تأثیر سطوح مختلف سیلیسیم از منبع سیلیسیک اسید بر بهبود صفات رویشی گیاه دارویی آلوئه ورا Aloe vera L. تحت تنش سرما

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه خاکشناسی ، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، ایرن

2 استاد، گروه علوم خاک، دانشکده علوم کشاورزی خوزستان،دانشگاه اهواز، ایران

3 هیئت علمی گروه علوم خاک، دانشکده علوم کشاورزی خوزستان،دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

4 عضو هیئت علمی گروه خاکشناسی ، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

چکیده

با توجه به اهمیت عناصر مفیدی همچون سیلیسیم در بهبود مقاومت گیاه به تنش‌های محیطی و زیستی، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در شهرستان هشتگرد گلخانه هیدروپونیک شماره ۲۵۶ اجرا گردید. فاکتورهای آزمایشی عبارت بودند از دما شامل دو دمای oc 4  (دمای تنش) و oc 25 (دمای مناسب)، سطح مصرف کود سیلیسیم از منبع سیلیسیک‌اسید شامل پنج سطح صفر، ۵۰۰، ۱۰۰۰ و1500و ۲۰۰۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم و در سه تکرار و مجموعاً 30 گلدان. در این پژوهش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز و خصوصیات کیفی گیاه آلوئه ورا شامل غلظت‌های منوز، گلوکومانان، آلوئین و خصوصیات رشد رویشی شامل وزن ژل و برگ گیاه آلوئه ورا اندازه‌گیری شدند. نتایج به‌دست‌آمده پس از اعمال تنش سرمایی، نشان‌ داد که اثر سطوح مصرفی سیلیسیم بر فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز و گلگونان و منوز در سطح یک درصد معنی‌دار شد. همچنین اثر متقابل سطوح مختلف غلظت سیلیسیم و تنش دمایی بر تمامی ترکیبات در سطح یک درصد معنی‌دار شد. برای صفات رویشی و بیوشیمیایی، بیشترین اثر متقابل در تیمار 2000 میلی‌گرم بر کیلوگرم و دمای شاهد oc 25 و برای آنتی‌اکسیدان‌ها در تیمار 2000 میلی‌گرم بر کیلوگرم اسید سیلیسیک و تنش دمایی oc4 مشاهده شد. بنابراین مصرف سیلیسیم خالص در مقدار 2000 میلی‌گرم بر کیلوگرم می‌تواند اثرات مثبتی بر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان و صفات رویشی در دمای نرمال و تأثیر مطلوب‌تری بر صفات بیوشیمیایی در شرایط تنش دمایی داشته باشد. بنابراین می­توان از کود سیلیسیم به‌عنوان یک عنصر مفید و مناسب در افزایش کمیت و کیفیت گیاه آلوئه ورا استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Different Levels of Silicon from a Source of Silicic Acid on Aloe vera L. Growth Traits under Cold Stress

نویسندگان [English]

  • seyed peyman Azarfam 1
  • habiballah Nadian Ghomsheh 2
  • abdolamir moezzi 3
  • Ali Gholami 4
1 Department of Soil Science, Faculty of Agriculture , Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
2 Professor,Department of Soil Science, Agricultural Science and Natural Resources University of Khuzestan, Ahvaz, Iran
3 Associate Professor, Department of Soil Science, Shahid Chamran University of Ahvaz,. Iran.
4 Department of Soil Science, Faculty of Agriculture , Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

Due to the importance of useful elements such as silicon in improving plant resistance to environmental and biological stresses, a factorial experiment was conducted in a completely randomized design in Hashtgerd city, hydroponic greenhouse No. 256. Experimental factors included temperature at 4°C (stress temperature) and 25°C (optimum growth temperature) and application of silicon fertilizer from source of silicic acid at five levels; 0, 500, 1000, 1500 and 2000 mg/kg with three replications, in total 30 pots. The measured traits included the activity of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), antioxidant enzymes and the qualitative characteristics of aloe vera consist of Mannose, Glucomannan and Aloin concentrations and the plant growth characteristics including aloe vera gel and leaf weight, which were tested at 4°C as cold stress temperature and 25°C as the optimum growth temperature of the plant. The obtained results after applying cold stress showed that the effect of silicon fertilizer levels applied on (SOD) and (CAT) and Glucomannan and Mannose activities were significant at 1% level. It was also observed that the interaction of different concentrations of silicon fertilizer and temperature stress is significant at 1% level on all compounds. For vegetative and biochemical traits, the highest interaction was observed in treatment of 2000 mg/kg silicic asid fertilizer at 25°C. For antioxidants, the highest interaction was found in treatment of 2000 mg/kg silicic acid and stress temperature of 4°C. Therefore, the application of 2000 mg/kg pure silicon could have positive effects on the activity of antioxidant enzymes and vegetative traits at normal temperature and a more favorable effect on biochemical traits under temperature stress. Consequently, the silicium fertilizer can be applied as a useful and suitable element in ncreasing the quantity and quality of aloe vera plant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Silicon
  • temperature stress
  • growth traits
  • Antioxidant
Adam, S., & Murthy, S. D. S. (2014). Effect of cold stress on photosynthesis of plants and possible protection mechanisms. In Approaches to Plant Stress and their Management (pp. 219-226). Springer, New Delhi.
Agarie, S., Agata, W., Kubota, F., & Kaufman, P. B. (1992). Physiological roles of silicon in photosynthesis and dry matter production in rice [Oryza sativa] plants, 1: Effects of silicon and shading treatments. Japanese Journal of Crop Science (Japan).‏
Ahmed, M., & Khurshid, Y. (2011). Does silicon and irrigation have impact on drought tolerance mechanism of sorghum?. Agricultural water management, 98(12), 1808-1812.
Alexandre, A., Meunier, J. D., Colin, F., & Koud, J. M. (1997). Plant impact on the biogeochemical cycle of silicon and related weathering processes. Geochimica et Cosmochimica Acta61(3), 677-682.
Bartoli, F. (1985). Crystallochemistry and surface properties of biogenic opal. Journal of soil science36(3), 335-350.
Biel, K. Y., Matichenkov, V. V., & Fomina, I. R. (2008). Protective role of silicon in living systems. Functional Foods for Chronic Diseases (Ed. DM Martirosyan). D and A Inc., Richardson Press, Dallas, USA.
Blecker, S. W., McCulley, R. L., Chadwick, O. A., & Kelly, E. F. (2006). Biologic cycling of silica across a grassland bioclimosequence. Global Biogeochemical Cycles20(3).
Brahma, R., Ahmed, P., & Choudhury, M. (2020). Silicon nutrition for alleviation of abiotic stress in plants: A review. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 9(4), 1374-1381.‏
Cavallini, A., Natali, L., & Sanchez, I. C. (1991). Aloe barbadensis Mill. (= A. vera L). In Medicinal and Aromatic Plants III (pp. 95-106). Springer, Berlin, Heidelberg.‏
Cornelis, J. T., Ranger, J., Iserentant, A., & Delvaux, B. (2010). Tree species impact the terrestrial cycle of silicon through various uptakes. Biogeochemistry97(2-3), 231-245.
Emam, Y., Karimzadeh, S. H., Moori, S., & Maghsoudi, K. (2013). Biochemical responses of two wheat cultivars to late season drought stress and auxin and cytokinin application. (In Farsi).
Epstein, E. (1972). Mineral nutrition of plants: principles and perspectives.‏
Epstein, E. (1994). The anomaly of silicon in plant biology. Proceedings of the National Academy of Sciences91(1), 11-17.
Ginnopolitis, C. N., & Rice, S. K. (1977). Superoxide dismutase purification and quantitative relationship with water soluble protein in seedling. Plant Physiol59, 315-318.
Grindlay, D., & Reynolds, T. (1986). The Aloe vera phenomenon: a review of the properties and modern uses of the leaf parenchyma gel. Journal of ethnopharmacology16(2-3), 117-151.
Gunes, A., Pilbeam, DJ., Inal, A., Coban, S. (2008) Influence of silicon on sunflower cultivars under drought stress. I: growth, antioxidant mechanisms, and lipid peroxidation. Commun Soil Sci Plant Anal 39:1885–1903.
Habibi, G. (2019). Effects of chilling and high light stress on phenolic metabolism and antioxidant activity of Aloe vera L. plants. Journal of Plant Process and Function8(29), 139-149.
Hattori, T., Inanaga, S., Araki, H., An, P., Morita, S., Luxová, M., & Lux, A. (2005). Application of silicon enhanced drought tolerance in Sorghum bicolor. Physiologia Plantarum123(4), 459-466.
Hodson MJ, White PJ, Mead A, Broadley MR (2005) Phylogenetic variation in the silicon composition of plants. Ann Bot 96:1027–1046.
Joudmand, A., & Hajiboland, R. (2019). Silicon mitigates cold stress in barley plants via modifying the activity of apoplasmic enzymes and concentration of metabolites. Acta Physiologiae Plantarum, 41(2), 29.‏
Kim, Y. H., Khan, A. L., Hamayun, M., Kang, S. M., Beom, Y. J., & Lee, I. J. (2011). Influence of short-term silicon application on endogenous physiohormonal levels of Oryza sativa L. under wounding stress. Biological Trace Element Research144(1-3), 1175-1185.
Liang, Y., Sun, W., Zhu, Y. G., & Christie, P. (2007). Mechanisms of silicon-mediated alleviation of abiotic stresses in higher plants: a review. Environmental pollution147(2), 422-428.
Lucas, Y., Luizao, F. J., Chauvel, A., Rouiller, J., & Nahon, D. (1993). The relation between biological activity of the rain forest and mineral composition of soils. Science260(5107), 521-523.
Ma, J. F., & Yamaji, N. (2006). Silicon uptake and accumulation in higher plants. Trends in plant science11(8), 392-397.
Ma, J. F., Goto, S., Tamai, K., & Ichii, M. (2001). Role of root hairs and lateral roots in silicon uptake by rice. Plant Physiology127(4), 1773-1780.
Ma, J. F., Miyake, Y., & Takahashi, E. (2001). Silicon as a beneficial element for crop plants. In Studies in plant Science (Vol. 8, pp. 17-39). Elsevier.‏
Makabe, S., Kakuda, K. I., Sasaki, Y., Ando, T., Fujii, H., & Ando, H. (2009). Relationship between mineral composition or soil texture and available silicon in alluvial paddy soils on the Shounai Plain, Japan. Soil science and plant nutrition, 55(2), 300-308.
Matichenkov V.V., Y.M. Ammosova, E.A. bocharnikova. 1997. The method for detemination of plant – available silica in soil. Agrochemistry 1:76-87.
Meyer, J. H., & Keeping, M. G. (2001). Past, present and future research of the role of silicon for sugarcane in southern Africa. Silicon in Agriculture8, 257-275.
Nayyar, H., & Walia, D. P. (2003). Water stress induced proline accumulation in contrasting wheat genotypes as affected by calcium and abscisic acid. Biologia Plantarum46(2), 275-279.
Ni, Y., & Tizard, I. R. (2004). Analytical methodology: the gel-analysis of aloe pulp and its derivatives (pp. 111-126). CRC Press: Boca Raton.‏
Qian, Z. Z., Zhuang, S. Y., Li, Q., & Gui, R. Y. (2019). Soil Silicon Amendment Increases Phyllostachys praecox Cold Tolerance in a Pot Experiment. Forests, 10(5), 405.‏
Reynolds, O. L., Keeping, M. G., & Meyer, J. H. (2009). Silicon‐augmented resistance of plants to herbivorous insects: a review. Annals of applied biology155(2), 171-186.
Richmond, K. E., & Sussman, M. (2003). Got silicon? The non-essential beneficial plant nutrient. Current opinion in plant biology6(3), 268-272.
Sojka, R. E. (1988). Measurement of root porosity)volume of root air space. Environmental and experimental botany, 28(4), 275-280.
Surjushe, A., Vasani, R., & Saple, D. G. (2008). Aloe vera: a short review. Indian journal of dermatology53(4), 163.
Xu, C. X., Ma, Y. P., & Liu, Y. L. (2015). Effects of silicon (Si) on growth, quality and ionic homeostasis of aloe under salt stress. South African Journal of Botany, 98, 26-36.‏
Yin, L., Wang, S., Li, J., Tanaka, K., & Oka, M. (2013). Application of silicon improves salt tolerance through ameliorating osmotic and ionic stresses in the seedling of Sorghum bicolor. Acta Physiologiae Plantarum, 35(11), 3099-3107.