نویسندگان
1 علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز
2 بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Background & Objective: Using the potential of soil microbes such as mycorrhizal fungi in the form of biofertilizers is an environmental friendly way to help reduce the use of chemical inputs and reduce the damage to the environment and humans. In this study, the effect of inoculation of coriander with two species of mycorrhizal fungi (Diversispora versiformis and Rhizophagus irregularis) and one species of mycorrhiza-like fungus (Piriformospora indica) on the yield and phosphorus uptake was investigated in a pot culture experiment.
Materials & Methods: The experiment was conducted in a completely randomized design with four replications under greenhouse conditions. Experimental treatments included single fungal treatments (Rhizophagus irregularis، Diversispora versiformis، Piriformospora), combined fungal treatments (Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis، Piriformospora indica + Diversispora versiformis، Piriformospora indica+ Rhizophagus irregularis، Piriformospora indica + Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis), positive control (with urea and triple superphosphate, no fungus) and negative control (no chemical fertilizer, no fungus).
Results: The results showed that the application of all three species of fungi were significant in terms of the effect on growth indices (shoot and root dry weight) and phosphorus concentration compared to the control treatment (p <0.01). Compared to the negative control, the enhancement of shoot dry weight in PC was 36.13%. Accordingly, the root dry weight in R. irregularis, PC and D. versiformis treatments (48.04%, 45.65% and 42.94%, respectively), the chlorophyll index in P. indica (32.18%), the root colonization in P. indica + R. irregularis (91.75%), the shoot phosphorus concentration in P. indica (34.50%) and root phosphorus concentration in P. indica + R. irregularis (25.88%) were higher compared to the negative control treatment.
Conclusion: According to the results of this study, mycorrhizal fungi can be used in vegetable cultivation to reduce the use of phosphate fertilizers to increase plant yield.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
گشنیز با نام علمی Coriandrum sativum L. گیاهی یکساله از خانواده چتریان با طول دوره رشد 100 تا120 روز که در بسیاری از کشورها به عنوان گیاهی بهاره و در برخی کشورهای مدیترانه و جنوب شرقی آسیا به عنوان گیاهی زمستانه کشت میشود (امید بیگی 1997). برگهای گیاه گشنیز بیشتر در تغذیه کاربرد دارد و سرشاخههای آن به صورت تازه در سالاد و سوپ، میوه بذر در صنایع غذایی و چاشنی در آشپزخانه، اسانس بذر در صنایع دارویی، آرایشی و بهداشتی و روغن بذر در صنایع غذایی و دارویی کاربرد دارد (سفیدکن 1999). مصرف گشنیز در درمان بیماریهای عفونی مختلف مانند تب تیفوئید و به طور کلی بیماریهای مختلف توصیه شده است. شاخساره این گیاه شامل اسانس و مواد موثره است که اجزای اصلی اسانس برگ آن دکانول[1] میباشد. خواص درمانی قارچ کشی، ضدسرطان، افزایش حافظه و اثرات درمانی زیادی برای آن عنوان شده است (نادیم 2013).
قارچهای میکوریز به عنوان قارچ همزیست اجباری، نقش مهمی درچرخه عناصر غذایی به ویژه فسفر و برخی عناصر کم مصرف در اکوسیستم‌ها و حفاظت گیاهان در مقابل تنشهای محیطی و کشاورزی ایفا می‌کنند، روابط همزیستی میکوریز نقش اصلی در تجزیه مواد آلی خاک، معدنی شدن عناصر غذایی گیاهان و چرخه عناصر غذایی ایفا میکند (امانی‌فر و همکاران 2019؛ بلندنظر و همکاران 2019؛ فنگ و همکاران 2019 ؛ سان و همکاران 2018 ؛ نادیان و همکاران 1996). هیفهای قارچی میتوانند به منافذ بسیار ریزی که حتی تارهای کشنده ریشه گیاه قادر به نفوذ در آنها نیستند، وارد و باعث افزایش میزان جذب آب و مواد غذایی گردند (هائو و همکاران 2019 ؛ سهرابی و همکاران 2012). قارچهای میکوریزی با فراهم نمودن سطح جذبکننده وسیعتر برای انتقال عناصر غذایی موجود در خاک به ریشه گیاهان، سبب بهبود رشد گیاه میگردند. از دیگر مزایای این ارتباط مفید میتوان به تولید هورمونهای محرک رشد گیاه، افزایش عملکرد محصول، افزایش مقاومت گیاه به عوامل بیماریزای ریشه، کمک به کاهش تنشهای محیطی از جمله شوری و خشکی و از همه مهمتر کاهش مصرف کودهای شیمیایی اشاره نمود (رونگا و همکاران 2019 ؛ چن و همکاران 2018 ؛ وارما و همکاران 2012 ؛ رای و همکاران 2005).
قارچ شبه میکوریزPirifomospora Indicaنیز دارای دامنه وسیعی از گیاهان میزبان است که با کلنیزاسیون ریشه آنها سبب تحریک شدید رشد میزبانهای خود میگردد و همچنین این قارچ با کلنیزه کردن و افزایش رشد ریشه بسیاری از گیاهان، عملکرد آنها را افزایش میدهد و رشد محصولات را در خاکهای فقیر، با کمتر کردن استفاده از آفتکشها و کودهای شیمیایی، بهبود میبخشد (جیشا و سوبا 2019 ؛ وارما و همکاران 1999). این قارچ از نظر ریخت شناسی، کارکرد، تحریک رشد گیاه و دامنه میزبانی بسیار شبیه قارچهای میکوریزی است به همین خاطر قارچ شبه میکوریزی نیز نامیده میشود (پراجاپاتی و همکاران 2008). شبهمیکوریز P. Indicaسبب افزایش سطح جذب ریشه از طریق تکثیر ریشههای موئین، پهنای برگ، میزان کلروفیل، راندمان فتوسنتزی برگ، تعداد جوانههای گل، تعداد میوهها، میزان تجمع آب و مواد پرورده میوه، کیفیت بهتر میوه و در نهایت عملکرد گیاهان همزیست، از جمله گیاهان دارویی میشود (لیو و همکاران 2019 ؛ قاسم نژاد و همکاران 2013). پژوهشها نشان داده که این قارچ علاوه بر تأثیر مستقیم در رشد گیاه از طریق تحریک سیستم دفاعی گیاه مقاومت آن را در مقابل بیماریها و همچنین کمآبی (خشکی) افزایش میدهد (والر و همکاران 2005 ؛ دشموخ و همکاران 2006).
از آنجا که رویکرد جهانی در تولید گیاهان دارویی به سمت بهبود کمیت و کیفیت و سلامت ماده مؤثره میباشد، بنابراین تغذیه سالم این گیاهان از طریق کاربرد کودهای بیولوژیک دارای بیشترین تطابق با اهداف تولید گیاهان دارویی بوده و منجر به بهبود عملکرد کمی و کیفی آنها میشود. بر این اساس مطالعه تأثیر قارچهای میکوریز بر سبزی‌ها از جمله گشنیز به دلیل موارد استفاده زیاد ازآنها ضروری به نظر میرسد. در این مطالعه سعی بر آن شد که تاثیر دو گونه قارچ میکوریز‌آربوسکولار و یک گونه قارچ شبه میکوریز روی عملکرد گیاه گشنیز و جذب فسفر توسط گیاه و سایر پارامترهای گیاهی بررسی شود.
مواد و روشها
زمان و محل اجرای آزمایش
این آزمایش گروه باغبانی و گروه علوم و مهندسی خاک دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز به صورت کشت گلدانی به اجرا درآمد. دو گونه قارچ ( Rhizophagus irregularis وDiversispora versiformis) از گروه علوم و مهندسی خاک دانشکده کشاورزی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز تهیه شد. تکثیر و تولید آن در گلخانه این گروه و در بستر حاوی ورمی‌کولایت، کوکوپیت و کمپوست به نسبت های حجمی 1:1:2 و با میانگین تعداد اسپور 104 عدد در یک گرم بستر زادمایه، باگیاه سورگوم به عنوان میزبان صورت گرفت.
قارچ شبهمیکوریز P. indica از آزمایشگاه بیولوژی گروه علوم و مهندسی خاک تهیه شد، ابتدا به تعداد کافی پتریدیش حاوی محیط کشت تهیه و سپس قارچ کشت داده شد. این قارچ در محیط کشت PDA[2] (200 گرم پوره سیب زمینی، 20 گرم دکستروز، 20 گرم آگار در 1 لیتر) به مدت دو هفته در دمای 26 درجه سلسیوس تکثیرگردید. سپس با استفاده از تیغ اسپاتول استریل شده لایه نازکی از قارچ روی محیط کشت، برداشته شده و با شن استریل به طور کامل و یکنواخت مخلوط گردید و به عنوان زادمایه قارچی در کشت گلدانی استفاده شد (فام و همکاران 2008). در هر گرم زادمایه علاوه بر هیفهای قارچ، حدود 105 اسپور بود. برای یکسان سازی اثر بسترهای کشت قارچ، در تیمارهای شاهد بدون قارچ نیز از مقادیر مشابه بسترها اضافه شد.
آمادهسازی خاک
بعد از هواخشک کردن و عبور از الک دو میلیمتری، برخی ویژگیهای خاک، شامل EC با روش عصاره گل اشباع با دستگاه EC متر ،pH با روش عصاره گلاشباع با دستگاه pHمتر (ریچارد 1954)، بافت خاک به روش هیدرومتر (گی و بادر 1986) ، فسفر قابل جذب با عصارهگیری با بیکربنات سدیم (اولسن و سامرز 1982)، کربن آلی با روش والکلی بلک (نلسون و سومرز 1982)، پتاسیم قابل جذب با استفاده ازاستات آمونیوم یک نرمال با pH=7 (گوپتا 2000) و رطوبت ظرفیت مزرعه با استفاد از دستگاه صفحات فشار تعیین گردید. خاک مورد نظر برای کشت گلدانی پس از عبور از غربال 7/4 میلیمتری در گونیهای کنفی پرشد و به مدت دو ساعت در دمای 121 درجه سلسیوس و فشار 2/1 بار در اتوکلاو استریل گردید.
رقم گشنیز مورد استفاده در این بررسی توده محلی تبریز بود. برای کشت از گلدانهای استریل شده‌ی هفت کیلویی با قطر دهانه 24 سانتی‌متر و ارتفاع 17 سانتی‌متر استفاده شد. بذور مورد استفاده 24 ساعت خیسانده و به مدت 15 دقیقه با هیپو کلریت سدیم ضد عفونی شده و سپس با آب مقطر استریل، شسته شدند (شعبانی و همکاران 2013).
کشت گیاه و اعمال تیمارها
خاک استریل و دردو سوم حجم گلدانها ریخته شد. سپس بر اساس تیمارهای تعریف شده، مقدار50 سانتی متر مکعب زاد مایه در عمق پنج سانتیمتری خاک درگلدانها پخش و بذور در سطح خاک قرار گرفت و حدود یک سانتی‌متر ماسه بادی استریل روی آن ریخته شد. تیمارهای توام این قارچها و تیمارشاهد منفی(بدون قارچ و‌کود) و شاهد مثبت (بدون قارچ ولی با کود) با اعمال کودی 2/0 گرم سوپر فسفات و 5/0 گرم اوره برای هر گلدان بر اساس نتایج آزمون خاک و توصیه کودی (ملکوتی 2000) با شرایط بستر یکسان صورت گرفت. گلدانها در دمای 3±25 سلسیوس (روز) و 3±18 سلسیوس (شب) قرار گرفتند و آبیاری ابتدا به صورت روزانه و پس از جوانه زنی، یک‌روز درمیان در طول رشد، بارعایت رطوبت خاک گلدانها در محدوده ظرفیت زراعی (7/0-8/0 FC) انجام گرفت و در هر گلدان به تعداد 12 بوته پرورش داده شد.
رنگ آمیزی و تعیین درصد کلنیزاسیون ریشه توسط قارچها
بخشی از ریشههای ظریف و ریز از هر نمونه ریشه گیاه جدا شده و پس از شستشوی کامل با آب به روش کورمانیک و مک گراو ( 1982) رنگ آمیزی شدند. برای تعیین درصد کلنیزاسیون ریشه از روش تقاطع خطوط شبکه استفاده شد (نوریف و همکاران 1992، شنک و پرز 1988).
شاخص کلروفیل برگ (SPAD)
در این آزمایش پس از رشد کامل برگ‌ها و رسیدن گیاه به مرحله گلدهی میزان کلروفیل موجود در برگ‌ها با استفاده از دستگاه کلروفیل سنج (SPAD) پس از اعمال تیمارها اندازهگیری شد. این دستگاه بدون تخریب برگ، معیاری از میزان کلروفیل برگ را به صورت یک عدد نشان میدهد. برای این منظور از چند برگ تازه توسعه یافته در هر تیمار، به طور تصادفی 10 عدد خوانش شده و نهایتاً میانگین اینها به عنوان شاخص کلروفیل برای آن تیمار در نظر گرفته شد. (طباطبایی 2013).
اندازهگیری وزن خشک بخش هوایی و ریشه
برای اندازهگیری وزن تر اندام هوایی، بوتهها از طوقه قطع شده و وزن ترآن یادداشت شد. سپس نمونهها دراتاق تاریک به مدت 7 روز قرارگرفته و سپس وزن هوا خشک آنها اندازهگیری شد. برای اندازهگیری وزن تر ریشه در پایان آزمایش ریشهها به آرامی از خاک جدا و پس از شتشو با آب روی پارچه پهن و پس از مدتی توزین شد و پس از 48 ساعت نگهداری در دمای 70 درجه سلسیوس داخل آون وزن خشک هم اندازهگیری شد.
اندازهگیری غلظت عناصر در گیاه
هضم نمونههای گیاهی به‌روش خشک‌‌سوزانی
نمونهها بعد از خشک شدن، خرد شده و برای ایجاد نمونهای یکنواخت از الک 5/0 میلیمتری عبور داده شدند. برای اندازهگیری عناصر ، هضم نمونههای گیاهی به روش خشک سوزانی انجام گرفت (وسترمن 1990). برای اندازهگیری غلظت فسفر (کاتینه 1980) از دستگاه اسپکتروفتومتر (Hack DR/2000) استفاده شد.
طرح آزمایشی و تحلیل آماری
این تحقیق در قالب طرح کاملا تصادفی و در چهار تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل دوگونه قارچ میکوریز آربوسکولار Rhizophagus irregularis)و Diversispora versiformis ) و یک گونه قارچ شبه میکوریز(Piriformospora indica ) و تیمارهای توام این قارچها و تیمارشاهد منفی(بدون قارچ و‌کود) و شاهد مثبت (بدون قارچ ولی با کود) بود در مجموع کل واحدهای آزمایش 36 گلدان شد. تجزیه واریانس دادهها با استفاده از نرم افزار SPSS و برای رسم شکل‌ها از نرم افزار EXCEL استفاده گردید. مقایسه میانگینها با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال پنج درصد انجام گردید.
نتایج و بحث
برخی از ویژگیهای خاک مورد آزمایش در جدول 1 آورده شده است.
جدول1- برخی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مورد استفاده
|
بافت |
FC % |
pH |
EC (dS.m-1) |
OC % |
CCE % |
نیتروژن کل (%) |
P (mg.kg-1) |
K (mg.kg-1) |
|
شن لومی |
24 |
15/7 |
7/2 |
64/0 |
25/10 |
02/0 |
4/3 |
224 |
وزن تر و خشک بخش هوایی و ریشه
نتایج تجزیه واریانس دادهها (جدول 2) مشخص کرد که بین تیمارهای مختلف قارچی از نظر تاثیر بر وزن تر و خشک بخش هوایی و ریشه گیاه گشنیز اختلاف معنیداری وجود دارد (p<0.01).
بیشترین وزن خشک بخش هوایی مربوط به تیمار PC (شاهد مثبت) با مقدار 46/27 گرم در گلدان بود که افزایش 92/26 درصدی نسبت به شاهد منفی داشت. تیمار منفرد I و تیمار تلفیقی PIV در رتبه دوم و در یک گروه آماری قرار داشتند و نسبت به شاهد منفی به ترتیب 94/17 و 88/17 درصد بالاتر بودند. پایین‌ترین عملکرد در بین قارچها مربوط به تیمار تلفیقی IV بود که عملکردی کمی بیشتر از تیمار شاهد منفی داشت. در بخش وزن خشک ریشه نیز تیمار شیمیایی شاهد مثبت دارای بالاترین عملکرد بود و دو تیمار قارچ میکوریز I و V نیز از نظر آماری با تیمار شاهد مثبت اختلاف معنیداری نداشتند و به ترتیب منجربه افزایش وزن خشک ریشه به میزان 04/48 و 94/42 درصد در مقایسه با تیمار شاهد منفی (NC) شده بودند. قارچ شبهمیکوریز P. indica با وجود اینکه دارای عملکرد ضعیفی نسبت به تیمارهای میکوریزی داشت ولی در مقایسه باشاهد منفی باعث افزایش 12/16 درصدی وزن خشک ریشه شده بود. تیمارهای میکوریزی منفرد I و V باوجود داشتن عملکرد بالا در افزایش وزن خشک ریشه گشنیز، درصورت تلفیق این دو قارچ عملکردشان بشدت کاهش یافته که میتوان به اثر متقابل منفی این دو قارچ بر یکدیگر نسبت داد (شکل 1).
در قسمت وزن تر بخش هوایی، بیشترین عملکرد مربوط به تیمار تلفیقی PIV با مقدار 92/118 گرم بر گلدان بود که با تیمار PC (شاهد مثبت) تفاوت معنیداری نداشت. در بین تیمار قارچهای منفرد میکوریزی، تیمار I (Rhizophagus irregularis) بیشترین عملکرد را داشت و این در حالی بود که قارچ شبه میکوریز P. indica (تیمار P) با میزان 39/103 گرم دارای کمترین وزن خشک بخش هوایی در گلدان بود که حتی 87/5 درصد کمتر از تیمار شاهد منفی (NC) بود. در قسمت وزن خشک بخش هوایی قارچ میکوریز D. versiformis (تیمار V) دارای بالاترین عملکرد بود (25/56 گرم بر گلدان) که افزایش 66/22 درصدی نسبت به شاهد مثبت (PC) و 33/45 درصدی نسبت به شاهد منفی (NC) از خود نشان داد. در رتبه بعدی هم قارچ میکوریز R. irregularis (تیمار I) قرار داشت. قارچ شبه میکوریز با عملکرد 12/42 گرم بر گلدان، نسبت به تیمار شاهد مثبت (PC) 44/3 درصد کاهش و نسبت به شاهد منفی (NC) 78/26 درصد افزایش نشان داد (شکل 1).
قارچ میکـوریز از طریـق بهبود جذب و انتقال آب و فراهمی مواد غذایی به خصوص فسـفر کـه نقش مهمی در انتقال انرژی در طی فتوسنتز دارد و باعث افزایش رشـد و عملکرد گیاه میشود (بلندنظر و همکاران 2019؛ امانی فر و همکاران 2019). علی آبادی و همکاران، 2008 در گیاه گشنیز نتیجه گرفتند که اثر استفاده از قارچ میکوریز بـر زیتوده گیاه و عملکرد بذر معنیدار بود. دلیل کم بودن عملکرد ریشه در شاهد مثبت نسبت به سایر تیمارها را میتوان به سهولت دست‌یابی ریشه به مواد غذایی و در نتیجه عدم توسعه آن نسبت داد (پارادی و همکاران 2003). افزایش وزن تر و خشک شاخساره ریحان و شیرین بیان تحت همزیستی با قارچ میکوریز گزارش شده است (لیو و همکاران 2007).
شکل1- مقایسه میانگین اثر قارچها بر وزن تر و خشک اندامهوایی و ریشه گیاه گشنیز(I: Rhizophagus irregularis، V: Diversispora versiformis، P: Piriformospora indica، I V: Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis، P V: Piriformospora indica + Diversispora versiformis، P I: Piriformospora indica+ Rhizophagus irregularis، P I V: Piriformospora indica + Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis، PC: شاهد مثبت و NC: شاهد منفی)
جدول2- تجزیه واریانس اثر تیمارهای قارچی بر وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی گیاه گشنیز
|
منابع تغییر |
درجه آزادی |
میانگین مربعات |
|||
|
وزن تر اندامهوایی |
وزن خشک اندامهوایی |
وزن تر ریشه |
وزن خشک ریشه |
||
|
تیمار |
8 |
**3/46528 |
**83/2071 |
**1/4710 |
**111 |
|
خطا |
24 |
768/15 |
073/5 |
324/81 |
015/1 |
|
ضریب تغییرات(%) |
|
50/11 |
94/9 |
20/21 |
47/19 |
** معنی دار در سطح 1% میباشد.
قارچ P. indica با افزایش سطح جذب در خاک از طریق گسترش میسیلیومهای خود، فراهمی آب و عناصر غذایی را برای گیاه افزایش میدهد و این افزایش به نوبه خود سبب میگردد که میزان فتوسنتز و تولید قندها و مواد ذخیره‌ای افزایش یابد و در نتیجه رشد اندام هوایی و ریشهها افزایش یابد. به نظر میرسد میسیلیومهای قارچ سطح جذب بالاتری را برای گیاه گشنیز فراهم آورده و از طرفی به نگهداری آب در اطراف آن کمک کردهاند و همین مسئله سبب شده است تا در شرایط یکسان گیاهان تلقیح شده نسبت به گیاهان شاهد آب بیشتری در اختیار داشته باشند. تلقیح گیاه رازیانه با قارچ P. indica باعث افزایش معنیداری در رشد و زیتوده گیاهان تلقیح شده میشود(لیو و همکاران 2007).
شاخص کلروفیل برگ
نتایج تجزیه واریانس (جدول 3) داده‌های این بخش مشخص کرد که بین تیمارهای قارچی از نظر شاخص کلروفیل برگ تفاوت معنیدار وجود دارد (P<0.01). نتایج مقایسه میانگین تیمارها مشخص کرد بیشترین شاخص کلروفیل برگ مربوط به تیمار P (قارچ شبه میکوریز (P. indica بود (63/8) که دارای افزایش 79/18درصدی نسبت به تیمار شاهد مثبت (PC) و 18/32 درصد نسبت به شاهد منفی بود. در رتبه‌های بعدی تیمارهای شاهد مثبت (PC)، تیمار تلفیقی PIV و تیمار منفرد V قرار داشتند که در یک سطح آماری بودند. بقیه تیمارهای منفرد و تلفیقی قارچی دارای عملکرد پایین‌تری نسبت به شاهد مثبت بودند. کمترین شاخص در بین تیمارهای قارچی متعلق به تیمار قارچی توام (IV) به میزان 4/5 بوده که با شاهد منفی در یک سطح آماری قرار داشت (شکل 2).
جدول3- تجزیه واریانس اثر تیمارهای قارچی بر پارامترهای شاخص کلروفیل، درصد کلنیزاسیون و غلظت و جذب فسفر ریشه و اندام هوایی گشنیز
|
منابع تغییر |
درجه آزادی |
میانگین مربعات |
|||||
|
شاخص کلروفیل |
درصدکلنیزاسیون |
غلظت فسفر ریشه |
غلظت فسفر هوایی |
جذب فسفر ریشه |
جذب فسفر هوایی |
||
|
تیمار |
8 |
**06/184 |
**3/19604 |
**24/34 |
**98/152 |
**09/245 |
**27/795 |
|
خطا |
24 |
472/2 |
256 |
237/0 |
075/7 |
943/11 |
725/24 |
|
ضریب تغییرات(%) |
|
44/23 |
13/9 |
22/17 |
85/18 |
74/19 |
51/13 |
** معنی دار در سطح 1 درصد میباشد.
شکل2- مقایسه میانگین اثر قارچها بر شاخص کلروفیل گیاه گشنیز(I: Rhizophagus irregularis، V: Diversispora versiformis، P: Piriformospora indica، I V: Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis، P V: Piriformospora indica + Diversispora versiformis، P I: Piriformospora indica+ Rhizophagus irregularis، P I V: Piriformospora indica + Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis، PC: شاهد مثبت و NC: شاهد منفی)
قارچهای میکوریز پس از همزیست شدن با گیاهان میزبان بر جنبه‌های مختلف فیزیولوژی و بیوشیمیایی گیاه تأثیر می‌گذارد و موجب رشد و بهبود آن میشود که یکی از این فرآیندها فتوسنتز و افزایش کلروفیل در برگ میباشد. برخی از محققین گزارش کردهاند که قارچ میکوریز باعث افزایش سرعت فتوسنتز در واحد سطح برگ گیاه میزبان میشود. نتایج به‌دست آمده نشان داد تلقیح قارچ باعث افزایش رنگیزه‌های فتوسنتزی و میزان SPAD نسبت به شاهد شده بود که با نتایج کریمی و همکاران (2015) و حاجی نیا و زارع (2014) مطابقت داشت.
درصد کلنیزاسیون ریشه
بر اساس نتایج تجزیه واریانس (جدول 3)، کاربرد قارچهای میکوریزا تاثیر معنیداری بر میزان کلنیزاسیون ریشه گشنیز داشته است (P<0.01). نتیجه مقایسه میانگینها نشان داد که تیمار قارچی تلفیقی PI با 75/91 درصد و تیمار میکوریزی توام (IV) با 75/70 درصد کمترین میزان کلنیزاسیون را نسبت به شاهد منفی و مثبت داشت (شکل 3).
شکل3- مقایسه میانگین اثر قارچها بر درصد کلنیزاسیون گیاه گشنیز(I: Rhizophagus irregularis، V: Diversispora versiformis، P: Piriformospora indica، I V: Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis، P V: Piriformospora indica + Diversispora versiformis، P I: Piriformospora indica+ Rhizophagus irregularis، P I V: Piriformospora indica + Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis، PC: شاهد مثبت و NC: شاهد منفی)
در برخی گیاهان از جمله گشنیز، معمولا درصد همزیستی بالا است. در شرایط خاک استریل که سایر قارچها و باکتری‌ها حضور ندارند، درصد کلنیزاسیون ریشه بالا می‌رود که در خاک طبیعی و غیر استریل معمولا چنین درصدهایی مشاهده نمی‌شود. همچنین با توجه به پایین بودن فسفر قابل جذب خاک، کلنیزاسیون میکوریزی تشدید میگردد. افزایش درصد کلنیزاسیون در یک گونه قارچی نسبت به گونه دیگر، به گونه گیاهی و سازگاری آن قارچ بستگی دارد حتی جدایه قارچ یک گونه که از مناطق مختلف جمع آوری شده باشند از نظر درصد کلنیزاسیون اختلاف داشته هرچند شاید از نظر مورفولوژی با هم شبیه باشند ولی ازنظر فیزیولوژی باهم تفاوت دارند (غلامی و کوچکی 2001). قارچ های میکوریز آربوسکولار در کورتکس ریشه وارد شده و اندامهای وزیکول، آربوسکول و هیف تولید می‌کنند ولی قارچ ایندیکا در کورتکس ریشه فقط با گسترش هیفهای خود اقدام به تولید تعداد زیادی اسپورهای گلابی شکل میکند. بنابراین در این همزیستی پس از رنگ آمیزی ریشه، اندامهای قارچ شامل هیف‌ها و اسپورها بصورت رنگی در بافت ریشه بی رنگ شده دیده می‌شوند. تعیین درصد کلنیزاسیون ریشه در هر دو همزیستی شبیه هم است. افزایش جذب فسفر با زیاد شدن درصد کلنیزاسیون، گزارش شده است (باقری و همکاران 2011 ؛ کاپور و همکاران 2007).
غلظت فسفر بخش هوایی و ریشه
نتایج جدول تجزیه واریانس (جدول 4) نشان داد که بین تیمارهای قارچی از نظر تاثیر بر غلظت فسفر ریشه و بخش هوایی گیاه اختلاف معنیدار وجود دارد (P<0.01). بر اساس مقایسه میانگینها (شکل 4) بیشترین غلظت فسفر بخش هوایی مربوط به تیمار P (قارچ شبه میکوریز) به میزان mg/g 45/3 بود که منجربه افزایش غلظت فسفر گیاه به میزان 17/17 درصد نسبت به تیمار شاهد مثبت (PC) و 50/34 درصد نسبت به شاهد منفی شد. تیمار میکوریزی V (قارچ Diversispora versiformis) در رتبه بعد و بالاتر از شاهد مثبت قرار داشت. کمترین میزان غلظت فسفر بخش هوایی مربوط به تیمارهای قارچی تلفیقی IV و PIV بود که با کاهش 11 درصدی نسبت به تیمار شاهد منفی همراه بودند. بنظر میرسد که قارچ میکوریز Diversispora versiformis در اثر تلفیق با قارچهای دیگر (هم میکوریز و هم شبه میکوریز) دچار اثر متقابل قارچی شده و از توانایی‌اش برای فراهمی عنصر فسفر برای گیاه کاهش می‌یابد (شکل 4). در بخش غلظت فسفر ریشه نیز نتایج مقایسه میانگینها مشخص کرد بیشترین غلظت فسفر مربوط به تیمار PI (تلفیق قارچ میکوریز و شبه میکوریز) به میزانmg/g 79/1 بود که منجربه افزایش88/25 درصدی نسبت به شاهد منفی و 87/2 درصدی نسبت به تیمار شاهد مثبت بود. تیمار شیمیایی شاهد مثبت (PC) در رتبه بعد قرار داشت (با مقدار mg/g 74/1). تیمار تلفیقی میکوریزی IV در بین تیمارهای میکوریزی بالاترین غلظت فسفر ریشه را برای گیاه فراهم کرده بود که هرچند نسبت به تیمار شیمیایی عملکرد پایینی داشت ولی در مقایسه با تیمار شاهد منفی (NC) باعث افزایش غلظت فسفر ریشه به میزان 04/19 درصدی شده بود (شکل 4). تیمار شبه میکوریزی P هر چند که در بخش هوایی دارای بالاترین مقدار فسفر بود ولی در بخش ریشه دارای کمترین عملکرد بود و با شاهد منفی تقریبا در یک گروه آماری قرار داشت (شکل 4). بنظر میرسد این قارچ روی فاکتور انتقال گیاه برای فسفر از ریشه به اندام هوایی تاثیر گذاشته است.
شکل4- مقایسه میانگین اثر تیمارها بر غلظت فسفر ریشه و بخش هوایی گیاه گشنیز(I: Rhizophagus irregularis، V: Diversispora versiformis، P: Piriformospora indica، I V: Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis، P V: Piriformospora indica + Diversispora versiformis، P I: Piriformospora indica+ Rhizophagus irregularis، P I V: Piriformospora indica + Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis، PC: شاهد مثبت و NC: شاهد منفی)
افزایش غلظت فسفر گیاه گشنیز توسط قارچ شبه میکوریز P. indica را در این آزمایش میتوان به افزایش سطح جذب، توسعه ریشه و تولید هورمونهای محرک رشد نسبت داد (لیو و همکاران 2019 ؛ وارما و همکاران 1999، سینگ و همکاران 2000). گوسال و همکاران (2010) نشان دادند که تلقیح گیاهچههایChlorophytum borivilianum با قارچ P. indicaجذبعناصرغذاییاز جمله فسفر را بهبود داد. یاداو و همکاران (2010 ) اثر افزایشی این قارچ بر جذب و انتقال فسفر توسط گیاه را گزارش کردند .
جذب فسفر بخش هوایی و ریشه
نتایج جدول تجزیه واریانس (جدول 3) نشان داد که بین تیمارهای قارچی از نظر تاثیر بر جذب فسفر ریشه و بخش هوایی گیاه گشنیز اختلاف معنیدار وجود دارد (P<0.01). بیشترین جذب فسفر بخش هوایی مربوط به تیمارمیکوریز Vبه میزان mg/plant 84/122 بود که در مقایسه با تیمار شاهد مثبت (PC) و منفی (NC)، به‌ترتیب 07/20 و 19/34 درصد افزایش جذب نشان داد که با تیمار شبه میکوریز P با عملکرد mg/plant 63/119 در یک گروه آماری قرار گرفت. تیمار تلفیقی این دو قارچ (P-V) با mg/plant 49/108 در رتبه بعدی قرار داشت (شکل 5). در بخش ریشه نیز از نظر آماری بین تیمارها اختلاف معنیدار (P<0.01) دیده شد (جدول 4). در این بخش نیز تیمار میکوریزی V بیشترین جذب را برای ریشه گیاه نشان داد (mg/plant 11/9) و تیمار های I و P-I به ترتیب با 63/8 و mg/plant 49/8 در رتبه بعد قرار داشتند (شکل 5).
شکل5- مقایسه میانگین اثر تیمارها بر جذب فسفر ریشه و بخش هوایی گیاه گشنیز(I: Rhizophagus irregularis، V: Diversispora versiformis، P: Piriformospora indica، I V: Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis، P V: Piriformospora indica + Diversispora versiformis، P I: Piriformospora indica+ Rhizophagus irregularis، P I V: Piriformospora indica + Rhizophagus irregularis + Diversispora versiformis، PC: شاهد مثبت و NC: شاهد منفی)
بنظر میرسد دو قارچ میکوریزی D. versiformis و R. irregularis عملکرد خوبی در فراهمی فسفر برای ریشه گیاه داشته‌اند ولی تنها قارچ D. versiformis بوده است که در جذب فسفر بخش هوایی نیز عملکرد خوبی نشان داده است. احتمالاً این قارچ روی فاکتور انتقال فسفر از ریشه به بخش هوایی گیاه تاثیر گذاشته است. قارچ شبه میکوریز P. indica نیز در جذب فسفر بخش هوایی عملکرد خوبی داشته است درحالیکه جذب فسفر برای ریشه در این قارچ کارایی خوبی نشان نمی‌دهد. بنظر میرسد مکانیسم تامین فسفر برای ریشه گیاه توسط این دو قارچ متفاوت باشد. گزارشهای متعددی نشان داده که قارچ میکوریز جذب فسفر را بهبود میبخشد (سان و همکاران 2018 ؛ ژوهانسون وهمکاران 1992؛ فنگ و همکاران 2019 ؛ هائو و همکاران 2019 ؛ امانی‌فر و همکاران 2019). سرعت جریان فسفر به هیفهای قارچ میکوریز می‌تواند تا 6 برابر بیشتر از سرعت جریان فسفر به ریشههای مویین باشد و در اثر فعالیت قارچ میکوریز، غلظت فسفر در منطقه ریشه می‌تواند افزایش یابد (بانولس و همکاران 2015). ثابت شده است که مواد بیوشیمیایی مانند گلومالین و گسترش شبکه هیفی موجب بهبود ساختار خاک، فتوسنتر در گیاه میزبان، افزایش جذب آب و عناصر غذایی و انتقال عناصر به ویژه فسفر به گیاه میشود (چن و همکاران 2018). مشخص شده که غلظت فسفر در محلول خاک مجاور ریشه در طی جذب مستقیم، کاهش یافته و سبب تخلیه فسفر از محلول خاک میشود (لیو 2002). توانایی هیفهای قارچ میکوریز آربوسکولار برای رشد فراتر از منطقه تخلیه ریشه و تحویل فسفر به ریشه، اصلیترین اثر مثبت آنها برای جذب فسفر و رشد گیاه تصور میشود (اسمیت و راید 2008).
نتیجه‌گیری کلی
در این پژوهش اثر تیمارهای قارچی میکوریز و شبه میکوریز بصورت منفرد و تلفیقی بر روی پارامترهای وزن تر و خشک ریشه و بخش هوایی، شاخص کلروفیل، درصد کلنیزاسیون و غلظت فسفر گیاه گشنیز در مقایسه با شاهد مثبت (تیمار شیمیایی) و شاهد منفی ارزیابی شد. نتایج بررسی پارامترهای فوق حاکی از مثبت بودن اثرات استفاده از قارچهای مورد آزمایش بود وزن تر وخشک بخش هوایی گشنیز، تیمار تلفیقی قارچهای میکوریز- شبه میکوریز (تیمار PIV) دارای عملکردی مشابه نسبت به تیمار شیمیایی شاهد مثبت (PC) ارزیابی شد و تیمار منفرد قارچ میکوریز Rhizophagus irregularis دارای بهترین عملکرد در بین قارچهای میکوریز بود. تیمار قارچ شبه میکوریز دارای عملکرد ضعیف‌تری بر این پارامتر بود. نتایج مشابهی برای وزن خشک ریشه دیده شد. در پارامتر شاخص کلروفیل قارچ شبه میکوریز P. indica دارای بالاترین عملکرد (حتی بالاتر از شاهد مثبت) بود. تیمار تلفیقی PIV و تیمار میکوریزی منفرد V (Diversispora versiformis) با تیمار شیمیایی شاهد مثبت در یک گروه قرار گرفتند. در پارامتر درصد کلنیزاسیون مشخص گردید که قارچهای میکوریز R. irregularis و
D. versiformis دارای بالاترین عملکرد بودند و نتایج نشان داد که تلفیق قارچ شبه میکوریز P. indica با قارچ R. irregularis، توانایی کلنیزاسیون ریشه گیاه را افزایش داده است. در فراهمی فسفر برای ریشه گیاه گشنیز، تیمار PI (تلفیق قارچ میکوریز و شبه میکوریز) دارای عملکرد بالاتری نسبت به سایر تیمارهای قارچی و شیمیایی بود ولی در بخش فسفر هوایی، بالاترین عملکرد مربوط به تیمار قارچ P. indica بود که بنظر میرسد که این قارچ هرچند که در فراهمی فسفر برای ریشه گشنیز نسبت به قارچهای میکوریز دارای عملکرد پایین‌تری میباشد ولی از نظر تاثیر بر فاکتور انتقال فسفر از ریشه به بخش هوایی گیاه نسبت به قارچهای میکوریز توان‌مندتر عمل کرده است. در جمع‌بندی نتایج این آزمایش میتوان گفت که استفاده از قارچهای مورد استفاده در این آزمایش برای گیاه گشنیز بصورت مثبت ارزیابی گردید. طبق نتایج این تحقیق میتوان در کشت سبزی‌ها به منظور کاهش مصرف کودهای فسفاته از قارچهای میکوریزی جهت افزایش عملکرد گیاه استفاده کرد.
سپاسگزاری
مقالــه حاضــر بخــشی از پایــان نامــه مقطع کارشناسی ارشد بوده که در آزمایشگاههای باغبانی و بیولوژی خاک دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز انجام شده است که بدینوسیله نویسندگان مقاله از حمایتهای آنان قدردانی می نمایند.
)