Journal of Crop Breeding

fa بررسی اثر ترکیبی شوری و کم‌آبی بر جوانه‌زنی و پاسخ‌های فیزیولوژیکی سه اکوتیپ ایرانی Salicornia persica در شرایط گلخانه‌ای استان زنجان Investigating the Combined Effect of Salinity and Water Deficit on Germination and Physiological Responses of Three Iranian Salicornia persica Ecotypes under Greenhouse Conditions in Zanjan ساير ساير پژوهشي Research مقدمه و هدف سالیکورنیا (Salicornia persica) یکی از گیاهان هالوفیت بومی ایران است که به دلیل توانایی رشد در خاک‌ها و آب‌های شور، پتانسیل بالایی در کشاورزی پایدار، احیای اراضی شور، تولید علوفه، روغن دانه و سبزیجات خوراکی در مناطق خشک و نیمه‌خشک دارد. با این حال، مرحله جوانه‌زنی این گیاه به تنش‌های شوری و کم‌آبی بسیار حساس است و موفقیت استقرار اولیه در کشت مستقیم به شدت تحت تأثیر این دو عامل قرار می‌گیرد. در محیط‌های طبیعی، به‌ویژه در مناطق ساحلی و ماسه‌زارهای شور، شوری و کم‌آبی اغلب به‌صورت هم‌زمان رخ می‌دهند و اثر ترکیبی آن‌ها می‌تواند بیش از مجموع اثرات مستقل باشد. استان زنجان با اقلیم نیمه‌خشک سرد، بارندگی سالانه ۲۰۰ تا ۳۰۰ میلی‌متر، زمستان‌های سخت و افزایش شوری منابع آبی (رودخانه‌های زنجان‌رود و قزل‌اوزن)، شرایطی ایده‌آل برای آزمون کشت گیاهان شورزی فراهم می‌کند. تاکنون مطالعات متعددی بر تحمل شوری یا کم‌آبی به‌صورت جداگانه انجام شده، اما بررسی اثر ترکیبی این دو تنش بر جوانه‌زنی اکوتیپ‌های بومی ایران محدود بوده است. هدف اصلی این پژوهش، بررسی اثر ترکیبی چهار سطح شوری آب آبیاری (آب معمولی ≈5/0، ۱۰، ۳۰ و ۵۰ دسی زیمنس بر متر) و سه سطح ظرفیت زراعی (۱۰۰ درصد، ۷۵ درصد و ۵۰ درصدFC) بر درصد و سرعت جوانه‌زنی، رشد گیاهچه و پاسخ‌های فیزیولوژیکی سه اکوتیپ بومی سالیکورنیا (مرکزی، گرگان و بوشهر) در شرایط گلخانه‌ای زنجان بود. اهداف فرعی شامل شناسایی اکوتیپ مقاوم، تعیین آستانه‌های بحرانی تنش، ارائه الگوی مدیریتی آبیاری و تولید نقشه حرارتی پاسخ جوانه‌زنی بود. مواد و روش‌ها آزمایش در گلخانه تحقیقاتی استان زنجان (مختصات UTM: زون ۳۹، طول شرقی ۲۶۹۹۶۲ متر، عرض شمالی ۴۰۶۸۰۶۷۴ متر) به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا شد. فاکتور اول شامل چهار سطح شوری آب آبیاری (آب معمولی ≈5/0، ۱۰، ۳۰ و ۵۰ دسی زیمنس بر متر) و فاکتور دوم سه سطح ظرفیت زراعی (۱۰۰ درصد، ۷۵ درصد و ۵۰ درصد FC) بود. سه اکوتیپ S. persica از رویشگاه‌های طبیعی (مرکزی: فلات مرکزی، گرگان: حاشیه دریای خزر، بوشهر: سواحل خلیج فارس) جمع‌آوری، جداسازی و با هیپوکلریت سدیم ۱ درصد ضدعفونی شدند. در هر گلدان پلاستیکی ۵ کیلوگرمی، ۵۰ بذر (≈۰٫۱–۰٫۱۳ گرم) کشت شد. خاک گلدان‌ها مخلوطی از خاک لومی با ظرفیت زراعی ۱۳۰۰ گرم آب بود. وزن گلدان‌ها در حالت اشباع و خشک اندازه‌گیری و آبیاری بر اساس وزن هدف (۱۰۰ درصد FC: ۱۳۰۰ گرم، ۷۵ درصد: ۹۷۵ گرم، ۵۰ درصد: ۶۵۰ گرم آب) کنترل شد. آرایش آزمایشی شامل سه لاین (هر لاین یک اکوتیپ)، ۳۶ گلدان در هر لاین و ۱۰۸ گلدان کل بود. شوری با ECمتر تنظیم و آبیاری روزانه بر اساس تبخیر جبران شد. درصد جوانه‌زنی روزانه شمارش، سرعت جوانه‌زنی (GRI) با فرمول Maguire، طول ریشه و ساقه با خط‌کش، پرولین (روش Bates)، گلیسین‌بتائین (Grieve & Grattan)، فعالیت SOD و CAT (اسپکتروفتومتری) و پروتئین کل (Bradford) اندازه‌گیری شد. نقشه حرارتی با پایتون 11/3، تحلیل‌های آماری (ANOVA دوطرفه، توکی، رگرسیون، PCA) با SPSS ۲۶ انجام گرفت. یافته‌ها نتایج ANOVA نشان داد اثرات شوری (F>150)، ظرفیت زراعی (89/123=F) و تعامل آن‌ها (27/14=F) بر درصد جوانه‌زنی در سطح 001/0 p< معنی‌دار است. در شرایط بهینه (آب معمولی + ۱۰۰ درصد FC)، اکوتیپ بوشهر ۹۵ درصد، گرگان ۸۵ درصد و مرکزی تقریبا ۸۵ درصد جوانه‌زنی داشت. با افزایش شوری به ۵۰ dS/m در آبیاری کامل، جوانه‌زنی به ترتیب به ۲۵ درصد، ۱۵ درصد و ۱۵ درصد کاهش یافت. کاهش آبیاری اثر شوری را تشدید کرد؛ در ترکیب شوری بیش از ۵۰ dS/m با 50 درصد FC، بوشهر ۱۵ درصد، گرگان تقریبا 8 درصد و مرکزی نزدیک صفر جوانه‌زنی نشان داد. آزمون توکی تمام سطوح شوری و آبیاری را متفاوت (001/0 p<) تشخیص داد. رگرسیون خطی نشان داد هر dS/m افزایش شوری 27/1 درصد و هر درصد کاهش رطوبت 34/0 درصد جوانه‌زنی را کم می‌کند؛ ضریب اکوتیپ بوشهر مثبت و معنی‌دار بود. سرعت جوانه‌زنی در بوشهر از 5/4 به 1/2 روز⁻¹، طول ریشه از 2/3 به 1/1 سانتی‌متر و ساقه از 8/2 به 9/0 سانتی‌متر کاهش یافت. پرولین (۵→۱۵μmol/g FW) ، گلیسین‌بتائین (۶→۱۸)، SOD (۱۰۰→۱۲۰) و CAT (۸۰→۱۰۰) در بوشهر بیشترین افزایش را داشت. نقشه حرارتی الگوی کاهش تدریجی از قرمز (۹۵ درصد) به سبز تیره (تقریبا صفر درصد) را نشان داد. PCA با PC1 (9/64 درصد واریانس) تضاد شوری–جوانه‌زنی و PC2 (3/33 درصد) اثر رطوبت را تأیید کرد؛ بوشهر در ناحیه مقاوم، مرکزی در ناحیه حساس قرار گرفت. نتیجه‌گیری تنش ترکیبی شوری و کم‌آبی اثر هم‌افزایی منفی بر جوانه‌زنی سالیکورنیا دارد. اکوتیپ بوشهر مقاوم‌ترین، مرکزی حساس‌ترین و گرگان متوسط است. برای کشت موفق در مناطق شور و کم‌آب مانند زنجان، انتخاب اکوتیپ بوشهر، تأمین ۱۰۰ درصد FC در ۱۰–۱۴ روز اولیه و استفاده از آب با dS/m 10 EC< در مرحله جوانه‌زنی ضروری است. پس از استقرار، تحمل شوری تا ۵۰ dS/m و آبیاری ۵۰ درصد FC قابل قبول است. این نتایج مبنای عملی برای پروتکل‌های کشت، مدیریت آبیاری و برنامه‌های به‌نژادی فراهم می‌کند. Salicornia persica is a promising halophyte for sustainable agriculture in saline and arid regions, providing forage, seed oil, and edible shoots. The germination stage is highly sensitive to salinity and drought, which often co-occur in coastal and inland saline ecosystems. Zanjan Province, characterized by a cold semi-arid climate, 200–300 mm annual rainfall, severe winters, and increasing river salinity, poses particular challenges for establishing Salicornia. Successful cultivation depends on identifying tolerant ecotypes and optimizing early-stage irrigation. Previous studies mostly examined salinity or drought separately, leaving the combined effects on Iranian ecotypes underexplored. This study aimed to evaluate the interactive effects of four irrigation water salinity levels (control ≈0.5, 10, 30, and 50 dS/m) and three field capacity levels (100%, 75%, 50%) on germination percentage, germination rate, seedling growth, and stress physiology of three native ecotypes (Central, Gorgan, Bushehr) under controlled greenhouse conditions. Secondary objectives included identifying critical stress thresholds, ranking ecotype tolerance, generating a germination heatmap, and proposing practical irrigation protocols. Materials and Methods The experiment was conducted in a research greenhouse in Zanjan (UTM Zone 39, E: 269962 m, N: 40680674 m) as a factorial experiment in a completely randomized design with three replicates. Treatments comprised four salinity levels, prepared by dissolving NaCl in distilled water and verified using an EC meter, and three water regimes based on pot weight. Seeds of S. persica were collected from native habitats (Central: Iranian Plateau; Gorgan: Caspian coast; Bushehr: Persian Gulf coast), cleaned, and surface-sterilized with 1% sodium hypochlorite. Fifty seeds (~0.1–0.13 g) were sown in 5-kg plastic pots filled with loamy soil (field capacity = 1300 g water). Pots were arranged in three lines (one ecotype per line), totaling 108 pots. Irrigation was applied daily to maintain target weights (100% FC: 1300 g; 75% FC: 975 g; 50% FC: 650 g). Germination was recorded daily for 14 days. The germination rate index (GRI) was calculated using Maguire’s formula. Root and shoot lengths were measured. Proline (Bates method), glycine betaine (Grieve & Grattan), SOD and CAT activities (spectrophotometry), and total protein (Bradford method) were quantified from fresh leaf samples. A germination heatmap was generated using Python 3.11. Statistical analyses, including Two-Way ANOVA, Tukey’s HSD, linear regression, and PCA, were performed in SPSS 26. Results Two-Way ANOVA revealed highly significant effects of salinity (F>150), field capacity (F=123.89), and their interaction (F=14.27) on germination percentage (p<0.001). Under optimal conditions (control water + 100% FC), Bushehr, Gorgan, and Central achieved 95%, 85%, and ~85% germination, respectively. At 50 dS/m with full irrigation, germination dropped to 25%, ~15%, and ~15%, respectively. Reducing irrigation amplified salinity stress. At 50 dS/m + 50% FC, Bushehr retained 15%, Gorgan ~8%, and Central near 0%. Tukey’s test confirmed significant differences among all salinity and irrigation levels (p<0.001). Linear regression indicated that each 1 dS/m increase in salinity reduced germination by 1.27%, and each 1% decrease in soil moisture reduced it by 0.34%. The Bushehr ecotype showed a positive and significant coefficient, reflecting its superior tolerance. Seedling growth decreased under severe stress, while osmolyte accumulation and antioxidant enzyme activities increased, especially in Bushehr, demonstrating robust stress defense. Proline increased from 5 to 15 μmol/g FW, glycine betaine from 6 to 18 μmol/g FW, SOD from 100 to 120 units, and CAT from 80 to 100 units. The heatmap illustrated a gradual decline in germination from 95% (red) to ~0% (dark green). PCA explained 64.9% of variance along PC1 (salinity–germination trade-off) and 33.3% along PC2 (moisture effect), with Bushehr clustering in the high-germination zone and Central in the low-germination zone. Conclusion Combined salinity and drought exert a synergistic negative effect on Salicornia germination. Bushehr showed the highest tolerance, Central the greatest sensitivity, and Gorgan intermediate performance. For successful cultivation in saline and water-limited areas like Zanjan, Bushehr is recommended, with full irrigation (100% FC) and low-salinity water (<10 dS/m) during the first 10–14 days. After establishment, plants tolerate up to 50 dS/m and 50% FC. These findings provide a scientific foundation for ecotype selection, irrigation management, and breeding programs aimed at sustainable cultivation and rehabilitation of saline lands.   شوری آب, ظرفیت زراعی, جوانه‌زنی, سالیکورنیا, رشد گیاه Water salinity, Field capacity, Germination, Salicornia, Plant growth 0 0 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1334-1&slc_lang=fa&sid=1 peyman akbarzadeh پیمان اکبرزاده akbarzadeh1369@gmail.com 100319475328460027850 100319475328460027850 Yes تات hassan shadman حسن شادمان Shadman.h@znu.ac.ir 100319475328460027851 100319475328460027851 No تات mehran akbarzadeh مهران اکبرزاده mehran.akbarzadeh@stu.malayeru.ac.ir 100319475328460027852 100319475328460027852 No دانشگاه ملایر farhad aghajanlou فرهاد آقاجانلو Faghajanloo@yahoo.com 100319475328460027853 100319475328460027853 No تات ghobad rostamizad قباد رستمی زاد gh.rostamizad@areeo.ac.ir 100319475328460027854 100319475328460027854 No تات