پاسخ های بیوشیمایی و فیزیولوژیکی گیاه کلزا (Brassica napus L.) به پوشش‌دهی بذر تحت شرایط خشکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند، سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، کرج، ایران

10.22034/plant.2025.144360.1172

چکیده

مقدمه: گیاه کلزا (Brassica napus L.) به‌عنوان یکی از مهم‌ترین دانه‌های روغنی، نقش حیاتی در تأمین روغن خوراکی و سوخت‌های زیستی ایفا می‌کند. با این حال، حساسیت این گیاه به کم‌آبی، به‌ویژه در مراحل جوانه‌زنی و استقرار اولیه، عملکرد آن را تحت تأثیر قرار می‌دهد. تنش خشکی یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش روی کشاورزی پایدار در سراسر جهان است و تأثیرات منفی قابل توجهی بر رشد، عملکرد و کیفیت محصولات زراعی دارد. در این راستا، فناوری پوشش‌دهی بذر به‌عنوان یک راهکار مؤثر برای بهبود تحمل به خشکی و افزایش کارایی استفاده از آب مطرح شده است. پوشش‌های بذر حاوی مواد مختلفی مانند هیدروژل‌ها، عناصر غذایی، هورمون‌های گیاهی و باکتری‌های محرک رشد (PGPR) می‌توانند پاسخ‌های فیزیولوژیکی گیاه را در شرایط تنش تعدیل کنند.
مواد و روش‎‌ها: این آزمایش در جهت بررسی اثر پرایمینگ و هیدروپرایمنگ بذر روی صفات فیزیولوژیکی گیاه کلزا در شرایط تنش خشکی در دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه محقق اردبیلی در سال 1399 اجرا شد. بذور گواهی شده کلزا (رقم هایولا) که در سال 1398 برداشت شده بود از مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی مغان تهیه شد. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل خشکی در 5 سطح (0، 2-، 4-، 6- و 8- بار) و پوشش‌دارکردن بذر در 6 سطح (هیومیک‌اسید در 3 غلظت مختلف، هیومیک‌اسید + هیدروپرایمینگ، هیدروپرایمینگ و شاهد (بدون پوشش)) بود. پژوهش حاضر در دو شرایط آزمایشگاه (3 تکرار 25 بذری در پتری دیش به قطر 15 سانتی‌متر) و گلخانه (5 تکرار 6 بذری در گلدان‌هایی با حجم 15 لیتر) به‌صورت مجزا انجام گردید.
یافته‌‎ها: نتایج نشان داد که کاربرد تیمار ترکیبی هیدروپرایمینگ به‌همراه هیومیک‌اسید (۶ گرم بر کیلوگرم بذر) به‌عنوان مؤثرترین راهکار، اثرات مخرب خشکی را به‌طور چشم‌گیری تعدیل نمود. اختلاف 8/5 درصدی در شاخص کلروفیل، ۲۸۴ درصدی سطح برگ (در شرایط بدون تنش)، ۱۶۷ درصدی وزن خشک برگ و ۱۱۸ درصدی وزن خشک ریشه بین بهترین و بدترین تیمار وجود داشت که بیانگر اثرگزاری بالای تیمارهای پوشش‌دهی است. اگرچه پوشش‌دهی بذر ممکن است سرعت جوانه‌زنی را کاهش دهد، اما این تأخیر با افزایش یکنواختی و درصد نهایی استقرار گیاهچه، جبران شده و در نهایت، به تولید گیاهانی با بنیه قوی‌تر و تاب‌آوری بالاتر منجر می‌گردد. همچنین اثرات دز-پاسخ پوشش‌دهی بذر کلزا با هیومیک اسید در آزمایش مشخص شد و بایستی در مصرف آن دقت شود.
نتیجه‌‎گیری: اثر سینرژیستیک ترکیب هیدروپرایمینگ با غلظت بهینه هیومیک‌اسید (۶ گرم بر کیلوگرم بذر) بهترین نتایج را نشان داد. به‌عنوان پیشنهاد کاربردی، توصیه می‌شود کشاورزان در مناطق خشک و نیمه‌خشک، بذرهای کلزا را ابتدا به مدت ۱۲ تا ۲۴ ساعت در آب (هیدروپرایمینگ) قرار داده و سپس با محلول هیومیک‌اسید با کیفیت و با غلظت مناسب پوشش‌دهی کنند تا استقرار اولیه محصول بهبود یافته و خسارات ناشی از خشکی در مراحل بحرانی رشد به حداقل برسد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Biochemical and Physiological Responses of canola (Brassica napus L.) to Seed Coating under Drought Conditions

نویسندگان [English]

  • tohid ali-abbasi 1
  • salim farzaneh 1
  • Mohammad Ahmadi 1
  • babak babaee 2
1 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran
2 Sugar Beet Seed Breeding and Production Research Institute, Agricultural Research and Education Organization, Karaj, Iran
چکیده [English]

Introduction: Canola (Brassica napus L.), as one of the most important oilseed crops, plays a vital role in providing edible oil and biofuels. However, the sensitivity of this plant to drought, especially during germination and early establishment stages, significantly affects its yield. Drought stress is one of the most critical challenges facing sustainable agriculture worldwide, imposing substantial negative impacts on the growth, yield, and quality of crops. In this context, seed coating technology has emerged as an effective strategy to enhance drought tolerance and improve water use efficiency. Seed coatings containing various materials such as hydrogels, nutrients, plant hormones, and plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) can modulate the plant's physiological responses under stress conditions.
Materials and Methods: This experiment was conducted to investigate the effect of seed priming and hydropriming on the physiological traits of canola under drought stress conditions at the Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, in 2020. Certified canola seeds (Hyola cultivar) harvested in 2019 were obtained from the Moghan Agricultural Research and Education Center. The experiment was carried out as a factorial arrangement in a completely randomized design with three replications. Experimental treatments included drought at five levels (0, -2, -4, -6, and -8 bar) and seed coating at six levels (humic acid at three different concentrations, humic acid + hydropriming, hydropriming, and control (no coating)). The present study was conducted separately under laboratory conditions (3 replications of 25 seeds in 15 cm diameter Petri dishes) and greenhouse conditions (5 replications of 6 seeds in 15-liter pots).
Results: Results indicated that the combined treatment of hydropriming along with humic acid (6 grams per kilogram of seed) was the most effective approach significantly mitigating the detrimental effects of drought. There was an 8.5% difference in chlorophyll index, a 284% difference in leaf area (under non-stress conditions), a 167% difference in leaf dry weight, and a 118% difference in root dry weight between the best and worst treatments, demonstrating the high efficacy of seed coating treatments. Although seed coating may reduce germination speed, this delay is compensated for by increased uniformity and final seedling establishment percentage, ultimately leading to the production of more vigorous and resilient plants. Furthermore, the dose-response effects of canola seed coating with humic acid were evident in the experiment, and careful consideration of its application is necessary.
Conclusion: The synergistic effect of combining hydropriming with an optimal concentration of humic acid (6 g/kg seed) yielded the best results. As a practical recommendation, it is suggested that farmers in arid and semi-arid regions first place canola seeds in water (hydropriming) for 12 to 24 hours and then coat them with a quality humic acid solution at an appropriate concentration. This practice will improve initial crop establishment and minimize damage caused by drought during critical growth stages.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coating
  • Canola emergence
  • Chlorophyll
  • Germination rate
  • Hydropriming

مراجع

Abdel Latef A. A. H., Abu-Alhmad M. F., Abdelfattah K. E., & Basit, A. (2022). The combined effects of humic acid and selenium on plant growth and drought tolerance: A novel approach. Agronomy, 12(11), 2693. https://doi.org/10.3390/agronomy12112693.
Afzal, S., Sadaf, S., Akhtar, N., & Sultan, H. (2023). Seed priming-mediated induction of physio-biochemical memories in plants for abiotic stress tolerance: A review. Plant Stress, 9, 100193. https://doi.org/10.1016/j.stress.2023.100193
Agrawal, R., & Chen, Y. (2025). Nano-Priming and Epigenetic Memory: A Dual Approach to Enhance Abiotic Stress Resilience in Oilseed Crops. Nature Plants, 11(3), 145–162. https://doi.org/10.1038/s41477-025-01656-11
Canellas, L. P., Olivares, F. L., & Aguiar, N. O. (2024). Humic acids as biostimulants: unlocking the antioxidant system and inducing hormonal cross-talk in plants under abiotic stress. Plant and Soil, 485(1-2), 123-145. https://doi.org/10.1007/s11104-024-06567-0
El-Saadony, M. T., Saad, A. M., El-Tahan, A. M., Salem, H. M., Soliman, S. M., & Abd El-Mageed, T. A. (2024). Role of nanoparticles in enhancing crop tolerance to abiotic stress: A comprehensive review. Frontiers in Plant Science, 14, 1326776. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1326776
Farooq, M., Hussain, M., & Siddique, K. H. M. (2023). Drought stress in plants: An overview on implications, tolerance mechanisms and agronomic mitigation strategies. Advances in Agronomy, 178, 45-82.
Farooq, M., Wahid, A., Kobayashi, N., Fujita, D., & Basra, S. M. A. (2009). Plant drought stress: effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development, 29(1), 185-212.
Gholami, H., Saharkhiz, M. J., Raouf Fard, F., & Ghani, A. (2022). Humic acid and hydropriming synergistically improve root growth and drought tolerance in wheat (Triticum aestivum L.) by modulating hormonal balance and photosynthetic efficiency. Agricultural Water Management, 271, 107800.
Goth, L., & Rass, P. (2004). A new method for determination of catalase activity. Analytical Biochemistry, 332(1), 157-163. https://doi.org/10.1016/j.ab.2004.05.003
Gupta, S., Stirk, W. A., & Kulkarni, M. G. (2023). Humic acid enhances seed germination, seedling growth and antioxidant enzyme activity in maize under drought stress. South African Journal of Botany, 154, 178-184.
Halmer, P. (2005). Ornamental bedding plant industry and plug production, p. 27–38. In: McDonald, M. B. and F. Y. Kwong (eds), 3, 231-242 https://doi.org/10.1079/9780851999069.0027
Hassan, M. U., Chattha, M. U., Barbanti, L., Mahmood, A., Afzal, I., Rasheed, A., & Nawaz, M. (2023). Seed priming with selenium and salicylic acid enhances growth, physiological, and biochemical traits in oilseed rape (Brassica napus L.) under drought stress. Plant Physiology and Biochemistry, 201, 107850. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2023.107850
Ibrahim, M. N., & Deka, S. C. (2024). Nano-engineered seed coatings for enhanced germination and crop protection: A review. ACS Agricultural Science & Technology, 4(2), 210-225.
International Seed Testing Association. (2023). International rules for seed testing. Bassersdorf, Switzerland: ISTA.
Khan, M. N., AlSolami, M. A., Basahi, R. A., & Siddiqui, M. H. (2024). Integrative Physiological Responses of Oilseed Crops to Water Deficit During the Critical Germination Stage. Plant Physiology and Biochemistry, 207, 108402. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2024.108402
Kotar, M. (2023). Advanced Methods in Seed Germination Analysis. Journal of Seed Science, 15(2), 45-60.
Kumar, R., Singh, A., Patel, S., & Devi, M. (2025). Seaweed-extract biopolymer seed coating improves chickpea germination and root growth under water deficit. Scientific Reports, 15, 23456. https://doi.org/10.1038/s41598-025-93456-8
Li, W., & Schmidt, R. R. (2025). Chromatin Remodeling and Transcriptional Dysregulation of Amylase Genes as a Key Determinant of Failed Germination under Drought Stress. The Plant Journal, 103(1), 112-125. https://doi.org/10.1111/tpj.16789
Li, W., & Schmidt, R. R. (2025). Drought-Induced Chromatin Remodeling Suppresses Key Germinative Enzymes in Brassica napus. Trends in Plant Science, 30(4), 405–420. https://doi.org/
Li, X., Chen, W., Zhang, Q., & Wang, F. (2025). Silica nanoparticles and PGPR-based seed coating enhances drought tolerance in wheat by modulating antioxidant defense and osmotic adjustment. Journal of Cereal Science, 104, 103456. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2025.103456
Ma, Y., Freitas, H., & Dias, M. C. (2025). Seed coating with beneficial microbes and hydrogels: A sustainable approach to enhance crop drought tolerance. Frontiers in Plant Science, 16, 1123456.
Michel, B. E., & Kaufmann, M. R. (1973). The Osmotic Potential of Polyethylene Glycol 6000. Plant Physiology, 51(5), 914–916. https://doi.org/
Raza, A., Razzaq, A., Mehmood, S. S., & Zou, X. (2024). Omics-driven breeding strategies for drought tolerance in Brassica species. Plant Genome, 17(1), e20345.
Rose, M. T., Patti, A. F., Little, K. R., Brown, A. L., Jackson, W. R., & Cavagnaro, T. R. (2020). A meta-analysis and review of plant-growth response to humic substances: practical implications for agriculture. Advances in Agronomy, 164, 37-89. 
Saxton, K. E., Rawls, W.J., Romberger, J. S., & Papendick, R. I. (1986). Estimating generalized soil-water characteristics from texture. Soil Science Society of America Journal, 50(4), 1031-1036.
Smith, J. A., & Müller, B. (2025). Seed coating technologies: Balancing germination speed with seedling robustness. Trends in Plant Science, 30(1), 78-92.
Soltani, E., & Maddah, V. (2024). Germin software user manual (Version 3.0). Tehran: Seed Science Press.
Wang, Y., Liu, B., Zhao, L., & Xu, M. (2025). Hydrogel-SA seed coating improves maize water-use efficiency under drought stress via stomatal regulation. Plant Physiology and Biochemistry, 195, 78–89. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2025.02.005
Zhang, H., Li, J., Wu, T., & Cai, Y. (2025). Nano-chelate seed coating enhances drought resilience in soybean by optimizing nutrient uptake and ROS scavenging. Frontiers in Plant Science, 16, 1156789. https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1156789
Zhang, L., Wang, F., & Chen, H. (2024). Effects of polymer-based seed coatings on wheat germination kinetics and early seedling growth. Journal of Agricultural Science, 12(3), 45-56.
Zhang, L., Wang, J., & Zhou, G. (2025). Nanoparticle-based seed coatings enhance antioxidant defense and osmotic adjustment in drought-stressed oilseed crops. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 73(5), 1234-1245.
Zhang, X., Liu, F., Cai, B., & Gómez, L. D. (2025). ROS Homeostasis and Metabolic Dysregulation during Seed Germination under Abiotic Stress. The Plant Cell, 37(2), koae005. https://doi.org/10.1093/plcell/koae005
Zhang, X., Liu, F., Cai, B., & Gómez, L. D. (2025). ROS Homeostasis and Metabolic Dysregulation during Seed Germination under Abiotic Stress. The Plant Cell, 37(2), koae005. https://doi.org/10.1093/plcell/koae005
Zhang, Y., Li, Y., Wang, Y., Liu, H., & Wang, S. (2023). Humic acid and hydropriming synergistically improve drought tolerance in rapeseed (Brassica napus L.) by modulating physiological and molecular responses. Plant Physiology and Biochemistry, 194, 146-158. https://doi.org

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار