شناسایی ترکیب اسیدهای فنولیک در ارقام گندم و ارزیابی توان دگرآسیبی آن‌ها بر مولفه‌های جوانه‌زنی بذر خردل وحشی (sinapis arvensis)

مقدمه: استفاده از مواد دگرآسیب یا ترشحات گیاهی که دارای پتانسیل بازدارندگی در برابر علف‌های‌هرز باشد یکی از روش‌های زیستی مهار علف‌های هرز است. مطالعات دگرآسیبی گندم شامل بررسی دگرآسیبی گندم در مقابل دیگر گیاهان زراعی، علف‌های هرز، آفات و بیماری‌ها، جداسازی و شناسایی ترکیبات دگرآسیب، اثرات سمیت گندم روی خود گیاه و مدیریت بقایای گندم می‌باشد. علف هرز خردل وحشی (sinapis arvensis) از علف‌های هرز مشکل‌ساز در کشور و به‌ویژه استان گلستان می‌باشند. تحقیق حاضر به‌منظور بررسی پتانسیل دگرآسیبی چهار رقم گندم به‌منظور استفاده از آن ارقام در سامانه مدیریت تلفیقی کاهش علف هرز خردل وحشی اجرا شد.مواد و روش‌ها: آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار در آزمایشگاه فیزیولوژی مرکز تحقیقات کشاورزی گلستان انجام شد. تیمارها شامل غلظت‌های 0، 2.5، 5 و 7.5 درصد عصاره آبی اندام‌های هوایی و زیرزمینی چهار رقم گندم (مروارید، مغان، تجن و آرتا) به همراه تیمار پلی‌اتیلن گلیکول 6000 با سطوح غلظت‌های 0، 2.5، 5 و 7.5 درصد بود. به‌منظور ارزیابی پتانسیل دگرآسیبی اندام‌های ارقام گندم در کاهش درصد جوانه‌زنی خردل وحشی، از مدل لجستیک سه پارامتری و برای تعیین نوع ترکیبات اسیدهای فنلی در عصاره ارقام گندم از روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا استفاده شد.یافته‌ها: عصاره اندام هوایی کلیه ارقام گندم در مقایسه با شاهد باعث کاهش طول ریشه‌چه خردل وحشی شد. ارقام مورد مطالعه گندم طول ساقه‌چه خردل وحشی را بین 28 تا 51 درصد در مقایسه با شاهد کاهش دادند. بیشترین کاهش طول ساقه‌چه از عصاره اندام هوایی رقم مروارید به دست آمد. افزایش غلظت عصاره اندام هوایی رقم آرتا به 7.5 درصد، وزن خشک ریشه‌چه و ساقه‌چه خردل وحشی به میزان 47 و 29 درصد نسبت به شاهد کاهش داد و رقم مغان در همان غلظت 7.5 درصد سبب 68 درصد کاهش وزن خشک ریشه‌چه و 41 درصد وزن خشک ساقه‌چه شد. بیش‌ترین کاهش شاخص‌های جوانه‌زنی گیاه خردل وحشی مربوطه به غلظت‌های بالای عصاره اندام هوایی گندم رقم مروارید و مغان بود. همچنین مشخص شد، با افزایش غلظت پلی‌اتیلن گلایکول شاخص‌های رشد و مولفه‌های جوانه‌زنی بذر خردل وحشی کاهش یافت، ولی این کاهش معنی‌داری نبود. این موضوع موید آن است که پتانسیل اسمزی غلظت عصاره در تشدید اثر آللوکمیکال‌ها دخیل نبوده و احتمال اثر اسمزی ضعیف به نظر می‌رسد. در مجموع رقم مروارید با 25.34 میلی‌گرم بر کیلوگرم محتوای اسید فنولیک بیشترین غلظت اسید فنولیک را داشت که این مقدار تقریباً سه برابر رقم تجن، 1.5 برابر رقم مغان و سه برابر رقم آرتا بود. رقم مروارید از نظر میزان اسید وانیلیک و اسید فرولیک غلظت بالاتری از سه رقم دیگر داشت. در مجموع در میان ارقام مورد مطالعه کمترین اثر دگرآسیبی در رقم تجن و بیشترین در رقم مروارید مشاهده گردید.نتیجه‌گیری: از بین ارقام بررسی شده بیشترین بازدارندگی مربوط به رقم مروارید بود. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین میزان بازدارندگی مربوط به عصاره اندام هوایی است که میزان بازدارندگی عصاره ریشه در برابر صفات مورد بررسی کمتر از اندام هوایی بود. به‌طور کلی نتایج مطالعه حاضر نشان داد که برخی ارقام گندم مانند رقم‌های مروارید پتانسیل بازدارندگی بیشتری در برابر علف هرز خردل وحشی دارند که این موضوع می‌تواند در برنامه‌های اصلاحی به‌منظور ایجاد ارقام با پتانسیل دگرآسیبی بالا مورد استفاده قرار گیرد. آگاهی از این موضوع به‌ویژه در مدیریت پایدار علف‌های هرز اهمیت زیادی دارد. لذا شایسته است بررسی‌های جامعی روی پتانسیل دگرآسیبی آن‌ها صورت گیرد تا امکان استفاده از آن‌ها در عرصه کشاورزی اعم از مبارزه با علف‌های هرز، آفات و بیماری‌های گیاهی، اصلاح گیاهان زراعی و باغی و طراحی تولید علف‌کش‌ها و آفت‌کش‌های سازگار با محیط‌زیست، ایمن و قابل‌تجزیه از نظر زیستی فراهم گردد.

Quantification of Phenolic Compounds and Evaluation of Allelopathic Potential of Wheat Cultivars on Wild Mustard (Sinapis arvensis) Seed Germination Indices

Extended AbstractIntroduction: One of the biological methods of weed control is the use of allelopathic substances or herbal secretions that have the potential to inhibit growth weeds. Wheat allelopathic studies include the study of wheat allelopathy against other crops, weeds, pests and diseases, isolation and identification of allelopathic compounds, the effects of wheat toxicity on selfstorage and management of wheat residues. Wild mustard (Sinapis arvensis) is a problematic weed in the country, especially in Golestan province. The present study was conducted to investigate the allelopathic potential of four wheat cultivars to use those cultivars in integrated weed management system to reduction growth mustard weed.Materials and methods: A factorial experiment was conducted in completely randomized design with three replications at Physiology Laboratory of Golestan Agricultural Research Center. Treatments included concentrations of 0, 2.5, 5, and 7.5% aqueous extract of aerial and underground organs of four wheat cultivars (Morvarid, Moghan, Tajan, and Arta) with 6000 polyethylene glycol treatment in four concentration (zero, 2.5, 5, and 7.5 percent). Threeparameter logistic model was used to evaluate the allelopathic potential of wheat genotypes for reducing the percentage of wild mustard germination and liquid chromatography (HPLC) was used to determine the phenolic acids composition in wheat cultivar extract.Results: Extract of shoot of all wheat cultivars reduced root length of wild mustard in comparison of control. Wheat cultivars reduced shoot length of wild mustard by 28% to 51% compared to control. The highest reduction in mustard shoot length was obtained from the Morvarid extract. Increase in shoot extract concentration of Arta to 7.5%, reduced root and shoot dry weight as 47 and 29% in compare of control treatment and Moghan cultivar in the same concentration (7.5%) caused reduction in root and shoot dry weight with 68 and 41% respectively. The highest reduction in germination indices of wild mustard was obtained from high concentrations of Morvarid and Moghan wheat extract. It was also found that with increasing concentration of polyethylene glycol (PEG) growth indices and germination components of wild mustard seed decreased, but this decrease was not significant. This confirms that the osmotic potential of the extract concentration is not involved in the exacerbation of the allelochemical effect and the likelihood of osmotic effect seems poor. In total, Morvarid cultivar with 25.34 mg phenolic acid content had the highest phenolic acid concentration, which was approximately three times more than that of Tajan, 1.5 times Moghan and three times of Arta cultivar. Morvarid cultivar had higher concentration of vanillic acid and ferulic acid than the other three cultivars. Overall, the least allelopathic effect was observed in Tajan cultivar and the most allelopathic effect was in Morvarid cultivar.Conclusion: Among the cultivars studied, the highest inhibition was related to Morvarid cultivar. The results also showed that the highest amount of inhibition was related to shoot extract so that the root extract inhibition was less than the shoot on studied traits. In general, the results of the present study showed that some wheat cultivars have greater inhibitory potential against wild mustard weed, which can be used in breeding programs to produce cultivar with high allelopathic potential. Awareness of this issue is more important, especially in sustainable weedmanagement. Therefore, it is suitable to perform comprehensive studies on their allelopathic potential so that they can be used in agriculture, including combating with weeds, pests and plant diseases, breeding crop and horticulture, design herbicides and pesticides that is provide environmentally friendly, safe, and biodegradable. Highlights:The allelopathic potential of wheat cultivars was investigated on germination of wild mustard seeds.High performance liquid chromatography was used to detect inhibitors and other allopathic substances of wheat cultivars. Biological inhibition was investigation in wild mustard weed.