Effect of NaCl salinity on growth and pigment system of Fagopyrum esculentum Moench. and Vicia faba L.

  • І. В. Деркач
  • Н. Д. Романюк
Keywords: Fagopyrum esculentum Moench., Vicia faba L., NaCl, chlorophyll a, b, pheophytin, growth, sand culture

Abstract

Growth dynamics, chlorophylls and pheophytins level in broad beans and buckwheat plants under the NaCl impact for 7–14 days in sand culture have been studied. Increasing the salt concentration in the substrate caused growth inhibition, decrease of the plant leaf area, fresh and dry mass. For almost all variants there was observed negative correlation between increasing salt concentration and pigments content. The differences in reactions of plants pigment system under toxicant impact were revealed. In the buckwheat leaves after 7 days of exposure to 100 mM NaCl and after 10 days of 120 mM NaCl treatment chlorophylls and pheophytins content sharply increased. After 10 and 14 days of NaCl exposure there was observed decrease in the total sum of chlorophyll and pheophytins and decrease of the chlorophyll a/b ratio. In bean leaves total chlorophyll decreased just by 19–32 % at 300 mM NaCl, whereas 250 mM NaCl for 10 and 14 days did not significantly affect this value. Pheophytins level in bean leaves decreased by 7 and 10 days of exposure to the salt and increased for 18–27 % at 14 day of experiment. Chlorophyll a/b ratio in beans, unlike buckwheat, at all time points was higher than in the control. Revealed changes in the pigments levels in buckwheat and beans plants, probably, caused by species differences in the ways of accumulation and transporting toxic ions and the mechanisms of adaptation to their action.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Важов В.М. Гречиха на полях Алтая. – М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2013. – 188с. /Vazhov V.M. Grechikha na polyakh Altaya. – M.: Izdatel'skiy dom Akademii Yestestvoznaniya, 2013. – 188s./

Гарифзянов А.Р., Жуков Н.Н. АФК-индуцированные процессы в клетках Triticosecale в условиях натрий-хлоридного засоления // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. – 2013. – №1. – С. 241–250. /Garifzyanov A.R., Zhukov N.N. AFK-indutsirovannyye protsessy v kletkakh Triticosecale v usloviyakh natriy-khloridnogo zasoleniya // Izvestiyya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Yestestvennyye nauki. – 2013. – №1. – S. 241–250./

Гарифзянов А.Р., Жуков Н.Н., Кособрюхов А.А. и др. Функциональное состояние фотосинтетического аппарата проростков тритикале при хлоридном засолении // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. – 2014. – №1. – С. 280–290. /Garifzyanov A.R., Zhukov N.N., Kosobryukhov A.A. i dr. Funktsional'noye sostoyaniye fotosinteticheskogo apparata prorostkov tritikale pri khloridnom zasolenii // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Yestestvennyye nauki. – 2014. – №1. – S. 280–290./

Грицаєнко З.М., Грицаєнко А.О., Карпенко В.П. Методи біологічних та агрохімічних досліджень рослин і ґрунтів – К.: ЗАТ «НІЧЛАВА», 2003. – 230с. /Gritsayenko Z.M., Gritsayenko A.O., Karpenko V.P. Metody bіologіchnykh ta agrokhіmіchnykh doslіdzhen' roslyn і gruntіv – K.: ZAT «NІChLAVA», 2003. – 230s./

Джура Н.М. Перспективи фіторемедіації нафтозабруднених ґрунтів рослинами Faba bona Medic. (Vicia faba L.) // Вісник Львівського університету. Серія біологічна. – 2011. – Вип.57. – С. 117–124. /Dzhura N.M. Perspektivy fіtoremedіatsіyi naftozabrudnenykh gruntіv roslynamy Faba bona Medic. (Vicia faba L.) // Vіsnyk L'vіvs'kogo unіversytetu. Serіya bіologіchna. – 2011. – Vyp.57. – S. 117–124./

Еремченко О.З., Кусакина М.Г., Лузина Е.В. Содержание пигментов в растениях Lepidium sativum в условиях хлоридно-натриевого засоления и ощелачивания // Вестник Пермского университета. – 2014. – №1. – С. 30–35. /Yeremchenko O.Z., Kusakina M.G., Luzina Ye.V. Soderzhaniye pigmentov v rasteniyakh Lepidium sativum v usloviyakh khloridno-natriyevogo zasoleniya i oshchelachivaniya // Vestnik Permskogo universiteta. – 2014. – №1. – S. 30–35./

Захожий И.Г., Маталин Д.А., Попова Л.Г. и др. Ответные реакции фотосинтетического аппарата галотолерантной микроводоросли Dunaliella maritima на гиперосмотический солевой шок // Физиология растений. – 2012 – Т.59, №1. – С. 48–56. /Zakhozhiy I.G., Matalin D.A., Popova L.G. i dr. Otvetnyye reaktsii fotosinteticheskogo apparata galotolerantnoy mikrovodorosli Dunaliella maritima na giperosmoticheskiy solevoy shok // Fiziologiya rasteniy. – 2012 – T.59, №1. – S. 48–56./

Иванов А.А. Совместное действие водного и солевого стрессов на фотосинтетическую активность листьев пшеницы разного возраста // Физиология и биохимия культурных растений. – 2013. – №2. – С. 155–163. /Ivanov A.A. Sovmestnoye deystviye vodnogo i solevogo stressov na fotosinteticheskuyu aktivnost' list'yev pshenitsy raznogo vozrasta // Fiziologiya i biokhimiya kul'turnykh rasteniy. – 2013. – №2. – S. 155–163./

Ісаєнков С.В. Фізіологічні та молекулярні аспекти сольового стресу рослин // Цитология и генетика. – 2012. – №5. – С. 50–71. /Іsayenkov S.V. Fіzіologіchnі ta molekulyarnі aspekty sol'yovogo stresu roslyn // Tsitologiya i genetika. – 2012. – №5. – S. 50–71./

Ковриго В.П., Кауричев И.С., Бурлакова Л.М. Почвоведение с основами геологии – М.: Колос, 2000. – 416с. /Kovrigo V.P., Kaurichev I.S., Burlakova L.M. Pochvovedeniye s osnovami geologii – M.: Kolos, 2000. – 416s./

Колупаев Ю.Е., Карпец Ю.В. Активные формы кислорода и стрессовый сигналлинг у растений // Ukrainian Biochemical Journal. – 2014. – Vol.86, №4. – С. 18–35. /Kolupayev Yu.Ye., Karpets Yu.V. Aktivnyye formy kisloroda i stressovyy signalling u rasteniy // Ukrainian Biochemical Journal. – 2014. – Vol.86, №4. – S. 18–35./

Контурська О.О., Палладіна Т.О. Активність ензимів аскорбат-глутатіонового циклу в листках проростків кукурудзи в умовах засолення та обробки адаптогенними апаратами // Український біохімічний журнал. – 2012. – Т.2, №6. – С. 139–144. /Konturs'ka O.O., Palladіna T.O. Aktyvnіst' enzymіv askorbat-glutatіonovogo tsiklu v lystkakh prorostkіv kukurudzy v umovakh zasolennya ta obrobky adaptogennymy aparatamy // Ukrayins'kyy bіokhіmіchnyy zhurnal. – 2012. – T.2, №6. – S. 139–144./

Кошкин Е.И. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур – М.: Дрофа, 2010. – 638с. /Koshkin Ye.I. Fiziologiya ustoychivosti sel'skokhozyaystvennykh kul'tur – M.: Drofa, 2010. – 638s./

Кузнецова С.А., Климачев Д.А., Карташов С.Н. Влияние засоления на показатели фотосинтетической активности растений // Вестник МГОУ. Естественные науки. – 2014. – №1. – С. 63–68. /Kuznetsova S.A., Klimachev D.A., Kartashov S.N. Vliyaniye zasoleniya na pokazateli fotosinteticheskoy aktivnosti rasteniy // Vestnik MGOU. Yestestvennyye nauki. – 2014. – №1. – S. 63–68./

Лакин Г.Ф. Биометрия. – М.: Высшая школа, 1990. – 351с. /Lakin G.F. Biometriya. – M.: Vysshaya shkola, 1990. – 351 s.

Мостовщикова С.М., Белозерова А.А. Оценка влияния пара-аминобензойной кислоты на морфометрические параметры растений пшеницы (Triticum aestivum L.) в условиях хлоридного засоления // Успехи современного естествознания. – 2013. – №8. – С. 20–21. /Mostovshchikova S.M., Belozerova A.A. Otsenka vliyaniya para-aminobenzoynoy kisloty na morfometricheskiye parametry rasteniy pshenitsy (Triticum aestivum L.) v usloviyakh khloridnogo zasoleniya // Uspekhi sovremennogo yestestvoznaniya. – 2013. – №8. – S. 20–21./

Плотникова И.В., Живухина Е.А., Михалевская О.Б. и др. Практикум по физиологии растений. – М.: Академия, 2001. – 144с. /Plotnikova I.V., Zhivukhina Ye.A., Mikhalevskaya O.B. i dr. Praktikum po fiziologii rasteniy. – M.: Akademiya, 2001. – 144s./

Пюрко О.Є., Мусієнко М.М., Казаков Є.О та ін. Основи солестійкості рослин та методи її вивчення // Вісник Запорізького державного університету. Біологічні науки. – 2001. – №1. – С. 204–208. /Pyurko O.E., Musіyenko M.M., Kazakov Ye.O ta іn. Osnovy solestіykostі roslyn ta metody yiyi vyvchennya // Vіsnyk Zaporіz'kogo derzhavnogo unіversytetu. Bіologіchnі nauky. – 2001. – №1. – S. 204–208./

Сиваш А.А., Золотарёва Е.К. Катаболизм хлорофилла в растениях // Вісник Харківського національного аграрного університету. – 2013. – №3. – С. 6–17. /Sivash A.A., Zolotaryova Ye.K. Katabolizm khlorofilla v rasteniyakh // Vіsnyk kharkіvs'kogo natsіonal'nogo agrarnogo unіversytetu. – 2013. – №3. – S. 6–17./

Терек О.І., Пацула О.І. Ріст і розвиток рослин. – Львів: ЛНУ імені Івана Франка, 2011. – 328с. /Terek O.І., Patsula O.І. Rіst і rozvytok roslyn. – L'vіv: LNU іmenі Іvana Franka, 2011. – 328s./

Федина Е.О. Влияние 24-эпибрассинолида на фосфорилирование белков по тирозину у гороха после действия засоления // Физиология растений. – 2013. – Т.60, №3. – С. 360–368. /Fedina Ye.O. Vliyaniye 24-epibrassinolida na fosforilirovaniye belkov po tirozinu u gorokha posle deystviya zasoleniya // Fiziologiya rasteniy. – 2013. – T.60, №3. – S. 360–368./

Шевякова Н.И., Мусатенко Л.И., Стеценко Л.А. и др. Влияние АБК на содержание пролина, полиаминов и цитокининов в растениях хрустальной травки при солевом стрессе // Физиология растений. – 2013. – Т.60, №6. – С. 784–792. /Shevyakova N.I., Musatenko L.I., Stetsenko L.A. i dr. Vliyanie ABK na soderzhaniye prolina, poliaminov i tsitokininov v rasteniyakh khrustal'noy travki pri solevom stresse // Fiziologiya rasteniy. – 2013. – T.60, №6. – S. 784–792./

Ali Y., Aslam Z., Ashraf M.Y. et al. Effect of salinity on chlorophyll concentration, leaf area, yield and yield components of rice genotypes grown under saline environment // International Journal of Environmental Science & Technology. – 2004. – P. 221–225.

Arya N., Singh V.P. Protection of buckwheat (Fagopyrum esculentum) from different salinity stress by triazoles // Proceedings of the VII International Symposium on Buckwheat. – 1998. – P. 68–76.

Azooz M.M. The potential role of seed priming with ascorbic acid and nicotinamide and their interactions to enhance salt tolerance in broad bean (Vicia faba L.) // AJCS. – 2013. – №7. – P. 2091–2100.

Bayat H., Alirezaie M., Neamati H. Impact of exogenous salicylic acid on growth and ornamental characteristics of calendula (Calendula officinalis L.) under salinity stress // Journal of Stress Physiology & Biochemistry. – 2012. – P. 258–267.

Biggs A., Watling K.M., Cupples N. et al. Salinity risk assessment for the Queensland Murray-Darling Region. – Queensland Department of Environment and Resource Management, Toowoomba. – 2010. – P.125.

Dinneny J.R. Traversing organizational scales in plant salt-stress responses // Current Opinion in Plant Biology. – 2015. – №23. – P. 70–75.

Draye X. Running head: update on root water uptake // Plant Physiology. – 2014. – P.29.

Eisa S.S., Hussin S., Abd El-Samad E. Enhancement of sugar beet productivity under saline conditions // Journal of Applied Sciences Research. – 2011. – №7. – P. 2063–2072.

El-Samad H.M., Barakat N.A.M. The physiological mechanisms of calcium chloride application on broad bean plants grown under salinity stress // J. Ecol. Nat. Environ. – 2013. – №5. – P. 371–377.

El-Sayed H.A. Influence of salinity stress on growth parameters, photosynthetic activity and cytological studies of Zea mays, L. plant using hydrogel polymer // Agric. Biol. J. N. Am. – 2011. – №2. – P. 907–920.
Fraire-Velázquez S., Balderas-Hernández V.E. Abiotic stress in plants and metabolic responses // Abiotic Stress in Plants and Metabolic Responses. – 2013. – №2. – P. 25–48.

Ghassemi-Golezani K., Nikpour-Rashidabad N., Zehtab-Salmasi S. Leaf characteristics and grain yield of pinto bean cultivars under salt stress // IJPAES. – 2012. – №2. – P. 35–40.

Ha E., Ikhajiagba B., Bamidele J.F. et al. Salinity effects on young healthy seedling of Kyllingia peruviana collected from Escravos // Delta state. Global J. Environ. – 2008. – №2. – P. 74–88.

Husnjak S., Romiċ M., Poljak M. et al. Recommendations for soil management in Croatia // Agriculturae Conspectus Scientifi. – 2011. – №76. – P. 1–8.

Jamil M., Rehman S., Rha E.S. Salinity effect on plant growth, PSII photochemistry and chlorophyll content in sugar beet (Beta vulgaris L.) and cabbage (Brassica oleracea capitata L.) // Pak. J. Bot. – 2007. – №3. – P. 753–760.

Lim J.H., Park K.J., Kim B.K. et al. Effect of salinity stress on phenolic compounds and carotenoids in buckwheat (Fagopyrum esculentum M.) sprout // Food Chemistry. – 2012. – №3. – P. 1065–1070.

Mathur N., Singh J., Bohra S. et al. Biomass production, productivity and physiological changes in moth bean genotypes at different salinity levels // American Journal of Plant Physiology. – 2006. – №1. – P. 210–213.

Memon S.A., Hou X., Wang L.J. Morphological analysis of salt stress response of pak Choi // EJEAFChe. – 2010. – №9. – P. 248–254.

Mian A.A., Senadheera P., Maathuis F.J.M. Improving crop tolerance: anion and cation transporters as genetic engineering targets // Plant Stress. – 2011. – №5. – P. 64–72.

Munns R. Comparative physiology of salt and water stress // Plant Cell Environ. – 2002. – №25. – P. 239–250.

Ondrasek G., Rengel Z., Veres S. Soil salinisation and salt stress in crop production // Abiotic Stress in Plants – Mechanisms and Adaptations. – 2011. – №8. – P. 171–190.

Orak A., Ates E. Resistance of salinity stress and available water levels at the seedling stage of the common vetch (Vicia sativa L.) // Plant Soil Environ. – 2005. – №51. – P. 51–56.

Qados A.M.S. Effect of salt stress on plant growth and metabolism of bean plant Vicia faba (L.) // Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. – 2011. – №10. – P. 7–15.

Ramakrishna A., Ravishankar G.A. Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants // Plant Signaling & Behavior. – 2011. – №6. – P. 1720–1731.

Reisen P., Dodd J., Kang Y. et al. Greenhouse and field screening for salinity tolerance // 43rd Western Alfalfa & Forage Symposium. – 2013. – P. 35–40.

Roh K.S., Oh M.J., Song S.D. et al. Influence of benomyl on photosynthetic capacity in soybean leaves // Biotechnol. Bioprocess Eng. – 2001. – №6. – P. 100–106.

Rui L., Wei S., Mu-Xiang C. et al. Leaf anatomical changes of Burguiera gymnorrhiza seedlings under salt stress // J. Trop. Subtrop. Bot. – 2009. – №17. – P. 169–175.

Saglam A., Kdioglu A., Demiralay M. et al. Leaf rolling reduces photosynthetic loss in maize under severe drought // Acta Bot. Croat. – 2014. – №2. – P. 315–332.

Sánchez-Calderón L., Ibarra-Cortés M.E., Zepeda-Jazo I. Root development and abiotic stress adaptation // Abiotic Stress – Plant Responses and Applications in Agriculture. – 2013. – №5. – P. 135–168.

Sayed H.E., Sayed A.E. Influence of NaCl and Na2SO4 treatments on growth development of broad bean (Vicia Faba, L.) plant // Journal of Life Sciences. – 2011. – №5. – P. 513–523.

Shahbaz M., Ashraf M. Improving salinity tolerance in cereals // Critical Reviews in Plant Sciences. – 2013. – №32. – P. 237–249.

Shavrukov Y. Salt stress or salt shock: which genes are we studying? // Journal of Experimental Botany. – 2013. – №1. – P. 119–127.

Singh R.J., Jauhar P.P. Genetic resources, chromosome engineering, and crop improvement // Genetic Resources, Chromosome Engineering, and Crop Improvement Series. – 2005. – №1. – P.475.

Torbaghan M.E. Effect of salt stress on germination and some growth parameters of marigold (Calendula officinalis L.) // Plant Science Journal. – 2012. – №1. – P. 7–19.

Uddin M.K., Juraimi A.S., Ismail M.R. et al. Relative salinity tolerance of warm season turfgrass species // Journal of Environmental Biology. – 2011. – №32. – P. 309–312.

Vahdati K., Lotfi N. Abiotic stress tolerance in plants with emphasizing on drought and salinity stresses in walnut // Abiotic Stress – Plant Responses and Applications in Agriculture. – 2013. – №10. – P. 307–365.

Vujčić V., Brkanac S. Physiological and biochemical responses of Fibigia triquetra (DC.) Boiss. to osmotic stress // Acta Bot. Croat. – 2014. – №2. – P. 347–358.
Cited
How to Cite
Деркач, І. В., & Романюк, Н. Д. (1). Effect of NaCl salinity on growth and pigment system of Fagopyrum esculentum Moench. and Vicia faba L. The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series «Biology», 25, 308-319. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/biology/article/view/5958
Section
PLANT PHYSIOLOGY