مقایسه ویژگی‌های جوانه‌زنی بذر اکوتیپ‌های مختلف یونجه‌باغی (Securigera varia L.) تحت شرایط تنش شوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

2 گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

10.22034/plant.2025.144537.1174

چکیده

مقدمه: تنش شوری، به عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل محدودکننده غیرزیستی، جوانه‌زنی، استقرار و رشد اولیه گیاهان علوفه‌ای را در مناطق خشک و نیمه‌خشک تحت تأثیر قرار می‌دهد. این تنش با ایجاد اختلال در فرآیندهای فیزیولوژیک گیاه از طریق ایجاد تنش اسمزی و عدم تعادل یونی، سبب کاهش رشد و عملکرد می‌شود. یونجه باغی به‌عنوان یک گیاه لگوم چندساله با توانایی تثبیت نیتروژن و سازگاری نسبی با شرایط نامساعد محیطی، اهمیت زیادی در تولید علوفه دارد. با این وجود، واکنش اکوتیپ‌های مختلف این گونه به تنش شوری، به ویژه در مراحل اولیه رشد، می‌تواند متفاوت باشد. بنابراین، هدف از این پژوهش بررسی اثر تنش شوری بر شاخص‌های جوانه‌زنی و رشد گیاهچه اکوتیپ‌های مختلف یونجه باغی و شناسایی اکوتیپ‌های متحمل به شوری است.
مواد و روش‌ها: به‌منظور بررسی تأثیر تنش شوری بر جوانه‌زنی بذر و رشد گیاهچه‌های یونجه باغی، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار بر روی بذور ۱۰ اکوتیپ جمع‌آوری‌شده از شهرستان‌های مختلف انجام شد .فاکتور اول (اکوتیپ‌ها) و فاکتور دوم سطوح شوری (صفر، ۲۵، ۵۰، ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ میلی‌مولار کلرید سدیم) بود. بذرها در شرایط کنترل‌شده آزمایشگاهی کشت شدند و پس از پایان دوره آزمایش، صفات درصد و سرعت جوانه‌زنی، میانگین جوانه‌زنی روزانه، میانگین زمان جوانه‌زنی، طول ریشه‌چه، ساقه‌چه و گیاهچه، شاخص بنیه بذر، وزن خشک گیاهچه و ضریب آلومتریک اندازه‌گیری گردید. همچنین شاخص تحمل به شوری (TI) و شاخص حساسیت به شوری (SI) برای اکوتیپ‌ها محاسبه شد. برای گروه‌بندی اکوتیپ‌ها از نظر میزان تحمل به شوری، از تحلیل خوشه‌بندی سلسله‌مراتبی استفاده گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد با افزایش غلظت شوری تا ۲۰۰ میلی‌مولار، درصد و سرعت جوانه‌زنی اکوتیپ‌ها کاهش معنی‌داری داشت. اکوتیپ نهاوند بهترین عملکرد را با ۴۸ درصد جوانه‌زنی در ۲۰۰ میلی‌مولار و بالاترین سرعت جوانه‌زنی حفظ کرد، درحالی‌که اکوتیپ‌های همدان با 4 درصد جوانه‌زنی، بیشترین کاهش را نشان دادند. میانگین جوانه‌زنی روزانه در سطوح پایین شوری تقریباً ثابت ماند اما در سطوح بالاتر، کاهش یافت. میانگین زمان جوانه‌زنی در تمامی اکوتیپ‌ها با افزایش شوری طولانی‌تر شد. طول ریشه‌چه، ساقه‌چه و گیاهچه، شاخص بنیه بذر، وزن خشک گیاهچه و ضریب آلومتریک نیز به‌طور قابل توجهی با افزایش شوری کاهش یافتند. اکوتیپ نهاوند در این شاخص‌ها عملکرد بهتری نسبت به سایر اکوتیپ‌ها داشت. با افزایش شوری، شاخص تحمل به شوری (TI) و حساسیت به شوری (SI) همه اکوتیپ‌ها کاهش یافت. اکوتیپ نهاوند بیشترین تحمل (9/116) و اکوتیپ‌های مریوان و ایلام بیشترین حساسیت (به‌ترتیب 97/74- و 59/75-) را نشان دادند. تحلیل خوشه‌بندی سلسله‌مراتبی نشان داد که اکوتیپ‌های نهاوند و سمنان در تمام سطوح شوری، عملکرد بهتری داشتند و در گروه مقاوم قرار گرفتند و اکوتیپ‌های همدان، پاوه، سروآباد، ایلام و مریوان گروه حساس را در سطوح شوری بالاتر از 25 میلی مولار تشکیل دادند.
نتیجه‌گیری: به‌طور کلی، نتایج این پژوهش نشان داد که واکنش اکوتیپ‌های یونجه باغی به تنش شوری به‌طور قابل توجهی متفاوت است و انتخاب اکوتیپ‌های مقاوم مانند نهاوند و سمنان می‌تواند به‌عنوان یک راهکار مؤثر برای افزایش پایداری تولید و بهبود عملکرد در مناطق شور و نیمه‌خشک مورد استفاده قرار گیرد. پیشنهاد می‌شود مطالعات آینده به بررسی عملکرد این اکوتیپ‌ها در شرایط مزرعه و در مراحل رشد بعدی (رویشی و زایشی) اختصاص یابد تا پایداری صفات مقاومتی آن‌ها در شرایط واقعی زراعی ارزیابی شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparison of germination characteristics of different ecotypes of crown vetch (Securigera varia L.) under salinity stress

نویسندگان [English]

  • Rahimeh Saberfar 1
  • Farzad Nazari 2
  • Gholamreza Heidari 1
  • Sirwan Babaei 1
  • Ayoub Molaahmad Nalousi 2
1 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
2 Department of Horticultural Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
چکیده [English]

Introduction: Salinity stress is a major abiotic factor limiting seed germination, establishment, and early growth of forage crops in arid and semi-arid regions. It disrupts plant physiological processes via osmotic stress and ionic imbalance, which ultimately reduces growth and productivity. Crown vetch, a perennial legume known for its nitrogen-fixing ability and relative tolerance to adverse environmental conditions, is an important component of forage production systems. However, different crown vetch ecotypes may exhibit considerable variation in their response to salinity stress, especially during early growth stages. This study therefore aimed to evaluate the effects of salinity stress on the germination and seedling growth of different crown vetch ecotypes, with the goal of identifying salt-tolerant ecotypes.
Materials and Methods: To investigate the effects of salinity stress on seed germination and seedling growth of crown vetch, a factorial experiment was conducted based on a completely randomized design with three replications using seeds of 10 ecotypes collected from different regions. The first factor was ecotype, and the second factor was salinity levels (0, 25, 50, 100, 150, and 200 mM NaCl). Seeds were germinated under controlled laboratory conditions. At the end of the experimental period, germination percentage and germination rate, mean daily germination, mean germination time, radicle length, plumule length, seedling length, seed vigor index, seedling dry weight, and allometric coefficient were measured. In addition, salinity tolerance index (TI) and salinity sensitivity index (SI) were calculated for each ecotype. Hierarchical cluster analysis was used to classify ecotypes based on their salinity tolerance.
Results: The results showed that increasing salinity levels up to 200 mM significantly reduced germination percentage and germination rate in all crown vetch ecotypes. The Nahavand ecotype exhibited the best performance, maintaining 48% germination at 200 mM NaCl and the highest germination rate, whereas the Hamedan ecotype showed the greatest reduction with only 4% germination. Mean daily germination remained nearly constant at low salinity levels but decreased markedly at higher salinity levels. Mean germination time increased in all ecotypes as salinity stress intensified. Radicle length, plumule length, seedling length, seed vigor index, seedling dry weight, and allometric coefficient significantly decreased with increasing salinity. Among the studied ecotypes, Nahavand consistently showed superior performance for these traits. With increasing salinity, both salinity tolerance index (TI) and salinity sensitivity index (SI) decreased across ecotypes. The Nahavand ecotype exhibited the highest tolerance (116.9), while the Marivan and Ilam ecotypes showed the highest sensitivity (−74.97 and −75.59, respectively). Hierarchical cluster analysis classified the Nahavand and Semnan ecotypes as salt-tolerant across all salinity levels, whereas the Hamedan, Paveh, Sarvabad, Ilam, and Marivan ecotypes were grouped as sensitive at salinity levels above 25 mM.
Conclusion: Overall, the results of this study demonstrated that the response of crown vetch ecotypes to salinity stress varies significantly. The selection of salt-tolerant ecotypes such as Nahavand and Semnan can be considered an effective strategy to enhance production stability and improve forage performance in saline and semi-arid regions. It is recommended that future studies evaluate the performance of these ecotypes under field conditions and at later growth stages (vegetative and reproductive) to assess the stability of their tolerance traits under practical agricultural conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seed vigor index
  • Allometric coefficient
  • Salt tolerance index (TI)
  • Sensitivity index (SI)

مراجع

Abdul-Baki, A. A., & Anderson, J. D. (1973). Vigor determination in soybean seed by multiple criteria. Crop Science, 13(6), 630–633. https://doi.org/10.2135/cropsci1973.0011183X001300060013x
Aghighi Shahverdikani, M., Tobeh, A., Jahanbakhsh Godehkahriz, S., & Rastegar, Z. (2011). The study of germination index of canola cultivars for drought resistance. International Journal of Agronomy & Plant Production, 2(3), 89–95. http://www.victorquestpub.com
 Ahmadi, F., Nazari, F., Ghaderi, N., & Teixeira da Silva, J. A. (2023) Assessment of morpho-physiological and biochemical responses of perennial ryegrass to gamma-aminobutyric acid (GABA) application under salinity stress using multivariate analyses techniques. Journal of Plant Growth Regulation, 42, 168–182. https://doi.org/10.1007/s00344-021-10538-5
Bewley, J. D., Bradford, K. J., Hilhorst, H. W. M., & Nonogaki, H. (2013). Seeds: Physiology of development, germination & dormancy (3rd ed.). Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-4693-4
Bhardwaj, S. H., Sharma, N. K., Srivastava, P. K., & Shukla, G. (2010). Salt tolerance assessment in alfalfa (Medicago sativa L.) ecotypes. Botany Research Journal, 3(1–4), 1–6. https://doi.org/10.3923/brj.2010.1.6
Bhattarai, S., Lundell, S., & Biligetu, B. (2022). Effect of sodium chloride salt on germination, growth, and elemental composition of alfalfa cultivars with different tolerances to salinity. Agronomy, 12(10), 2420. https://doi.org/10.3390/agronomy12102420
Blum, A. (1988). Plant breeding for stress environments (1st ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781351075718
Brenchley, J. L., & Probert, R. J. (1998). Seed germination responses to some environmental factors in the seagrass Zostera capricorni from eastern Australia. Aquatic Botany, 62, 177–188. https://doi.org/10.1016/S0304-3770(98)00095-7
Bulut, H., & Gürkan, H. (2017). Drought stress due to climate change and effects on plants. In Proceedings of the 8th Atmospheric Sciences Symposium (pp. 123–130). Istanbul, Turkey.
Causin, H. F., Bordon, D. A., & Burrieza, H. (2020). Salinity tolerance mechanisms during germination and early seedling growth in Chenopodium quinoa Willd. genotypes with different sensitivity to saline stress. Environmental and Experimental Botany, 172, 103999. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2019.103999
Cheeseman, J. M. (2015). The evolution of halophytes, glycophytes, and crops, and its implications for food security under saline conditions. New Phytologist, 206(2), 557–570. https://doi.org/10.1111/nph.13217
Daneshnia, F., & Chaichi, M. R. (2018). Field treatment effects on seed germination and early growth traits of berseem clover under salinity stress conditions. Current Investigations in Agriculture and Current Research, 2(1), 4–7.
Ebrahimi, M., & Miri, E. (2016). Effect of humic acid on seed germination and seedling growth of Borago officinalis and Cichorium intybus. Ecopersia, 4(1), 1239–1249. https://doi.org/10.18869/modares.ecopersia.4.1.1239
Ebrahimi, O., Esmaili, M. M., Saboori, H., & Tahmasbi, A. (2013). Effect of drought and salinity stress on germination of Trifolium pratense, Vicia sativa, and Sanguisorba minor. International Journal of Agronomy and Plant Production, 4(3), 384–388.
Farissi, M., Bouizgaren, A., Faghire, M., Bargaz, A., & Ghoulam, C. (2011). Agro-physiological responses of Moroccan alfalfa (Medicago sativa L.) populations to salt stress during germination and early seedling stages. Seed Science and Technology, 39(2), 389–401. https://doi.org/10.15258/sst.2011.39.2.11
Gad, M., Chao, H. B., Li, H. X., Zhao, W. G., Lu, G. Y., & Li, M. T. (2021). QTL mapping for seed germination response to drought stress in Brassica napus. Frontiers in Plant Science, 11, 629970. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.629970
Khan, M. A., Fawad, M., Jamal, A., Ali, A., & Ahmad, R. (2025). Influence of varying salinity on germination indices and threshold of salt tolerance in alfalfa (Medicago sativa L.). Sarhad Journal of Agriculture, 41(2), 528–537.
Liu, B. H., Liu, X. H., Liu, F. C., Ma, H. L., Ma, B. Y., & Peng, L. (2021). Stress tolerance of Xerocomus badius and its promotion effect on seed germination and seedling growth of annual ryegrass under salt and drought stresses. AMB Express, 11, 15–23. https://doi.org/10.1186/s13568-020-01172-7
Luan, Z. H., Xiao, M. X., Zhou, D. W., Zhang, H. X., Tian, Y., Wu, Y., et al. (2014). Effects of salinity, temperature, and polyethylene glycol on the seed germination of sunflower (Helianthus annuus L.). Scientific World Journal, 2014, 170418. https://doi.org/10.1155/2014/170418
Ma, L., Wei, J., Han, G., Sun, X., & Yang, X. (2024). Seed osmopriming with polyethylene glycol (PEG) enhances seed germination and seedling physiological traits of Coronilla varia L. under water stress. PLOS ONE, 19(5), e0302197. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0302197
Maguire, J. D. (1962). Speed of germination—aids in selection and evaluation for seedling emergence and vigor. Crop Science, 2(2), 176–177. https://doi.org/10.2135/cropsci1962.0011183X000200020033x
Martins, R., José, A., Faria, J. M., & Melo, L. A. (2019). Effect of water and salt stress on seeds germination and vigor of different Eucalyptus species. Journal of Tropical Forest Science, 31, 12–18. https://doi.org/10.26525/jtfs2019.31.1.012018
Mbarki, S., Skalicky, M., Vachova, P., Hajihashemi, S., Jouini, L., Zivcak, M., ... & Zoghlami Khelil, A. (2020). Comparing salt tolerance at seedling and germination stages in local populations of Medicago ciliaris L. to Medicago intertexta L. and Medicago scutellata L. Plants, 9(4), 526. https://doi.org/10.3390/plants9040526
Molano-Flores, B. (2014). An invasive plant species decreases native plant reproductive success. Natural Areas Journal, 34(4), 465–470. https://doi.org/10.3375/043.034.0411
Moradian, Z., Rahdan, A., & Bazmakani, R. (2024). Germination responses and phenolic compounds of Securigera securidaca L. seeds under drought and salinity stress conditions. Agrotechniques in Industrial Crops, 4(4), 205–212. https://doi.org/10.22126/ATIC.2024.10276.1139
Nezamivand Chegini, R., Benakashani, F., Alahdadi, I., & Soltani, E. (2021). Quantification of salinity stress and drought effects on fourteen ecotypes of black caraway (Nigella sativa L.) medicinal plant. Environmental Stresses in Crop Sciences, 14(1), 211–220. https://doi.org/10.22077/escs.2020.2653.1688
Niste, M., Vidican, R., Stoian, V., Berindean, I., Criste, A., Miclea, R., & Pop, R. (2015). The effect of salinity stress on seed germination of red clover (Trifolium pratense L.) and alfalfa (Medicago sativa L.) varieties. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Agriculture, 72(2), 447–452. https://doi.org/10.15835/buasvmcn-agr:11706
Osborne, J. M., Fox, J. E. D., & Mercer, S. (1993). Germination response under elevated salinities of six semi-arid blue bush species (Western Australia). In H. Lieth & A. Al Masoom (Eds.), Towards the rational use of high salinity plants (Vol. 1, pp. 323–338). Springer.
Ranal, M. A., & Santana, D. G. de. (2006). How & why to measure the germination process? Brazilian Journal of Botany, 29(1), 1–11. https://doi.org/10.1590/S0100-84042006000100002
Salehi Shanjani, P., Rasoulzadeh, L., & Javadi, H. (2023). Evaluation of morphological traits in the populations of Coronilla varia L. Journal of Rangeland Science, 13(1), 52–71.
Scott, S. J., Jones, R. A., & Williams, W. A. (1984). Review of data analysis methods for seed germination. Crop Science, 24, 1192–1199. https://doi.org/10.2135/cropsci1984.0011183X002400060049x
Simmons, M., Bertelsen, M., Windhager, S., & Zafian, H. (2011). The performance of native and nonnative turfgrass monocultures and native turfgrass polycultures: An ecological approach to sustainable lawns. Ecological Engineering, 37(8), 1095–1103. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2010.07.043
Sofi, A., Ebrahimi, M., & Shirmohammadi, E. (2018). Effect of humic acid on germination, growth, and photosynthetic pigments of Medicago sativa L. under salt stress. Ecopersia, 6(1), 21–30. http://ecopersia.modares.ac.ir/article-24-14655-en.html
Soltani, A., Khodarahmpour, Z., Jafari, A. A., & Nakhjavan, S. (2012). Selection of alfalfa (Medicago sativa L.) cultivars for salt stress tolerance using germination indices. African Journal of Biotechnology, 11(31), 7899–7905. https://doi.org/10.5897/AJB11.3977
Souza, M. L., & Fagundes, M. (2014). Seed size as key factor in germination and seedling development of Copaifera langsdorffii (Fabaceae). American Journal of Plant Sciences, 5, 2566–2573. https://doi.org/10.4236/ajps.2014.517270
Tariq, M., Khan, F., Shah, A. H., Fahad, S., Wahid, F., Ali, J., ... & Battaglia, M. L. (2020). Effect of micronutrients foliar supplementation on the production and eminence of plum (Prunus domestica L.). Quality Assurance and Safety of Crops & Foods, 12(Special Issue 1), 32–40. https://doi.org/10.15586/qas.v12isp1.793
Thouraya, R., Hnan, I., Ilahy, R., Benali, A., & Jebari, H. (2013). Effet du stress salin sur le comportement physiologique et métabolique de trois variétés de piment (Capsicum annuum L.). Journal of Applied Biosciences, 66, 5060–5069. https://doi.org/10.4314/jab.v66i0.95004
Torabi, M. (2010). Physiological and biochemical responses of Iranian alfalfa (Medicago sativa L.) ecotypes to salt stress (Doctoral dissertation, Universiti Putra Malaysia).
Wang, Y., Diao, P., Kong, L., Yu, R., Zhang, M., Zuo, T., Fan, Y., Niu, Y., Yan, F., & Wuriyanghan, H. (2020). Ethylene enhances seed germination and seedling growth under salinity by reducing oxidative stress and promoting chlorophyll content via ETR2 pathway. Frontiers in Plant Science, 11, 1066. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.01066
Wu, C., Wang, Q., Xie, B., Wang, Z., Cui, J., & Hu, T. (2011). Effects of drought and salt stress on seed germination of three leguminous species. African Journal of Biotechnology, 10(78), 17954–17961. https://doi.org/10.5897/AJB11.2018
Xie, J., Li, Y., Jiang, G., Sun, H., Liu, X., & Han, L. (2023). Seed color represents salt resistance of alfalfa seeds (Medicago sativa L.): Based on the analysis of germination characteristics, seedling growth and seed traits. Frontiers in Plant Science, 14, 1104948. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1104948

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار