| تعداد نشریات | 32 |
| تعداد شمارهها | 840 |
| تعداد مقالات | 8,153 |
| تعداد مشاهده مقاله | 52,501,765 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,895,840 |
تأثیر همزیستی قارچ Piriformospora indica بر رشد و شاخصهای فیزیولوژیک گیاهچههای ذرت (Zea mays L.) در معرض ذرات میکروپلاستیک و تنش کمبود آب | ||
| تحقیقات غلات | ||
| دوره 15، شماره 2 - شماره پیاپی 55، مرداد 1404، صفحه 167-182 اصل مقاله (378.95 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22124/cr.2025.30052.1860 | ||
| نویسندگان | ||
| مریم ثمن* 1؛ علی سپهری2 | ||
| 1استادیار، گروه علوم کشاورزی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران | ||
| 2دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه: آلودگی اراضی زراعی به ذرات میکروپلاستیک یکی از مشکلات مهم زیستمحیطی است که اخیرا مورد توجه قرار گرفته است. تجزیه مالچها و تجهیزات پلاستیکی مورد استفاده در سیستمهای آبیاری، مصرف کودهای مبتنی بر لجن حاصل از تصفیه پسآب، آب آبیاری آلوده و مجاورت مزارع با جادههای پرتردد، از جمله مهمترین عوامل آلودگی زمینهای کشاورزی به ذرات پلاستیک هستند. حضور میکروپلاستیکها با اندازه ذرات 100 نانومتر تا پنج میلیمتر در خاک، سبب سایش سطح ریشه گیاهان میشود و هر چه اندازه این ذرات بزرگتر باشد، آسیب فیزیکی وارده به ریشه بیشتر خواهد بود. از سوی دیگر، تنش خشکی بهویژه در اثر تغییرات اقلیمی، بهعنوان یکی از مهمترین عوامل محدود کننده تولید گیاهان زراعی، بهطور نگران کنندهای در حال افزایش است. از اینرو، پژوهش حاضر اجرا شد که هدف از آن، بررسی امکان استفاده از پتانسیل زیستی قارچ Piriformospora indica در جهت کاهش اثرات منفی تنش ناشی از ذرات میکروپلاستیک پلی وینیل کلراید (PVC) و تنش کمبود آب در گیاه ذرت بود. مواد و روشها: آزمایش بهصورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار در سال 1402 در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه بوعلی سینا همدان اجرا شد. تیمارهای آزمایشی شامل افزودن سه غلظت میکروپلاستیک پلی وینیل کلراید به خاک (صفر، 0.1 و یک درصد)، قارچ P. indica در دو سطح (تلقیح و عدم تلقیح) و تنش کمبود آب در سه سطح (آبیاری کامل و آبیاری در 75 و 50 درصد ظرفیت زراعی بهترتیب بهعنوان بدون تنش، تنش متوسط و تنش شدید) بودند. بذرهای ذرت رقم طه پس از جوانهزنی، با قارچ P. indica تلقیح و در گلدانهایی با ظرفیت سه کیلوگرم خاک کشت و در گلخانه قرار داده شدند. تنش کمبود آب 14 روز پس از کاشت اعمال شد. یک ماه پس از کاشت، پارامترهای فتوسنتزی و محتوای رطوبت نسبی برگ اندازهگیری و سپس گیاهان برداشت شدند و ریشه گیاهان بهمنظور تعیین درصد کلونیزاسیون در زیر میکروسکوپ مورد بررسی قرار گرفت. محتوای پرولین، محتوای کلروفیل کل و ماده خشک گیاهان نیز اندازهگیری شد. یافتههای تحقیق: نتایج نشان داد که افزودن یک درصد میکروپلاستیک به خاک مشابه تنش کمبود آب، محتوای رطوبت نسبی برگ، محتوای کلروفیل کل، شاخصهای فتوسنتزی و ماده خشک اندام هوایی گیاهچههای ذرت را بهطور معنیداری کاهش داد. اگرچه درصد کلونیزاسیون ریشه گیاهچههای ذرت توسط قارچ P. indica بر اثر افزودن یک درصد میکروپلاستیک به خاک و همچنین بهدنبال کاهش رطوبت خاک به 75 و 50 درصد ظرفیت مزرعه بهترتیب 16.9، 30.9 و 47.1 درصد نسبت به شاهد کاهش یافت، اما تأثیر مثبت قارچ بر رشد و پارامترهای مورد بررسی در این شرایط همچنان مشهود بود، بهطوری که محتوای رطوبت نسبی، محتوای کلروفیل، سرعت فتوسنتز خالص و وزن خشک اندامهای هوایی گیاهان تلقیحشده با قارچ تحت شرایط بالاترین سطح تنش کمبود آب و در حضور یک درصد میکروپلاستیک، بهترتیب (8.2 و 9)، (20.5 و 27)، (17.9 و 17.8) و (43.5 و 46.8) درصد بیشتر از گیاهان تلقیح نشده بود. علاوه بر این، محتوای پرولین گیاهان نیز در حضور قارچ بهطور معنیداری افزایش یافت. نتیجهگیری: نتایج این مطالعه نشان داد که حضور قارچ P. indica موجب افزایش رشد و بهبود پارامترهای فتوسنتزی گیاهچههای ذرت تحت شرایط تنش کمبود آب و ذرات میکروپلاستیک شد. به این ترتیب، استفاده از این قارچ بهمنظور تعدیل اثرات منفی تنشهای مذکور میتواند مورد توجه قرار گیرد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| پلیوینیل کلراید؛ رطوبت نسبی برگ؛ قارچ اندوفیت؛ کلونیزهشدن ریشه؛ محتوای پرولین؛ محتوای کلروفیل | ||
| مراجع | ||
|
Arnon, D. I. (1949). Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology, 24(1), 1-15. doi: 10.1104/pp.24.1.1.##Aslam, M. M., Karanja, J., & Bello, S. K. (2019). Piriformospora indica colonization reprograms plants to improved P-uptake, enhanced crop performance, and biotic/abiotic stress tolerance. Physiological & Molecular Plant Pathology, 106, 232-237. doi: 10.1016/j.pmpp.2019.02.010.##Aslani, Z., Hassani, A., Mandoulakani, B. A., Barin, M., & Maleki, R. (2023). Effect of drought stress and inoculation treatments on nutrient uptake, essential oil and expression of genes related to monoterpenes in sage (Salvia officinalis). Scientia Horticulturae, 309, 111610. doi: 10.1016/j.scienta.2022.111610.##Barrs, H. D., & Weatherley, P. E. (1962). A re-examination of the relative turgidity technique for estimating water deficits in leaves. Australian Journal of Biological Sciences, 15(3), 413-428. doi: 10.1071/BI9620413.##Bates, L. S., Waldren, R. P. A., & Teare, I. D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant & Soil, 39, 205-207. doi: 10.1007/BF00018060.##Bosker, T., Bouwman, L. J., Brun, N. R., Behrens, P., & Vijver, M. G. (2019). Microplastics accumulate on pores in seed capsule and delay germination and root growth of the terrestrial vascular plant Lepidium sativum. Chemosphere, 226, 774-781. doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.03.163.##Cao, L., Wu, D., Liu, P., Hu, W., Xu, L., Sun, Y., Wu, Q., Tian, K., Huang, B., Yoon, S. J., Kwon, B. O., & Khim, J. S. (2021). Occurrence, distribution and affecting factors of microplastics in agricultural soils along the lower reaches of Yangtze River, China. Science of the Total Environment, 794, 148694. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.148694.##Dabral, S., Varma, A., Choudhary, D. K., Bahuguna, R. N., & Nath, M. (2019). Biopriming with Piriformospora indica ameliorates cadmium stress in rice by lowering oxidative stress and cell death in root cells. Ecotoxicology & Environmental Safety, 186, 109741. doi: 10.1016/j.ecoenv.2019.109741.##de Souza Machado, A. A., Lau, C. W., Kloas, W., Bergmann, J., Bachelier, J. B., Faltin, E., Becker, R., Görlich, A. S., & Rillig, M. C. (2019). Microplastics can change soil properties and affect plant performance. Environmental Science & Technology, 53(10), 6044-6052. doi: 10.1021/acs.est.9b01339.##Dong, Y., Gao, M., Song, Z., & Qiu, W. (2020). Microplastic particles increase arsenic toxicity to rice seedlings. Environmental Pollution, 259, 113892. doi: 10.1016/j.envpol.2019.113892.##Fu, Q., Lai, J. L., Ji, X. H., Luo, Z. X., Wu, G., & Luo, X. G. (2022). Alterations of the rhizosphere soil microbial community composition and metabolite profiles of Zea mays by polyethylene-particles of different molecular weights. Journal of Hazardous Materials, 423, 127062. doi: 10.1016/j.jhazmat.2021.127062.##Gao, M., Liu, Y., & Song, Z. (2019). Effects of polyethylene microplastic on the phytotoxicity of di-n-butyl phthalate in lettuce (Lactuca sativa L. var. ramosa Hort). Chemosphere, 237, 124482. doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.124482.##Gill, S. S., Gill, R., Trivedi, D. K., Anjum, N. A., Sharma, K. K., Ansari, M. W., Ansari, A. A., Johri, A. K., Prasad, R., Pereira, E., Varma, A., & Tuteja, N. (2016). Piriformospora indica: Potential and significance in plant stress tolerance. Frontiers in Microbiology, 7, 332. doi: 10.3389/fmicb.2016.00332.##Gong, W., Zhang, W., Jiang, M., Li, S., Liang, G., Bu, Q., Xu, L., Zhy, H., & Lu, A. (2021). Species-dependent response of food crops to polystyrene nanoplastics and microplastics. Science of the Total Environment, 796, 148750. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.148750.##He, D., Zhang, Y., & Gao, W. (2021). Micro (nano) plastic contaminations from soils to plants: Human food risks. Current Opinion in Food Science, 41, 116-121. doi: 10.1016/j.cofs.2021.04.001.##Harman, G. E. (2011). Multifunctional fungal plant symbionts: new tools to enhance plant growth and productivity. New Phytologist, 189(3), 647-649. doi: 10.1111/j.1469-8137.2010.03614.x.##Hartmann, G. F., Ricachenevsky, F. K., Silveira, N. M., & Pita-Barbosa, A. (2022). Phytotoxic effects of plastic pollution in crops: what is the size of the problem?. Environmental Pollution, 292, 118420. doi: 10.1016/j.envpol.2021.118420.##Huang, Z., Zou, Z. R., Huang, H. H., He, C. X., Zhang, Z. B., Wang, H. S., & Li, J. M. (2010). Cloning, analysis and expression of a drought-related gene MeP5CS from melon. Acta Horticulturae Sinica, 37(8), 1279-1286.##Hussin, S., Khalifa, W., Geissler, N., & Koyro, H. W. (2017). Influence of the root endophyte Piriformospora indica on the plant water relations, gas exchange and growth of Chenopodium quinoa at limited water availability. Journal of Agronomy & Crop Science, 203(5), 373-384. doi: 10.1111/jac.12199.##Jangir, P., Shekhawat, P. K., Bishnoi, A., Ram, H., & Soni, P. (2021). Role of Serendipita indica in enhancing drought tolerance in crops. Physiological & Molecular Plant Pathology, 116, 101691. doi: 10.1016/j.pmpp.2021.101691.##Jia, L., Liu, L., Zhang, Y., Fu, W., Liu, X., Wang, Q., Tanveer, M., & Huang, L. (2023). Microplastic stress in plants: Effects on plant growth and their remediations. Frontiers in Plant Science, 14, 1226484. doi: 10.3389/fpls.2023.1226484.##Jyothymol, C. P., Kutty, M. S., Pradeepkumar, T., Parvathi, M. S., & Rashmi, C. R. (2024). Piriformospora indica improves water stress tolerance in watermelon (Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum & Nakai). Plant Physiology Reports, 29(3), 638-650. doi: 10.1007/s40502-024-00797-1.##Khalid, M., Ur-Rahman, S., Tan, H., Su, L., Zhou, P., & Hui, N. (2022). Mutualistic fungus Piriformospora indica modulates cadmium phytoremediation properties of host plant via concerted action of enzymatic and non-enzymatic biochemicals. Pedosphere, 32(2), 256-267. doi: 10.1016/S1002-0160(21)60014-0.##Lian, J., Liu, W., Meng, L., Wu, J., Zeb, A., Cheng, L., Lian, Y., & Sun, H. (2021). Effects of microplastics derived from polymer-coated fertilizer on maize growth, rhizosphere, and soil properties. Journal of Cleaner Production, 318, 128571. doi: 10.1016/j.jclepro.2021.128571.