magnesium nanoparticles improve grain yield, oil percentage, physiological, and biochemical traits of sunflower (helianthus annuus l.) under drought stress

Sunflower (helianthus annuus l.) is an oil grain crop of subtropical and tropical areas with arid to semi-arid climate and its production is affected by drought at the grain filling and flowering stages. given the key role of magnesium (mg) in many key metabolic processes, it seems that mg nanoparticles (nps) can improve the sunflower performance in drought stress. this study was carried out as a split-split plot in a randomized complete block design with three factors, including irrigation regimes (drought and normal), cultivars (barzagar, farokh, ghasem, and shams), and mg nps application (0.25 g l^-1), and time (flowering and grain filling stages), in three replications in the field during 2017-19 seasons. several physio-biochemical traits along with grain yield and oil percentage were measured. based on the results, mg nps spraying increased the relative water content, chlorophyll and carotenoid, soluble carbohydrates, and antioxidant enzymes activity under drought. moreover, mg nps spraying decreased electrolyte leakage and malondialdehyde content in the stressed plants and slightly increased grain yield and oil percentage. overall, our findings suggest that mg nps can improve sunflower performance under drought by several mechanisms including improved antioxidant system, enhanced photosynthetic pigments, and increased primary metabolites.

نانو ذرات منیزیم، صفات زراعی، مورفولوژیک و بیوشیمیایی آفتابگردان را تحت شرایط خشکی بهبود می‌بخشند

آفتابگردان (.helianthus annuus l) یک گیاه دانه روغنی در مناطق نیمه گرمسیری و گرمسیری با آب و هوای خشک تا نیمه خشک است و تولید آن در مراحل پر شدن دانه و گلدهی تحت تاثیر خشکی قرار می­گیرد. با توجه به نقش کلیدی منیزیم (mg) در بسیاری از فرآیندهای متابولیکی، به نظر می­رسد نانوذرات منیزیم بتوانند عملکرد آفتابگردان را در تنش خشکی بهبود بخشند. این آزمایش بصورت کرت­های دوبار خردشده در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه فاکتور شامل فاکتور اول: رژیم آبیاری (آبیاری نرمال و تنش خشکی)، فاکتور دوم: ارقام آفتابگردان (فرخ، شمس، قاسم و برزگر)، و فاکتور سوم: زمان کاربرد نانوذرات منیزیم (محلول­پاشی در مرحله گلدهی و محلول­پاشی در مرحله پر شدن دانه) با 3 تکرار در مزرعه در دو سال 97-1396 و 98-1397 انجام شد. چندین صفت فیزیکی-بیوشیمیایی همراه با عملکرد دانه و درصد روغن اندازه گیری شدند. بر اساس نتایج، محلول­پاشی نانوذرات منیزیم باعث افزایش محتوای آب نسبی، کلروفیل و کاروتنوئید، کربوهیدرات­های محلول و فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدانی تحت خشکی شد. علاوه بر این، محلول­پاشی نانوذرات منیزیم باعث کاهش نشت الکترولیت و محتوای مالون دی آلدئید در گیاهان تحت تنش شد. کاربرد نانوذرات منیزیم در مراحل گلدهی و پر شدن دانه، عملکرد دانه و درصد روغن را به مقدار اندکی افزایش داد. به طور کلی، یافته­های ما نشان داد که نانوذرات منیزیم با بکارگیری چندین مکانیسم از جمله سیستم آنتی­اکسیدانی بهبود یافته، رنگدانه­های فتوسنتزی بیشتر و سطح بالاتر متابولیت های اولیه، عملکرد آفتابگردان را در تنش خشکی بهبود می بخشند.