اثر نانوسیلیس و سیلیسیم بر برخی صفات فیزیولوژیک و بیوشیمیایی نیشکر در شرایط رژیم های کم آبیاری

سابقه و هدف: تنش خشکی، عامل اصلی محدودکننده غیرزیستی است که بر بهره وری و کیفیت نیشکر در سراسر جهان تاثیر می گذارد. کمبود آب با اثرگذاری بر جنبه های فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاه، از جمله روابط آبی، فتوسنتز، محتوای کلروفیل و ایجاد تنش اکسیداتیو، موجب کاهش عملکرد نیشکر می شود. سیلیسیم به عنوان عنصری مفید، نقش مهمی در افزایش تحمل گیاهان به تنش های غیرزیستی از جمله خشکی دارد. این عنصر با بهبود وضعیت آبی گیاه، حفظ رنگدانه های فتوسنتزی، تقویت سیستم آنتی اکسیدانی و افزایش تجمع متابولیت های سازگار، به بهبود تحمل در برابر خشکی کمک می کند. در این میان، نانوذرات سیلیسیم به دلیل اندازه کوچک و سطح ویژه بالا، از فراهمی زیستی و اثربخشی بیشتری نسبت به سیلیسیم معمولی برخوردار بوده و پتانسیل بالایی در ارتقای تحمل به خشکی نشان داده اند. بر این اساس، پژوهش حاضر با هدف مقایسه اثر نانوسیلیس و سیلیسیم معمولی بر تحمل به خشکی و ویژگی های فیزیولوژیک و بیوشیمیایی نیشکر انجام شد. مواد و روش ها: این آزمایش مزرعه ای به صورت کرت های یک بار خردشده و در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی، در مزرعه پلنت واریته CP۶۹-۱۰۶۲ در فصل زراعی ۱۴۰۳، در شرکت کشت و صنعت امام خمینی و با سه تکرار اجرا شد. عامل اصلی شامل سه دور آبیاری در فواصل ۷، ۱۰ و ۱۳ روز و عامل فرعی پنج سطح کاربرد برگی شامل: شاهد (بدون محلول پاشی)، ۱۵۰ و ۳۰۰ میلی گرم بر لیتر نانوسیلیس، و ۳۰۰ و ۶۰۰ میلی گرم بر لیتر سیلیسیم بود. تیمارهای محلول پاشی سیلیسیم در دو نوبت و در مرحله رشد سریع گیاه (مرحله ۳ بر اساس مقیاس BBCH)، از اوایل فروردین ماه و با فاصله زمانی ۱۵ روز اعمال شدند.یافته ها: نتایج نشان داد که با افزایش دور آبیاری، محتوای کاروتنوئیدها، کلروفیل a و b، شاخص کلروفیل، محتوای نسبی آب برگ، عملکرد نیشکر و عملکرد شکر به طور معنی داری کاهش یافت، در حالی که فعالیت آنزیم های کاتالاز، پراکسیداز، سوپراکسید دیسموتاز و غلظت مالون دی آلدئید افزایش یافت. تیمار نانوذرات سیلیس، به ویژه در غلظت ۳۰۰ میلی گرم بر لیتر، به طور موثر آثار نامطلوب کم آبیاری را کاهش داده و منجر به افزایش قابل توجه عملکرد نیشکر و شکر شد. این تیمار همچنین موجب افزایش شاخص کلروفیل، کلروفیل a و b، و حفظ مقادیر بالاتر هدایت روزنه ای و محتوای نسبی آب برگ گردید. برگ های تیمارشده با نانوسیلیس ۳۰۰ میلی گرم بر لیتر بیشترین تجمع سیلیسیم را نشان دادند. علاوه بر این، در همین تیمار بالاترین فعالیت آنزیم های پراکسیداز، کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز و کمترین میزان مالون دی آلدئید مشاهده شد. برتری نانوسیلیس نسبت به سیلیکات سدیم معمولی احتمالا ناشی از فراهمی زیستی بالاتر آن است.نتیجه گیری: به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان داد که کاربرد نانوذرات سیلیس در مقایسه با سیلیسیم، از طریق بهبود صفات فتوسنتزی و تقویت سیستم دفاع آنتی اکسیدانی، موثرتر عمل کرده و موجب افزایش تحمل نیشکر به شرایط کم آبیاری می شود. این ویژگی ها نانوذرات سیلیس را به راهبردی کارآمد برای مدیریت تنش کم آبیاری و بهینه سازی تولید نیشکر در شرایط خشکی ناشی از محدودیت آبی تبدیل می کند.

کلیدواژه ها:

فعالیت آنتی اکسیدانی ، عملکرد نی ، محتوای کلروفیل ، محتوای مالون دی آلدئید ، هدایت روزنه ای