فهرست مطالب

فیزیولوژی محیطی گیاهی - پیاپی 67 (پاییز 1401)

نشریه فیزیولوژی محیطی گیاهی
پیاپی 67 (پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/09/30
  • تعداد عناوین: 10
|
  • سارا کمال زاده، نیما بهادر*، فرشاد صادقی صفحات 1-22
    استفاده از عوامل زیستی در جهت افزایش رشد گیاهان و مقاومت آن ها در برابر انواع تنش ها، اهمیت ویژه ای دارد. در این تحقیق باکتری های محرک رشد گیاه از نمونه های خاک جداسازی و پس از شناسایی توانایی آن ها در کمک به مقابله گیاه گوجه فرنگی در برابر تنش خشکی ارزیابی گردید. نمونه برداری از خاک های مزارع گندم و جو اطراف کرج انجام شد و پس از جداسازی و خالص سازی اولیه ی باکتری های حل کننده فسفات، تثبیت کننده ی نیتروژن و تولیدکننده ی سیدروفور به ترتیب با استفاده از محیط کشت PVK، تکنیکPCR برای شناسایی ژنnifH و محیط کشت CAS-آگار جداسازی شدند. سپس با استفاده از جدایه های شناسایی شده تحمل آن ها در برابر خشکی با محیط حاوی پلی اتیلن گلیکول سنجیده شد. درنهایت نشاء گیاه گوجه فرنگی با ایزوله های باکتریایی (جنس های باسیلوس، بروی باکتریوم و اکتینومایسیت) تلقیح شده و گیاه پس از رشد تحت تنش خشکی در سه سطح فشار اسمزی صفر، 4/0- و 8/0- مگاپاسکال قرار گرفت و سپس میزان یون های سدیم و پتاسیم در برگ، ریشه و ساقه گیاهان با استفاده از فلیم فتومتری و کلسیم با روش جذب اتمی اندازه گیری شد. نتایج بیانگر آن است که هر پنج ایزوله ای که دارای توانایی حل کردن فسفات، تثبیت نیتروژن و تولید سیدروفور بودند، قادر به تحمل خشکی تا فشار اسمزی 8/0- بودند. تمامی ایزوله ها در تنش خشکی، شدت کاهش یون ها در برگ، ریشه و ساقه به طور معنی داری کمتر از گیاهان شاهد اثر داشتند  نتایج حاصل از تحقیق حاضر نشان داد که تلقیح باکتریایی ایزوله ها با توجه به تولید سیدروفور و توانایی تثبیت نیتروژن به مقاومت گیاه در برابر تنش خشکی کمک می کند.
    کلیدواژگان: باکتری محرک رشد گیاه، تنش خشکی، تثبیت نیتروژن، سیدروفور، گوجه فرنگی
  • آفاق یاوری*، قادر حبیبی، معصومه عابدینی، غلامرضا بخشی خانیکی صفحات 23-37
    اسموپرایمینگ بذر یک استراتژی موثر برای بهبود فرایند جوانه زنی است. غربالگری و برآورد غلظت های بهینه ترکیبات مختلف اسمزی اولین قدم در اسموپرایمینگ دانه محسوب می شود. دراین تحقیق ابتدا ارزیابی پرایمینگ تک تیماری غلظت های مختلف کلرید سدیم (0، 1، 2، 3، 4، 5، 10، 20، 30 گرم بر لیتر)، سولفات روی (0، 1، 5، 10، 20، 30 و 40 میلی مولار)، پرولین (0، 1، 5، 10، 20، 30 و 40 میلی مولار) و ترهالوز (0، 1، 5، 10، 20، 30 و 40 میلی مولار) بر روی بذور گندم انجام و سپس روش سطح- پاسخ در قالب طرح باکس- بنکن طراحی شد. نتایج حاصل نشان دهنده افزایش معنی دار جوانه زنی گندم در غلظت های 3 و 10 گرم بر  لیتر کلرید سدیم، 1 و 20 میلی مولار سولفات روی، 1 و 10 میلی مولار پرولین و 0 و 1 میلی مولار ترهالوز بود. این غلظت ها با استفاده از روش سطح- پاسخ و با انجام آزمون های آزمایشگاهی اعتبارسنجی شدند. مقادیر ضریب تبیین (99/0=R2) و R2 تصحیح شده (99/0=R2adj) نشان داد که مدل به دست آمده برای تحلیل داده ها مناسب می باشد. آنالیز واریانس یک طرفه (0001/0>P) نشان داد که مدل درجه دوم بهترین مدل برای تعیین برهمکنش متغیرهای مورد مطالعه می باشد و مقادیر بهینه شامل کلرید سدیم 3 گرم بر لیتر، سولفات روی 1 میلی مولار و پرولین 1 میلی مولار به صورت ترکیبی پیشنهاد شد. نتایج آزمایش تکمیلی با استفاده از مقادیر پیش بینی شده توسط مدل، مشخص ساخت که روش سطح- پاسخ می تواند در آزمون های غربالگری و  بهینه سازی جوانه زنی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: ترکیبات اسمزی، طراحی آزمایش، طرح باکس- بنکن، عملکرد بذر، مدل سازی
  • سارا سلیمیان ریزی، زهرا رضایتمند*، منیره رنجبر، نسرین یزدان پناهی، زرین دخت امامی صفحات 38-60

