دوره 14، شماره 1 - ( بهار و تابستان 1405 )                   جلد 14 شماره 1 صفحات 81-71 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Elyasi S P, Tabari M, Abedi M. (2026). The Effect of Drought Stress on the Gas Exchange, Water Relations, and Photosynthetic Pigments in the Leaves of the Medicinal Plant (Crataegus pentagyana Waldst. & Kit. ex Willd.). Ecol Iran For. 14(1), 71-81. doi:10.61882/ifej.2026.596
URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-596-fa.html
الیاسی سید پدرام، طبری کوچکسرائی مسعود، عابدی مهدی.(1405). تاثیر تنش خشکی روی تبادلات گازی، روابط آبی و رنگ‎دانه‌های فتوسنتزی برگ گیاه دارویی سیاه‎ ولیک بوم شناسی جنگل های ایران (علمی- پژوهشی) 14 (1) :81-71 10.61882/ifej.2026.596

URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-596-fa.html


1- گروه جنگل‎ داری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران
2- گروه مرتع‎ داری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران
چکیده:   (1602 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: خشکی یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر بقای گیاهان است که می‌تواند تأثیرات قابل‎ توجهی بر رشد، توسعه و بهره‌وری آن‌ها داشته باشد، به‎خصوص در مناطق خشک و نیمه‌خشک که تغییرات اقلیمی منجربه تشدید این پدیده شده‎اند. گونه سیاه ‎ولیک (.Waldst. & Kit. ex WilldCrataegus pentagyana ) یکی از گیاهان دارویی ارزشمند در جنگل‌های شمال ایران است که به‎دلیل توانایی سازگاری با زیستگاه‌های مختلف، نقش مهمی در حفظ تنوع‎ زیستی و پایداری اکوسیستم‌های جنگلی ایفا می‌کند. این گیاه به‎دلیل ارزش‌های اکولوژیکی بالا، از جمله حفاظت از تنوع ‎زیستی و حیات ‎وحش، به‌عنوان یک گونه پیش‌آهنگ و پرستار برای استقرار گیاهان در مرحله توالی اولیه نیز شناخته می‌شود و به لحاظ توانایی در کنترل آلودگی‌های شهری اهمیت ویژه‌ای دارد؛ همچنین، نه‎تنها به‎عنوان یک منبع دارویی ارزشمند شناخته می‌شود، بلکه به تقویت خاک و بازسازی محیط‌های تخریب‌شده کمک می‌کند. در مجموع، با توجه به اهمیت آن در حفاظت و بازسازی عرصه‌های جنگلی تخریب ‎یافته مناطق کوهستانی و نیز دره‌های خشک تا نیمه‎خشک شمال کشور و از طرفی ظهور پدیده‎های خشک‎سالی و گرمایش جهانی در سال‎های اخیر، مطالعه پاسخ‌های این گیاه به تنش خشکی می‌تواند راهکاری را برای حفاظت آن در برابر تغییرات اقلیمی و نیز مدیریت منابع آب در نهالستان‎های تولید نهال و احیای جنگل‎های مخروبه ارائه دهد. در واقع، هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر تنش خشکی بر صفات اکوفیزیولوژیکی برگ این گونه است تا واکنش‌های مربوط به تبادلات گازی، روابط آبی و رنگدانه‌های فتوسنتزی آن در شرایط قطع شدن طولانی‎مدت آبیاری و پیامدهای آن بر سلامت و بقای نهال مورد شناسایی قرار گیرد.
مواد و روش‌ها: برای انجام این تحقیق در اواخر زمستان 1401، تعداد 54 اصله نهال‌ گلدانی دو‌ساله و همگن گیاه دارویی سیاه ‎ولیک (به ارتفاع 5 ± 50 سانتی‎متر و قطر 2 ± 5 میلی‎متر)، از نهالستان تولید نهال جنگلی لاجیم سوادکوه تهیه شد. نهال‌ها پس از انتقال به گلخانه دانشکده منابع طبیعی نور (دانشگاه تربیت مدرس) به ‎دنبال یک ‌ماه آبیاری در شرایط رطوبت مزرعه در شش سطح تیمار و با سه تکرار چهارتایی به‎صورت طرح کاملاً تصادفی تحت آزمایش تنش خشکی قرار گرفتند. در واقع، نهال‎ها در معرض قطع آبیاری قرار گرفتند و با توجه به سطوح شش ‎گانه تیمارها، در روزهای سوم، هفتم، چهاردهم، بیست و یکم، بیست و هشتم و سی و پنجم از نظر صفات تبادلات گازی، روابط آبی و رنگدانه‌های فتوسنتزی اندازه‌گیری شدند. برای اندازه‌‌گیری فتوسنتز و تعرق، از برگ‌های یک پنجم بالایی نهال به‎‎وسیله دستگاه فتوسنتز متر در شرایط طبیعی دما، نور و رطوبت نسبی هوا (در ساعات 9/5 تا 11 صبح) استفاده شد. آنگاه، از هر نهال سه برگ از توسعه ‎یافته‌ترین و بالغ‌ترین انتخاب شد و پس از طی فرایندهای لازم و خشک شدن در آون (دمای 70 درجه سانتی‌گراد به‎مدت 48 ساعت) با استفاده از فرمول تعیین شده محتوای نسبی آب برگ محاسبه شد. محتوای نشت الکترولیت (به‎عنوان شاخص آسیب غشای سلولی استفاده شد) نیز از طریق تهیه نمونه‌های یک ‎سانتی‌متر مربعی از قسمت میانی برگ‌های تازه بالغ و سپس به دنبال اندازه‌گیری هدایت الکتریکی اولیه آنها و قرار گرفتن به‎مدت 12 ساعت در حمام بِن‌ماری (دمای 80 درجه سانتی‌گراد) و اندازه‌گیری هدایت الکتریکی کل، مطابق فرمول مربوطه تعیین شد. برای اندازه ­گیری رنگدانه‌های فتوسنتزی، برگ‌های منجمد شده بعد از عصاره‌گیری و مراحل سانتریوفیوژ، مقدار جذب محلول رویی در طول موج‌های 470، 645 و 663 با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتر قرائت شد. بدین ترتیب، محتوای کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوئید بر حسب میلی‌گرم بر گرم وزن تر با استفاده از معادلات پیشنهاد شده تعیین گردید. تجزیه و تحلیل داده‌ها با استفاده از نرم‎افزار SPSS26 و رسم نمودارها با نرم‎افزار Excel انجام شد. برای بررسی نرمال‎ بودن داده‌ها از آزمون کولموگروف-اسمیرنوف، برای تعیین معنی‌داری داده‌ها از تجزیه واریانس یک‌طرفه (one-way-ANOVA) و برای مقایسه میانگین‌ها از آزمون Tukey (در سطوح اطمینان پنج درصد و یک درصد) استفاده شد.
یافته‌ها: با افزایش شدت خشکی، نرخ فتوسنتز، تعرق و محتوای نسبی آب برگ به‎طور معنی‌داری کاهش یافت. به عبارتی، فتوسنتز در قطع آبیاری روزهای چهاردهم 62 درصد و سی و پنجم 90/5 درصد نسبت به قطع آبیاری روز سوم کاهش نشان داد. این کاهش برای تعرق به ترتیب 12/5 و 68 در صد، برای محتوای نسبی آب 19 و 60/6 درصد و برای کلروفیل کل 22/7 و 68/2 درصد بود. این در حالی است که، نشت الکترولیت در قطع آبیاری روزهای چهاردهم و سی و پنجم به‎ترتیب 8 و 14/4 درصد افزایش نشان داد. محتوای کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل، کاروتنوئید، و نسبت کلروفیل کل به کاروتنوئید تحت تاثیر خشکی به‎طور معنی‌داری کاهش یافتند، طوری‌که در تنش‎های شدید (قطع آبیاری روزهای بیست و یکم، بیست و هشتم و سی و پنجم) دچار افت قابل ملاحظه‌ای شدند.
نتیجه‌گیری: تحقیق حاضر نشان می ­دهد که خشکی به‎عنوان یکی از عوامل اصلی استرس‌زا، تأثیرات قابل‎توجهی بر صفات اکوفیزیولوژیک نهال‌های گیاه دارویی سیاه ­ولیک دارد طوری که افزایش شدت آن می‌تواند تأثیر منفی بر سلامت کلی گیاه داشته باشد. در حقیقت، این تحقیق آشکار ساخت که عدم تعادل در سیستم فتوسنتزی و اختلال در تولید و سنتز کلروفیل و به‎طور کلی آسیب‎ پذیری معنی‌دار نهال سیاه ‎ولیک به تنش خشکی، موقعی که نهال آن بیش از 14 روز از آب محروم شود، اتفاق می‌افتد. همچنین، این مطالعه اهمیت مدیریت منابع آب در نهالستان‎ های جنگلی و فضاهای سبز شهری و برون‎ شهری و درک بهتر واکنش نهال سیاه ‎ولیک به تنش خشکی را در راستای بهبود عملکرد و نیز حفاظت از آن در برابر تغییرات اقلیمی تأکید می‌کند.
متن کامل [PDF 1355 kb]   (466 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: اکولوژی جنگل
دریافت: 1404/4/14 | پذیرش: 1404/8/9

فهرست منابع
1. Ahmadipour, S., Arji, E., Abbasi, A., & Abdousi, V. (2019). Morphological, physiological, and biochemical changes in young plants of three olive cultivars (Olea europaea L.) under drought stress conditions. Iranian Journal of Horticultural Science, 50(2), 275-286. [DOI:10.22059/ijhs.2017.242485.1326 [In Persian]]
2. Arabshahi, M., & Mobasser, H. R. (2017). Effect of drought stress on carotenoid and chlorophyll contents and osmolyte accumulation. Chemistry Research Journal, 2(3), 193-197. [DOI:10.22077/jdcr.2024.7645.1069]
3. Babaei, L., Sharifani, M. M., Darvishzadeh, R., Abbaspour, N., & Henareh, M. (2021). Impact of drought stress on photosynthetic response of some pear species. International Journal of Horticultural Science and Technology, 8(4), 353-369. [DOI:10.22059/ijhst.2020.309629.394]
4. Barry, A. M., Bein, B., Zhang, Y., & Wason, J. W. (2024). Linking physiological drought resistance traits to growth and mortality of three northeastern tree species. Tree Physiology, 44(9). [DOI:10.1093/treephys/tpae095]
5. Burlett, R., Santiago Trueba, S., Torres-Ruiz, J. M., Paul Bouteiller, X. P., Nicolas, K., Martin-StPaul, N. K., Forget, G., Camille Parise, C., Cochard, H., & Delzon, S. (2025). Minimum leaf conductance during drought: unravelling its variability and impact on plant survival. New Phytologist, 246(3), 1001-1014. [DOI:10.1111/nph.70052]
6. Campos, P. S., Quartin, V., Ramalho, J. C., & Nunes, M. A. (2003). Electrolyte leakage and lipid degradation account for cold sensitivity in leaves of Coffea sp. Plants. Journal of Plant Physiology, 160(3), 283-292. [DOI:10.1078/0176-1617-00833]
7. Chen, D., Wang, S., Yin, L., & Deng, X. (2018). How does silicon mediate plant water uptake and loss under water deficiency? Frontiers in Plant Science, 9, 340168. [DOI:10.3389/fpls.2018.00281]
8. Danaeipour, Z., & Haddad, R. (2020). Influence of drought stress on photosynthetic characteristics and protective enzymes in plants. Iranian Journal of Genetics and Plant Breeding, 9(1), 114-129. [DOI:10.30479/ijgpb.2020.13794.1278]
9. Arnon, D. I. (1949). Copper Enzymes in Isolated Chloroplasts. Polyphenoloxidase in Beta Vulgaris, Plant Physiology, 24(1), 1-15. [DOI:10.1104/pp.24.1.1]
10. Demidchik, V., Straltsova, D., Medvedev, S. S., Pozhvanov, G. A., Sokolik, A., & Yurin, V. (2014). Stress-induced electrolyte leakage: the role of K+-permeable channels and involvement in programmed cell death and metabolic adjustment. Journal of Experimental Botany, 65(5), 1259-1270. [DOI:10.1093/jxb/eru004]
11. Emami, A., Shabanian, N., Rahmani, M. S., Khadivi, A., & Mohammad-Panah, N. (2018). Genetic characterization of the Crataegus genus: Implications for in situ conservation. Scientia Horticulturae, 231, 56-65. [DOI:10.1016/j.scienta.2017.12.014]
12. Gardiner, E.S., & Krauss, K.W. (2001). Photosynthetic light response of flooded cherrybark oak (Quercus pagoda) seedlings grown in two light regimes. Tree Physiology, 21(15), 1103-1111. [DOI:10.1093/treephys/21.15.1103]
13. Han, C., Chen, J., Liu, Z., Chen, H., Yu, F., & Yu, W. (2022). Morphological and physiological responses of Melia azedarach seedlings of different provenances to drought stress. Agronomy. 12(6), 1461. [DOI:10.3390/agronomy12061461]
14. Hussain, H. A., Hussain, S., Khaliq, A., Ashraf, U., Anjum, S. A., Men, S., & Wang, L. (2018). Chilling and drought stresses in crop plants: Implications, cross talk, and potential management opportunities. Frontiers in Plant Science, 9, 348835. [DOI:10.3389/fpls.2018.00393]
15. Jafarnia, S., Akbarinia, M., Hosseinpour, B., Modarres Sanavi, S. A. M., & Salami, S. A. (2018). Effect of drought stress on some growth, morphological, physiological, and biochemical parameters of two different populations of Quercus brantii. Forest-Biogeosciences and Forestry, 11(2), 212. https://doi.org/10.3832/ifor2496-010 [DOI:10.3832/ifor2496-010 [In Persian]]
16. Jia, Y., Xiao, W., Ye, Y., Wang, X., Liu, X., Wang, G., Li, G., & Wang, Y. (2020). Response of photosynthetic performance to drought duration and re-watering in maize. Agronomy, 10(4), 533. [DOI:10.3390/agronomy10040533]
17. Karimi, A., Tabari, M., Javanmard, Z., & Bader, M. K. F. (2022a). Drought effects on morpho-physiological and biochemical traits in Persian oak and black poplar seedlings. Forests 13(3), 399. [DOI:10.3390/f13030399]
18. Karimi, A., Tabari, M., Javanmard, Z., & Neirynck, J. (2022b). Drought stress tolerance in seedlings of four deciduous species, common in nurseries of semi-arid region of Iran. Ecopersia, 10(2), 165-172. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.23222700.2022.10.2.6.1
19. Kaur, S., & Kumar, P. (2020). Morpho-physiological and biochemical response of plants under drought stress. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 9(4), 352-357.
20. Kebbas, S., Benseddik, T., Makhlouf, H., & AID, F. (2018). Physiological and biochemical behaviour of Gleditsia triacanthos L. young seedlings under drought stress conditions. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 46(2), 585-592. [DOI:10.15835/nbha46211064]
21. Kordrostami, F., Shirvany, A., Attarod, P., & Khoshnevis, M. (2017). Physiological responses of Robinia pseudoacacia seedlings to drought stress. Forest and Wood Products, 70(3), 393-400. [DOI:10.22059/jfwp.2017.47657.436]
22. Lal, R., & Stewart, B. A. (Eds.). (2010). Food Security and Soil Quality. CRC Press. [DOI:10.1201/EBK1439800577]
23. Lambers, H., Oliveira, R.S. (2019). Plant Water Relations. In: Plant Physiological Ecology, Springer, Cham. [DOI:10.1007/978-3-030-29639-1_5]
24. Liu, B., Liang, J., Tang, G., Wang, X., Liu, F., & Zhao, D. 2019. Drought stress effects on growth, water use efficiency, gas exchange and chlorophyll fluorescence of Juglans rootstocks. Scientia Horticulturae, 250, 230-235. [DOI:10.1016/j.scienta.2019.02.056]
25. Liu, Q., Xu, X., Liang, J., Zhang, S., Wang, G., & Liu, Y. (2025). Physiological mechanisms and drought resistance assessment of four dominant species on the Loess Plateau under drought stress. Physiologia Plantarum, 177(3), e70261. [DOI:10.1111/ppl.70261]
26. Maurel, C., Verdoucq, L., & Rodrigues, O. (2016). Aquaporins and plant transpiration. Plant, Cell & Eenvironment, 39(11), 2580-2587. [DOI:10.1111/pce.12814]
27. Nazhand, A., Lucarini, M., Durazzo, A., Zaccardelli, M., Cristarella, S., Souto, S. B., Silva, A. M., Severino, P., Souto, E. B., & Santini, A. (2020). Hawthorn (Crataegus spp.): An updated overview on its beneficial properties. Forests, 11(5), 564. [DOI:10.3390/f11050564]
28. Oguchi, R., Hikosaka, K., & Hiura, T. (2006). Leaf anatomy and light acclimation in woody seedlings after gap formation in a cool-temperate deciduous forest. Oecologia, 149, 571-582. [DOI:10.1007/s00442-006-0485-1]
29. Pamungkas, S. S. T., & Farid, N. (2022). Drought stress: Responses and mechanism in plants. Reviews in Agricultural Science, 10(0), 168-185. [DOI:10.7831/ras.10.0_168]
30. Paull, R. E. (1981). Temperature-Induced Leakage from chilling-sensitive and chilling-resistant plants. Plant Physiology, 68(1), 149-153. [DOI:10.1104/pp.68.1.149]
31. Safavi Bakhtiari, E., Mousavi, A., Yadegari, M., Haghighati, B., & Martínez-García, P.J. (2025). Physiological and biochemical responses of almond (Prunus dulcis) cultivars to drought stress in semi-arid conditions in Iran. Plants, 14(5), 734. [DOI:10.3390/plants14050734]
32. Senge, M. O., Ryan, A. A., Letchford, K. A., MacGowan, S. A., & Mielke, T. (2014). Chlorophylls, symmetry, chirality, and photosynthesis. Symmetry, 6(3),781-843. [DOI:10.3390/sym6030781]
33. Shahzad, M. A., Jan, S. U., Afzal, F., Khalid, M., Gul, A., Sharma, I., ... & Ahmad, P. (2016). Drought stress and morphophysiological responses in plants. Water Stress and Crop Plants: A sustainable approach, 2, 452-467. [DOI:10.1002/9781119054450.ch27]
34. Siddique, Z., Jan, S., Imadi, S. R., Gul, A., & Ahmad, P. (2016). Drought stress and photosynthesis in plants. Water Stress and Crop Plants: A Sustainable Approach, 1, 1-11. [DOI:10.1002/9781119054450.ch1]
35. Simkin, A. J., Kapoor, L., Doss, C. G. P., Hofmann, T. A., Lawson, T., & Ramamoorthy, S. (2022). The role of photosynthesis related pigments in light harvesting, photoprotection and enhancement of photosynthetic yield in planta. Photosynthesis Research, 152(1), 23-42. [DOI:10.1007/s11120-021-00892-6]
36. Singh, S. K., Reddy, V. R., Fleisher, D. H., & Timlin, D. J. (2017). Relationship between photosynthetic pigments and chlorophyll fluorescence in soybean under varying phosphorus nutrition at ambient and elevated CO2. Photosynthetica, 55(3), 421-433. https://doi10.1007/s11099-016-0657-0 [DOI:10.1007/s11099-016-0657-0]
37. Sisakht Nejad, M., & Zolfaghari, R. (2015). The Effect of water stress on gas exchange in two Iranian oak species (Quercus brantii) and Vyvl (Quercus libani). Journal of Zagros Forests Research, 1(2), 15-31.
38. http://yujs.yu.ac.ir/jzfr/article-1-38-en.html [In Persian]
39. Solymosi, K., & Mysliwa-Kurdziel, B. (2017). Chlorophylls and their Derivatives Used in Food Industry and Medicine. Mini Reviews in Medicinal Chemistry, 17(13), 1194-1222. [DOI:10.2174/1389557516666161004161411]
40. Sun, P., Grignetti, A., Liu, S., Casacchia, R., Salvatori, R., Pietrini, F., Loreto, F., Centritto, M. (2008) Associated changes in physiological parameters and spectral reflectance indices in olive (Olea europaea L.) leaves in response to different levels of water stress. International Journal of Remote Sensing, 29(6). doi:10.1080/01431160701373754 [DOI:10.1080/01431160701373754]
41. Sabti, H. (1994). Forests, Trees, and Shrubs of Iran. Yazd University Press, 286 p. [In Persian]
42. Whitmarsh, J., & Govindjee. (1999). The Photosynthetic Process. In: Singhal, G. S., Renger, G., Sopory, S. K., Irrgang, K. D., Govindjee (eds). (1999). Concepts in Photobiology. Springer, Dordrecht. [DOI:10.1007/978-94-011-4832-0_2]
43. Xing, D., Zhang, Q., Wu, Y., Zhao, K., Wang, J., Yan, S., & Li, Z. (2024). Use of transpiration water and leaf intracellular retained water in tomato (Solanum lycopersicum L.) plants subjected to different water supply strategies. Scientia Horticulturae, 337, 113520. [DOI:10.1016/j.scienta.2024.113520]
44. Yang, Y., Liu, Q., Han, C., Qiao. Y.Z., Yao, X.Q., & Yin, H.J. (2007). Influence of water stress and low irradiance on morphological and physiological characteristics of Picea asperata seedlings. Photosynthetica, 45(4), 613-619. [DOI:10.1007/s11099-007-0106-1]
45. Yi, L., Li, B., Korpelainen, H., Yu, F., Wu, L., & Liu, M. (2021). Mechanisms of drought response in Populus. Southern Forests: A Journal of Forest Science, 82(4), 359-366. https://www.ajol.info/index.php/sfjfs/article/view/203524 [DOI:10.2989/20702620.2020.1733755]
46. Zaffaroni, M., Cunniffe, N. J., & Bevacqua, D. (2020). An ecophysiological model of plant-pest interactions: the role of nutrient and water availability. Journal of the Royal Society, Interface, 17(172), 20200356. [DOI:10.1098/rsif.2020.0356]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به بوم‏شناسی جنگل‏های ایران می‌باشد.

طراحی و برنامه نویسی: یکتاوب افزار شرق

© 2026 CC BY-NC 4.0 | Ecology of Iranian Forest

Designed & Developed by: Yektaweb