Recognition of strawberry responses to different boron levels under deficit irrigation status
in a soilless culture system
In recent years, climate change and the reduction of water resources have increased the incidence of drought
stress in many regions. On the other hand, boron, as one of the essential micronutrients for plant growth, can
disrupt physiological and developmental processes when present in concentrations below or above the
optimal range. Strawberry (Fragaria × ananassa) is highly sensitive to environmental stresses; therefore,
investigating the combined effects of drought stress and boron levels on this crop is of great importance for
improving its irrigation and nutrient management. This study was conducted to evaluate the interactive
effects of three levels of drought stress and three levels of boron stress on the physiological, biochemical,
and morphological indices of strawberry plants. The seedlings were grown in Hoagland nutrient solution,
and drought and boron treatments were applied accordingly. Proline content, catalase and ascorbate
peroxidase enzyme activities, malondialdehyde and hydrogen peroxide contents, leaf chlorophyll index,
chlorophyll fluorescence, relative water content and electrolyte leakage were measured. In addition, twoand
three-dimensional imaging techniques were employed to analyze root morphological traits, including
crown diameter, mean root hair thickness, total root length, maximum root length, and root surface area.
Boron toxicity resulted in a reduction of relative leaf water content, a decrease in the leaf mass-to-area ratio,
and a significant decline in root surface area over time. Furthermore, both boron toxicity and deficiency
enhanced the activity of antioxidant enzymes catalase and ascorbate peroxidase, while boron toxicity
specifically increased the levels of malondialdehyde and proline. Severe and moderate drought treatments,
compared with the control, led to an increase in root surface area. Likewise, severe and moderate drought
stress enhanced total root length. Severe drought stress also elevated ion leakage, malondialdehyde content,
and proline accumulation. Under severe drought conditions, boron deficiency at all drought levels promoted
an increase in root surface area over time.
Keywords: Antioxidant enzymes; Boron toxicity; Boron deficiency; Drought stress; Root three dimensional
imaging
تشخيص پاسخهای توت فرنگی به سطوح مختلف بور در شرایط کم-آبياری در یک سامانه کشت بدون خاک
در سالهای اخیر، تغییرات اقلیمی و کاهش منابع آب، بروز تنش خشکی را در مناطق مختلف افزایش داده است. از سوی دیگر، عنصر بور
به عنوان یکی از ریزمغذیهای ضروری برای رشد گیاه، در مقادیر کمتر یا بیشتر از حد بهینه میتواند موجب اختلال در فرآیندهای
از گیاهان حساس به تنشهای محیطی است و بررسی (Fragaria × ananassa) فیزیولوژیکی و رشدی گیاهان گردد. گیاه توتفرنگی
اثرات همزمان تنش خشکی و عنصر بور بر آن میتواند در مدیریت تغذیه و آبیاری این گیاه اهمیت ویژهای داشته باشد. این پژوهش با
هدف بررسی اثرات متقابل سه سطح تنش خشکی و سه سطح تنش عنصر بور بر شاخصهای فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و مورفولوژیکی
گیاه توتفرنگی انجام شد. در این پژوهش اثر تنش خشکی در سه سطح متفاوت و تنش عنصر بور در سه سطح متفاوت بر گیاه توتفرنگی
بررسی شد. نشاها با محلول غذایی هوگلند تغذیه شدند و تنش خشکی و عنصر بور بر گیاهان اعمال شدند. شاخصهای پرولین، آنزیم
کاتالاز، آنزیم آسکوربات پراکسیداز، محتوای مالون دی آلدئید، محتوای هیدروژن پراکسید، میزان سبزینگی برگ، میزان فلورسانس
کلروفیل، محتوای نسبی آب برگ و نشت یونی اندازهگیری شدند. در بخش سوم از اندازهگیریها با تصویربرداری دو و سه بعدی از
ریشههای گیاهان شاخصهای قطر طوقه، میانگین ضخامت تارهای ریشه، طول کل ریشهها، بیشینه طول ریشه و سطح ریشه اندازهگیری
شدند. سمیت بور موجب کاهش آب نسبی برگ، کاهش نسبت جرم به سطح برگ و کاهش معنیدار سطح ریشه در طی زمان شد.
همچنین سمیت و کمبود عنصر بور موجب افزایش فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانی کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز میشود و سمیت
بور باعث افزایش میزان مالون دی آلدئید و پرولین شدند. تیمارهای خشکی شدید و متوسط نسبت به شاهد باعث افزایش سطح ریشه شدند.
خشکی شدید و متوسط باعث افزایش طول کل ریشه شدند. تنش خشکی شدید باعث افزایش میزان نشت یونی، افزایش مالون دی آلدئید
و پرولین شد. در شرایط خشکی شدید، کمبود بور در تمام سطوح خشکی موجب افزایش سطح ریشه در طی زمان شد.
کلمات کليدی: آنزیمهای آنتی اکسیدانی، سمیت بور، کمبود بور، تنش خشکی، تصویر برداری سه بعدی