    تنش شوری یکی از عوامل مهم در رابطه با کاهش میزان رشد و تغییر در فرآیند های فیزیولوژیکی و متابولیسمی گیاهان می باشد. در این تحقیق جهت بررسی اثر تنش شوری بر عملکرد فیزیولوژی، بیوشیمیایی و بیان ژن در گیاه افسنطین، آزمایشی در سه سطح شوری (0، 75، 150 میلی مولار کلرید سدیم) در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در شرایط گلخانه ای انجام گرفت. بررسی نتایج نشان داد که تنش شوری باعث کاهش میزان پارامتر های رشدی گیاه مانند طول ساقه، طول ریشه، وزن تر ساقه، وزن تر ریشه، وزن خشک ساقه، خشک ریشه شد، همچنین شوری سبب کاهش میزان یون های پتاسیم، کلسیم، منیزیم و آهن و افزایش میزان سدیم در گیاه گردید. افزایش تنش شوری میزان پرولین، مالون دی آلدهید، ترکیبات فنلی و فعالیت برخی آنزیم های آنتی اکسیدان را افزایش و میزان پروتیین در گیاه را کاهش داد. میزان بیان ژن های CYP71AV1 و ADS نیز به ترتیب در غلظت های 150 میلی مولار و 75 میلی مولار کلرید سدیم بیشترین میزان کاهش را نشان داد که این امر باعث کاهش میزان آرتمیزینین در گیاه افسنطین گشت. با توجه به نتایج این پژوهش می توان عنوان نمود که گیاه افسنطین برای مقابله با تنش شوری حاصل از کلرید سدیم از سیستم افزایش فعالیت آنزیم آنتی اکسیدانی و مواد تنطیم کننده پتانسیل اسمزی و ترکیبات فنلی استفاده نموده است وکاهش بیان ژن ADS می تواند عامل موثر در کاهش مقدارآرتمیزینین گیاه افسنطین باشد.

    کلیدواژگان: آرتمیزینین، آنزیمهای آنتی اکسیدان، افسنطین، بیان ژن، تنش شوری
  • ساناز عدالت زاده اقدم، محمود تورچی*، محمود زارعی صفحات 61-77
    مطالعه حاضر به منظور ارزیابی واکنش ژنوتیپ های رازیانه  (Foeniculum vulgare Mill.) به تنش شوری کلرید سدیم و اعمال اسید سالیسیلیک و جهت بررسی الگوی پروتیوم برگ، برای شناسایی سازوکار مسیرهای مولکولی موثر در تحمل تنش شوری، آزمایش گلخانه ای به صورت فاکتوریل بر مبنای طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام گرفت. تیمار شوری از نوع کلرور سدیم در سه سطح صفر (شاهد)، 100 و 200 میلی مولار، اسید سالیسیلیک در دو سطح صفر (شاهد) و5/0 میلی مولار و پنج ژنوتیپ در نظر گرفته شد. صفات مورد مطالعه شامل وزن تروخشک اندام هوایی، وزن تر وخشک ریشه، ارتفاع بوته، طول ریشه، وزن تر و خشک کل گیاه، میزان کلروفیل a، b، کارتنوییدها و کلروفیل کل، میزان سدیم و پتاسیم اندام هوایی، نسبت  پتاسیم به سدیم اندام هوایی، میزان مالون دی آلدهید، پراکسیدهیدروژن و کربوهیدرات های کل اندام هوایی بودند. تجزیه واریانس داده ها اختلاف معنی داری را برای اثرات اصلی  و متقابل  در صفات مورد مطالعه نشان داد. رتبه بندی ژنوتیپ ها به روش آروناچالام منجر به تعیین ژنوتیپ آلمان به عنوان متحمل ترین و مغان به عنوان حساس ترین ژنوتیپ ها گردید.
    کلیدواژگان: اسید سالیسیلیک، تنش شوری، پراکسید هیدروژن، رازیانه، هوگلند
  • فاطمه تازیکی، مریم نیاکان، مهدی عبادی، معصومه یونس ابادی صفحات 78-92

    هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر عصاره آبی کنجد زراعی بر پارامترهای رشد، رنگیزه های کلروفیلی، پرولین و قندهای محلول دو اندام برگ و ریشه در گیاه سویا (Glycine max) و علف هرز آن، نیلوفر (Ipomoea sp.) بود. به همین جهت آزمایشی به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان گلستان انجام گرفت. پلات اصلی شامل غلظت های مختلف عصاره کنجد زراعی در 5 سطح (صفر، 5/2، 5 ، 10 و 10 درصد به همراه مویان) و پلات فرعی شامل گیاه هدف در دو سطح (سویا و نیلوفر) بود. نتایج بدست آمده نشان داد که اثرات غلظت های مختلف عصاره کنجد زراعی بر پارامترهای رشد از جمله طول ریشه، وزن تر و وزن خشک اندام هوایی و ریشه و تعداد برگ در بین دو گیاه سویا و نیلوفر معنی دار بود در حالیکه میزان رنگیزه های فتوسنتزی این دو گیاه تحت تاثیر اثر دگر آسیبی عصاره کنجد زراعی قرار نگرفت. مطابق با داده های بدست آمده با ازدیاد غلظت عصاره کنجد زراعی میزان قندهای محلول در برگ و ریشه سویا افزایش یافت در حالیکه در مورد علف هرز نیلوفر این روند نزولی بود. همچنین میزان پرولین برگ و ریشه دو گیاه سویا و نیلوفر تحت تاثیر عصاره کنجد افزایش یافت که این روند صعودی در برگ سویا در مقایسه با نیلوفر قابل ملاحظه بود. به طور کلی با توجه به نتایج به دست آمده اثر آللوپاتیکی عصاره آبی کنجد زراعی بر پارامترهای مورفوفیزیولوژیکی مورد سنجش در تحقیق حاضر در علف هرز نیلوفر در مقایسه با گیاه زراعی سویا  شدیدتر بود که با بررسی تکمیلی این تحقیق بر عملکرد دانه سویا شاید بتوان استفاده از عصاره گیاه کنجد زراعی را به عنوان علف کش طبیعی در سطح مزارع سویا پیشنهاد نمود.

    کلیدواژگان: آللوپاتی، پارامتر های موفوفیزیولوژیکی، سویا، کنجد زراعی، نیلوفر
  • روانبخش آگاهی، رئوف سید شریفی*، حامد نریمانی صفحات 93-110
    به منظور بررسی تاثیر قارچ میکوریزا و محلول پاشی نانواکسید آهن و روی بر گره زایی و برخی صفات کمی و کیفی عدس تحت شرایط دیم، آزمایشی در سال 97-1396 به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه ای در روستای زردالو اردبیل اجرا شد. تیمارها شامل محلول پاشی با نانواکسید آهن و روی در چهار سطح (محلول پاشی با آب به عنوان شاهد، محلول پاشی 6/0 گرم در لیتر با نانواکسید آهن، 6/0 گرم در لیتر نانواکسید روی، محلول پاشی توام نانواکسید آهن و روی هر کدام 3/0 گرم در لیتر) و کاربرد میکوریزا در چهار سطح (عدم کاربرد میکوریزا به عنوان شاهد، کاربرد میکوریزا موسه آ، میکوریزا اینترا و کاربرد توام میکوریزا موسه آ و اینترا) بودند. مقایسه میانگین ها نشان داد که محلول پاشی نانواکسید آهن و روی و کاربرد توام قارچ میکوریزا موسه آ با اینترا، تعداد گره های فعال در بوته، درصد گره های فعال در بوته، وزن صد دانه و عملکرد دانه را (به ترتیب 2/173، 08/93، 58/36 و 34/58 درصد) نسبت به شرایط عدم محلول پاشی و عدم کاربرد میکوریزا افزایش داد. همچنین، محلول پاشی توام نانواکسید آهن و روی و کاربرد میکوریزا موسه آ با اینترا به ترتیب 14/42، 17/95، 120، 2/58 و 55/47 درصد تعداد دانه در غلاف، تعداد غلاف در بوته، وزن خشک ریشه، محتوای روی دانه و میزان پروتیین دانه نسبت به شرایط عدم محلول پاشی و عدم کاربرد میکوریزا افزایش داد. به نظر می رسد محلول پاشی نانواکسید آهن و روی و کاربرد میکوریزا به واسطه بهبود برخی صفات مورفوفیزیولوژیک، می تواند به عنوان یک روش مناسب برای افزایش عملکرد کمی و کیفی و کاهش اثرات محدودیت آبی تحت شرایط دیم باشد.
    کلیدواژگان: عناصر ریزمغذی، شاخص کلروفیل، محتوای پروتئین، عملکرد دانه، کودهای زیستی
  • نیلوفر ذکریانژاد، حسین مرادی*، پوریا بی پروا، زهرا معماریانی صفحات 111-125
    عوامل محیطی مختلف شامل ارتفاع از سطح دریا و خصوصیات خاک بر رشد و تولیدات گیاهان در اکوسیستم های طبیعی موثر است. گیاه دارویی بنفشه معطر (Viola odoratata L.) از خانواده Violaceae، علفی و چند ساله بوده و به صورت خودرو در نواحی کوهستانی شمال ایران و در برخی از نواحی کشور رویش دارد. پژوهش حاضر به منظور ارزیابی و مقایسه فیتوشیمایی و فعالیت آنتی اکسیدانی اندام های برگ، گل و ریشه گیاه در نه رویشگاه استان مازندارن در اسفند ماه سال 1398 صورت گرفت. پس از جمع آوری اندام های هوایی و زمینی گیاه در مرحله گلدهی و تهیه عصاره متانولی از طریق التراسونیک، محتوای فنلی و فلاونوییدی بترتیب از روش های فولین سیکالتو و رنگ سنجی کلرید آلومینیوم، فعالیت آنتی اکسیدانی با آزمون مهار رادیکال های آزاد دی فنیل پیکریل هیدرازیل (DPPH) و آنتوسیانین گل از روش واگنر سنجیده شد. طبق نتایج بدست آمده مقدار فنل گل و برگ به ترتیب با افزایش ارتفاع کاهش و افزایش و درصد فعالیت آنتی اکسیدانی گل افزایش یافتند، اما مقدار فلاونویید ها تحت تاثیر ارتفاع رویشگاه قرار نگرفتند. در بررسی خصوصیات خاک، محتوای آنتوسیانین گل متاثر از کمبود فسفر قابل جذب در رویشگاه 3 فیروزجاه بابل و رویشگاه 6 محمدآباد بهشهر افزایش یافت. همچنین بطورکلی در بررسی مواد موثره، ناحیه 7 دارای درصد فعالیت آنتی اکسیدانی گل (95/67 درصد) و ریشه (18/86 درصد)، فنل برگ (32/142 میلی گرم/گرم) و ریشه (21/55 میلی گرم/گرم) و آنتوسیانین گل (52/6 میکرومول/گرم) در بنفشه معطر به مقدار بالایی بود، بنابراین می توان به عنوان ناحیه برتر انتخاب کرد و نمونه های این ناحیه را به عنوان بانک ژنی در تکثیر جنسی و غیر جنسی استفاده کرد.
    کلیدواژگان: فیتوشیمیایی، آنتوسیانین، رویشگاه، ترکیبات فنلی، آنتی اکسیدان، مازندران
  • پرویز ملک زاده* صفحات 126-139

