جلد 11، شماره 2 - ( (پاییز و زمستان) 1403 )
سال1403، جلد11 شماره 2 صفحات 223-207 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Sasanian A, Bashirzadeh A, Kamali E. (2025). Influence of magnetic field intensity and exposure time on germination and physiological traits of rice (Oryza sativa) under cold stress. Iranian J. Seed Res.. 11(2), 207-223.
URL: http://yujs.yu.ac.ir/jisr/article-1-636-fa.html
URL: http://yujs.yu.ac.ir/jisr/article-1-636-fa.html
ساسانیان عباس، بشیرزاده علی، کمالی ابراهیم. اثر شدت و مدت میدان الکترومغناطیسی بر جوانهزنی و ویژگیهای فیزیولوژیک برنج (Oryza sativa) تحت تنش سرما پژوهشهای بذر ایران 1403; 11 (2) :223-207
واحد آستارا، دانشگاه آزاد اسلامی ، ali.bashirzadeh56@iau.ac.ir
چکیده: (315 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه: برنج (Oryza sativa L.) به‌عنوان یکی از مهم‌ترین غلات جهان، منبع اصلی تغذیه برای بیش از یک‌سوم جمعیت کره زمین به‌شمار می‌رود. این محصول راهبردی، در مقایسه با سایر غلات، حساسیت بیشتری به تنش دمای پایین دارد. پیش‌تیمار بذر یک ابزار زیست فناورانه و یک رویکرد ساده، عملی، مؤثر، سازگار با محیط‌زیست و مقرون‌به‌صرفه برای بهبود تحمل گیاه به تنش‌های مختلف محیطی و افزایش جوانهزنی بذر است. این پژوهش با هدف بررسی واکنش‌های جوانهزنی و فیزیولوژیکی بذر برنج در شدت و زمان‌های مختلف میدان الکترومغناطیسی به تنش سرما طراحی و اجرا شد.
مواد و روش‌ها: آزمایشی در سال 1403 به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با عامل‌های میدان الکترومغناطیسی در چهار سطح، زمان در دو سطح و تنش سرما در سه سطح روی برنج رقم هاشمی در سه تکرار در دانشگاه آزاد اسلامی واحد آستارا اجرا شد. بذرهای برنج در یک کیسه پلاستیکی تحت میدان‌های مغناطیسی با شدت (صفر، 50، 100 و 150 میلی‌تسلا) و زمان‌های (30 و 60 دقیقه) و سه سطح تنش سرما (10، 15 و 25 درجه سلسیوس) تیمار شدند. جهت آزمایش دوم و استقرار گیاهچه از سینی پلاستیکی استفاده گردید. نشاهای سالم، به گلدان‌های پلاستیکی حاوی ماسه منتقل شدند. پس از گذشت 25 روز، برای اندازه‌گیری صفات فیزیولوژیک گیاهچه استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان‌داد که شدت و مدت زمان میدان مغناطیسی و تنش سرما و برهمکنش آن‌ها برای اکثر صفات معنی‌دار بود. تنش سرما سبب افزایش معنی دار محتوای پرولین و مالوندیآلدئید و کاهش کلروفیل a و b شد. کمترین محتوای پرولین و مالوندیآلدئید در دمای 25 درجه سلسیوس و بدون میدان مغناطیسی به ترتیب 02/1 میکرومول بر گرم وزن تر و 40/4 میلی مول بر گرم وزن تر مشاهده شد. بیشترین درصد جوانهزنی با 9/98، طول ریشه‌چه با 6/69 میلیمتر، کلروفیلa با 807/0 میلیگرم بر گرم وزنتر، کلروفیلb با 99/0 میلیگرم بر گرم وزنتر در تیمار 100 میلی تسلا و دمای 25 درجه سلسیوس ثبت شد. سرعت جوانهزنی با 560/0 بر روز، طول ساقه چه با 63/58 میلیمتر، طول گیاهچه با 8/130 میلیمتر، وزن خشک ریشه چه با 25/3 میلیگرم، وزن خشک ساقه چه با 21/2 میلی گرم، وزن خشک گیاهچه با 46/5 میلیگرم، شاخص طولی بنیه گیاهچه با 5/13035، شاخص وزنی بنیه گیاهچه با 5/543 در شدت 100 میلی تسلا، 25 درجه سلسیوس و 30 دقیقه به دست آمد. صفات جوانهزنی و رشد گیاهچه با تنش سرما کاهش یافتند اما کاربرد میدان مغناطیسی تا 100 میلی‌تسلا باعث افزایش این صفات در هر سطح از دما گردید.
نتیجه‌گیری: در این رقم برنج تأثیر میدان الکترومغناطیسی تا 100 میلی‌تسلا بر ویژگیهای مرتبط با جوانهزنی و صفات فیزیولوژیکی، از جمله درصد، سرعت جوانهزنی و کلروفیل، معنادار بوده و منجر به افزایش این شاخص‌ها شده است. یافته‌ها نشان‌دهنده ظرفیت کاربرد میدان الکترومغناطیسی برای بهبود ویژگیهای جوانهزنی و برخی صفات فیزیوژیکی تحت شرایط تنش سرما است.
جنبه‌های نوآوری:
- اثر میدان مغناطیسی بر ویژگیهای جوانهزنی و فیزیولوژیکی بذرگیاه برنج تحت تنش سرما بررسی شد.
- پیش‌تیمار بذر با شدت 100 میلی‌تسلا در 60 دقیقه در تنش سرما 10 درجه سلسیوس محتوای پرولین و مالون دی آلدئید را افزایش داد.
- افزایش شدت میدان سبب افزایش معنی دار درصد جوانهزنی در تنش سرمای 10 درجه سلسیوس شد.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
فیزیولوژی بذر
دریافت: 1403/11/19 | ویرایش نهایی: 1403/12/24 | پذیرش: 1403/12/26 | انتشار الکترونیک: 1403/12/29
دریافت: 1403/11/19 | ویرایش نهایی: 1403/12/24 | پذیرش: 1403/12/26 | انتشار الکترونیک: 1403/12/29
فهرست منابع
1. Abdul-Baki, A.A., and Anderson, J.D. 1973. Vigor determination in soybean seed by multiple criteria 1. Crop Science, 13(6): 630-633. [DOI:10.2135/cropsci1973.0011183X001300060013x]
2. Afzal, I., Saleem, S., Skalicky, M., Javed, T., Bakhtavar, M.A., ul Haq, Z., Kamran, M., Shahid, M., Sohail Saddiq, M., Afzal, A., Shafqat, N., Dessoky, E.S., Gupta, A., Korczyk-Szabo, J., Brestic, M., and Sabagh, A.E.L. 2021. Magnetic field treatments improves sunflower yield by inducing physiological and biochemical modulations in seeds. Molecules, 26(7): 1-14. [DOI:10.3390/molecules26072022] [PMID] []
3. Aghaee, A., Moradi, F., Zare-Maivan, H., Zarinkamar, F., Irandoost, H.P., and Sharifi, P. 2011. Physiological responses of two rice (Oryza sativa L.) genotypes to chilling stress at seedling stage. African Journal of Biotechnology, 10(39): 7617-7621.
4. Akter, N., Biswas, P.S., Syed, M.A., Ivy, N.A., Alsuhaibani, A.M., Gaber, A., and Hossain, A. 2022. Phenotypic and molecular characterization of rice genotypes' tolerance to cold stress at the seedling stage. Sustainability, 14(9): 4871. [DOI:10.3390/su14094871]
5. Al-Allaf, S.J.A., and Al-Baker, R.A.H. 2022. Effectiveness of magnetic field in stimulation of biochemical and enzymes activities in seedling and callus of Nigella sativa. International Journal of Health Sciences, 6(S2): 3301-3314. [DOI:10.53730/ijhs.v6nS2.5818]
6. Alarcon, J.L.P., Cuesta, J.C., Molejon, M.R.B., Paragsa, J.D., and Ypon, N.M.Q. 2024. Investigating the influence of magnets in the growth of string bean (Phaseolus vulgaris) plant. American Journal of Life Science and Innovation, 3(1): 16-19. [DOI:10.54536/ajlsi.v3i1.2450]
7. Arnon, D.I. 1975. Copper enzymes in isolated chloroplasts; polyphenol-oxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology, 24: 1-15. [DOI:10.1104/pp.24.1.1] [PMID] []
8. Bandumula, N. 2018. Rice Production in Asia: Key to Global Food Security. Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences, 88: 1323-1328. [DOI:10.1007/s40011-017-0867-7]
9. Bates, I., Waldern, R.P., and Teare, I.D. 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil, 39: 205-207. [DOI:10.1007/BF00018060]
10. Belcher, E.W. 1995. The effect of seed condition and length of stratification on the germination of loblolly pine seed. Tree Planters' Notes, 46(4): 138-142.
11. Carbonell, M., Martínez, E., Florez, M., Maqueda, R., Pintor-Lopez, A., and Amaya, J. 2008. Magnetic field treatments improve germination and seedling growth in Festuca arundinacea Schreb. and Lolium perenne L. Seed Science and Technology, 36: 31-37. [DOI:10.15258/sst.2008.36.1.03]
12. Carbonell, M.V., Martinez, E., and Amaya, J.M. 2000. Stimulation of germination in rice (Oryza sativa L.) by a static magnetic field. Electro- and Magnetobiology, 19(1): 121-128. [DOI:10.1081/JBC-100100303]
13. Cong Dien, D., and Yamakawa, T. 2019. Phenotypic variation and selection for cold-tolerant rice (Oryza sativa L.) at germination and seedling stages. Agriculture, 9(8): 162. [DOI:10.3390/agriculture9080162]
14. De Freitas, G.M., Thomas, J., Liyanage, R., Lay, J.O., Basu, S., Ramegowda, V., do Amaral, M.N., Benitez, L.C., Bolacel Braga, E.J., and Pereira, A. 2019. Cold tolerance response mechanisms revealed through comparative analysis of gene and protein expression in multiple rice genotypes. PLoS ONE, 14(6): e0218019. [DOI:10.1371/journal.pone.0218019] [PMID] []
15. FAO. 2010. Rice in the global economy: Strategic research and policy issues for food security.
16. FAO. 2022. FAOSTAT online database. Food and Agriculture Organization of the United Nations.
17. Faraz Ali, M., Sajid Aqeel Ahmad, M., Gaafar, A.-R.Z., and Shakoor, A. 2024. Seed pre-treatment with electromagnetic field (EMF) differentially enhances germination kinetics and seedling growth of maize (Zea mays L.). Journal of King Saud University - Science, 36(5): 103184. [DOI:10.1016/j.jksus.2024.103184]
18. Farooq, M.A., Niazi, A.K., Akhtar, J., Saifullah, Farooq, M., Souri, Z., Karimi, N., and Rengel, Z. 2019. Acquiring control: The evolution of ROS-Induced oxidative stress and redox signaling pathways in plant stress responses. Plant Physiology and Biochemistry, 141: 353-369. [DOI:10.1016/j.plaphy.2019.04.039] [PMID]
19. Florez, M., Carbonell, M.V., and Martínez, E. 2007. Exposure of maize seeds to stationary magnetic fields: Effects on germination and early growth. Environmental and Experimental Botany, 59(1): 68-75. [DOI:10.1016/j.envexpbot.2005.10.006]
20. Ghane, S.G., Lokhande, V.H., and Nikam, T.D. 2012. Differential growth, physiological and biochemical responses of Niger (Guizotia abyssinica Cass.) cultivars to water-deficit (drought) stress. Acta Physiologiae Plantarum, 34(1): 215-225. [DOI:10.1007/s11738-011-0820-y]
21. Hafeez, M.B., Zahra, N., Ahmad, N., Shi, Z., Raza, A., Wang, X., and Li, J. 2023. Growth, physiological, biochemical and molecular changes in plants induced by magnetic fields: A review. Plant Biology, 25(1): 8-23. [DOI:10.1111/plb.13459] [PMID]
22. Hasan, M.M., Alharby, H.F., Uddin, M.N., Ali, M.A., Anwar, Y., Fang, X.-W., Hakeem, K.R., Alzahrani, Y., and Hajar, A.S. 2020. Magnetized water confers drought stress tolerance in Moringa biotype via modulation of growth, gas exchange, lipid peroxidation and antioxidant activity. Polish Journal of Environmental Studies, 29: 1625-1639. [DOI:10.15244/pjoes/110347]
23. Heath, R.L., and Packer, I. 1968. Photoperoxidation in isolated chloroplasts. I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Archives of Biochemistry and Biophysics, 125: 189-198. [DOI:10.1016/0003-9861(68)90654-1] [PMID]
24. Ibrahim, S., El-Liethy, M.A., Elwakeel, K.Z., Hasan, M.A.E.-G., Al Zanaty, A.M., and Kamel, M.M. 2020. Role of identified bacterial consortium in treatment of Quhafa wastewater treatment plant influent in Fayuom, Egypt. Environmental Monitoring and Assessment, 192(3): 1-10. [DOI:10.1007/s10661-020-8105-9] [PMID]
25. ISTA. 1979. The germination test. International Seed Testing Association. Seed Science and Technology, 4: 23-28.
26. Janalizadeh Qazvini, M., Nizami, A., Khazaei, H., Faizi, H., and Guldani, M. 2015. Effect of magnetic fields on seed germination and seedling growth of sesame (Sesamum indicum L.). Iranian Journal of Seed Research, 3(1): 1-13. [In Persian]
http://dx.doi.org/10.29252/yujs.3.1.1
27. Kataria, S., Baghel, L., and Guruprasad, K.N. 2017. Pre-treatment of seeds with static magnetic field improves germination and early growth characteristics under salt stress in maize and soybean. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 10: 83-90. [DOI:10.1016/j.bcab.2017.02.010]
28. Katsenios, N., Bilalis, D., Efthimiadou, A., Aivalakis, G., Nikolopoulou, A.-E., Karkanis, A., and Travlos, I. 2016. Role of pulsed electromagnetic field on enzyme activity, germination, plant growth and yield of durum wheat. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 6: 152-158. [DOI:10.1016/j.bcab.2016.03.010]
29. Katsenios, N., Christopoulos, M.V., Kakabouki, I., Vlachakis, D., Kavvadias, V., and Efthimiadou, A. 2021. Effect of pulsed electromagnetic field on growth, physiology and postharvest quality of kale (Brassica oleracea), wheat (Triticum durum) and spinach (Spinacia oleracea) microgreens. Agronomy, 11(7): 1364. [DOI:10.3390/agronomy11071364]
30. Kaur, S., Vian, A., Chandel, S., Singh, H.P., Batish, D.R., and Kohli, R.K. 2021. Sensitivity of plants to high frequency electromagnetic radiation: cellular mechanisms and morphological changes. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 20(1): 55-74. [DOI:10.1007/s11157-020-09563-9]
31. Kausar, A., and Ashraf, M. 2003. Alleviation of salt stress in pearl millet (Pennisetum glaucum L.) through seed treatments. Agronomie, 23(3): 227-234. [DOI:10.1051/agro:2002086]
32. Kumar, A., Singh, M., Singh, P.P., Singh, S.K., Singh, P.K., and Pandey, K.D. 2016. Isolation of plant growth promoting rhizobacteria and their impact on growth and curcumin content in Curcuma longa L. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 8: 1-7. [DOI:10.1016/j.bcab.2016.07.002]
33. Lone, J., Shikari, A., Sofi, N., Ganie, S., Sharma, M., Sharma, M., Kumar, M., Saleem, M.H., Almaary, K.S., Elshikh, M.S., Dwiningsih, Y., and Raza, M.A. 2022. Screening technique based on seed and early seedling parameters for cold tolerance of selected f2-derived f3 rice genotypes under controlled conditions. Sustainability, 14(14): 8447. [DOI:10.3390/su14148447]
34. Ma, Y., Dias, M.C., and Freitas, H. 2020. Drought and salinity stress responses and microbe-induced tolerance in plants. Frontiers in Plant Science, 11: 591911. [DOI:10.3389/fpls.2020.591911] [PMID] []
35. Maguire, J.D. 1962. Speed of germination-aid in selection and evaluation for seedling emergence and vigor. Crop Science, 2(2): 176-177. [DOI:10.2135/cropsci1962.0011183X000200020033x]
36. Mahdavi, B., Modares Sanavi, S.A.M., and Balouchi, H.R. 2008. Effect of electromagnetic field on seed germination and seedling growth of annual medics, barley, dodder and barnyard grass. Iranian Journal of Biology, 21(3): 433-443. [In Persian]
37. Maleki Narg Mousa, M., Balouchi, H., and Attarzadeh, M. 2015. Effect of seed priming on some germination traits and seedling growth of safflower under drought stress. Iranian Journal of Seed Research, 2(1): 1-10. [In Persian] [DOI:10.29252/yujs.2.1.1]
38. Michel, B.E., and Kaufmann, M.R. 1973. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000. Plant Physiology, 51(5): 914-916. [DOI:10.1104/pp.51.5.914] [PMID] []
39. Ministry of Agriculture-Jahad. 2019. Agricultural Statistics. Vol. 1. Crop Plants. Statistics, Information and Communication Technology Center, Ministry of Agriculture-Jahad, Tehran, Iran. [In Persian]
40. Mirmazloum, I., Kiss, A., Erdélyi, É., Ladányi, M., Németh, E.Z., and Radácsi, P. 2020. The effect of osmopriming on seed germination and early seedling characteristics of Carum carvi L. Agriculture, 10(4): 94. [DOI:10.3390/agriculture10040094]
41. Mohammadi, R., Roshandel, P., and Tadayon, A. 2019. The effects of magnetopriming on the growth, physiology and antioxidant systems in hyssop. Nova Biologica Reperta, 6(1): 106-115. [In Persian] [DOI:10.29252/nbr.6.1.106]
42. Mohidem, N.A., Hashim, N., Shamsudin, R., and Che Man, H. 2022. Rice for food security: Revisiting its production, diversity, rice milling process and nutrient content. Agriculture, 12(6): 741. [DOI:10.3390/agriculture12060741]
43. Panuccio, M., Chaabani, S., Roula, R., and Muscolo, A. 2018. Bio-priming mitigates detrimental effects of salinity on maize improving antioxidant defense and preserving photosynthetic efficiency. Plant Physiology and Biochemistry, 132: 465-474. [DOI:10.1016/j.plaphy.2018.09.033] [PMID]
44. Radzevicius, A., Upadhyaya, S., and Zare, R. 2022. Pre-exposure impact of electromagnetic field radiation on carnation. Pakistan Journal of Botany, 54(1): 1-10.
45. Reddy, K.R., Seghal, A., Jumaa, S., Bheemanahalli, R., Kakar, N., Redoña, E.D., Wijewardana, C., Alsajri, F.A., Chastain, D., Gao, W., Taduri, S., and Lone, A.A. 2021. Morpho-physiological characterization of diverse rice genotypes for seedling stage high- and low-temperature tolerance. Agronomy, 11(1): 112. [DOI:10.3390/agronomy11010112]
46. Rehman, H.U., Basra, S., Ahmed, M., and Farooq, M. 2011. Field appraisal of seed priming to improve the growth, yield, and quality of direct seeded rice. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 35(4): 357-365. [DOI:10.3906/tar-1004-954]
47. Rifna, E.J., Ratish Ramanan, K., and Mahendran, R. 2019. Emerging technology applications for improving seed germination. Trends in Food Science and Technology, 86: 95-108. [DOI:10.1016/j.tifs.2019.02.029]
48. Sarı, M.E., Demir, İ., Yıldırım, K., and Memiş, N. 2023. Magnetopriming enhance germination and seedling growth parameters of onion and lettuce seeds. International Journal of Agriculture Environment and Food Sciences, 7(3): 468-475. [DOI:10.31015/jaefs.2023.3.1]
49. Sarraf, M., Deamici, K.M., Taimourya, H., Islam, M., Kataria, S., Raipuria, R.K., Abdi, G., and Brestic, M. 2021. Effect of magnetopriming on photosynthetic performance of plants. International Journal of Molecular Sciences, 22: 9353. [DOI:10.3390/ijms22179353] [PMID] []
50. Shabrangy, A. 2024. Using magnetic fields to enhance the seed germination, growth, and yield of plants. In: Maghuly, F (Eds), Plant functional genomics: Methods and Protocols, 2: 375-395. Springer US. [DOI:10.1007/978-1-0716-3782-1_22] [PMID]
51. Sharma, H.S., Fleming, C., Selby, C., Rao, J., and Martin, T. 2014. Plant biostimulants: a review on the processing of macroalgae and use of extracts for crop management to reduce abiotic and biotic stresses. Journal of Applied Phycology, 26: 465-490. [DOI:10.1007/s10811-013-0101-9]
52. Singh, N., Singh, R., Meena, V., and Meena, R. 2015. Can we use maize (Zea mays) rhizobacteria as plant growth promoter. Vegetos, 28(1): 86-99. [DOI:10.5958/2229-4473.2015.00012.9]
53. Soran, M.-L., Stan, M., Niinemets, Ü., and Copolovici, L. 2014. Influence of microwave frequency electromagnetic radiation on terpene emission and content in aromatic plants. Journal of Plant Physiology, 171(15): 1436-1443. [DOI:10.1016/j.jplph.2014.06.013] [PMID] []
54. Ullah, A., Nisar, M., Ali, H., Hazrat, A., Hayat, K., Keerio, A.A., Ihsan, M., Laiq, M., Ullah, S., and Fahad, S. 2019. Drought tolerance improvement in plants: an endophytic bacterial approach. Applied Microbiology and Biotechnology, 103: 7385-7397. [DOI:10.1007/s00253-019-10045-4] [PMID]
55. Vasiqeh Shamsabadi, A., Modarres Sanavy, S.A.M., Modarres Vamghi, S.M., and Keshavarz, H. 2017. Effect of magnetic field on some physiological traits and germination of safflower crop seeds and four important weed species. Plant Research (Biology of Iran), 31(1): 184-196. [In Persian]
56. Xiao, N., Gao, Y., Qian, H., Gao, Q., Wu, Y., Zhang, D., Zhang, X., Yu, L., Li, Y., and Pan, C. 2018. Identification of genes related to cold tolerance and a functional allele that confers cold tolerance. Plant Physiology, 177(3): 1108-1123. [DOI:10.1104/pp.18.00209] [PMID] []
57. Yongbin, Q., Summat, P., Panyawut, N., Sikaewtung, K., Ditthab, K., Tongmark, K., Chakhonkaen, S., Sangarwut, N., Wasinanon, T., Kaewmungkun, K., and Muangprom, A. 2023. Identification of rice accessions having cold tolerance at the seedling stage and development of novel genotypic assays for predicting cold tolerance. Plants, 12(1): 215. [DOI:10.3390/plants12010215] [PMID] []
58. Zafar, S., and Jianlong, X. 2023. Recent advances to enhance nutritional quality of rice. Rice Science, 30(6): 523-536. [DOI:10.1016/j.rsci.2023.05.004]
59. Zhang, Q., Chen, Q., Wang, S., Hong, Y., and Wang, Z. 2014. Rice and cold stress: methods for its evaluation and summary of cold tolerance-related quantitative trait loci. Rice, 7: 1-12. [DOI:10.1186/s12284-014-0024-3] [PMID] []
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله پژوهشهای بذر ایران می باشد.
طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق
© 2025 CC BY-NC 4.0 | Iranian Journal of Seed Research
Designed & Developed by : Yektaweb
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.