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:   (958 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]   (17 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