اثر نیکل بر متابولیسم نیتروژن و رشد کلزا تغذیه شده با منابع مختلف نیتروژن در کشت محلول

سابقه و هدف: اطلاعات بسیار اندکی درباره تاثیر تغذیه نیکل بر متابولیسم نیتروژن در شرایط حضور و عدم حضور اوره و اسیدهای آمینه‌ مختلف در گیاهان وجود دارد. مصرف مقادیر بالای اوره در مزارع کلزا، لزوم بررسی اثر نیکل در بهبود کارآیی متابولیسم نیتروژن در این شرایط را نشان می‌دهد. هدف از اجرای این پژوهش، بررسی اثر نیکل در حضور و عدم حضور اوره و سه نوع اسیدآمینه هیستیدین، آرجنین و تریپتوفان بر رشد و متابولیسم نیتروژن کلزا در کشت محلول بود. مواد و روش‌ها: این پژوهش گلخانه‌ای به صورت کاملاً تصادفی در آرایش کرت‌های خرد شده فاکتوریل و در سه تکرار در محیط کشت محلول بر روی کلزا (رقم هایولا401) انجام شد. کرت اصلی آزمایش شامل محلول غذایی حاوی اوره و محلول غذایی فاقد اوره، و کرت فرعی شامل نیکل در سه سطح صفر، 5 و 10 میکرومولار از منبع سولفات نیکل و اسیدآمینه در چهار سطح شامل عدم کاربرد اسیدآمینه و کاربرد اسیدهای آمینه تریپتوفان، آرجنین و هیستیدین با غلظت 100 میکرومولار بودند. در پایان آزمایش، وزن خشک شاخساره و ریشه، غلظت و جذب نیکل و برخی ترکیبات نیتروژنی از جمله نیتروژن، نیترات، آمونیم، اوره و اسید آمینه شاخساره و ریشه و همچنین فعالیت آنزیم اوره‌آز این دو بخش، اندازه‌گیری شد.یافته‌ها: به‌طورکلی، صرف نظر از سطوح نیکل و اسیدآمینه، وزن خشک شاخساره در محلول غذایی حاوی اوره، به‌صورت قابل ‌توجه و معنی‌دار، کم‌تر از محلول غذایی فاقد اوره بود. در محلول حاوی اوره، مصرف 5 میکرومولار نیکل به همراه هیستیدین، سبب افزایش معنی‌دار وزن خشک شاخساره گردید. همین نتایج در محلول فاقد اوره نیز مشاهده شد. در محلول غذایی حاوی اوره، با حضور اسیدهای آمینه، تاثیر مثبت نیکل بر رشد شاخساره گیاه افزایش یافت. همچنین، حضور نیکل به همراه اسیدهای آمینه سبب افزایش فعالیت آنزیم اوره‌آز برگ شد اگرچه فعالیت اوره‌آز در بوته‌های تغذیه شده با اوره به مراتب بیشتر از بوته‌های رشد کرده در محلول غذایی فاقد اوره بود.نتیجه‌گیری: تاثیر مثبت کاربرد نیکل بر متابولیسم نیتروژن و رشد گیاه به سطح نیکل و حضور یا عدم حضور اوره و اسیدهای آمینه بستگی داشت. کاربرد 5 میکرومولار نیکل، تاثیر مثبتی بر متابولیسم نیتروژن و رشد کلزا در شرایط تغذیه با اوره داشت در حالی که در شرایط بدون اوره تاثیری بر رشد گیاه نداشت. در محلول غذایی حاوی اوره، با حضور اسیدهای آمینه به ویژه هیستیدین، تاثیر مثبت نیکل بر رشد ریشه گیاه افزایش یافت. صرف نظر از تیمار اوره، سطح 10 میکرومولار نیکل برای کلزا سمیت ایجاد کرد اگرچه حضور اسیدهای آمینه به کاهش سمیت منجر شد.

Effect of Nickel Application on Growth and Nitrogen Metabolism in Rapeseed Supplied with Different Sources of Nitrogen

Background and objectives: Very little information is available about the effect of Ni nutrition on nitrogen metabolism in plants in the presence and absence of urea and various amino acids. Consumption of high amounts of urea in rapeseed fields shows the necessity of study the effect of nickel on improving the efficiency of nitrogen metabolism in this condition.The purpose of this nutrient solution culture expriment study was to investigate the effect of nickel in the presence and absence of urea and three types of amino acids including histidine (His), arginine (Arg), and tryptophan (Tri) on growth and metabolism of nitrogen in rapeseed.Materials and Methods: This greenhouse experiment was conducted in a completely randomized design in factorial arrangement of split plots and three replications in solution culture on rapeseed (Hyola401 variety). The main plots of the experiment consisted of nutrient solution with urea and ureafree nutrient solution, and subplots consisting of nickel at three levels of zero, 5 and 10 micromoles of nickel sulfate and amino acid at four levels including nonuse of amino acid and the use of tryptophan, arginine and histidine amino acids At a concentration of 100 μM. At the end of the experiment, dry weight of the shoots and roots, the concentration and uptake of nickel and some nitrogen compounds such as nitrogen, nitrate, ammonium, urea and amino acids of the shoots and roots as well as the activity of the urease enzyme in these two parts, was measured.Results: Regardless of Ni concentration and amino acid treatment, shoot dry weight of plants in the ureabased nutrition solution was significantly lower than those in the ureafree nutrient solution. In the ureabased nutrient solution, application of 5 µM Ni in combination with histidine significantly increased the shoot dry weight. Similar results were observed in the ureafree nutrient solution. In the ureabased nutrient solution, the positive effect of Ni on the shoot growth of the plant increased in the presence of amino acids. The presence of Ni in combination with amino acids increased the leaf activity of urease; although the urease activity in the plants grown in the ureabased nutrint solution was far higher than those grown in the nonurea solution. Conclusion: The effect of Ni application on nitroent metabolism and plant growth was dependent on the applied level of Ni and the presence or absence of urea and amino acids. Nickel at the 5 µM level positively affected nitrogen metabolism and growth of plants supplied with urea while it had no effect on the plants unsupplied with urea. In the ureabased nutrint solution, the presence of amino acids particularly, His had stimulative effect on the plant root grwoth. Regardless of urea treatment, Ni at the 10 µM Ni level was toxic for rapeseed; although the presence of amino acids led to significant decrease of Ni toxicity effect.