تاثیر هرس بر شاخص‌های فتوسنتزی، صفات فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و الگوی بیان برخی ژن‌های دخیل در متابولیسم فنل در زیتون رقم زرد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران.

2 دانشیار گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران.

3 استادیار گروه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی گیلان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران.

4 مرکز تحقیقات و توسعه پارما، دانشگاه آیداهو، آمریکا

10.30466/rip.2023.121348

چکیده

درخت زیتون از محصولات کشاورزی خیلی مهم در ایران می‌باشد. برای افزایش بهره ­وری عملکرد آن، توجه به مسائل مدیریتی درختان از جمله هرس اهمیت فراوانی دارد. به منظور بررسی تاثیر سطوح مختلف هرس بر شاخص‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی درختان زیتون رقم زرد، آزمایشی در ایستگاه تحقیقات زیتون رودبار در طی دو سال متوالی (1399-1398) انجام شد. برای این منظور تیمارهای هرس در چهار سطح شاهد (بدون هرس)، کاهش 15، 30 و 45 درصد از حجم تاج پوششی، به ترتیب شامل هرس سبک، متوسط و سنگین در بهمن ماه سال اول روی درختان اعمال شد. نتایج نشان داد بیشترین مقدار بیان ژن فنیل ­آلانین­ آمونیالیاز (PAL) و سطح فعالیت آنزیم مرتبط و کمترین مقدار بیان ژن پلی‌فنل‌اکسیداز (PPO) و سطح فعالیت آنزیم آن در بافت برگ تحت تیمار هرس متوسط به‌دست آمد. افزایش محتوای فنل کل تحت شدت هرس 30%، ارتباط مستقیمی با افزایش بیان ژن PAL و فعالیت آنزیم  مربوطه داشت. مقدار شاخص فتوسنتز در تیر ماه، هم­زمان با گل ­انگیزی درختان زیتون، در تیمار هرس متوسط و سبک به دلیل افزایش بیان ژن روبیسکو بالاتر بود. هرس شدید تاثیر نامطلوب بر فعالیت آنزیم­ های PAL وPPO و همچنین بیان ژن­ های مربوط به این آنزیم ­ها و ژن ­های مربوط به آنزیم روبیسکو داشت. به‌طور کلی و با توجه به متغیرهای بررسی شده، بویژه متابولیسم فتوسنتز و ترکیبات فنلی، هرس با کاهش 30 درصد کانوپی، به عنوان شدت هرس مناسب برای مدیریت باغات زیتون قابل توصیه است

کلیدواژه‌ها


اجنی، ا.، سلیمانی، ع.، زینانلو، ع.ا.، سیفی، ا. و طاهری، م.1400.  نمایش افتراقی تحمل به تنش حرارتی ارقام زیتون زرد و دیره بر اساس شاخص‌های فیزیولوژیکی، زیست-شیمیایی و الگوی بیان ژن‌های PAL و.PPO  نشریه پژوهش‌های تولید گیاهی، 28(1): 65-79.
احمدی، ع. و بیکر، د.آ. ۱۳۷۹. عوامل روزنه‌ای و غیرروزنه‌ای محدودکننده فتوسنتز در گندم در شرایط تنش خشکی. مجله علوم کشاورزی ایران، 31(4): ۸۱۳ -۸۲۵ .

اردکانی، م.ر. و نادور، ا.ر. 1388. کتاب اصول و فنون کاربردی برای متخصصان علوم گیاهی. موسسه چاپ و انتشارات دانشگاه تهران ، 504 ص.

بخشی، د.، فتح­اللهی س. و آراکاوا، ا. 1389. بررسی ارتباط بین ترکیبات فنلی و رنگ پوست در 3 رقم سیب قرمز در ژاپن. مجله علـوم باغبـانی (علوم و صنایع کشاورزی)، 24(2): 251-258.
خاوری‌نژاد، ر.1384. فیزیوژی گیاهی (سلول، تنفس و فتوسنتز). انتشارات دانشگاه خوارزمی،370 ص.
سی و سه مرده، ع.، احمدی، ع.، پوستینی، ک. و ابراهیم­زاده، ح. 1383. عوامل روزنه‌ای و غیرروزنه‌ای کنترل­کننده فتوسنتز و ارتباط آن با مقاومت به خشکی در ارقام گندم. مجله علوم کشاورزی ایران، 35(1): 93-106.
سیف‌پور، ک.، قاسم­نژاد، م.، نیری، ف. و محمدصالحی، م. 1395. روش‌های تولید در مناطق کشت زیتون. انتشارات حق­شناس، 462 ص.
غلام‌نژاد، ج.، سنجریان، ف.، محمدی­گل­تپه، ا.، صفایی، ن. و رضوی، خ. 1395. بررسی تغییرات بیان ژن‌های دفاعی گیاه گندم در پاسخ به آلودگی بهMycosphaerella graminicola . زیست­شناسی گیاهی ایران، 8(30): 43-54.
کریم‌زاد، ه.ا، نظامی، ا.، کافی، م. و تدین، م.ر. 1395. بررسی تغییرات هدایت‌ روزنه‌ای، دمای سایه­انداز گیاهی و آب برگ ژنوتیپ‌های لوبیا چیتی در شرایط کم آبیاری. فصلنامه علمی پژوهشی فیزیولوژی گیاهان زراعی، 8(30): 105-120.
محمدیان، م.ا.، رضایی، ش.، رمضانی­ملک­رودی، م.1391. بررسی مقاومت دو رقم زیتون به تنش سرما. فرایند و کارکرد گیاهی، 1(2): 11-1.
وزان، س.، رنجی، .ا.، هوشدارتهرانی، م.ح.، قلاوند، ا. و صانعی­شریعت­پناهی، م. 1381. اثر تنش خشکی بر میزان تجمع اسید آبسیزیک و هدایت‌روزنه‌ای برگ چغندر قند. مجله علوم زراعی ایران، 4(3): 176-183.
یوسفی، ز.، قلی­یان، ا و زینانلو، ع.ا. 1397. هرس بازجوان‌سازی درختان مسن زیتون. مؤسسه تحقیقات علوم باغبانی، دفتر شبکه دانش و رسانه‌های ترویج، 10 ص.
Alcorn, P.J., Bauhus, J., Thomas, D.S., James, R.N., Smith, R.G.B. and Nicotra, A.B., 2008. Photosynthetic response to green crown pruning in young plantation-grown Eucalyptus pilularis and E. cloeziana. Forest Ecology and Management, 255(11): 3827-3838.
Ambroszczyk, A., Cebula, S. and Sękara, A., 2008. The Effect of Plant Pruning on the Light Conditions and Vegetative Development of Eggplant (L.) in Greenhouse Cultivation. Journal of Fruit and Ornamental Plant Research, 68(1): 57-70.
Angelopoulos, K., Dichio, B. and Xiloyannis, C., 1996. Inhibition of photosynthesis in olive trees (Olea europaea L.) during water stress and rewatering. Journal of experimental botany, 47(8), 1093-1100.
Azzabi, G., Pinnola, A., Betterle, N., Bassi, R. and Alboresi, A., 2012. Enhancement of non-photochemical quenching in the bryophyte Physcomitrella patens during acclimation to salt and osmotic stress. Plant and cell physiology, 53(10): 1815-1825.
Bagchi, T.B., Sukul, P. and Ghosh, B., 2008. Biochemical changes during off-season flowering in guava (Psidium guajava L.) induced by bending and pruning. Journal of Tropical Agriculture, 46 :64-66.
Beaudoin-Eagan, L.D. and Thorpe, T.A., 1985. Tyrosine and phenylalanine ammonia lyase activities during shoot initiation in tobacco callus cultures. Plant Physiology, 78(3): 438-441.
Bergqvist, J., Dokoozlian, N. and Ebisuda, N., 2001. Sunlight exposure and temperature effects on berry growth and composition of Cabernet Sauvignon and Grenache in the Central San Joaquin Valley of California. American journal of Enology and Viticulture, 52(1): 1-7.
Bongi, G., Mencuccini, M. and Fontanazza, G., 1987. Photosynthesis of olive leaves: effect of light flux density, leaf age, temperature, peltates, and H2O vapor pressure deficit on gas exchange. Journal of the American Society for Horticultural Science, 112(1):143-148.
Bradford, M.M., 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical biochemistry, 72(1-2): 248-254.
Camejo, D., Rodríguez, P., Morales, M.A., Dell’Amico, J.M., Torrecillas, A. and Alarcón, J.J., 2005. High temperature effects on photosynthetic activity of two tomato cultivars with different heat susceptibility. Journal of plant physiology, 162(3): 281-289.
Camerini, F., Bartolozzi, F., Vergari, G. and Fontanazza, G., 1997, September. Analysis of the effects of ten years of mechanical pruning on the yield and certain morphological indexes in an olive orchard. In III International Symposium on Olive Growing 474: 203-208.
Chauser-Volfson, E., Gutterman, Y. and Scott, P.D., 2004. Influences of leaf pruning on the content of the secondary phenolic metabolites barbaloin, aloeresin and aloenin, in the leaves of Aloe arborescens. South African Journal of Botany, 70(4): 82-586.
Daie, J., 1985. Carbohydrate Partitioning and Metabolism in Crops!. Horticultural Reviews, 69-108.
Davarpanah, S., Tehranifar, A., Abadía, J., Val, J., Davarynejad, G., Aran, M. and Khorassani, R., 2018. Foliar calcium fertilization reduces fruit cracking in pomegranate (Punica granatum cv. Ardestani). Scientia Horticulturae, 230: 86-91.
Davise, F.S. and Albrigo, L.G. 1994. Citrus. CAB international press, wallington, UK. P. 9814.
Diaz-Espejo, A., Walcroft, A.S., Fernández, J.E., Hafidi, B., Palomo, M.J. and Girón, I.F., 2006. Modeling photosynthesis in olive leaves under drought conditions. Tree Physiology, 26(11): 1445-1456.
Du, J.B., Yuan, S., Chen, Y.E., Sun, X., Zhang, Z.W., Xu, F., Yuan, M., Shang, J. and Lin, H.H., 2011. Comparative expression analysis of dehydrins between two barley varieties, wild barley and Tibetan hulless barley associated with different stress resistance. Acta Physiologiae Plantarum, 33(2): 567-574.
Elfadl, M.A. and Luukkanen, O., 2003. Effect of pruning on Prosopis juliflora: considerations for tropical dryland agroforestry. Journal of Arid Environments, 53(4): 441-455.
Fao. 2010. Olive gap manual good agricultural practices for the near east north Africa countries.
Fini, A., Frangi, P., Faoro, M., Piatti, R., Amoroso, G. and Ferrini, F., 2015. Effects of different pruning methods on an urban tree species: A four-year-experiment scaling down from the whole tree to the chloroplasts. Urban Forestry and Urban Greening, 14(3): 664-674.
García-Ortiz, A., Humanes, J., Pastor, M., Morales, J. and Fernández, A., 2008. Poda. El cultivo del olivo, 6: 240-295.
Hanson, A.D. and Hitz, W.D., 1982. Metabolic responses of mesophytes to plant water deficits. Annual Review of plant physiology, 33(1):163-203.
Hashempour, A., Ghazvini, R.F., Bakhshi, D., Aliakbar, A., Papachatzis, A. and Kalorizou, H., 2010. Characterization of virgin olive oils (Olea europaea L.) from three main Iranian cultivars,‘Zard’,‘Roghani’and ‘Mari’in Kazeroon Region. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 24(4): 2080-2084.
Haworth, M., Marino, G., Brunetti, C., Killi, D., De Carlo, A. and Centritto, M., 2018. The impact of heat stress and water deficit on the photosynthetic and stomatal physiology of olive (Olea europaea L.)-A case study of the 2017 heat wave. Plants, 7(4): 76.
Human, M.A. and Bindon, K.A., 2008. Interactive effect of ethephon and shading on the anthocyanin composition of Vitis vinifera L. cv. Crimson Seedless. South African journal for enology and viticulture, 29(1): 50.
Imai, K., Suzuki, Y., Mae, T. and Makino, A., 2008. Changes in the synthesis of Rubisco in rice leaves in relation to senescence and N influx. Annals of Botany, 101(1): 135-144.
Irigoyen, J.J., Einerich, D.W. and Sánchez‐Díaz, M., 1992. Water stress induced changes in concentrations of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa (Medicago sativa) plants. Physiologia plantarum, 84(1): 55-60.
Jones, F., Kerslake, L., Dambergs, R.G. and D.C. Close, J.E. 2018. Spur pruning leads to distinctly different phenolic profiles of base sparkling wines than cane pruning. Vitis, 57: 103-109.
Katul, G., Manzoni, S., Palmroth, S. and Oren, R., 2010. A stomatal optimization theory to describe the effects of atmospheric CO2 on leaf photosynthesis and transpiration. Annals of botany, 105(3): 431-442.
Lal, B. and Mishra, D., 2007. Effect of pruning on growth and bearing behaviour of mango cv. Chausa. Indian Journal of Horticulture, 64(3): 268-270.
Lavee, S. 2006. Biennial bearing in olive (Olea europaea L.). Annales Series Historia Naturalis, 25: 5-13.
Laužikė, K., Sirgedaitė-Šėžienė, V., Uselis, N. and Samuolienė, G., 2020. the impact of Stress caused By Light penetration and Agrotechnological tools on photosynthetic Behavior of Apple trees. Scientific Reports, 10(1): 9177.
Mendes, R.J., Mariz-Ponte, N., Correia, C.V., Dias, M.C., De Sousa, M.L., Tavares, F. and Santos, C., 2020. Fire blight management: Physiological assessment of cultural control by pruning in pear orchards. Agriculture, 66(3): 128-136.
Moreno, J., García-Murria, M.J. and Marín-Navarro, J., 2008. Redox modulation of Rubisco conformation and activity through its cysteine residues. Journal of Experimental Botany, 59(7): 1605-1614.
Murti, G.S.R. and Upreti, K.K., 2003. Endogenous hormones and phenols in rootstock seedlings of mango cultivars and their relationship with seedling vigour. European Journal of Horticultural Science, 68(1): 2-7.
Nie, Z., Wang, X., Wang, Y., Ma, J., Wei, X. and Chen, D., 2017. Effects of pruning intensity on jujube transpiration and soil moisture of plantation in the Loess Plateau. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 52, No. 1, p. 012048). IOP Publishing.
Raymond, J., Rakariyatham, N. and Azanza, J.L., 1993. Purification and some properties of polyphenoloxidase from sunflower seeds. Phytochemistry, 34(4): 927-931.
Reich, P.B., Walters, M.B., Krause, S.C., Vanderklein, D.W., Raffs, K.F. and Tabone, T., 1993. Growth, nutrition and gas exchange of Pinus resinosa following artificial defoliation. Trees, 7: 67-77.
Ruiz-García, Y. and Gómez-Plaza, E., 2013. Elicitors: A tool for improving fruit phenolic content. Agriculture, 3(1): 33-52.
Rodrigues, M.Â., Lopes, J.I., Ferreira, I.Q. and Arrobas, M., 2018. Olive tree response to the severity of pruning. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 42(2): 103-113.
Santos, C., Pereira, A., Pereira, S. and Teixeira, J., 2004. Regulation of glutamine synthetase expression in sunflower cells exposed to salt and osmotic stress. Scientia Horticulturae, 103(1): 101-111.
Seo, M., Peeters, A.J., Koiwai, H., Oritani, T., Marion-Poll, A., Zeevaart, J.A., Koornneef, M., Kamiya, Y. and Koshiba, T., 2000. The Arabidopsis aldehyde oxidase 3 (AAO3) gene product catalyzes the final step in abscisic acid biosynthesis in leaves. Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(23): 12908-12913.
Singh, S.K. and Sharma, R.R., 2009. Endogenous phytohormones after pruning in three mango cultivars planted under high density. Indian Journal of Plant Physiology, 14(4): 392-396.
Singleton, V.L. and Rossi, J.A., 1965. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. American journal of Enology and Viticulture, 16(3): 144-158.
Spayd, S.E., Tarara, J.M., Mee, D.L. and Ferguson, J.C., 2002. Separation of sunlight and temperature effects on the composition of Vitis vinifera cv. Merlot berries. American journal of enology and viticulture, 53(3): 171-182.
Sun, R.Z., Cheng, G., Li, Q., He, Y.N., Wang, Y., Lan, Y.B., Li, S.Y., Zhu, Y.R., Song, W.F., Zhang, X. and Cui, X.D., 2017. Light-induced variation in phenolic compounds in Cabernet Sauvignon grapes (Vitis vinifera L.) involves extensive transcriptome reprogramming of biosynthetic enzymes, transcription factors, and phytohormonal regulators. Frontiers in Plant Science, 8: 547.
Suzuki, Y., Kihara‐Doi, T.O.M.O.N.O.R.I., Kawazu, T., Miyake, C. and Makino, A., 2010. Differences in Rubisco content and its synthesis in leaves at different positions in Eucalyptus globulus seedlings. Plant, cell & environment, 33(8): 1314-1323.
Talhaoui, N., Taamalli, A., Gómez-Caravaca, A.M., Fernández-Gutiérrez, A. and Segura-Carretero, A., 2015. Phenolic compounds in olive leaves: Analytical determination, biotic and abiotic influence, and health benefits. Food Research International, 77: 92-108.
Turnbull, T.L., Adams, M.A. and Warren, C.R., 2007. Increased photosynthesis following partial defoliation of field-grown Eucalyptus globulus seedlings is not caused by increased leaf nitrogen. Tree Physiology, 27(10): 1481-1492.
Vats, S., Tiwari, R., Alam, A., Behera, K.K. and Pareek, R., 2012. Evaluation of phytochemicals, antioxidant and antimicrobial activity of in vitro culture of Vigna unguiculata (L.) walp. Researcher, 4: 70-74.
Vicente, R., Morcuende, R. and Babiano, J., 2011. Differences in rubisco and chlorophyll content among tissues and growth stages in two tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) varieties. Agronomy Research, 9: 501-507.
Yamashita, T. and Fuzino, A. 1986. Effects of pruning of young and old shoots on ribulose bisphosphate carboxylase and other constituents in leaves of the mulberry tree (Morus alba L.). Journal of Experimental Botany, 37: 1836–1841.
Zandalinas, S.I., Rivero, R.M., Martínez, V., Gómez-Cadenas, A. and Arbona, V., 2016. Tolerance of citrus plants to the combination of high temperatures and drought is associated to the increase in transpiration modulated by a reduction in abscisic acid levels. BMC plant biology, 16: 1-16.