عنوان

بررسی اثرات متقابل فیزیولوژیک و بیوشیمیائی بین گیاهان دولپه و گندمیان در شرایط کشت توأم

شماره

پ۲۴۹۰۰

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

بررسی اثرات متقابل فیزیولوژیک و بیوشیمیائی بین گیاهان دولپه و گندمیان در شرایط کشت توأم

نام نخستين پديدآور

نوشین صادق زاده

نام ناشر، پخش کننده و غيره

علوم طبیعی

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۳۹۹

نام خاص و کميت اثر

۱۳۸ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

علوم گیاهی- فیزیولوژی گیاهی

زمان اعطا مدرک

۱۳۹۹/۰۶/۱۱

متن يادداشت

چکیده كشت توأم یک رهیافت رایج در کشاورزی پایدار است که باعث افزایش کسب عناصرغذایی و عملکرد محصول می¬شود. در سیستم¬های کشت توأم بررسی¬ها معمولا در شرایط مزرعه¬ای انجام شده و وجود عوامل پیچیده مرتبط با خاک و اقلیم، باعث شده اثرات متقابل بین گونه¬ای از دیدگاه فیزیولوژیک کمتر شناخته شود. در این پژوهش و در پنج آزمایش جداگانه، اثرات متقابل فیزیولوژیک و بیوشیمیائی در شرایط شاهد یا تنش بین گیاهان دولپه و گندمیان در شرایط آزمایشگاهی و در محیط هیدروپونیک و یا بستر پرلیت بررسی شده است. در آزمایش اول اثرات متقابل بین گیاهان چغندرقند و گندم در شرایط بهینه برای رشد در محیط هیدروپونیک و بستر پرلیت بررسی شد. کشت توأم باعث تحریک رشد و افزایش کسب عناصرغذایی در چغندرقند ولی مهار رشد در گندم گردید. تغذیه مازاد برای حذف رقابت باعث حذف تاثیر کشت توأم بر زیست-توده اندام هوایی شد و استفاده از کربن فعال برای حذف ترکیبات آلی محیط ریشه باعث از بین رفتن تاثیر کشت توأم در فتوسنتز و تخصیص قندها گردید. این نتایج نشان داد رفتار متفاوت دو گونه در کشت توأم بخشی متاثر از اثرات متقابل بین گونه¬ای بوده و مستقل از ظرفیت متفاوت آن¬ها در جذب عناصرغذایی می-باشد.در آزمایش دوم تحریک پاسخ¬های دفاعی تحت تاثیر اثرات متقابل بین گیاهان کلزا و جو در محیط هیدروپونیک بررسی شد. در حالیکه در گیاه کلزا پاسخ¬های دفاعی راه¬اندازی نشد و برعکس تحریک رشد و افزایش غلظت عناصر مشاهده گردید، در گیاه جو پاسخ¬های دفاعی تحریک شد. افزایش سنتز هورمون سالیسیلیک اسید همراه با افزایش بیوسنتز ترکیبات فنلی و پلیمریزه شدن آن¬ها با فعالیت آنزیم پلی فنل اکسیداز، منجر به افزایش لیگنین گردید و نشان داد که راه-اندازی پاسخ¬های دفاعی در گیاه جو باعث کاهش رشد این گیاه علیرغم فراهمی کافی عناصر می¬شود. در آزمایش سوم جذب و بهره¬وری آهن در یک گیاه استراتژی I (کلزا) در شرایط کشت توأم با یک گیاه استراتژیII (جو) در محیط هیدروپونیک بررسی شد. کشت توأم باعث افزایش شاخص¬های فتوشیمیایی، فتوسنتز وکلروفیل کلزا در کمبود آهن شد ولی اثر چندانی روی جو نداشت. کشت توأم موجب افزایش پاسخ هر دو استراتژی I و II، شامل رهاسازی اسیدهای آلی و فنلی، فیتوسیدروفورها (PS) و فعالیت آنزیم فریک¬کلات¬ردوکتاز شد. کلزا در کشت توأم برخلاف تک کشت به خوبی قادر به استفاده از آهن نامحلول Fe(OH)3 بود. نتایج حاکی از اثرات متقابل تسهیل کننده در جذب و بهره¬وری آهن در شرایط کشت توام بویژه برای گیاه استراتژی I بود که نه تنها بدلیل افزایش قدرت احیاکنندگی و رهاسازی ترکیبات کمپلکس¬کننده توسط ریشه¬های این گیاهان بود، بلکه به دلیل استفاده مستقیم احتمالی از کمپلکس آهن با PS رها شده از گیاه استراتژی IIبوده است، چنانچه در سیستم کشت توأم لگوم-گندمیان نشان داده شده است. در آزمایش چهارم تاثیر کشت توأم بر تحمل تنش خشکی و روابط آبی دو گیاه جو و کلزا در بستر پرلیت بررسی شد. کشت توأم به صورت متفاوتی باعث مقابله با تنش خشکی در دو گونه گردید. در گیاه کلزا کشت توأم علیرغم افزایش سطح تعرقی، به دلیل افزایش انباشت اسمولیت¬ها و کاهش پتانسیل اسمزی در هر دو اندام هوایی و ریشه، باعث افزایش قدرت جذب و نگهداری آب شد. در حالیکه در جو با کاهش سطح اندام هوایی و افزایش رشد و انباشت اسمولیت¬ها در ریشه موجب جذب بیشتر آب و کاهش اتلاف آن و بهبود وضعیت آب برگ گردید. این نتایج نشاندهنده تاثیر اثرات متقابل بین گونه¬ای در سنتز و انباشت اسمولیت¬ها و نیز پاسخ متفاوت دو گونه از نظر تغییر سطح تعرق و جذب آب در پاسخ به کشت توأم بود. در آزمایش پنجم تاثیر کشت توأم گیاه میکوریزی جو بر گیاه غیرمیزبان چغندرقند در شرایط تغذیه با فسفر محلول و نامحلول در بستر پرلیت بررسی شد. مجاورت هیف¬های قارچ میکوریزی با ریشه¬های گیاه چغندرقند با انباشت رادیکال سوپراکسید و افزایش فعالیت آنزیم¬های کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز منجر به راه¬اندازی مسیر دفاع آنتی¬اکسیداتیو گردید. انباشت و تراوش ترکیبات فنلی در حالی کاهش یافت که افزایش فعالیت آنزیم¬های پلی فنل اکسیداز و پراکسیداز متصل به دیواره کووالانتی باعث انباشت لیگنین گردید. علیرغم افزایش سطح نیتریک اکسید، ثبات سطح پراکسیدهیدروژن و کاهش سالیسیلیک اسید حاکی از فروتنظیمی پاسخ بیش حساسیت بود. نتایج نشاندهنده فعال شدن دفاع آنتی اکسیداتیو و ساختاری ولی عدم القای دفاع شیمیایی و پاسخ بیش حساسیت در ریشه-های گیاه چغندرقند در مجاورت هیف¬های فعال قارچ میکوریزی می¬باشد. مورد اخیر احتمالا دلیل کاهش نیافتن رشد این گیاه در حضور قارچ میکوریزی برخلاف سایر گونه¬های غیرمیزبان بوده است.

متن يادداشت

Abstract: Intercropping (IC) is a common approach in sustainable agriculture that enhances nutrient acquisition and crop yield. Intercropping studies have been mainly conducted under field conditions in the presence of different soil and climatic factors making it impossible to focus on the physiological aspects of interspecific interactions. In this work, in five separate experiments, physiological and biochemical interactions between dicotyledons and Gramineae were studied in plants grown in hydroponics in growth chamber under control or stress conditions.In the Experiment 1, interactions between sugar beet and wheat plants were investigated under optimal growth conditions. Intercropping improved growth and nutrients uptake in sugar beet, while the growth of wheat was significantly inhibited. The application of excess amounts of nutrients to reduce the competition between two species, eliminated the effect of IC on shoot biomass. Activated carbon that removed organic compounds in the rhizosphere, eliminated the effect of IC on photosynthesis rate and on the pattern of soluble sugars allocation. These results showed that, the different behavior of the two species under IC conditions is partly influenced by interspecific interactions independent from different capacity of plants to capture nutrients.In the Experiment 2, plant defense components were investigated under the effect of interspecific interactions. Defense responses were activated only in barley in parallel with growth repression in this species under IC conditions. Intercropping enhanced activities of phenylpropanoid pathway enzymes including phenylalanine ammonia lyase (PAL) and polyphenol oxidase (PPO) leading to higher lignin concentration in barley. This response was associated with higher levels of salicylic acid (SA). Our results showed that, activation of defense responses was the main reason for growth impairment observed under IC conditions in barley despite sufficient supply of nutrients.In the Experiment 3, iron (Fe) acquisition was investigated in one strategy I plant (oilseed rape) intercropped with one strategy II species (barley). Intercropping improved photochemical reactions, photosynthesis rates and chlorophyll concentration in Fe-deficient oilseed rape while did not influence any of these parameters in barley. Moreover, IC augmented the responses of roots to Fe deficiency in both strategies I and II plants. Activity of ferric reductase-oxidase (FRO) and the release rate of organic acids and phenolic compounds in oilseed rape and the release rate of phytosiderophores (PS) in barley were higher in the IC compared with monocrop (MC) plants. The IC oilseed rape showed higher efficiency for utilization of Fe(OH)3 compared with MC plants. Higher ability for Fe acquisition in the IC oilseed rape, was not likely relied only on the increased FRO activity and release of chelating compounds but may also be due to direct utilization of PS–FeIII complexes as shown in the legume–Gramineae IC system.In the Experiment 4, the effect of IC on plants drought stress tolerance was investigated. Intercropping improved drought tolerance in two species in different ways. Intercropped oilseed rape, contrary to higher transpiration rate, elevated water uptake and retention capacity due to an increased accumulation of osmolytes both in the shoots and roots. In barley, in contrast, shoot biomass decreased while root growth increased associated with higher accumulation of osmolytes leading to improved water status in the leaves. Our results demonstrated that the interspecific interactions improved leaf water status and elevated the synthesis and accumulation of organic osmolytes in both species but the transpiration rate and surface area were differently affected by IC in two species. In the Experiment 5, sugar beet as a nonhost species, was intercropped with barley inoculated with arbuscular mycorrhizal fungus (AMF) and supplied with soluble (NH4H2PO4) or insoluble (Ca3(PO4)2) phosphorus (P). Growth of sugar beet in the presence of active AMF hyphae derived from barley resulted in the accumulation of superoxide radical (O2•−) and increased activities of catalase and ascorbate peroxidase in the roots of this species. The phenolic acids accumulation and exudation decreased while lignin deposited in the roots of sugar beet accompanied by higher activity of PPO and covalently cell wall bound peroxidase. Despite an increased levels of nitric oxide (NO), the stability of hydrogen peroxide (H2O2) and reduction of SA levels implied that hypersensitive type response was not occurred in sugar beet. Our results indicated activation of antioxidative and structural defenses but not chemical defense or hypersensitive response in the roots of sugar beet intercropped with +AMF barley. This was likely the reason for the lack of any growth repression in sugar beet by +AMF treatment in contrast to other nonhost species.

عنوان گونه گون

Study of physiological and biochemical interactions between dicotyledons and Gramineae in intercropped system

عنصر شناسه اي

‏صادق زاده،

ساير عناصر نام

‏‏نوشین

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏حاجی بلند،

عنصر شناسه اي

علی اصغرزاد،

عنصر شناسه اي

‏پوشن ریدر،

ساير عناصر نام

‏‏رقیه

ساير عناصر نام

‏ ناصر

ساير عناصر نام

‏شارلوته

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏ تبریز