تولیدات گیاهی

تولیدات گیاهی

اثر تنش‌های شوری و کادمیوم بر رشد و جذب عناصر توسط خرفه (‏Portulaca oleracea ‎L‏)‏

نوع مقاله : علمی پژوهشی - تنش محیطی یا زیستی

نویسندگان
1 گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولی عصر رفسنجان، رفسنجان، ایران
2 گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولی‌عصر رفسنجان، رفسنجان، ایران
10.22055/ppd.2026.51156.2305
چکیده
خرفه یک گیاه دارویی ارزشمند و سازگار به خاک‌های شور مناطق خشک و نیمه‌خشک است و توان انباشت‌گری بالایی ‏از برخی آلاینده‌های خاک را نیز دارد. تجمع کادمیوم به عنوان یک عنصر فلزی سمی در برخی خاک‌های کشاورزی ‏مجاور مناطق صنعتی یافت می‌شود. دانش کمی در مورد واکنش‌های رشدی گیاهان در حضور همزمان دو تنشگر محیطی ‏مانند کلرید سدیم و کادمیوم وجود دارد. این پژوهش به‌منظور ارزیابی اثرات توأم تنش شوری و کادمیوم بر برخی ‏ویژگی‌های فنوتیپی و جذب عناصر غذایی در گیاه خرفه به‌صورت آزمایش فاکتوریل دو‌عاملی (۴ × ۵) بر پایه ‏طرح کاملاً ‏تصادفی با چهار تکرار در آزمایشگاه زراعت دانشکده کشاورزی دانشگاه ولی‌عصر رفسنجان و در شرایط کنترل شده در بهار ‏سال 1401اجرا شد. سطوح شوری (عامل اول) شامل هدایت الکتریکی 34/1 (شاهد)، ۳، ۸ و ۱۳ دسی‌زیمنس بر متر و ‏سطوح کادمیوم (عامل دوم) شامل ۰ (شاهد)، ‏‏5/0، ۱، ۲ و ۴ میلی‌گرم کادمیوم بر لیتر بود. تنش‌های مذکور به‌ترتیب از ‏طریق افزودن مقادیر محاسبه‌شده کلرید سدیم و نیترات کادمیوم به محلول غذایی نیمه‌توان هوگلند در کشت ‏هیدروپونیک اعمال شدند.‏ نتایج نشان داد که با افزایش شدت تنش شوری وزن خشک شاخساره به صورت تدریجی ‏کاهش یافت و در شدت‌های 8 و 13 دسی‌زیمنس بر متر به طور معنی‌داری کم‌تر از شاهد بود. سطوح 2 و 4 میلی‌گرم بر ‏لیتر کادمیوم نیز سبب کاهش معنی‌دار ماده خشک شدند ولی بین آن‌ها تفاوت معنی‌داری مشاهده نشد. همچنین وزن ‏خشک ریشه و سطح برگ بوته به طور کلی تحت تاثیر افزایش سطح شوری و کادمیوم کاهش یافتند. اما بیش‌ترین شدت ‏کاهش در سطح شوری شدید (13 دسی‌زیمنس بر متر‏) و کادمیوم 2 و 4 میلی‌گرم بر لیتر بود. بر خلاف سطح برگ بوته، ‏مقادیر شاخص کلروفیل برگ تحت تاثیر افزایش شدت تنش شوری تا سطح 8 دسی‌زیمنس بر متر و سطوح 2 و 4 میلی‌گرم ‏بر لیتر کادمیوم تا حدی افزایش یافت اما در سطح 13 دسی‌زیمنس بر متر این اثر معکوس شد و با افزایش غلظت کادمیوم ‏به شدت کاهش یافت. جذب سدیم و کادمیوم تحت تاثیر هم‌افزایی این دو عنصر افزایش یافت. محتوای کادمیوم و ‏سدیم ریشه همواره بسیار بیش‌تر از شاخساره بود. از سوی دیگر برخلاف فسفر، محتوای پتاسیم، آهن، روی و منگنز شاخساره ‏با افزایش شدت تنش شوری و کادمیوم کاهش یافتند و تغییرات آن‌ها رابطه نزدیک و معنی‌داری با تغییرات ماده خشک ‏شاخساره داشت. به نظر می‌رسد سازوکار اصلی گیاه خرفه در مقابله با تنش شوری و کادمیوم، تجمع مقدارهای زیاد سدیم ‏و کادمیوم در ریشه و کاهش چشمگیر انتقال آن‌ها به بافت‌های شاخساره است. ‏
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effects of salinity and cadmium stresses on growth and ion uptake in purslane (Portulaca ‎oleraceae) ‎

نویسندگان English

Shahab Madah hoseini 1
Mina Rafiei 2
1 Department of Plant Production and Genetics, College of Agriculture,‎ ‎ Vali-e-Asr University of Rafsanjan, Rafsanjan, Iran. ‎
2 Department of Plant Production and Genetics, College of Agriculture,‎ Vali-e-Asr University of Rafsanjan, Rafsanjan, Iran‎
چکیده English

Introduction. With increasing threats to food security due to global warming and climate change, ‎developing ‎new strategies to improve crop production under stressful climates is an immediate ‎demand for ‎sustainability in agriculture. Cultivation tolerant crops to saline and dry climates is one ‎of ‎promising methods to cope with unfavorable conditions ‎Purslane (Portulaca oleracea L.) is a ‎valuable medicinal plant well adapted to saline soils of arid and semi-arid regions of Iran. It also ‎has a high capacity for accumulating certain soil pollutants and has been considered as a beneficial ‎species for phytoremediation programs. Cadmium, as a toxic heavy metal element for plants, is ‎found in some agricultural soils adjacent to industrial areas and can affect the plant’s tolerance to ‎salinity. There is limited knowledge about the combined effects of two simultaneous environmental ‎stressors such as sodium chloride and cadmium on plants‏.‏
Materials and Methods. This experiment was conducted in a completely randomized design with ‎four replications and a two-factor factorial arrangement to investigate some phenotypic traits and ‎element uptake in purslane. The first factor was salinity at four levels of electrical conductivity of ‎the nutrient solution as: 1.34 (control), 3, 8, and 13 dS•m⁻¹. The second factor was external ‎cadmium at five levels including 0 (control), 0.5, 1, 2, and 4 mg•L⁻¹. Salinity and cadmium were ‎applied by adding specified amounts of sodium chloride and/or cadmium nitrate to the half-strength ‎Hoagland solution, respectively. Seeds of a local purslane ecotype were sowed in plastic pots ‎‎(15cm height ×10cm diameter) filled with a Coco-peat/Perlite (2:1 v/v) medium and were irrigated ‎with distilled water until 4-leaf stage. At this time, watering pots with assigned salinity/cadmium ‎solutions started and continued till to the end of experiment (87 days after sowing). Four weeks ‎after the onset of the treatments, leaf area and chlorophyll index were measured. At harvest, shoot ‎and root dry mass as well as shoot content of sodium, potassium, cadmium, phosphorus, iron, zinc ‎and magnesium were measured. The contents of potassium, sodium and cadmium were also ‎measured in roots.‎
Results and discussion. The results showed that increasing salinity gradually reduced the shoot dry ‎weight, being significantly lower than the control at 8 and 13 dS•m⁻¹. In contrast, only the 2 and 4 ‎mg•L⁻¹ cadmium significantly reduced dry matter, with no significant difference between them. ‎Similarly, root dry weight and leaf area per plant generally decreased along with increasing salinity ‎and cadmium levels, with the highest reductions occurring under severe salinity (13 dS•m⁻¹) and 2 ‎or 4 mg•L⁻¹ cadmium levels. Unlike leaf area, the chlorophyll index initially increased with salinity ‎up to 8 dS•m⁻¹ and 2 and 4 mg•L⁻¹cadmium but this trend reversed at 13 dS•m⁻¹, where chlorophyll ‎content decreased substantially with increasing cadmium concentration. Sodium and cadmium ‎uptake were affected by a synergistic effect between the two elements, increasing with the level of ‎either stressor. However, the cadmium and sodium contents in roots were consistently much higher ‎than in shoots. Conversely, the shoot contents of potassium, iron, zinc and manganese decreased ‎with increasing salinity and cadmium, showing a strong and significant correlation with changes in ‎shoot dry weight. Shoot phosphorus content, however, was not markedly affected by either salinity ‎or cadmium and showed no clear association with shoot dry weight or leaf area. ‎
Conclusion. Based on the results, it seems that the main tolerance mechanism of purslane to salinity ‎and cadmium stress is probably accumulation of high amounts of sodium and cadmium in the roots ‎and a marked reduction in their translocation to the aerial tissues‏.‏

کلیدواژه‌ها English

Chlorophyll
Dry matter
Leaf area
Toxicity
Tolerance threshold

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 21 مهر 1405