##Ma, J., Aqeel, M., Khalid, N., Nazir, A., Alzuaibr, F. M., Al-Mushhin, A. A., Hakami, O., Iqbal, M. F., Chen, F., Alamri, S., Hashem, M., & Noman, A. (2022). Effects of microplastics on growth and metabolism of rice (Oryza sativa L.). Chemosphere, 307, 135749. doi: 10.1016/j.chemosphere.2022.135749.##Mohd, S., Shukla, J., Kushwaha, A. S., Mandrah, K., Shankar, J., Arjaria, N., Saxena, P. N., Narayan, R., Roy, S. K., & Kumar, M. (2017). Endophytic fungi Piriformospora indica mediated protection of host from arsenic toxicity. Frontiers in Microbiology, 8, 754. doi: 10.3389/fmicb.2017.00754.##Pehlivan, N., & Gedik, K. (2021). Particle size-dependent biomolecular footprints of interactive microplastics in maize. Environmental Pollution, 277, 116772. doi: 10.1016/j.envpol.2021.116772.##Phillips, J. M., & Hayman, D. S. (1970). Improved procedures for clearing roots and staining parasitic and vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi for rapid assessment of infection. Transactions of the British Mycological Society, 55(1), 158-161. doi: 10.1016/S0007-1536(70)80110-3.##Pignattelli, S., Broccoli, A., & Renzi, M. (2020). Physiological responses of garden cress (L. sativum) to different types of microplastics. Science of the Total Environment, 727, 138609. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.138609.##Rai, M., Acharya, D., Singh, A., & Varma, A. (2001). Positive growth responses of the medicinal plants Spilanthes calva and Withania somnifera to inoculation by Piriformospora indica in a field trial. Mycorrhiza, 11, 123-128. doi: 10.1007/s005720100115.##Swetha, S., & Padmavathi, T. (2020). Mitigation of drought stress by Piriformospora indica in Solanum melongena L. cultivars. Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences, 90(3), 585-593. doi: https://doi.org/10.1007/s40011-019-01128-3.##Tyagi, J., Mishra, A., Kumari, S., Singh, S., Agarwal, H., Pudake, R. N., Varma, A., & Joshi, N. C. (2023). Deploying a microbial consortium of Serendipita indica, Rhizophagus intraradices, and Azotobacter chroococcum to boost drought tolerance in maize. Environmental & Experimental Botany, 206, 105142. doi: 10.1016/j.envexpbot.2022.105142.##Tyagi, J., Varma, A., & Pudake, R. N. (2017). Evaluation of comparative effects of arbuscular mycorrhiza (Rhizophagus intraradices) and endophyte (Piriformospora indica) association with finger millet (Eleusine coracana) under drought stress. European Journal of Soil Biology, 81, 1-10. doi: 10.1016/j.ejsobi.2017.05.007.##Xu, J., Guo, L., & Liu, L. (2022). Exogenous silicon alleviates drought stress in maize by improving growth, photosynthetic and antioxidant metabolism. Environmental & Experimental Botany, 201, 104974. doi: 10.1016/j.envexpbot.2022.104974.##Zia, R., Nawaz, M. S., Siddique, M. J., Hakim, S., & Imran, A. (2021). Plant survival under drought stress: Implications, adaptive responses, and integrated rhizosphere management strategy for stress mitigation. Microbiological Research, 242, 126626. doi: 10.1016/j.micres.2020.126626.## | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 313 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 155 |
||