اثر محلول‌پاشی پرولین و گلایسین‌بتائین بر شاخص‌های رشد، میزان پرولین و فعالیت آنزیمی گیاه شمعدانی معطر (pelargonium graveolens) تحت تنش کم‌آبی

زمینه و هدف: شمعدانی معطر گیاهی چندساله زینتی است که اسانس آن در صنایع عطرسازی، آرایشی و بهداشتی، غذایی و داروسازی کاربرد دارد. کمبود آب، یکی از مهم ترین تنش های محیطی محدود کننده رشد و عملکرد گیاهان می باشد که تاثیر زیادی بر خصوصیات مورفوفیزیولوژیک، بیوشیمیایی و آنزیمی گیاهان داشته و شانس نمو و بقای آنها را محدود می کند. استفاده از اسمولیت های آلی مانند پرولین و گلایسین بتائین از طریق افزایش ظرفیت و سرعت فتوسنتز، جذب برخی یون ها مانند منیزیم و پتاسیم، جلوگیری از تخریب ترکیب های رنگیزه-پروتئین و حفظ رنگریزه های گیاهی، تقویت سیستم آنتی اکسیدانی، نقش موثری در مهار اثرات منفی کم آبی در گیاهان دارد. لذا هدف از پژوهش تعیین بهترین ماده و غلظت موثر در بهبود کیفیت و گلدهی شمعدانی معطر تحت تنش کم آبی می باشد.مواد و روش: قلمه های شمعدانی معطر در گلخانه ای تجاری با دمای حدود 17 تا 20 درجه سانتی گراد، رطوبت نسبی 60 تا 70 درصد و شدت نور 50 تا 60 میکرومول بر مترمربع در ثانیه در شهرستان کرج نگهداری شد. تغذیه با محلول هوگلند نیز یک بار در هفته صورت گرفت و به منظور اندازه گیری رطوبت خاک از سیستم توزین گلدان ها، استفاده و آبیاری بر اساس تغییر وزن خاک گلدان ها نسبت به ظرفیت زراعی تعیین شده، انجام شد. محلول پاشی گیاهان با پرولین و گلایسین بتائین (صفر، 50 و 100 میلی گرم در لیتر) دو هفته پس از استقرار قلمه ها در گلدان و پس از 24 ساعت سطوح مختلف تنش کم آبی (25، 50، 75 و 100 درصد ظرفیت زراعی) به مدت یک ماه اعمال گردید. پس از اتمام اعمال تیمارها، برداشت نمونه ها و ارزیابی صفاتی مانند وزن ترو خشک اندام هوایی و ریشه، آنتوسیانین گلبرگ ها، محتوای کلروفیل کل برگ، پرولین و فعالیت آنزیم های سوپراکسید دیسموتاز و پراکسیداز انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح آماری کاملاً تصادفی با دو عامل اعمال تنش کم آبی و محلول پاشی با پرولین و گلایسین بتائین و اثر متقابل آن ها در سال 1398 اجرا lrm;گردید. سپس آنالیز داده ها با نرم افزار spss، مقایسه میانگین ها با آزمون چند دامنه ای دانکن و رسم نمودارها در excel انجام شد.یافته ها: مقایسه میانگین داده ها نشان داد که بیش ترین وزن ترو خشک اندام هوایی با 67.25 و 8.53 گرم و بیش ترین وزن ترو خشک ریشه با 15.62 و 3.45 گرم در تیمار ظرفیت زراعی 100 درصد (شاهد) و کم ترین وزن ترو خشک اندام هوایی با 44.76 و 4.45 گرم و کم ترین وزن تر و خشک ریشه با 10.57 و 1.17 گرم در تیمار ظرفیت زراعی 25 درصد (بدون محلول پاشی) بود. هم چنین بیش ترین و کم ترین آنتوسیانین گلبرگ با 2.8925 و 1.5376 میلی گرم در گرم وزن تر و کلروفیل کل برگ با 15.3735 و 11.1632 میلی گرم در گرم وزن تر در تیمار ظرفیت زراعی 100 درصد (شاهد) و تیمار ظرفیت زراعی 25 درصد (بدون محلول پاشی) بود. بیش ترین و کم ترین میزان پرولین با 3.84 و 1.67 میلی گرم در گرم وزن تر در تیمار ظرفیت زراعی 25 درصد (بدون محلول پاشی) و تیمار ظرفیت زراعی 75 درصد+ پرولین 100 میلی گرم در لیتر بود. بیش ترین فعالیت آنزیم های سوپراکسید دیسموتاز و پراکسیداز با 2.97 و 16.52 واحد آنزیم در گرم وزن تر در تیمار ظرفیت زراعی 75 درصد+ گلایسین بتائین 100 میلی گرم در لیتر و کم ترین با 1.12 و 12.93 واحد آنزیم در گرم وزن تر در ظرفیت زراعی 25 درصد (بدون محلول پاشی) بدست آمد.نتیجه گیری: نتایج پژوهش نشان داد که وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه با افزایش تنش کم آبی، کاهش یافت که این کاهش در ظرفیت زراعی 25 درصد بیشتر بود و محلول پاشی گیاهان با گلایسین بتائین و پرولین موجب مهار اثرات منفی تنش شد که این اثرات در غلظت 100 میلی گرم در لیتر هر دو ترکیب نمایان تر بود. آنتوسیانین گلبرگ و کلروفیل کل برگ در گیاه شمعدانی با افزایش تنش کم آبی، کاهش یافت و تیمار گیاهان با گلایسین بتائین و پرولین نقش موثری در بهبود رنگریزه های گیاهی داشت. هم چنین تنش کم آبی موجب افزایش میزان پرولین گردید. بیش ترین فعالیت آنزیمی در ظرفیت زراعی 75 درصد بود و با افزایش میزان تنش کم آبی، فعالیت آنزیمی کاهش یافت. محلول پاشی گیاهان با گلایسین بتائین و پرولین 100 میلی گرم در لیتر توانست اثر منفی تنش کم آبی را در ظرفیت زراعی 50 و 75 درصد نسبت به ظرفیت زراعی 25 درصد، کاهش دهد. بنابراین با توجه به نتایج حاصل از پژوهش می توان کاربرد اسمولیت های آلی از جمله گلایسین بتائین و پرولین را برای کاهش اثرات منفی تنش کم آبی در گیاهان زینتی توصیه نمود.

