بررسی فتوسنتز، رشد و کارایی مصرف آب گیاه شیرین بیان (Glycyrrhiza glabra L.) تحت تأثیر پرایمینگ با جیبرلیک اسید و تلقیح با میکوریزا در شرایط کم‌آبیاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 ، گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

2 گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

10.22125/iwe.2023.173324

چکیده

شیرین بیان (Glycyrrhiza glabra L.) به دلیل تجمع گلیسیریزین و لیکویریتین در ریشه، یکی از مهم‌ترین گیاهان دارویی است. در مطالعه حاضر، اثر سطوح تلقیح قارچ میکوریزا (عدم تلقیح و تلقیح با Funneliformis mosseae) و پرایمینگ بذر با هورمون جیبرلیک اسید (عدم پرایمینگ و پرایمینگ با غلظت 1000 میلی‌گرم در لیتر) بر رشد، فتوسنتز و خصوصیات مختلف ریشه شیرین بیان تحت رژیم‌های آبی مختلف (100 درصد ظرفیت زراعی (FC)، 65 درصد FC و 30 درصد FC) بررسی شد. نتایج نشان داد که تنها اعمال سطح کم‌آبیاری 30 درصد FC منجر به کاهش ویژگی‌های موفولوژیک اندام هوایی، محتوای کلروفیل برگ، وزن خشک اندام هوایی، سرعت تعرق و میزان فتوسنتز خالص و طول ریشه شد. این در حالی بود که اعمال 65 درصد ظرفیت زراعی نه تنها در بسیاری از این ویژگی‌ها نسبت به آبیاری 100 درصد کاهش معنی‌داری نشان نداد بلکه پارامترهای فتوسنتز را نیز بهبود داد. پرایمینگ با جیبرلیک اسید در سطح کم‌ابیاری 30 درصد منجر به بهبود کارایی مصرف آب فتوسنتزی در مقایسه با عدم پرایمینگ شد. همچنین، ارتفاع بوته و طول ریشه را به خصوص در شرایط تلقیح با میکوریزا افزایش داد. تلقیح با میکوریزا موجب بهبود محتوای کلروفیل، وزن خشک اندام هوایی و میزان فتوسنتز شد. همچنین تلقیح با میکوریزا در شرایط آبیاری 100 درصد FC و کم‌آبیاری 30 درصد موجب بهبود فتوسنتز و کارایی مصرف آب فتوسنتزی شد. در شرایط آبیاری 100 درصد، تلقیح با میکوریزا و در شرایط کم‌آبیاری 65 درصد کاربرد همزمان میکوریزا و جیبرلیک اسید موجب افزایش معنی‌دار سطح برگ، حجم ریشه، عملکرد ریشه و کارایی زراعی مصرف آب شد که می‌تواند در فرایند توسعه و ترویج کشت شیرین بیان با توجه به شرایط مختلف دسترسی به آب مورد توجه قرار گیرد.
 
 
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of Photosynthesis, Growth, and Water Use Efficiency of Licorice (Glycyrrhiza glabra L.) Plant Affected by Gibberellic Acid Priming and Mycorrhiza Inoculation under Water-Limited Conditions

نویسندگان [English]

  • Ali Asghar Zarrin-Torang 1
  • Gholamreza Khajoei-Nejad 2
  • Jalal Ghanbari 3
1 MSc Student in Agronomy- Crop Ecology, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran.
2 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran.
3 Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran
چکیده [English]

Licorice (Glycyrrhiza glabra L.) is an important medicinal plant as it accumulates active ingredients, glycyrrhizin and liquiritin, in its roots. In the present study, mycorrhizal fungus inoculation (no inoculation and inoculation with Funneliformis mosseae) and gibberellic acid (GA) priming (no priming and priming with 1000 mg L-1) effects on growth, photosynthesis, and different characteristics of licorice root under different water regimes (100% of field capacity (FC), 65% FC, and 30% FC) were investigated. The results showed that among different irrigation levels, only the application of 30% FC led to a significant decrease in the shoot morphological characteristics, leaf chlorophyll content (SPAD), shoot dry weight, transpiration rate, net photosynthesis rate, and root length. While the application of 65% FC not only showed no significant decrease in most of the mentioned characteristics compared with 100% FC but also improved the photosynthesis parameters. Priming with GA at the 30% FC led to an improvement in photosynthetic water use efficiency compared to no pre-treatment. Also, GA increased plant height and root length, especially in combination with mycorrhizal inoculation. Inoculation with mycorrhiza improved chlorophyll content, shoot dry weight, and photosynthesis rate. Also, inoculation with mycorrhiza under 100% FC and 30% FC improved photosynthesis and photosynthetic water use efficiency. Inoculation with mycorrhiza also under 100% irrigation, and the integrated application of mycorrhiza inoculation and GA priming in 60% FC caused a significant increase in leaf area, root volume, root yield, and agricultural water use efficiency. Such results can be used in developing and promoting licorice cultivation based on water availability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hormone
  • irrigation regime
  • licorice
  • root yield
  • symbiotic fungus
  • water productivity

مراجع

خان‌احمدی، م.، ح. نقدی‌بادی، ش. آخوندزاده، ف. خلیقی سـیگارودی، ع. مهرآفـرین، س. شـهریاری و ر. حـاجی آقـایی. 1392. مروری بر گیاه دارویی شیرین‌بیان (Glycyrrhiza glabra L.). فصلنامه گیاهان دارویی، سال دوازدهم، شماره 46، ص 12-1.
دانشور، ف. و غ. خواجوئی نژاد. 1393. بررسی اثر کاربرد کودهای زیستی بر پتانسیل عملکرد و اجزای عملکرد ارقام گلرنگ (Cartahamus tinctorius L.) تحت رژیم‌های مختلف آبیاری. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، سال چهارم، شماره 4، ص 69-59.
صادقی زاده، ح.، غ. خواجویی نژاد و ج. قنبری. 1400. کارایی مصرف آب و پاسخ کمی و کیفی کینوا به کاربرد غلظت‌های مختلف سالیسیلیک اسید تحت شرایط کم‌آبیاری. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، سال یازدهم، شماره 3، ص 359-345.
قنبری، ج.، م. بشارتی‌فر، و غ. خواجویی نژاد. 1401. پاسخ جوانه‌زنی بذر و رشد گیاهچه شیرین بیان به خراش‌دهی شیمیایی و سطوح جیبرلیک اسید. به زراعی کشاورزی، سال بیست و چهارم، شماره 4، ص 1311-1324.
 
Akhzari, D. 2015. Response of Glycyrrhiza glabra L. to arbuscular mycorrhizal fungi and water stress. Journal of Essential Oil Bearing Plants, 18(4): 992–1002.
Bardi, L. and E. Malusà. 2012. Drought and nutritional stresses in plant: alleviating role of rhizospheric microorganisms. In: Abiotic Stress: New Research. Nova Science Publishers Inc, Hauppauge, pp. 1–57.
Cornea-Cipcigan, M., D. Pamfil, C.R. Sisea and R. Mărgăoan. 2020. Gibberellic acid can improve seed germination and ornamental quality of selected cyclamen species grown under short and long days. Agronomy, 10(4): 516. https://doi.org/10.3390/agronomy10040516
Hao, Z., W. Xie, X. Jiang, Z. Wu, X. Zhang and B. Chen. 2019. Arbuscular mycorrhizal fungus improves rhizobium–glycyrrhiza seedling symbiosis under drought stress. Agronomy, 9(10): 572.
Hayashi, H. and H. Sudo. 2009. Economic importance of licorice. Plant Biotechnology, 26: 101–104. https://doi.org/10.5511/plantbiotechnology.26.101
Hong, J.H., S.W. Seah and J. Xu. 2013. The root of ABA action in environmental stress response. Plant Cell Reports, 32(7): 971–983. https://doi.org/10.1007/s00299-013-1439-9
Javot, H. and C. Maurel. 2002. The role of aquaporins in root water uptake. Annals of Botany, 90(3), 301–313. https://doi.org/10.1093/aob/mcf199
Khaitov, B., A. Karimov, J. Khaitbaeva, O. Sindarov, A. Karimov and Y. Li. 2022. Perspectives of Licorice Production in Harsh Environments of the Aral Sea Regions. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19. https://doi.org/10.3390/ijerph191811770
Khan, M.N., Z. Khan, T. Luo, J. Liu, M. Rizwan, J. Zhang, Z. Xu, H. Wu and L. Hu. 2020. Seed priming with gibberellic acid and melatonin in rapeseed: Consequences for improving yield and seed quality under drought and non-stress conditions. Industrial Crops and Products, 156, 112850. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.112850
Li, T., Y. Sun, Y. Ruan, L. Xu, Y. Hu, Z. Hao, X. Zhang, H. Li, Y. Wang, L. Yang and B. Chen. 2016. Potential role of D-myo-inositol-3-phosphate synthase and 14-3-3 genes in the  crosstalk between Zea mays and Rhizophagus intraradices under drought stress. Mycorrhiza, 26: 879–893. https://doi.org/10.1007/s00572-016-0723-2
Lim, T.K. 2016. Glycyrrhiza glabra, In: Edible Medicinal and Non-Medicinal Plants. Springer, pp. 354–457.
Liu, J., L. Wu, S. Wei, X. Xiao, C. Su, P. Jiang, Z. Song, T. Wang and Z. Yu. 2007. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on the growth, nutrient uptake and glycyrrhizin production of licorice (Glycyrrhiza uralensis Fisch). Plant Growth Regulation, 52: 29–39.
Liu, X., W. Quan and D. Bartels. 2022. Stress memory responses and seed priming correlate with drought tolerance in plants: an overview. Planta, 255: 45. https://doi.org/10.1007/s00425-022-03828-z
Ma, H.-Y., D.-D. Zhao, Q.-R. Ning, J.-P. Wei, Y. Li, M.-M. Wang, X.-L. Liu, C.-J. Jiang and Z.-W. Liang. 2018. A Multi-year Beneficial Effect of Seed Priming with Gibberellic Acid-3 (GA3) on Plant Growth and Production in a Perennial Grass, Leymus chinensis. Scientific Reports, 8: 13214. https://doi.org/10.1038/s41598-018-31471-w
Öztürk, M., V. Altay, K.R. Hakeem and E. Akçiçek. 2017. Liquorice–Mycorrhiza Interactions, in: Liquorice. Springer, pp. 31–40.
Ruiz-Lozano, J.M. 2003. Arbuscular mycorrhizal symbiosis and alleviation of osmotic stress. New perspectives for molecular studies. Mycorrhiza, 13: 309–317. https://doi.org/10.1007/s00572-003-0237-6
Sahoo, S., P. Borgohain, B. Saha, D. Moulick, B. Tanti, S.K. Panda. 2019. Seed Priming and Seedling Pre-treatment Induced Tolerance to Drought and Salt Stress: Recent Advances, in: Hasanuzzaman, M., Fotopoulos, V. (Eds.), Priming and Pretreatment of Seeds and Seedlings: Implication in Plant Stress Tolerance and Enhancing Productivity in Crop Plants. Springer Singapore, Singapore, pp. 253–263. https://doi.org/10.1007/978-981-13-8625-1_12
Shariatmadari, M.H., M. Parsa, A. Nezami and M. Kafi. 2017. Effects of hormonal priming with gibberellic acid on emergence, growth and yield of chickpea under drought stress. Bioscience Research,14: 34–41.
Szabados, L. and A. Savouré. 2010. Proline: a multifunctional amino acid. Trends in Plant Science, 15: 89–97. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2009.11.009
Taiz, L. and E. Zeiger. 2012. Plant Physiology. Sinauer Associates Inc., Publishers, Sunderland, MA, pp. 769.
Ulfat, A., S.A. Majid, A. Hameed. 2017. Hormonal seed priming improves wheat (Triticum aestivum L.) field performance under drought and non-stress conditions. Pakistan Journal of Botany, 49: 1239–1253.
Wheeler, A.W. and E.C. Humphries. 1963. Effect of gibberellic acid on growth, gibberellin content, and chlorophyll content of leaves of potato (Solanum tuberosum). Journal of Experimental Botany, 14: 132–136. https://doi.org/10.1093/jxb/14.1.132
Xie, W., Z. Hao, M. Yu, Z. Wu, A. Zhao, J. Li, X. Zhang and B. Chen. 2019. Improved phosphorus nutrition by arbuscular mycorrhizal symbiosis as a key factor facilitating glycyrrhizin and liquiritin accumulation in Glycyrrhiza uralensis. Plant and Soil, 439: 243–257.
Xie, W., Z. Hao, X. Zhou, X. Jiang, L. Xu, S. Wu, A. Zhao, X. Zhang and B. Chen, 2018. Arbuscular mycorrhiza facilitates the accumulation of glycyrrhizin and liquiritin in Glycyrrhiza uralensis under drought stress. Mycorrhiza, 28: 285–300.
Zhu, Z.H., A. Sami, Q.Q. Xu, L.L. Wu, W.Y. Zheng, Z.P. Chen, X.Z. Jin, H. Zhang, Y. Li, Y. Yu, K.J. Zhou. 2021. Effects of seed priming treatments on the germination and development of two  rapeseed (Brassica napus L.) varieties under the co-influence of low temperature and drought. PLoS One, 16: e0257236. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0257236
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار