Journal of Crop Breeding

fa تاثیر محلول‎ پاشی نانو ذرات سولفات روی و اکسید آهن بر سیستم آنتی ‎اکسیدانی، خصوصیات زراعی، فیزیولوژیکی و ریشه در عدس (Lens culinaris Medik) تحت شرایط دیم Effects of ZnSO4 and Fe2O3 Nanoparticles of Lentil (Lens culinaris) on the Antioxidant System, Agronomic, Physiologic, and Root Characteristics under Drought Stress اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي Special پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: عدس (Lens culinaris Medik.) یکی از مهم&lrm;ترین گیاهان خانواده حبوبات در ایران است که در مناطق سردسیر به&lrm;صورت دیم و بهاره کشت می&lrm;شود. اما یکی از عوامل بازدارنده کشت بهاره عدس در مناطق سردسیر صدمات ناشی از تنش خشکی آخر فصل در نتیجه کشت دیرهنگام است که منجر به افزایش تعداد غلاف پوک و کاهش قابل&lrm;توجهی در عملکرد می&lrm;شود. تا زمانی&lrm;که رقم مناسب کشت پاییزه و متحمل به سرما معرفی نشده تنها راه&lrm;حل برای این مشکل، یافتن روش&lrm;هایی برای مقابله با خسارت تنش خشکی می&lrm;باشد. نانوتکنولوژی پیشرو انقلاب صنعنی جدید است و پتانسیل ایجاد تغییر در تولیدات کشاورزی را دارد. ذرات نانو برای افزایش قدرت جوانه&lrm;زنی، رشد، بهره&lrm;وری ویژگی&lrm;های کیفی محصولات در شرایط نرمال و تنش به&lrm;کار می&lrm;روند. بنابراین، جهت کاهش اثرات سوء ناشی از تنش خشکی در عملکرد گیاه عدس در شرایط دیم، تأثیر ترکیبات سولفات روی و اکسید آهن، نانوذرات سولفات روی و اکسید آهن در دو سطح 0/5 درصد و 1 درصد بر خصوصیات زراعی، فیزیولوژیکی، سیستم آنتی&lrm;اکسیدانی و خصوصیات ریشه در عدس مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: آزمایش مزرعه&lrm;ای در سال زراعی 1399-1398 در مؤسسه تحقیقات دیم کشور- شهر مراغه در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل شاهد (عدم کاربرد)، 0/5 درصد نانو سولفات روی، 1 درصد نانو سولفات روی، 0/5 درصد سولفات روی، 1 درصد سولفات روی، 5/0 درصد نانو اکسید آهن، 1 درصد نانو اکسید آهن، 0/5 درصد اکسید آهن و 1 درصد اکسید آهن بود. در این آزمایش از رقم بیله&lrm;سوار که مناسب کشت بهاره مناطق سردسیر دیم است استفاده شد. محلول&lrm;پاشی در دو نوبت (10 روز پس از استقرار گیاهچه و 50 درصد گلدهی) در ساعات اولیه صبح انجام شد. صفات ارتفاع بوته، محتوای رطوبت نسبی برگ، پایداری غشای سلولی، دمای کانوپی شاخص نرمال شده پوشش گیاهی در طول فصل رشد و صفات وزن صد دانه و عملکرد پس از برداشت اندازه&lrm;گیری شد. در طول فصل زراعی پس از تهیه نمونه برگی میزان فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز، کاتالاز، گلوتاتیوتن پراکسیداز، سوپر اکسید دیسموتاز، پراکسیداز و غلظت پرولین، کلروفیل a، کلروفیل b و کارتنوئیدها محاسبه شد. یافته‌ها: بین تیمارها از نظر محتوای رطوبت نسبی، پایداری غشای سلولی، دمای کانوپی، شاخص NDVI و عملکرد اختلاف معنی&lrm;داری در سطح 1 درصد و برای وزن صد دانه اختلاف معنی&lrm;دار در سطح 5 درصد مشاهده شد. بیشترین وزن صد دانه در اعمال تیمار نانو اکسید آهن 0/5 درصد، پایین&lrm;ترین محتوای رطوبت نسبی و پایداری غشای سلولی، بالاترین دمای کانوپی در تیمار عدم محلول&lrm;پاشی مشاهده شد. نتایج تجزیه واریانس صفات بیوشیمیایی نشان داد که بین تیمارها از نظر تمام صفات اختلاف معنی&lrm;دار در سطح 1 درصد وجود دارد. میزان کلروفیل a و b در نتیجه محلول&lrm;پاشی نانوذرات افزایش یافته و بالاترین مقدار مربوط به اعمال تیمار نانو سولفات روی بود. بالاترین مقدار کارتنوئید و بالاترین میزان فعالیت آنزیم کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز، گلوتاتیون پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز در تیمار نانو سولفات روی 1 درصد مشاهده شد. بالاترین میزان پراکسید هیدروژن و مالون دی&lrm;آلدئید در تیمار عدم محلول&lrm;پاشی مشاهده شد. میزان کلروفیل a و b در تیمار نانو سولفات روی 1% بیشترین میزان را داشتند. همان&lrm;طور که انتظار می&lrm;رفت کمترین مقدار در تیمار عدم محلول&lrm;پاشی مشاهده شد. بالاترین میزان کارتنوئید، بیشترین فعالیت آنزیم&lrm;های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز، گلوتاتیون پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز در تیمار نانو سولفات روی 1 درصد مشاهده شد. پائین&lrm;ترین سطح فعالیت این آنزیم&lrm;ها در شرایط عدم محلول&lrm;پاشی محاسبه گردید. بیشترین مقدار پرولین، پراکسید هیدروژن و مالون دی&lrm;آلدئید نیز در تیمار عدم محلول&lrm;پاشی مشاهده شد. بر اساس نتایج، عملکرد با میزان فعالیت آنزیم کاتالاز (0/81)، گلوتاتیون پراکسیداز (0/88)، سوپراکسید دیسموتاز (0/80)، پراکسید هیدروژن (0/82-)، مالون دی&lrm;آلدئید (0/90-)، پرولین (0/89-)، کلروفیل a (0/83)، کلروفیل b (0/64)، کارتنوئیدها (0/74)، وزن صد دانه (0/50)، شاخص نرمال شده پوشش گیاهی (0/86)، دمای کانوپی (0/76-)، محتوای رطوبت نسبی (0/84) و پایداری غشای سلولی (0/95) همبستگی معنی&lrm;دار در سطح یک درصد داشت. بالاترین طول ریشه به&lrm;ترتیب در محلول پاشی نانو سولفات روی 1 درصد، نانو سولفات روی 0/5 درصد، نانو اکسید آهن 0/5 درصد و نانو اکسید آهن 1 درصد مشاهده شد. کاربرد نانو ذرات تأثیری بر افزایش قطر ریشه نداشته است. در حالی&lrm;که کابرد نانواکسید آهن 1 درصد بیشترین تأثیر را در حجم ریشه داشت. سطح ریشه بیشترین افزایش را با به&lrm;کارگیری نانو اکسید آهن 1 درصد، نانو اکسید آهن 0/5 درصد و نانو سولفات روی 0/5 درصد داشت. بیشترین طول ریشه عدس به&lrm;ترتیب در تیمارهای نانوسولفات روی 1 درصد و نانو سولفات روی 0/5 درصد و کمترین طول ریشه در شرایط عدم محلول&lrm;پاشی مشاهده شد. بالاترین سطح ریشه در نانو اکسید آهن 1 درصد و 0/5 درصد و سپس در نانو سولفات روی 0/5 درصد و 1 درصد مشاهده شد. بیشترین حجم ریشه در نتیجه اعمال نانو اکسید آهن 1 درصد حاصل شد. نتیجه&lrm;گیری: براساس نتایج، نانو اکسید آهن 1 درصد بیشترین تأثیر را بر صفات زراعی و فیزیولوژیکی داشت. در حالی&lrm;که نانو سولفات روی 0/5 درصد بر سیستم آنتی&lrm;اکسیدانی مؤثر بود. صفات ریشه&lrm;ای مطلوب در بهره&lrm;وری از مواد مغذی و منبع آب در خاک مؤثر می&lrm;باشد. در این مطالعه مشاهده شد که نانو ذرات سولفات روی اثر مثبت بر روی طول و قطر متوسط ریشه دارد. در حالی&lrm;که نانو ذرات اکسید آهن در بهبود سطح و حجم ریشه مؤثر می&lrm;باشد.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Lentil (Lens culinaris Medik.) is one of the main food legume crops in Iran, where it is grown as a rainfed crop in spring in cold regions. One of the obstacles of spring cultivation in cold regions is drought stress exposure at the end of the growing season in the late cultivation date, which dramatically increases null pods and decreases seed yield. Until introducing autumn cultivation, specific, and cold-tolerant lentil varieties, the only solution for this problem is to find ways to deal with the damage of drought stress. Nanotechnology serves as a precursor of the new industrial revolution that has the potential to bring alteration in agricultural production. Nanoparticles (NPs) have been applied for enhancing seed germination, growth, physiology, productivity, and quality traits of various crops under normal or stressful conditions. Therefore, to reduce the negative effect of drought stress at dryland conditions in late cultivations, the effect of ZnSO4 and Fe2O3 NPs at 0.5% and 1% were studied on the agronomic, physiologic, root traits, and antioxidant system of lentils in the cold region. Methods: A field study was carried out at the Dryland Agricultural Research Center (DARI) in Maragheh during the 2019-2020 growing season. Experiments were conducted in rainfed conditions using a complete block design with three replications. Treatments were no spray, 0.5% nano ZnSO4, 1% nano ZnSO4, 0.5% ZnSO4, 1% ZnSO4, 0.5% nano Fe2O3, 1% nano Fe2O3, 0.5% Fe2O3, and 1% Fe2O3. Treatments were applied at two stages (10 days after the plant first establishment and 50% of flowering) in the early morning and not on windy days. The Bilesavar variety, which is suitable for spring cultivation in cold regions, was used in this experiment. Plant height, relative water content (RWC), cell membrane stability (CMS), canopy temperature, and the normalized difference in the vegetative index (NDVI) were recorded during the growing season. The seed yield and 100 seed weight (HSW) were calculated after harvesting. The activity of ascorbate peroxidase (ASP), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPX), superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POX), and the contents of proline, chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoids were calculated in gathered leaf samples during the growing season. Results: Differences between treatments were significant for RWC, CMS, canopy temperature, NDVI, and seed yield at 1%, and for HSW at 0.5%. The highest seed weight was observed in using nano Fe2O3 0.5%, and the lowest belonged to no spray treatment. The lowest RWC, CMS, and the highest canopy temperature were recorded in no spray treatment. Analysis of variance results showed that differences between treatments for all biochemical traits were significant at the 1% level. Chlorophylls a and b contents increased using NPs, and the highest level belonged to 1% nano ZnSO4 treatment and as expected the lowest calculated in no spray treatments. The highest carotenoids, and the activities CAT, ASP, GPX, and SOD were observed in 1% nano ZnSO4 treatment. The lowest activity of these enzymes as well as the highest H2O2, proline, and malondialdehyde (MDA) belonged to no spray treatment. According to the results, seed yield was significantly correlated with CAT (0.81), GPX (0.88), SOD (0.80), H2O2 (-0.82), MDA (-0.90), proline (-0.89), chlorophyll a (0.83), chlorophyll b (0.64), carotenoids (0.74), HSW, (0.50), NDVI (0.86), canopy temperature (-0.76), RWC (0.84), and CMS (0.95) at the 1% level. The highest root length was respectively measured in 1% nano ZnSO4, 0.5% nano ZnSO4, 0.5% nano Fe2O3, and 1% nano Fe2O3. NPs had no effect on average diameter while applying 1% Fe2O3 led to the highest effect on the root volume. Root surface showed the highest increase by using 1% nano Fe2O3, 0.5% nano ZnSO4, and 0.5% nano ZnSO4. The highest root length belonged to 1% nano ZnSO4 and 0.5% nano ZnSO4 while this trait was lowermost in no spray treatment. Conclusion: According to the results, 1% Fe2O3 exerted the highest effect on agronomic and physiological traits while 0.5% ZnSO4 was effective on the antioxidant system, and ZnSO4 NPs positively affected the root length and average diameter. While Fe2O3 NPs were effective in improving the root surface area and volume.   </div> آنزیم, اقلیم سردسیر, تنش اکسیداتیو, حبوبات, عملکرد Cold Region, Enzyme, Legumes, Oxidative Stress, Yield 91 103 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1212-2&slc_lang=fa&sid=1 Mojhgan Tabrizivand Taheri مژگان تبریزی وند طاهری tabrizivand@yahoo.com 100319475328460024820 100319475328460024820 Yes Dryland Agricultural Research Institute (DARI), Agricultural Research Education and Extension (AREEO), Maragheh, Iran مؤسسه تحقیقات کشاورزی دیم کشور، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، مراغه، مراغه، ایران Amin Abbasi امین عباسی a.abbasi25@yahoo.com 100319475328460024821 100319475328460024821 No Agriculture Faculty, Maragheh University, Maragheh, Iran دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران