Effects of Spring Late Frost on Black Seed (Nigella sativa L.) under Controlled Conditions

Document Type : Research Article

Authors

Ferdowsi University of Mashhad

Abstract

In many years plant growth strongly affected by late spring frost. In order to evaluate the effects of late frost on Black Seed plants, a factorial experiment based on completely randomized design with three replications was carried out in college of agriculture, Ferdowsi University of Mashhad and five Black Seed ecotypes (Birjsnd, Sabzewar, Ferdows, Gonabad and Neyshabour) after two months growth and hardening in natural environment, were exposed to seven temperatures (0, -1.5, -3, -4.5, -6, -7.5 and -9°C) in termogradient freezer. For determining cold stress damages, Lethal Temperature (LT) for 50% of plants according to the Electrolyte Leakage percentage (LT50el), LT for 50% of plants according to the Survival percentage (LT50su), LT for 50% of plants according to the plant necrose in Test Tube (LT50tt) and Reduced Dry Matter Temperature 50 (RDMT50) were measured. Ability of plants for recovery was recorded based on leaf number and leaf area, plant dry weight and cold damage percentage of leaves. According to the LT50tt, LT50su and RDMT50 Black Seed plants can tolerated cold stress in range between -5.7 to -9.0 °C and Sabzewar and Ferdows ecotypes had the most and the least cold tolerance, respectively. At the point of ability of plants for recovery, Ferdows ecotype had the least and Sabzewar and Neyshabour ecotypes had the best plant recovery. Moreover there were high correlations between LT50tt and LT50 based on electrolyte leakage, survival and RDMT50. Electrolyte leakage and visual scoring of cold damage in test tube are rapid methods, so for assessing cold tolerance in plants LT50el and LT50tt indeces may be useful.

Keywords


1- ترکمن نیا، ا. 1376. بررسی اثر زمان کشت بر عملکرد سیاهدانه در شرایط آب و هوایی تربت جام. پایان نامه کارشناسی زراعت و اصلاح نباتات،دانشگاه آزاد اسلامی واحد تربت جام.
2- جانعلی زاده، م. 1391. ارزیابی تحمل به سرمای اکوتیپ های بارهنگ سرنیزه ای (Plantago lanceolata L.)در شرایط کنترل شده. پایان نامه کارشناسی ارشد زراعت، دانشگاه فردوسی مشهد.
3- جوادی، ح. 1387. اثر تاریخ های کاشت و مقادیر نیتروژن بر عملکرد و اجزای عملکرد سیاهدانه (Nigella sativa L.). مجله پژوهشهای زراعی ایران،6 (1) : 66-59.
4- زرگری ، ع. 1368.گیاهان دارویی. موسسه چاپ و انتشارات دانشگاه تهران.
5- سیاهمرگویی، آ.، گ. عزیزی، ا. نظامی و م. جهانی کندری. 1390. بررسی تحمل به یخ زدگی اکوتیپ های رازیانه رشد یافته در مزرعه، تحت شرایط کنترل شده. نشریه علوم باغبانی (علوم و صنایع کشاورزی)، 25(1) : 72-64.
6- کوچکی، ع.، نصیری محلاتی، م. و نجفی، ف. 1383. تنوع زیستی گیاهان دارویی و معطّر در بوم نظام های زراعی ایران. مجله پژوهشهای زراعی ایران،2 (2) : 216-208.
7- محمدی، ح. و گزل خو، م. 1389. تاثیر یخبندان های زودرس پاییزه و دیررس بهاره بر کشت غلات در شهرستان کرج. فصلنامه علمی – پژوهشی جغرافیایی سرزمین، (27):109-93.
8- میرمحمدی میبدی، ع. و ترکش اصفهانی، س. 1383. جنبه های فیزیولوژیک و به نژادی تنش های سرما و یخ زدگی در گیاهان زراعی. انتشارات گلبن.
9- نظامی، ا.، نباتی، ج. برزویی، ا.، کمندی، ع. معصومی، ع. و صالحی، م. 1389. ارزیابی تحمل به یخ زدگی ارقام جو (Hurdeum vulgar) در مرحله گیاهچه ای تحت شرایط کنترل شده. مجله تنش های محیطی در علوم زراعی، 3 (1) : 22-9.
10- Anderson, J. A., P. Michael and C. M. Taliaferro. 1988. Cold hardiness of Midiron and Tifgreen. Horticulture Science, 23: 748-750.
11- Anderson, J. A., C. M. Taliaferro, and D. L. Martin. 1993. Evaluation freeze tolerance of bermudagrass in controlled environment. Horticulture Science, 28:955-964.
12- Bassim Atta, A. 2003.Some characteristics of nigella (Nigella sativa L.) seed cultivated and its lipid profile in Egypt. Food Chemistry, 83:63-68.
13- Cardona, C.A., Duncan, R.R. and Lindstrom, O. 1997. Low temperature tolerance assessment in paspalum. Crop Science, 37: 1283-1291.
14- Chen, T.H., Gusta, L.V. and Fowler, D.B. 1983. Freezing injury and root development in winter cereals. Plant Physiology, 73: 773-777.
15- Eugenia, M., S. Nunesand Ray Smith, G., 2003. Electrolyte leakage assay capable of quantifying freezing resistance in Rose Clover. Crop Science, 43:1349-1357.
16- Fowler, D. B. and L. V. Gusta. 1977. Dehardening of winter wheat and rye under spring field conditions. Canadian Journal of Plant Science, 57:1049-1054.
17- Henkeby, M., Antolin,M.C., and Sanchez-Diaz,M. 2006. Frost resistance and biochemical changes during cold acclimation in different annual legumes. Environmental. Exprimrntal. Botany, 55: 305-314.
18- Li R., Qu R., Brunean A.H., and Livingston, D.P. 2010. Selection for freezing tolerance in St. Augustinegrass through somaclonal variation and germplasm evaluation. Plant Breeding, 129: 417-421.
19- Nezami, A., Bandara, M.S., and Gusta, L.V. 2012. An evaluation of freezing tolerance of winter chickpea (Cicer arientium L.) using controlled freezing tests. Canadian Journal of Plant Science, 92: 155-161.
20- Nezami, A., Sanjani, S. , Ziaee, M. , Bannayan aval, M. , Soleimani, M.R. ,and Nasiri- Mahalati, M. 2012. Evaluation of freezing tolerance of Cumin (Cuminum cyminum L.) under controlled conditions. Agricultura – Ştiinţă şi practică, 1(2): 75-84.
21- Palta, J.A., Kobata, T., Turner, N.C., Fillery, I.R., 1994.Remobilization of carbon and nitrogen in wheat as influenced by postanthesis water deficits. Crop Science, 34: 118-124.
22- Qian, Y. L., Ball, S. , Tan, Z. , Kodki, A. J. and Wilhelm, S. J. 2001. Freezing tolerance of six cultivars of buffalograss. Crop Science, 41: 1174-1178.
23- Rashed Mohassel, M.H., Nezami, A., Bagheri, A., Hajmohammadnia, K., and Bannayan, M. 2009. Evaluation of freezing tolerance of two fennel (Foeniculum vulgar L.) ecotypes under controlled conditions. Journal of Herbs, Spices and Medicinal Plants, 15:131–140.
24- Xuan, J., Xiuliu, J. Gao, H., Uaguabghu, H. and Cheng, X. 2009. Evaluation of low-temperature tolerance of Zoysia grass.Tropical Grasslands, 43: 118–124.
CAPTCHA Image