
9) Abreu, M.E. and S, Munné-Bosch. 2009. Salicylic Acid Deficiency in NahG Transgenic Lines and sid2 Mutants Increases Seed Yield in the Annual Plant Arabidopsis thaliana. J. Exp. Bot, 60: 1261–1271.
10) Stevens, J., Senaratna, T. and K, Sivasithamparam. 2006. Salicylic Acid Induces Salinity Tolerance in Tomato (Lycopersicon esculentum cv. Roma): Associated Changes in Gas Exchange, Water Relations and Membrane Stabilisation. Plant Growth Regul, 49: 77–83.
11) Faried, H.N., Ayyub, C.M., Amjad, M., Ahmed, R., Wattoo, F.M., Butt, M., Bashir M., Shaheen, M.R. and M.A, Waqas. Salicylic Acid Confers Salt Tolerance in Potato Plants by Improving Water Relations, Gaseous Exchange, Antioxidant Activities and Osmoregulation. J. Sci. Food Agric, 97: 1868–1875.
12) Khan, M.I.R., Iqba, N., Masood, A., Per T.S. and N.A, Khan. 2013. Salicylic acid alleviates adverse effects of heat stress on photosynthesis through changes in proline production and ethylene formation. Plant Sign. Behav, 8: e26374.
13) Balafrej, H., Bogusz, D., Triqui, Z.E.A., Guedira, A., Bendaou, N., Smouni, A. and M, Fahr. 2020. Zinc hyperaccumulation in plants: A review. Plants, 9(5): 562.
14) Lehmann, A., Veresoglou, S.D., Leifheit, E.F. and M.C, Rillig. Arbuscular mycorrhizal influence on zinc nutrition in crop plants–a meta-analysis. Soil Biology and Biochemistry. 2014; 69: 123-131.
15) Castillo-González, J., Ojeda-Barrios, D., Hernández-Rodríguez, A., González-Franco, A.C., Robles-Hernández, L. and G.R, López-Ochoa. 2018. Zinc metalloenzymes in plants. Interciencia, 43(4): 242-248.
16) Pejam, F., Ardebili, Z.O., Ladan-Moghadam, A.R. and E, Danaee. 2021. Zinc oxide nanoparticles mediated substantial physiological and molecular changes in tomato. Plos one, 16(3): e0248778.
17) Danaee, E. and V, Abdossi. 2019. Effects of Some Amino Acids and Organic Acids on Enzymatic Activity and Longevity of Dianthus caryophyllus cv. Tessino on at Pre-Harvest Stage. Journal of Ornamental Plants, 9(2): 93-104.
18) Danaee, E. and V, Abdossi. 2018. Effect of different concentration and application methods of polyamines (Putrescine, Spermine, Spermidin) on some morphological, physiological, and enzymatic characteristics and vase life of Rosa hybrida cv. Dolce Vita cut flower. Journal of Ornamental Plants, 8(3): 171-182.
19) Soroori, S., Danaee, E., Hemmati, Kh. and A.R, Ladan Moghadam. 2021. Effect of Foliar Application of Proline on Morphological and Physiological traits of Calendula officinalis L. Under Drought Stress. Journal of Ornamental Plants, 11(1): 13-30.
20) Maret, W. 2019.The redox biology of redox-inert zinc ions. Free Radical Biology and Medicine, 134: 311-326.
21) Faizan, M., Faraz, A., Yusuf, M., Khan, ST. and S, Hayat. 2018. Zinc oxide nanoparticle-mediated changes in photosynthetic efficiency and antioxidant system of tomato plants. Photosynthetica, 56: 678-86.
22) Tripathi, D.K., Singh, S., Singh, S., Srivastava, P.K., Singh, V.P., Singh, S., Prasad, S.M., Singh, P.K., Dubey, N.K., Pandey, A.C. and D.K, Chauhan. 2017. Nitric oxide alleviates silver nanoparticles (AgNps)-induced phytotoxicity in Pisum sativum seedlings. Plant Physiol. Biochem, 110: 167–177.
23) El-Hady, N.A.A.A., ElSayed, A.I., El-Saadany, S.S., Deligios, P.A. and L, Ledda. 2021. Exogenous application of foliar salicylic acid and propolis enhances antioxidant defenses and growth parameters in tomato plants. Plants, 10(1): 74.
24) Jahan, M.S., Wang, Y., Shu, S., Zhong, M., Chen, Z., Wu, J., Sun, J. and S, Guo. 2019. Exogenous salicylic acid increases the heat tolerance in Tomato (Solanum lycopersicum L) by enhancing photosynthesis efficiency and improving antioxidant defense system through scavenging of reactive oxygen species. Scientia Horticulturae, 247: 421-429.