اثر محلول‌پاشی نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم و اسیدسالیسیلیک بر تعدیل اثرات مخرب تنش کمبود آب در ذرت دانه‌ای سینگل کراس 704 (zea mays l.)

به‌منظور بررسی اثر محلول‌پاشی نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم و اسید سالیسیلیک بر تعدیل اثرات مخرب تنش کمبود آب در ذرت هیبرید سینگل کراس 704، آزمایشی به‌صورت اسپلیت پلات فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در ایستگاه تحقیقاتی دانشکده‌ی کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز طی سال زراعی 1397 اجراشد. عامل اصلی تنش کمبود آب در سه سطح 50، 75 و 100 درصد رطوبت قابل دسترس و ترکیب فاکتوریلی کاربرد نانو دی‌اکسید تیتانیوم (ntio2) (در سه سطح صفر، 0.01 و 0.03 درصد) و اسید سالیسیلیک (sa) (در دو سطح صفر و نیم درصد) به‌عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که اثر محلول‌پاشی ntio2و sa تحت سطوح مختلف تنش کمبود آب بر صفات فعالیت آنزیم کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز در سطح احتمال پنج درصد و محتوای کلروفیل a، b و کلروفیل کل در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار بود. همچنین اثر محلول‌پاشی sa تحت تنش کمبود آب بر صفت سوپراکسید دیسموتاز در سطح احتمال پنج درصد معنی‌دار بود. اثر متقابل محلول‌پاشی ntio2 در سطوح مختلف تنش کمبود آب نیز بر صفت سوپراکسید دیسموتاز در سطح احتمال یک درصد و اثر محلول‌پاشی ntio2 و sa نیز بر صفت سوپراکسید دیسموتاز در سطح احتمال پنج درصد معنی‌دار بود. نتایج نشان داد که محلول‌پاشی با 0.01 درصد نانو دی‌اکسید تیتانیوم تحت شرایط 50 درصد رطوبت قابل دسترس بیشترین فعالیت آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز را داشت. همچنین محلول‌پاشی با 0.01 درصد نانو دی‌اکسید تیتانیوم و 0.5 درصد اسید سالیسیلیک تحت رطوبت 50 درصد قابل دسترس بیشترین مقدار فعالیت آنزیم کاتالاز را به خود اختصاص داد. کاربرد 0.01 درصد نانو دی‌اکسید تیتانیوم و 0.5 درصد اسید سالیسیلیک در شرایط آبیاری کامل در مقایسه با عدم کاربرد نانو دی‌اکسید تیتانیوم و اسید سالیسیلیک تحت آبیاری 50 درصد رطوبت قابل دسترس به‌ترتیب 79 درصد، 2.5 برابر و 82 درصد محتوای کلروفیل a، b و کلروفیل کل را افزایش داد. در این مطالعه کاربرد نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم و اسیدسالیسیلیک با افزایش فعالیت آنزیم‌های سوپر اکسید دیسموتاز، کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز موجب تعدیل اثرات منفی تنش کمبود آب گردید. همچنین با توجه به این‌که نانو ذرات دی‌اکسیدتیتانیوم و اسید سالیسیلیک بر آنزیم‌های تاثیرگذار بر فیزیولوژی گیاه اثرات مثبتی داشتند از این رو میزان تولید دانه ذرت نسبت به شاهد و شرایط کم آبیاری افزایش قابل ملاحظه‌ای نشان داد.

Effect of nano-TiO2 and Salicylic Acid Foliar Application on Some Biochemical Changes of Corn S.C. 704 (Zea mays L.) under Water Deficit Stress

IntroductionDrought is one of the most important causes of decline in agricultural productivity worldwide. TiO2 is one of the materials that nowadays, its properties have been reported to reduce environmental impact. TiO2 with increasing activity of PS II light reduction, activity of chloroplast photophosphorylation, rubisco enzyme, nitrate reductase enzyme activity, catalase and peroxidase and improving the content of some essential elements in plant tissues, increases the yield of different crops. Salicylate is one of the natural growth regulators and is a natural phenolic compound that contributes to the regulation of physiological processes in plants. In the study of the effect of nanoTiO2 spraying on some of the agronomy characteristics of wheat, 0.02% nanoTiO2 foliar application under drought stress conditions increased seed yield by 23% compared to nonfoliar application. Considering that a large part of cultivated land in Iran has semiarid climatic conditions and because of its special geographical position, in most parts of it, important abiotic stresses such as drought, salinity, and temperature decrease the yield and, in some cases, led also to failure of agriculture. Therefore, the aim of this study was to evaluate and identify important biochemical change of corn 704 single cross under water deficit stress and application of the TiO2 and salicylic acid compound.Materials and MethodsIn order to investigate the effect of nanoTiO2 and salicylic acid foliar application on some biochemical changes of corn 704 single cross under water deficit stress, an experiment was conducted in split plot factorial based on RCBD in three replications at the Research Station of the Islamic Azad University, Tabriz Branch, during growing seasons of 20172018. Treatments were three levels of water deficit stress (50, 75, and 100% filed capacity (FC)), three levels of the factorial combination of nanoTiO2 (nTiO2) foliar application (nonapplication (control), 0.01, and 0.03), and two levels of salicylic acid (SA) foliar application (nonapplication and 0.5%). Field capacity was determined from the pressure plate machine. TiO2 foliar application on the shoot was performed three times during the growing season and in the stages of 810 leaf, tasselling, and grain filling. Irrigation was done according to the needs of the canopy and depending on the weather conditions of the region and irrigation treatments were applied from 810 leaves stage. superoxide dismutase (SOD) activity, catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) activity, and chlorophyll (Chl) content were measured according to the Giannopolities and Ries (1977), Cakmak and Horst (1991), Nakano and Asada (1981), and Porra (2002) methods, respectively. The MSTATC software was used to analysis of variance and the means of the treatments were compared using the Duncan’s test at 0.05 probability level.Results and DiscussionNTiO2 and SA foliar application increased CAT, APX activity (p lt; 0.05) and content of Chl a, b, and total Chl (p lt; 0.01). Also, the interaction between SA and water deficit stress on SOD and interaction betweennTiO2 and SA on SOD (p lt; 0.05) was significant. Results showed that 0.01% nTiO2 foliar application under 50% water deficit stress had the highest SOD. Furthmore, 0.01% nTiO2 and 0.5% SA foliar application under 50% water deficit stress had the highest CAT. 0.01% nTiO2 and 0.5% SA foliar application under complete irrigation had 79%, 2.5 times and 82 % more than Chl a, b and total Chl compare nonuse of nTiO2 and SA under 50% FC, respectively.ConclusionsThe results of this study showed that 0.01% nTiO2 foliar application had the highest superoxide dismutase enzyme activity under 50 % FC. Also, 0.01% nTiO2 and 0.5% SA foliar application under 50 % FC had the highest catalase enzyme activity. Use of 0.01% nTiO2 and 0.5% SA under normal stress (50 % FC), increased 79%, 2.5 time and 82% Chl a, b and total Chl compare to control, respectively.