واکنش رشد و نموی و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی توت فرنگی (Fragaria x ananassa Duch.) به سیستم کشت و غلظت‌های مختلف عناصر معدنی محلول غذایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مهاباد، مهاباد، ایران.

2 دانشیارگروه علوم باغبانی، واحد مهاباد، دانشگاه آزاد اسلامی، مهاباد، ایران.

3 دانشیار گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد مهاباد، مهاباد، ایران.

10.30466/rip.2023.54739.1284

چکیده

به‌منظور بررسی خصوصیات رشد و نموی، کیفی، عملکرد و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی توت‌فرنگی رقم آروماس تحت تاثیر سطوح مختلف هدایت الکتریکی محلول غذایی بر اساس تغییرات عناصر معدنی پرمصرف (EC= 0.65-1.3 dS/m) و سیستم کشت (گلخانه و فضای آزاد)، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح‌ بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تکرار انجام گردید. در طول آزمایش پارامترهای رشد و نموی، کیفی و بیوشیمیایی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. براساس نتایج آزمایش، اغلب صفات مورد بررسی همزمان با افزایش EC محلول ‌غذایی روندی افزایشی نشان دادند. به‌طوری‌که وزن خشک برگ، ویتامین ث و فعالیت آنزیم‌های SOD ،POD و CAT، با افزایش EC محلول غذایی از 0/65 به 1/3 (dS/m) افزایش معنی‌داری پیدا کردند. از طرفی در فضای آزاد پارامترهای محتوای آنتوسیانین (14/52 میلی‌گرم بر 100 گرم وزن تر)، ویتامین ث (51/99 میلی‌گرم بر 100 میلی‌لیتر آب میوه)، شاخص طعم (13/19)، محتوای فنل (84/01 میلی‌گرم اسید گالیک بر صد گرم وزن تر) و فلاونوئید (2/26 میلی‌گرم کوئرستین بر گرم وزن خشک) نسبت به گلخانه دارای میزان بیشتری بودند. همچنین فعالیت آنزیم ­های آنتی‌اکسیدانی نیز در گیاهان پرورش یافته در فضای آزاد بیشتر بود. با این حال سطح ویژه برگ و عملکرد در گیاهان پرورش یافته در سیستم گلخانه و EC 1.3 dS/m  بیشتر بود.  براساس نتایج آزمایش، امکان کشت بدون خاک توت فرنگی در شرایط فضای آزاد موفقیت ­آمیز بوده، به­ علاوه شاخص­ های کیفی در مقایسه با میوه ­های تولید شده در سیستم گلخانه که برای مصرف کنندگان بسیار حائز اهمیت است، به­ طور معنی‌داری افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها


آمارنامه کشاورزی. 1400. محصولات باغبانی و گلخانه‌ای. مرکز آموزش و ترویج کشاورزی، وزارت جهاد کشاورزی، 328 ص.
جلیلی­ مرندی، ر. 1389. فیزیولوژی تنش‌های محیطی و مکانیسم‌های مقاومت در گیاهان باغی. انتشارات جهاد دانشگاهی ارومیه، جلد اول، 636 ص.
رابط. ع. 1398. بررسی نقش توسعه گلخانه‌ای بر تولید و کارآفرینی در استان زنجان. مطالعات کارآفرینی و توسعه پایدار کشاورزی، 6(2): 41-54.‎
سیلسپور، م. 1398. راهنمای تهیه و استفاده از محلول­های غذایی برای کشت سبزی­های گلخانه­ای در سیستم کشت هیدروپونیک. موسسه تحقیقات آب و خاک، نشریه فنی شماره 580، 68 ص.
طاهرخانی، م. و رحمانی، د. 1385. تحلیلی بر تخصصی شدن الگوی کشت و نقش آن در توسعه روستایی نمونه موردی: کشت توت­فرنگی در منطقه ژاورود مریوان. برنامه‌ریزی و آمایش فضا، 10(1): 102-81.‎
عثمان­پور، س.، مظفری، ع.ا. و قادری، ن. 1399. اثر نانو‌ذرات سیلیس و جاسمونیک ‌اسید بر برخی ویژگی‌های مورفولوژیک توت‌فرنگی تحت تنش شوری. مجله روابط خاک و گیاه، 11(4): 64-51.‎
عشقی، س. و تفضلی­بندری، ع.ا. 1385. تغییرهای فتوسنتز و رشد رویشی در دوره گل­انگیزی توت­فرنگی رقم 'کردستان'. علوم و فنون باغبانی ایران، 7(1): 44-33.
قاسمی، ع.،  هدایت، م. و  شهریاری، م.ح. 1400. تأثیر محلول‌های غذایی مختلف بر برخی خصوصیات مورفولوژیکی گوجه­فرنگی تحت سیستم هیدروپونیک. دوازدهمین کنگره علوم باغبانی ایران.
کرمی. ف. و سرسیفی. م. 1399. مقایسه تولید توت­فرنگی در ایران با سایر کشورها. سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، موسسه آموزش و ترویج کشاورزی. نشر آموزش کشاورزی، 52 ص.
گنجه‌ای، ب. و گلچین، ا. 1390. تأثیر سطوح مختلف نیتروژن، پتاسیم و منیزیم بر عملکرد و شاخص‌های رشد گیاه توت‌فرنگی در محیط کشت هیدروپونیک. مجله علوم و فنون کشت‌های گلخانه‌ای، 2(4): 81-71.‎
ماجدی، م. 1373. روش‌های آزمایش شیمیایی مواد غذایی. انتشارات جهاد دانشگاهی تهران، 108 ص.
مرآتی، م.ج.، نیکنام، و.، حسن‌پور، ح. و میرمعصومی، م. 1394. مقایسه تأثیر تنش شوری بر رشد و پاسخ‌های آنتی‌اکسیدانی در اندام‌های مختلف گیاه پونه معطر (Mentha pulegium L.). مجله پژوهش‌های گیاهی (زیست شناسی ایران)، 28(5): 1097-1107.
مشایخی، پ.، تاتاری، م. و فلاحی، س. 1395. تأثیر غلظت­های مختلف نیتروژن، فسفر و پتاسیم بر برخی ویژگی­های کمی و کیفی توت­فرنگی در کشت هیدروپونیک.‎ پژوهشهای خاک (علوم خاک و آب)، 30(4): 402-391.
ملائی، ن.، طباطبائی، س. و شرفی، ی. 1399. تأثیر محلول­پاشی و محلول­دهی فسفر بر رشد, عملکرد و کیفیت توت­فرنگی در کشت هیدروپونیک. تغذیه گیاهان باغی، 3(2 )، 116-107.
Aebi, H. 1984. Catalase in vitro. In Methods in enzymology (Vol. 105, pp. 121-126). Academic press.
Alhaithloul, H.A., Galal, F.H. and Seufi, A.M. 2021. Effect of extreme temperature changes on phenolic, flavonoid contents and antioxidant activity of tomato seedlings (Solanum lycopersicum L.). PeerJ, 9: e11193.
Ali, B., Babar, M., Fatima, R.N., Mahmood, A., Sher, A., Siddique, T., Aslam, M.S., Afzal, S., Luqman, M., Shahzad, K. and Murad, T. 2023. Effect of Different Doses of NPK at Different Time Intervals on Growth, Yield and Quality of Strawberry CV. Chandler (Fragaria ananassa). Journal of Survey in Fisheries Sciences, 10(2S): 4095-4108.
Aminifard, M.H., Aroiee, H., Nemati, H., Azizi, M. and Jaafar, H.Z. 2012. Fulvic acid affects pepper antioxidant activity and fruit quality. African Journal of Biotechnology, 11(68): 13179-13185.
Botella, M.Á., Hernández, V., Mestre, T., Hellín, P., García-Legaz, M.F., Rivero, R.M., Martínez, V., Fenoll, J. and Flores, P. 2021. Bioactive compounds of tomato fruit in response to salinity, heat and their combination. Agriculture, 11(6): 534.
Beauchamp, C. and Fridovich, I. 1971. Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. Analytical biochemistry, 44(1): 276-287.
Caruso, G., Villari, A. and Villari, G. 2003. February. Quality characteristics of Fragaria vesca L. fruits influenced by NFT solution EC and shading. In South Pacific Soilless Culture Conference-SPSCC, 648: 167-175.
Caruso, G., Villari, G., Melchionna, G. and Conti, S. 2011. Effects of cultural cycles and nutrient solutions on plant growth, yield and fruit quality of alpine strawberry (Fragaria vesca L.) grown in hydroponics. Scientia Horticulturae, 129(3): 479-485.
Castro, G., Rodríguez-Delfín, A. and Hoyos, M. 2004. Marginal mineral nutrition of strawberry (Fragaria× ananassa) plants grown hydroponically. In International Symposium on Soilless Culture and Hydroponics, 697: 321-327.
Chang, C.C., Yang, M.H., Wen, H.M. and Chern, J.C. 2002. Estimation of total flavonoid content in propolis by two complementary colorimetric methods. Journal of Food and Drug Analysis, 10(3): 178-182.
Crawford, A.J., McLachlan, D.H., Hetherington, A.M. and Franklin, K.A. 2012. High temperature exposure increases plant cooling capacity. Current biology, 22(10): 396-397.
Daiponmak, W., Theerakulpisut, P., Thanonkao, P., Vanavichit, A. and Prathepha, P. 2010. Changes of anthocyanin cyanidin-3-glucoside content and antioxidant activity in Thai rice varieties under salinity stress. Science Asia, 36: 286-291.
Daneshmand, F., Arvin, M.J. and Kalantari, K.M. 2010. Physiological responses to NaCl stress in three wild species of potato in vitro. Acta Physiologiae Plantarum, 32(1): 91-101.
Darrow, G.M., 1966. The strawberry. History, breeding and physiology. The New England Institute for Medical Research.
De Bang, T.C., Husted, S., Laursen, K.H., Persson, D.P. and Schjoerring, J.K. 2021. The molecular–physiological functions of mineral macronutrients and their consequences for deficiency symptoms in plants. New Phytologist, 229(5): 2446-2469.
Ding, X., Jiang, Y., Zhao, H., Guo, D., He, L., Liu, F., Zhou, Q., Nandwani, D., Hui, D. and Yu, J. 2018. Electrical conductivity of nutrient solution influenced photosynthesis, quality, and antioxidant enzyme activity of pakchoi (Brassica campestris L. ssp. Chinensis) in a hydroponic system. PloS one, 13(8): e0202090.
FAO. 2024. FAOSTAT: Crops and livestock products domain, Strawberries – Production quantity and Yield (2022 data). Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome. Available at: https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL.
Feller, U. and Vaseva, I.I. 2014. Extreme climatic events: impacts of drought and high temperature on physiological processes in agronomically important plants. Frontiers in Environmental Science, 2: 39.
Ferrante, A. and Mariani, L. 2018. Agronomic management for enhancing plant tolerance to abiotic stresses: High and low values of temperature, light intensity, and relative humidity. Horticulturae, 4(3): 21.
García-Macías, P., Ordidge, M., Vysini, E., Waroonphan, S., Battey, N.H., Gordon, M.H., Hadley, P., John, P., Lovegrove, J.A. and Wagstaffe, A., 2007. Changes in the flavonoid and phenolic acid contents and antioxidant activity of red leaf lettuce (Lollo Rosso) due to cultivation under plastic films varying in ultraviolet transparency. Journal of agricultural and food chemistry, 55(25): 10168-10172.
Gruda, N.S. and Fernández, J.A. 2022. Optimising soilless culture systems and alternative growing media to current used materials. Horticulturae, 8(4): 292.
Hatfield, J.L. and Prueger, J.H. 2015. Temperature extremes: Effect on plant growth and development. Weather and Climate Extremes, 10: 4-10
Iqbal, M. and Ashraf, M. 2007. Seed preconditioning modulates growth, ionic relations, and photosynthetic capacity in adult plants of hexaploid wheat under salt stress. Journal of Plant Nutrition, 30(3): 381-396.
Jifon, G.E. and Lester, J.L. 2007. Effects of foliar potassium fertilization on muskmelon fruit quality and yield. Annual Report for TX-52F: 1-5.
Kim, S.J., Park, J.E., Bok, G.J., Kanth, B.K., Lam, V.P. and Park, J.S. 2018. High electrical conductivity of nutrient solution and application of methyl jasmonate promote phenylpropanoid production in hydroponically grown Agastache rugosa. Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 36(6): 841-852.
Krishna, P., Pandey, G., Thomas, R. and Parks, S. 2023. Improving blueberry fruit nutritional quality through physiological and genetic interventions: A review of current research and future directions. Antioxidants, 12(4): 810.
Lee, J., Durst, R.W., Wrolstad, R.E. and Collaborators: Eisele T Giusti MM Hach J Hofsommer H Koswig S Krueger DA Kupina; S Martin SK Martinsen BK Miller TC Paquette F Ryabkova A Skrede G Trenn U Wightman JD, 2005. Determination of total monomeric anthocyanin pigment content of fruit juices, beverages, natural colorants, and wines by the pH differential method: collaborative study. Journal of AOAC International, 88(5): 1269-1278.
Lester, G.E., Jifon, J.L. and Makus, D.J. 2010. Impact of potassium nutrition on postharvest fruit quality: Melon (Cucumis melo L) case study. Plant and Soil, 335: 117-131.
Li, L.I., Jia, L.I., Qing, G.A.O. and Jin-xing, C.H.E.N. 2015. Effects of day and night temperature difference on growth, development, yield and fruit quality of tomatoes. Yingyong Shengtai Xuebao, 26(9).
Maggio, A., Raimondi, G., Martino, A. and De Pascale, S. 2006. Soilless cultivation of saffron in Mediterranean environment. In III International Symposium on Models for Plant Growth, Environmental Control and Farm Management in Protected Cultivation, 718: 515-522.
Mishra, V., Ellouze, W. and Howard, R.J. 2018. Utility of arbuscular mycorrhizal fungi for improved production and disease mitigation in organic and hydroponic greenhouse crops. Journal of Horticulture, 5(03): 1-10.
Moya, C., Oyanedel, E., Verdugo, G., Flores, M.F., Urrestarazu, M. and Álvaro, J.E. 2017. Increased electrical conductivity in nutrient solution management enhances dietary and organoleptic qualities in soilless culture tomato. HortScience, 52(6): 868-872.
Nam, M.H., Jeong, S.K., Lee, Y.S., Choi, J.M. and Kim, H.G. 2006. Effects of nitrogen, phosphorus, potassium and calcium nutrition on strawberry anthracnose. Plant Pathology, 55(2): 246-249.
Navarro, J.M., Flores, P., Garrido, C. and Martinez, V. 2006. Changes in the contents of antioxidant compounds in pepper fruits at different ripening stages, as affected by salinity. Food Chemistry, 96(1): 66-73.
Nguyen, T.K.L., Yeom, M.S. and Oh, M.M. 2021. Effect of a newly-developed nutrient solution and electrical conductivity on growth and bioactive compounds in Perilla frutescens var. crispa. Agronomy, 11(5): 932.
Nin, S., Petrucci, W.A., Giordani, E. and Marinelli, C. 2018. Soilless systems as an alternative to wild strawberry (Fragaria vesca L.) traditional open-field cultivation in marginal lands of the Tuscan Apennines to enhance crop yield and producers’ income. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 93(3): 323-335.
Ordidge, M., García‐Macías, P., Battey, N.H., Gordon, M.H., John, P., Lovegrove, J.A., Vysini, E., Wagstaffe, A. and Hadley, P. 2012. Development of colour and firmness in strawberry crops is UV light sensitive, but colour is not a good predictor of several quality parameters. Journal of the Science of Food and Agriculture, 92(8): 1597-1604.
Pennycooke, J.C., Cox, S. and Stushnoff, C. 2005. Relationship of cold acclimation, total phenolic content and antioxidant capacity with chilling tolerance in petunia (Petunia× hybrida). Environmental and Experimental Botany, 53(2): 225-232.
Ranjbar, B., Naeimi, A. and Badsar, M. 2022. Designing an integrated model for strawberry growers’ behavior toward implementation of good agricultural practices in Iran. Environment, Development and Sustainability, 24(9):10924-10944.
Roosta, H.R., Mohammadian, F., Raghami, M., Hamidpour, M. and Mirdehghan, S.H. 2020. Effect of nutrient solution and pruning on plant growth, yield, and fruit quality of hot pepper grown in an NFT system. Journal of Agricultural Science and Technology, 22(6): 1537-1550.
Rouphael, Y., Cardarelli, M., Bassal, A., Leonardi, C., Giuffrida, F. and Colla, G. 2012. Vegetable quality as affected by genetic, agronomic and environmental factors. Journal of Food, Agriculture and Environment, 10(3): 680-688.
Roussos, P.A., Sefferou, V., Denaxa, N.K., Tsantili, E. and Stathis, V. 2011. Apricot (Prunus armeniaca L.) fruit quality attributes and phytochemicals under different crop load. Scientia Horticulturae, 129(3): 472-478.
Samarakoon, U., Palmer, J., Ling, P. and Altland, J. 2020. Effects of electrical conductivity, pH, and foliar application of calcium chloride on yield and tipburn of Lactuca sativa grown using the nutrient–film technique. HortScience, 55(8):1265-1271.
Shinohara, Y. 1987. Growing conditions and quality of vegetables: effect of light and fertilizer conditions on the ascorbic acid content of vegetables. Memoirs of Institute of Agriculture and Forestry-University of Tsukuba. Agricultural and Forestry Science (Japan), (3).
Taffouo, V.D., Nouck, A.H., Dibong, S.D. and Amougou, A. 2010. Effects of salinity stress on seedlings growth, mineral nutrients and total chlorophyll of some tomato (Lycopersicum esculentum L.) cultivars. African Journal of Biotechnology, 9(33).
Toscano, S., Trivellini, A., Cocetta, G., Bulgari, R., Francini, A., Romano, D. and Ferrante, A. 2019. Effect of preharvest abiotic stresses on the accumulation of bioactive compounds in horticultural produce. Frontiers in Plant Science, 10: 1212.
Upadhyaya, A., Sankhla, D., Davis, T.D., Sankhla, N. and Smith, B.N. 1985. Effect of paclobutrazol on the activities of some enzymes of activated oxygen metabolism and lipid peroxidation in senescing soybean leaves. Journal of Plant Physiology, 121(5): 453-461.
Vikas, K.A., Kumar, A., Singh, A., Kumar, P., Rafie, J., Verma, P. and Kumar, A. 2017. Influence of different nutrient concentration on strawberry under hydroponic cultivation system. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6: 2999-3006.
Von Bieberstein, P., Xu, Y.M., Gunatilaka, A.L. and Gruener, R. 2014. Biomass production and withaferin a synthesis by Withania somnifera grown in aeroponics and hydroponics. HortScience, 49(12): 1506-1509.
Wang, H., Fu, Z., Lu, W., Zhao, Y. and Hao, R. 2019. Research on sulfur oxides and nitric oxides released from coal-fired flue gas and vehicle exhaust: a bibliometric analysis. Environmental Science and Pollution Research, 26: 17821-17833.
Weston, L.A. and Barth, M.M. (1997). Preharvest factors affecting postharvest quality of vegetables. HortScience, 32(5): 812-816.
Weber, N., Schmitzer, V., Jakopic, J. and Stampar, F. 2018. First fruit in season: Seaweed extract and silicon advance organic strawberry (Fragaria× ananassa Duch.) fruit formation and yield. Scientia Horticulturae, 242: 103-109.
Wu, X.Y., Han, W., Yang, Z.Q., Zhang, Y.X. and Zheng, Y.J. 2021. The difference in temperature between day and night affects the strawberry soluble sugar content by influencing the photosynthesis, respiration and sucrose phosphatase synthase. Horticultural Science, 48(4): 174-182.
Xu, Y., Charles, M.T., Luo, Z., Mimee, B., Veronneau, P.Y., Rolland, D. and Roussel, D. 2017. Preharvest ultraviolet C irradiation increased the level of polyphenol accumulation and flavonoid pathway gene expression in strawberry fruit. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 65(46): 9970-9979.
Yan, J., Luo, Z., Ban, Z., Lu, H., Li, D., Yang, D., Aghdam, M.S. and Li, L. 2019. The effect of the layer-by-layer (LBL) edible coating on strawberry quality and metabolites during storage. Postharvest Biology and Technology, 147: 29-38.
Yildizhan, H. 2018. Energy, exergy utilization and CO2 emission of strawberry production in greenhouse and open field. Energy, 143: 417-423.