خاک و توسعه پایدار

خاک و توسعه پایدار

مطالعه‌ی اثر محلول‌پاشی اسیدآمینه آرژینین بر برخی پارامترهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی نهال‌های پسته رقم بادامی ریز زرند تحت تنش سرما

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
استادیار گروه علوم کشاورزی، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
چکیده
تنش سرما در اوایل بهار یکی از عوامل اصلی خسارت به درختان پسته است که می‌تواند تأثیرات منفی بر رشد و عملکرد این گیاهان داشته باشد. این پژوهش با هدف بررسی اثر اسید آمینه آرژینین در افزایش تحمل به سرمای نهال‌های پسته رقم بادامی ریز زرند، از طریق ارزیابی برخی پارامترهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی، به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. محلول‌پاشی اسید آمینه آرژینین با غلظت‌های صفر، 75، 150 و 250 میکرومولار پس از شروع رشد رویشی نهال‌ها در گلخانه صورت گرفت. پس از 72 ساعت از زمان محلول‌پاشی، گلدان‌ها برای اعمال تنش سرما به مدت دو ساعت در دمای 2- و 4- درجه سانتی‌گراد در انکوباتور قرار گرفتند. نتایج نشان داد که کاربرد آرژینین به‌طور معنی‌داری موجب کاهش نشت یونی برگ نهال‌ها شد. بیشترین میزان نشت یونی در تیمار شاهد و کمترین میزان در غلظت 150 میکرومولار آرژینین مشاهده گردید. همچنین، کاربرد آرژینین سبب افزایش معنی‌دار مقدار پرولین در نهال‌های تیمار شده نسبت به شاهد شد. بیشترین میزان پرولین در غلظت 250 میکرومولار کاربرد آرژینین، مشاهده گردید. علاوه بر این، کاربرد غلظت‌های 150 و 250 میکرومولار آرژینین موجب افزایش مقدار قندهای محلول نسبت به شاهد گردید. بر اساس نتایج، بیشترین محتوای پروتئین کل برگ در کاربرد اسید آمینه آرژینین در غلظت 250 میکرومولار به‌دست آمد. با توجه به یافته‌های این پژوهش، استفاده از آرژینین در نهال‌های تحت تنش سرما به‌طور معنی‌داری میزان قندهای محلول، محتوای پروتئین و میزان پرولین را افزایش و میزان نشت یونی را کاهش داد. این تغییرات فیزیولوژیکی القا شده توسط آرژینین، تحمل دمای کم در نهال‌ها را افزایش داد که می‌تواند به‌عنوان یک ابزار پیشگیرانه برای محافظت از سرما مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

The Effect of Foliar Application of Arginine Amino acid on some Physiological and Biochemical Parameters of Pistachio Seedlings (pistacia vera L. cv. Badami-Riz Zarand) under Cold Stress

نویسنده English

Hossein Sajadian
Assistant Professor, Department of Agricultural Sciences, Payam Noor University, Tehran, IRAN.
چکیده English

Early spring cold stress poses a significant threat to pistachio trees, leading to substantial damage. This study aimed to investigate the effect of exogenous Arginine (Arg) application on enhancing cold tolerance in seedlings of the Badami Rize Zarand pistachio cultivar by evaluating various physiological and biochemical parameters. The experiment was conducted in a factorial arrangement within a randomized complete block design with three replications. Seedlings were foliar-sprayed with Arg at concentrations of 0, 75, 150, and 250 µM after the onset of vegetative growth. Seventy-two hours post-application, plants were subjected to cold stress at temperatures of −2°C and −4°C for two hours. The results indicated that Arg application significantly reduced ionic Leakage in the leaves of treated seedlings compared to the control. The lowest ionic leakage was observed at the 150 µM concentration. Additionally, Arg treatment led to a significant increase in proline content in the seedlings, with the highest accumulation at the 250 µM concentration. Soluble sugar content was also elevated in seedlings treated with 150 and 250 µM Arg compared to the control. Furthermore, the total protein content in the leaves was highest in the 250 µM Arg treatment. In conclusion, the application of Arg effectively enhanced cold tolerance in pistachio seedlings by increasing soluble sugars, total protein, and proline content, while decreasing ionic Leakage. These physiological changes suggest that Arg can serve as a protective agent against cold stress, potentially offering a viable strategy for mitigating frost damage in pistachio cultivation.

کلیدواژه‌ها English

Arginine
Badami Riz Zarand
Soluble Sugars
Ionic Leakage
افشار محمدیان، م.، ش. رضایی، و م. رمضانی ملک رودی. 1391. بررسی مقاومت دو رقم زیتون به تنش سرما. مجله فرآیند و کارکرد گیاهی، شماره 2 صفحه 11-1.
حکم‌آبادی، ح.، ل. رضایی، م. محمدی مقدم، ع. مرتضوی، ح. صرفی، ع. قربانی، ع.ا. عوض‌آبادیان و ح. رضی آبادی. 1395. بررسی مقاومت به سرما در سه رقم تجاری پسته دامغان و سه پایه عمده پسته‌کاری از طریق پارامترهای نشت یونی. گزارش نهایی پروژه تحقیقاتی موسسه تحقیقات پسته کشور. ایستگاه تحقیقات پسته دامغان. 72 صفحه.
سهرابی، ن.، ح. حکم‌آبادی و ع. تاج آبادی‌پور. 1388. فیزیولوژی سرما زدگی در درختان پسته، نشریه ترویجی، انتشارات موسسه تحقیقات پسته کشور. 35 صفحه.
منصوری ده‌شعیبی، ر.، غ. داوری‌نژاد، ح. حکم­آبادی و ع. تهرانی‌فر. 1390. ارزیابی تغییرات پرولین، پروتئین کل و قندهای محلول در طی مراحل فنولوژی جوانه گل ارقام پسته. نشریه علوم باغبانی (علوم و صنایع کشاورزی). 25 (2)، صفحه 121-116.
یوسفی، م. 1387. اثر یخ‌زدگی روی نشت الکترولیتی 10 رقم بادام زراعی و یک گونه بادام وحشی در استان اصفهان. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. 45 (12)، صفحه 9-1.
Afrousheh, M., Hokmabadi, H., Arab, H., & Tajabadipour, A. (2018). Evaluation of frost damage tolerance in some pistachio seedling rootstocks. Journal of nuts, 9(1): 77-83.
Afshari, H., Hokmabadi, H., Ebadi, A., & Laee, G. (2010). Measurement of chemical and non-chemical parameters of three native pistachio cultivars of Damghan region (Iran) for studying spring frost. Asian Journal of Chemistry, 22(3): 2356.
Barranco, D., Ruiz, N., & Gómez-del Campo, M. (2005). Frost tolerance of eight olive cultivars. HortScience, 40(3): 558-560.
Bates, L.S. (1973). Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant Soil. 39, 205-207.
Beck, E.H., Heim, R., & Hansen, J. (2004). Plant resistance to cold stress: Mechanisms and environmental signals triggering frost hardening and dehardening. Journal of Biosciences, 29(4): 449-459.
Biswas, M.S., & Mano, J.I. (2015). Lipid peroxide-derived short-chain carbonyls mediate hydrogen peroxide-induced and salt-induced programmed cell death in plants. Plant Physiology, 168(3): 885-898.
Bradford, M.M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72(1-2): 248-254.
Brauc, S., De Vooght, E., Claeys, M., Geuns, J.M.C., Höfte, M., & Angenon, G. (2012). Overexpression of arginase in Arabidopsis thaliana influences defence responses against Botrytis cinerea. Plant Biology, 14(s1): 39-45.
Chen, Q., Wang, Y., Zhang, Z., Liu, X., Li, C., & Ma, F. (2022). Arginine increases tolerance to nitrogen deficiency in Malus hupehensis via alterations in photosynthetic capacity and amino acids metabolism. Frontiers in Plant Science, 12: 772086.
Chinnusamy, V., Zhu, J., & Zhu, J.-K. (2007). Cold stress regulation of gene expression in plants. Trends Plant Science, 12(10), 444–451.
Crane, J C., & Iwakiri, B.T. (1985). Vegetative and reproductive apical dominance in pistachio. HortScience (USA), 20: 1092–1093.
Gholipour, Y. (2007). Low-temperature threshold and growth degree day (GDD) for two pistachio cultivars. Journal of Applied Horticulture, 9(2): 150–152..
Hayat, S., Hasan, S.A., Fariduddin, Q., & Ahmad, A. (2008). Growth of tomato (Lycopersicon esculentum) in response to salicylic acid under water stress. Journal of Plant Interactions, 3(4): 297-304.
Irigoyen, J.J., Einerich, D.W., & SánchezDíaz, M. (1992). Water stress induced changes in concentrations of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa (Medicago sativa) plants. Physiologia Plantarum, 84(1): 55-60.
Lamattina, L., Garcia-mata, C., Graziano, M., & Pagnussat, G. (2003). Nitric oxide: The versatility of an extensive signal molecule. Annual Review of Plant Biology, 54(1): 109-136.