the effect of foliar application of proline and glycine-betaine on growth indices, proline content and enzymatic activity of aromatic geranium (pelargonium graveolens) under low water stress

background and aim: aromatic geranium is an ornamental perennial plant which its essential oil is used in perfumery, cosmetics, food and pharmaceutical industries. water scarcity is one of the most important environmental stresses limiting plants rsquo; growth and yield, which greatly impacts the morphophysiological, biochemical and enzymatic properties of plants and limits their development and survival. using organic osmolytes such as proline and glycine-betaine increase the capacity and speed of photosynthesis, absorb ions such as magnesium and potassium, prevent the degradation of pigment-protein compounds, maintain plant pigments, strengthen the antioxidant system, and impact in inhibiting the adverse effects of water scarcity in plants. thus, the aim of this study is to determine the best substance and effective concentration improving the quality and aromatic geraniums flowering under water scarcity stress.methods: aromatic geranium cuttings were kept in commercial greenhouses with a temperature of about 17 to 20 cᵒ, 60 to 70% relative humidity and light intensity of about 50 to 60 micro;m/m2s in karaj city. feeding with hoagland solution was done once a week and in order to measure the soil moisture, the potting system was used, and irrigation was carried out based on the soil weight change according to the determined field capacity (fc). foliar spraying with proline and glycine betaine (0, 50 and, 100 mg/l) was applied for a month after two weeks of placing the cuttings in pots and 24 hours of being at different levels of low scarcity stress (25, 50, 75 and, 100% field capacity), sequently. after completing the treatments, sampling and evaluating of traits such as fresh and dry weight of shoots and roots, petals anthocyanin, total leaf chlorophyll, proline and activity of superoxide dismutase and peroxidase enzymes were performed. the experiment was performed in 2019 as a factorial experiment in a completely randomized statistical design with two factors of applying water scarcity stress and spraying with proline and glycine-betaine and their interaction. then, data were analyzed using spss, the means were compared with duncan's multiple domain and graphs were drawn in excel.results: data means comparison showed that the highest fresh and dry weight of shoots with 67.25 and 8.53 g and the highest fresh and dry weight of roots with 15.62 and 3.45 g were observed in 100% fc (control) and the lowest shoot fresh and dry weight with 44.76 and 4.45 g and the lowest fresh and dry weight of roots with 10.57 and 1.17 g, were in 25% fc treatment (without foliar application). also, the highest and lowest petals anthocyanin with 2.8925 and 1.5775 mg/g fw and total leaf chlorophyll with 15.3735 and 11.1632 mg/g fw were in 100% fc (control) and 25% fc treatment (without foliar application). the highest and lowest proline levels were 3.84 and 1.67 mg/g of fw in 25% fc treatment (without foliar application) and 75% fc treatment + 100 mg/l of proline. the highest activity of superoxide dismutase and peroxidase enzymes with 2.97 and 16.52 ue/g of fw in 75% fc + glycine-betaine 100 mg/l treatment and the lowest with 1.12 and 12.93 ue/g fw in 25% fc treatment (without foliar application), was obtained.conclusion: the results demonstrate that the fresh and dry weight of shoots and roots decreased with increasing water scarcity stress, which this reduction was in 25% or more of field capacity and foliar application of plants with glycine betaine and proline inhibited the negative effects of stress at a concentration of 100 mg/l, both combinations were more visible. petal anthocyanin and total leaf chlorophyll dropped with rising water scarcity stress and, treatment of plants with glycine betaine and proline had an effective role in ameliorating plant pigments. in addition, proline levels are increased by water scarcity stress. the highest enzyme activity was in 75% fc and with increasing water scarcity stress, enzyme activity reduced. foliar application of plants with glycine betaine and 100 mg/l proline reduced the negative effect of water stress in 50 and 75% fc compared to 25% fc. hence, according to the research results, the use of organic osmolytes such as glycine betaine and proline can be recommended to decrease the negative effects of water scarcity stress in ornamental plants.