    در این مطالعه مکانیسم تحمل به تنش سرما در میوه خیار پیش تیمار شده با فولیک اسید مورد بررسی قرار گرفت. میوه های خیار شاهد و تیمار شده با 5 میلی گرم در لیتر فولیک اسید به مدت 15 روز در دمای 4 درجه سانتی گراد نگهداری شدند. نتایج به دست آمده نشان داد که در مقایسه با نمونه شاهد، تیمار فولیک اسید به طور معنی داری موجب کاهش آسیب سرمایی و نشت الکترولیت ها شد. در طی دوره انبارمانی، میوه های خیار تیمار شده با فولیک اسید از طریق سرکوب فعالیت آنزیم کلروفیلاز سبب کاهش تجزیه شدن کلروفیل شد. همچنین تیمار فولیک اسید فعالیت آنزیم آرژنین دکربوکسیلاز و اورنیتین دکربوکسیلاز را افزایش داد و از این طریق منجر به تجمع محتوای پلی آمین ها شد. همچنین در میوه های تیمار شده با فولیک اسید سطح پرولین بالاتری مشاهده شد که این امر از طریق افزایش فعالیت آنزیم های سنتز پرولین؛Δ1-پرولین5-  کربوکسیلات سنتتاز و اورنیتین آمینوترانسفراز و کاهش فعالیت آنزیم پرولین دهیدروژناز که موجب تجزیه پرولین می شود؛ حاصل شد. به طور کلی نتایج نشان داد که تیمار فولیک اسید با تنظیم فعالیت آنزیم های دخیل در بیوسنتز پرولین، کلروفیل و پلی آمین ها تحمل به تنش سرما را افزایش داد.

    کلیدواژگان: آرژنین دکربوکسیلاز، پرولین دهیدروژناز، پلی آمین، فولیک اسید، خیار
  • منیژه کلته، حسین عجم نوروزی*، ابوالفضل فرجی، عبدالعزیز حقیقی، ابراهیم غلامعلی پور علمداری صفحات 140-151
    گذر از کشت نشایی به سمت کشت مستقیم برنج در ایران و به ویژه استان گلستان مدت زمان کوتاهی است که آغاز گردیده است و اطلاعاتی در مورد اثر عوامل مختلف از جمله اسیدهیومیک و تراکم بوته بر عملکرد شلتوک و برخی صفات بیوشیمیایی آن در دسترس نیست. بدین منظور آزمایشی در مزرعه ایستگاه تحقیقاتی کشاورزی وابسته به مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی استان گلستان  واقع در شهرستان گنبد در طی ماه های اردیبهشت تا شهریور در سال 1398 به صورت اسپلیت پلات - فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. تراکم بوته (فاصله بوته روی ردیف) به عنوان عامل اصلی با 4 سطح (5، 10، 15 و 20 سانتی متر) و مصرف اسیدهیومیک در 2 سطح (مصرف اسیدهیومیک، عدم مصرف اسیدهیومیک) به عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شد. کود اسیدهیومیک با غلظت 250 میلی لیتر در هکتار در سه مرحله  شامل مرحله  پنجه زنی (4-6 برگی)، به ساقه رفتن (30-20 روز پس از پنجه زنی) و مرحله قبل از خوشه دهی (50 درصد مزرعه به خوشه رفته باشد) اضافه گردید. نتایج نشان داد اثر فاصله بوته روی ردیف و اسید هیومیک بر وزن هزار دانه، عملکرد شلتوک، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، پروتیین دانه، کارایی مصرف آب و کلروفیل a و b و کل معنی دار بود. همچنین با اعمال فاصله بوته روی ردیف 5 و 10 سانتی متر به همراه مصرف اسیدهیومیک، بیشترین عملکرد شلتوک و کارایی مصرف آب به دست آمد. از طرفی، محتوی کلروفیل با افزایش تراکم بوته، تغییر معنی داری نشان داد و مصرف اسیدهیومیک موجب افزایش معنی دار کلروفیل a و b گردید که به نوبه خود بر افزایش عملکرد شلتوک موثر بود. پروتیین شلتوک نیز در فاصله بوته روی ردیف 10 سانتی متر به همراه مصرف اسیدهیومیک بیشترین میزان را نشان داد.
    کلیدواژگان: خشکه کاری برنج، عملکرد شلتوک، پروتئین دانه، کارایی مصرف آب، کلروفیل a و b
  • اسماعیل قلی نژاد*، رضا درویش زاده، عباس ابهری صفحات 152-184

    تنش خشکی روی جنبه های مختلف رشد و نمو گیاهان (رشد رویشی، زایشی، پیدایش و تشکیل گل، گرده افشانی و لقاح و تشکیل دانه) تاثیر می گذارد. برای کاهش اثرات تنش خشکی بر گیاهان، شناسایی مکانیسم های عکس العمل گیاه در برابر تنش خشکی بسیار مهم است. در پاسخ به تنش خشکی در گیاهان تغییرات مورفوفیزیولوژیکی، بیوشیمیایی، سلولی و مولکولی رخ می دهند که برآیند این تغییرات بهبود در سیستم ریشه، ساختار برگ، تنظیم اسمزی، محتوای نسبی آب و تنظیم روزنه و برخی عوامل دیگر است. نمود فنوتیپی مواجهه گیاهان با تنش خشکی به صورت فرار از خشکی (زودرسی یا دوره رشد کوتاه، حساسیت به طول روز و کنترل پنجه‎دهی)، اجتناب از خشکی (سیستم ریشه‎ای توسعه یافته، هدایت روزنه‎ای مطلوب، بهبود اندازه و فراوانی روزنه‎ها، تجمع آبسیزیک اسید و ضخامت کوتیکول و قشر مومی روی برگ)، تحمل خشکی (تنظیم فشار اسمزی، تنظیم غیر فعال، تنظیم فعال، تجمع پرولین و جابجایی مواد پرورده) و بازیافت بروز پیدا می کند. از روش های مدیریتی بهبود تحمل تنش خشکی می توان ایجاد ارقام متحمل، استفاده از اسمولیت های خارجی مانند گلیسین بتایین و پرولین، محلول پاشی با هورمون های گیاهی مانند آبسیزیک اسید، سالسیلیک اسید (آسپرین)، جیبرلیک اسید، جاسمونیک اسید، براسینو استروییدها و پلی آمین ها، کاربرد خارجی آنتی اکسیدان هایی مانند گلوتاتیون، آسکوربیک اسید (ویتامین C)، توکوفرول (ویتامین E) و اکسید نیتریک، محلول پاشی با عناصر ریز مغذی مانند آهن و روی، محلول پاشی با عناصر کمیاب مانند سیلیکون و سلنیوم و برهمکنش های میکروبی گیاهان مانند باکتری های محرک رشد و قارچ ها اشاره کرد. مقاله حاضر یک مقاله مروری است که با جستجو در مقاله های مرتبط در سایت های معتبر (Google scholar, Web of science, PubMed, Scopus, sid) بدست آمده است و با هدف بررسی اثرات، مکانیسم های تحمل، روش های پژوهش، صفات مهم قابل اندازه گیری، مدیریت و کنترل تنش خشکی تهیه شده است.

    کلیدواژگان: اجتناب، پتانسیل اسمزی، تبخیر و تعرق، تحمل، تنش، فرار از خشکی، مکانیسم خشکی
|
  • Sara Kamal Zadeh, Nima Bahador *, Farshad Sadeghi Pages 1-22
    Applying biological agents for increasing plant growth and their resistance to different tensions is of particular importance. In the present study, an attempt was made to isolate and identify plant growth-promoting bacteria from soil samples and to evaluate their ability to help the tomato plant cope with drought stress. Soil samples were collected from wheat and barley farms around Karaj and after isolation and initial purification of phosphate solubilizing, nitrogen fixing, and siderophore producing strains, they were isolated using PVK media culture, nifH gene PCR, and CAS-agar media culture, respectively. The identified isolates were then analyzed in terms of their drought tolerance in an environment containing polyethylene glycol. Finally, tomato seedlings were inoculated with bacterial isolates (belonging to the Bacillus, Brevibacterium, and Actinomycetes genera) before they were grown under drought stress at three osmotic pressure levels of 0, -0.4, and -0.8 MPa. Then, sodium and potassium ion contents of leaves, roots, and stems were measured using a flame photometer while calcium contents of the same organs were assayed through atomic absorption measurement. Results showed that all five isolates capable of dissolving phosphate, nitrogen fixation, and siderophore production were able to withstand drought up to -0.8 MPa osmotic pressure. All these isolates significantly affected drought stress and the intensity of ions reduction in leaves, roots, and stems compared with the control plants. The results of the present study showed that inoculation of the bacterial isolates considering their ability in siderophore production and nitrogen fixation may help the plant to resist drought stress.
    Keywords: Drought stress, Growth Promoting Bacteria, Nitrogen Stabilization, Tomato, siderophore
  • Afagh Yavari *, Ghader Habibi, Masumeh Abedini, Gholamreza Bakhshi Khaniki Pages 23-37
    Seed osmopriming is an effective strategy to improve the germination process. Screening and estimating the optimal concentrations of different osmotic compounds is the first step in seed osmopriming. In this study, the effects of treatment with single osmotic compounds were initially evaluated at different concentrations, namely NaCl (0, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30 g/l), ZnSO4 (0, 1, 5, 10, 20, 30 and 40 mM), proline (0, 1, 5, 10, 20, 30 and 40 mM), and trehalose (0, 1, 5, 10, 20, 30 and 40 mM) on wheat seeds. Then, the surface-response method was designed in the form of a Box-Benken design. Results showed a significant increase in wheat seed germination at concentrations of 3 and 10 g/l NaCl, 1 and 20 mM ZnSO4, 1 and 10 mM proline, and 0 and 1 mM trehalose. These concentrations were validated using the surface-response method and experiments. The values of coefficient of determination (R2 = 0.99) and adjusted R2 (R2adj = 0.99) showed that the obtained model is suitable for data analysis. One-way analysis of variance confirmed the quadratic model as the best model to determine the interaction of the studied variables (P<0.0001). The optimal values  were proposed as a combination of 3 g/l NaCl, 1 mM ZnSO4, and 1 mM proline. In another experiment, using the values predicted by the model, it was found that the surface-response method can be used in screening and germination optimization tests. The results of the follow up experiment using the values determined in the model revealed that the surface-response method can be considered in screening and optimization studies of seed germination.
    Keywords: Osmotic compounds, Experimental design, Box- Benken design, Seed yield, Modeling
  • Sara Salimian Rizi, Zahra Rezayatmand *, Monireh Ranjbar, Nasrin Yazdanpanahi, Zarrin Dokht Emami- Karvani Pages 38-60

    Salinity stress is one of the important factors in decreasing the rate of growth and changing physiologic and metabolic processes of plants. In the present study to investigate the effect of salinity stress on physiological and biochemical performances and also gene expressions of Artemisia absinthium plant, an experiment was conducted with three level of salinity (0, 75, and 15 Mmol NaCl) in a completely randomized design with three replications under greenhouse conditions. Results showed that salinity stress decreased the rate of growth parameters in the plants including shoot length, root length, wet shoot weight, wet root weight, dry shoot weight, and dry root weight. Also, salinity decreased the levels of potassium, calcium, magnesium, and iron ions while increasing sodium levels in the plants. Increased salinity stress increased levels of proline, malondialdehyde, phenolic compounds, and activities of some antioxidant enzymes while it led to protein reduction in the plants under study. The expression of CYP71AV1 and ADS genes reduced to minimum at 150 Mmol and 75 Mmol NaCl treatments, respectively leading to reduced level of artemisinin in the Artemisia absinthium plants. According to the findings of this study, it might be argued that in its attempt to confront salinity stress induced fromsodium chloride, Artemisia absinthium employs the system of increased level of antioxidant enzymes activity, osmotic potential regulators, and phenolic compounds. Also, decreased expression of ADS gene can be an effective factor in reducing artemisinin contents in Artemisia absinthium.

    Keywords: Artemisinin, antioxidant activity, Artemisia absinthium, Gene expression, salinity stress
  • Sanaz Adalatzadeh-Aghdam, Mahmoud Toorchi *, Mahmoud Zarei Pages 61-77
    The current study agreenhouse research was designed to evaluate the reaction of fennel (Foeniculum vulgare Mill.) genotypes to salt stress (NaCl salinity) and Salicylic acid, to study of the proteome profile of leaves for identifying molecular pathway involved in salt stress tolerance. The study was designed as factorial experiment using a randomized complete block design in three replications. Treatments are included NaCl solutions at three levels (0, 100, 200 mM) as salinity stress, Salicylic acid at two levels (0, 0/5 mM) and five genotypes. Agronomic and physiochemical traits were included: fresh and dry weight of ariel plant and roots, plant height, root length, fresh and dry weight of total plant, chlorophyll a, b and carotenoids, total chlorophyll, Na+ and K+ content, K+/Na+ ratio, malondialdehyde (MDA), Hydrogen peroxide (H2O2) and Total soluble carbohydrate (TSC) of leaves. The analysis of variance revealed significant differences for main and interaction effects in examined traits. German and Moghan genotypes were expressed as the most tolerant and sensitive genotypes based on Arunachalam method, respectively.
    Keywords: Salicylic acid, Salt stress, hydrogen peroxide, Fennel, Hogland
  • Fatemeh Taziki, Maryam Niakan, Mehdi Ebadi, Masoume Younes Abadi Pages 78-92

    The aim of this study was to investigate the effect of sesame aqueous extract on growth parameters, proline, chlorophyll pigments, and soluble sugars of leaves and roots of soybean and morning-glory (Ipomoea sp.). To this end, an experiment was conducted as a split plot in a randomized complete block design with three replications in the Research Farm of Golestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center. The main plot included 5 different concentrations of sesame extract (0, 2.5, 5, 10, and 10% with surfactant) and the sub-plot included the target plants at two levels (Soybean and Ipomoea sp). Results showed that the effects of different concentrations of sesame on growth parameters such as root length, fresh and dry weight of shoots and roots, and number of leaves of soybeans and Ipomoea sp were significant different while photosynthetic pigments of these two plants were not influenced by the allelopathic effects of sesame crop extract. Based on the obtained data, increasing the concentration of sesame extract led to increases in the amount of soluble sugars in soybean leaves and roots while decreasing this parameter in Ipomoea sp. Also, the amount of proline in the roots and shoots of soybean and Ipomoea plants increased under effect of sesame extract, in which the increase in the proline content of soybean leaves was significant in comparison with Ipomoea plants. Generally, based on the obtained results, the allelopathic effect of aqueous extract of sesame on morphophysiological parameters of Ipomoea sp. weed in this study was more than those in soybeans, and a complementary research on seed and crop yield, may make it possible to suggest application of sesame extract as a natural herbicide in soybean fields.

    Keywords: Allelopathy, Mophophysiological parameter, Morning-glory, Sesame, soybean
  • Ravanbakhsh Aghahei, Raouf Seyed Sharifi *, Hamed Narimani Pages 93-110
    In order to study the effects of mycorrhizae and foliar application of nano Fe and Zn oxides on nodulation and quantitative and qualitative yield of lentil under rain fed conditions, a factorial experiment was conducted based on randomized complete block design with three replications in a farm at Zardalo village, Ardabil province during 2017-2018. Treatments included foliar application of nano Fe and Zn oxides at four levels (foliar application with water as control, foliar application of nano iron oxide (0.6 gL-1), nano zinc oxide (0.6 gL-1), combined foliar application of nano Fe and Zn oxides (0.3 g L-1 each), and application of mycorrhiza at four levels (no application of mycorrhiza as control, application of Mycorrhizae mosseae, Mycorrhiza intraradices, and combined application of Mycorrhiza intraradices with mycorrhiza mosseae). Means comparison showed that foliar application of nano Fe-Zn oxides as well as combined application of mycorrhizal mosseae and intraradices increased number of active nodules per plant, percentage of active nodules per plant, 100 grain weight, and grain yield by 173.2, 93.08, 36.58, and 58.34% respectively in comparison with no foliar application of nano Fe-Zn oxide and no application of mycorrhiza. Also, combined foliar application of nano Fe-Zn oxide along with mycorrhiza mosseae and intraradices increased respectively the number of grains per pod, number of pods per plant, dry weight of root, zinc content of grains, and protein contentof grains increased by 42.14, 95.17, 12o, 58.2, and 47.55%, respectively in comparison with no application of mycorrhiza and nano Fe-Zn oxide. It seems that foliar application of nano Fe-Zn oxide and mycorrhiza application owing to improving some morphophysiological traits can be considered as a proper method for increasing quantitative and qualitative yield and mitigating the effects of water deficit in rain fed conditions.
    Keywords: Biofertilizers, Chlorophyll index, Grain yield, Protein content, Microelement
  • Niloofar Zakaria Nejad, Hossein Moradi *, Pourya Biparva, Zahra Memariani Pages 111-125
    Various environmental factors including altitude and soil properties affect the growth and production of plants in natural ecosystems. Sweet violet (Viola odoratata L.) is a gramineous and perennial plant of the Violaceae family and grows as a wildflower in the mountainous areas of northern Iran and some other regions of the country. This study was performed to compare the phytochemical properties and antioxidant activity of Viola odoratata L. shoot and root extracts in nine habitats of Mazandaran province in March 2020. To investigate the analysis, leaf, flower and root organs of the plant in the flowering stage were collected from nine habitats of Mazandaran province along with soil samples of these areas in March 2018. After collecting the root and shoot samples at the florescence stage and preparing methanolic extract through ultrasonic method, the phenolic and flavonoid contents were determined by Folin-Ciocalteu and aluminum chloride colorimetric methods, respectively, the antioxidant activities were assayed by Diphenyl Picrylhydrazyl (DPPH), and the anthocyanin contents of flowers were measured by Wagner method. According to the findings, phenolic contents of the flowers and leaves decreased and increased, respectively with increasing height, and percentage antioxidant activities of the flowers increased while the amount of flavonoids was not affected by the habitat altitude. Analysis of soil properties revealed that the anthocyanin contents of flowers increased under the effect of deficient absorbable phosphorus in habitat 3 (Firoozjah Babol) and habitat 6 (Mohammadabad Behshahr). Also in the study of secondary metabolites, Sweet violets in habitat 7 had 67.95% and 86.18% antioxidant activities in flowers and roots, respectively; leaf and root phenol contents of 142.32 mg/g and 55.21 mg/g, respectively, and 6.52 μmol/g flower anthocyanin, so it can be selected as the superior region, and samples from this region can be used as gene banks in sexual and asexual reproduction.
    Keywords: Phytochemical, Anthocyanin, Habitat, phenolic compounds, Antioxidant, Mazandaran
  • Parviz Malekzadeh * Pages 126-139

    In this study, the mechanism of cold stress tolerance in cucumber fruits pretreated with folic acid was investigated. Control group and the group treated with 5 mgL-1 folic acid were stored for 15 days at 4 °‌-C. The results showed that, in comparison with the control, treatment with folic acid resulted in reduced chilling injury and decreased electrolyte leakage. The cucumber fruits treated with folic acid showed higher chlorophyll contents in storage conditions with suppressed chlorophyllase enzyme activity. Exogenous folic acid treatment also increased the activity of arginine decarboxylase and ornithine decarboxylase resulting in the accumulation of polyamine contents. Also, higher levels of proline were observed in the fruits treated with folic acid, which is attributed to the increased activity of proline synthesizing enzymes △1-pyrroline-5-carboxylate syntheses and ornithine aminotransferase and also reduced activity of proline dehydrogenase enzyme that decompose proline. Generally, the results showed that folic acid treatment increased the resistance to the cold stress by regulating the activity of enzymes involved in the biosynthesis of proline, chlorophyll, and polyamines.

    Keywords: Arginine decarboxylase, cucumber, folic acid, Polyamine, proline dehydrogenase
  • Manizhe Kalteh, Hossein Ajam Norouzi *, Abolfazl Faraji, Abdol Aziz Haghighi, Ebrahim Gholamalipour Alamdari Pages 140-151
    The transition from transplanting rice cultivation to direct-seeding rice cultivation has recently begun in Iran, especially in Golestan province. No information is yet available on the effect of humic acid and plant density on paddy yield and some of its biochemical traits. For this purpose, an experiment was conducted in a research farm located in Gonbad city during May to September 2019 in the form of split plot-factorial based on randomized complete block design with three replications. Plant density (plant spacing per row) was considered as the main factor with 4 levels (5, 10, 15, and 20 cm) and humic acid consumption at 2 levels (humic acid consumption, no humic acid consumption) was considered as subplots. Humic acid fertilizer with a concentration of 250 ml per hectare was added in three stages including tillering (4-6 leaves), stalking (20-30 days after tillering), and before panicle initiation. Results showed that the effects of plant spacing on row and humic acid application on 1000-seed weight, paddy yield, biological yield, harvest index, grain protein, water use efficiency, and chlorophyll a and b and total chlorophyll were significant. Considering 5 and 10 cm plant spacing on rows along with humic acid application had the highest rice yield and water use efficiency. Also, chlorophyll content showed a significant change with increasing plant density and application of humic acid with a significant increase in chlorophyll a and b, which in turn was effective in increasing paddy yield. Rice protein also showed the highest level in 10 cm spacing between plants on each row along with the application of humic acid.
    Keywords: Direct-seeded Rice cultivation, Paddy yield, grain protein, water use efficiency, chlorophyll a
  • Esmaeil Gholinezhad *, Reza Darvishzadeh, Abbas Abhari Pages 152-184

    Drought stress affects various aspects of plant growth (vegetative growth, reproductive growth, flower formation, pollination, fertilization, and seed formation). To reduce the effects of drought stress on plants, it is important to determine the mechanisms of plant response to drought stress. In response to drought stress, plants experience morphophysiological, biochemical, cellular, and molecular changes with the ultimate result of improved root system, leaf structure, osmotic regulation, relative water content, and stomatal regulation. The phenotypic manifestations in plants facing drought stress include drought escape (early or short growing period, day length sensitivity, and tiller control), drought avoidance (developed root system, stomatal conductance, size and frequency of stomata, accumulation of abscisic acid, and cuticle thickness and waxy crust on the leaf), drought tolerance (osmotic pressure regulation, passive regulation, active regulation, proline accumulation, and displacement of sap phloem materials), and recovery (improvement). Management methods to improve drought stress tolerance include the development of tolerant cultivars, the use of external osmotic protectors such as glycine betaine and proline, spraying with plant hormones such as abscisic acid, salicylic acid (aspirin), gibberellic acid, jasmonic acid, brasino steroids, and polyamines, application of foreign substances with antioxidants such as glutathione, ascorbic acid (vitamin C), tocopherol (vitamin E), and nitric oxide, foliar application of micronutrients such as iron and zinc, spraying with trace elements such as silicon and selenium, and microbial interactions of plants such as growth-promoting bacteria and fungi. This review article is a content analysis study that was carried out by searching related articles in reliable sites (Google scholar, Web of science, PubMed, Scopus, Sid) aiming to investigate the effects, mechanisms of tolerance, research methods, important measurable traits, drought stress management, and control.

    Keywords: Avoidance, Drought escape, Drought mechanism, Evapotranspiration, Osmotic potential, Stress, Tolerance