Linden, L. (2002). Measuring cold hardiness in woody plants. Ph.D. Thesis, Helsinki University. Publication no. 10. Helsinki.
Liu, J.H., Nada, K., Honda, C., Kitashiba, H., & Wen, X.P. (2006). Polyamine biosynthesis of apple callus under salt stress. Importance of the arginine decarboxylase pathway in stress responses. Journal of Experimental Botany, 57(11): 2589-2599.
Lutts, S., Kinet, J.M., & Bouharmont, J. (1996). NaCl-induced senescence in leaves of rice (Oryza sativa L.) cultivars differing in salinity resistance. Annals of Botany, 78 (3): 389-398.
Moshtaghi, E.A., Shahsavar, A.R., & Taslimpour, M.R. (2009). Ionic leakage as indicators of cold hardiness in olive (Olea europaea L.). World Applied Science Journal, 7: 1308-1310.
Mostafa, H.A.M., Hassanein, R.A., Khalil, S.I., El-Khawas, S.A., El-Bassiouny, H.M.S., & El-Monem, A.A. (2010). Effect of arginine or putrescine on growth, yield and yield components of late sowing wheat. Journal of Applied Sciences Research, 6 (2): 177-183.
Nasibi, F., Barand, A., Kalantari, K.M., & Rezanejad, F. (2013). The effect of arginine pretreatment on germination, growth and Physiological parameters in the increase of low temperature tolerance in Pistacia vera L. in vitro culture. International Journal of Agriculture and Crop Sciences, 5(17): 1918-1925.
Nobari, F., Afshari, H., Miri, S.M., & Hokmabadi, H. (2012). An investigation of cold tolerance on chemical properties (proline, protein, and sugar) of the flower buds in four commercial cultivars of Damghan local pistachio. Journal of Nuts, 3(2): 1-8.
Roychoudhury, A., Banerjee, A., & Lahiri, V. (2015). Metabolic and molecular-genetic regulation of proline signaling and itscross-talk with major effectors mediates abiotic stress tolerance in plants. Turkish Journal of Botany, 39(6): 887-910.
Salary Sorkhan, R., Enteshari, S., Hokmabadi, H., & Tajabadipour, A. (2011). Physiological evaluation of pistachio frost damage resistant rootstocks. International Journal of Nuts and Related Science, 2(4): 55-66.
Shang, H.T., Cao, S.F., Yang, Z.F., Cai, Y.T., & Zheng, Y.H. (2011). Effect of exogenous-aminobutyric acid treatment on proline accumulation and chilling injury in peach fruit after long-term cold storage. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59 (4): 1264–1268.
Shi, H.T., Li, R.J., Cai, W., Liu, W., Wang, C.L., & Lu, Y.T. (2012). Increasing nitric oxide content in Arabidopsis thaliana by expressing rat neuronal nitric oxide synthase resulted in enhanced stress tolerance. Plant and Cell Physiology, 53(2): 344-357.
Szepesi, Á., & Szőllősi, R. (2018). Mechanism of proline biosynthesis and role of proline metabolism enzymes under environmental stress in plants. In: P. Ahmad, M.A. Ahanger, V.P. Singh, D.K. Tripathi, P. Alam and M.N. Alyemeni (eds), Plant Metabolites and Regulation Under Environmental Stress, Elsevier, Academic Press, London. PP. 337-353.
Tajabadipour, A., Fattahi Moghaddam, M.R., Zamani, Z., Nasibi, F., & Hokmabadi, H. (2018). Foliar application of arginine improves vegetative and reproductive characteristics of bearing pistachio trees. Journal of Nuts, 9(1): 31-47.
Vítámvás, P., & Prášil, I.T. (2008). WCS120 protein family and frost tolerance during cold acclimation, deacclimation and reacclimation of winter wheat. Plant Physiology and Biochemistry, 46(11): 970-976.
دوره 1، شماره 2
پاییز 1404
صفحه 129-141

  • تاریخ دریافت 15 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری 04 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 18 مرداد 1404
  • تاریخ انتشار 01 مهر 1404