DOI: https://doi.org/10.1186/s12870-026-09646-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42571022
تاريخ النشر: 2026-08-08
المؤلف: Taha Mohamed El-Katony وآخرون
الموضوع الرئيسي: استجابات النباتات للضغط والتحمل
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في آثار الجفاف وإجهاد الملوحة على نمو وأداء نوعين من السمسم، سوغ وشند، تحت إمكانيات مائية متغيرة (-100، -250، و-450 كيلو باسكال) في زراعة الرمل المائية. تكشف الدراسة أنه في ظل ظروف عدم الإجهاد، يظهر سوغ توجهاً عمودياً للأوراق مع محتويات أعلى من الصبغات والسكريات القابلة للذوبان مقارنة بشند، الذي يحتوي على محتوى أقل من البوليسكاريد. ومن الملاحظ أن إجهاد الجفاف يغير اتجاه الأوراق في سوغ، مما يؤدي إلى تحول إلى وضع أفقي، بينما يؤدي إجهاد الملوحة إلى تأثير عكسي. يقلل الجفاف بشكل كبير من كتلة الأوراق أكثر من الملوحة، على الرغم من أن الملوحة تعزز تخصيص كتلة الجذور على حساب نمو كل من الأوراق والجذور.
تؤثر كلا الضغوطات سلباً على عملية التمثيل الضوئي، ومعدلات النتح، والتوصيل الثغري بعد عتبة -100 كيلو باسكال، حيث تمارس الملوحة تأثيراً أكثر وضوحاً من الجفاف. ينخفض محتوى الكربوهيدرات تحت الضغط، حيث تسبب الملوحة تقليلاً أكثر عدوانية من الجفاف، مما يؤدي إلى زيادة في البكتين على حساب النشا وتغيرات متغيرة في السكريات القابلة للذوبان. تشير النتائج إلى وجود فرق ملحوظ في مقاومة الإجهاد بين النوعين، مما يبرز أن الجفاف له تأثير أكثر ضرراً على نمو الأوراق مقارنة بالملوحة، مما يشير إلى أن أيونات الملح قد تسهل امتصاص الماء عن طريق خفض الإمكانية المائية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الضغوطات غير الحيوية المتزامنة التي تواجهها النباتات في المواطن الطبيعية، وخاصة في المناطق الجافة، حيث تكون درجات الحرارة العالية، ونقص المياه، والملوحة شائعة. ترتبط الملوحة وإجهاد المياه ارتباطاً وثيقاً، حيث تكون التربة المالحة شائعة في المناطق شبه الجافة بسبب قلة هطول الأمطار لتسرب الأملاح. تعرف الورقة التربة المالحة بناءً على الموصلية الكهربائية ونسبة الصوديوم، مع تسليط الضوء على العدد المحدود من أنواع المحاصيل المقاومة للملوحة. تؤكد على أن هناك اختلافات في تحمل الملح بين الأنواع، والأنواع الفرعية، ومراحل النمو، وتحدد الآثار الضارة للملوحة والجفاف على نمو النباتات، بما في ذلك الإجهاد الأسموزي، وسمية الأيونات، وعدم توازن العناصر الغذائية.
تشرح المقدمة أيضاً الاستجابات الفسيولوجية والبيوكيميائية للنباتات لهذه الضغوطات، مشيرة إلى أن الملوحة يمكن أن تؤدي إلى تقليل عملية التمثيل الضوئي بسبب القيود الثغرية وغير الثغرية. تسلط الضوء على دور المواد الذائبة المتوافقة، مثل البرولين والبيتين الجليسين، في التخفيف من آثار الإجهاد من خلال استقرار الهياكل الخلوية وضبط الإمكانية المائية. تختتم هذه الفقرة بالتركيز على السمسم (Sesamum indicum L.)، وهو محصول زيت يتحمل الجفاف وله قيمة غذائية كبيرة، مما يبرز أهميته في الأنظمة الزراعية في إفريقيا وآسيا.
طرق البحث
استخدم التصميم التجريبي نهجاً عاملياً مع ثلاثة عوامل، تم تقييم كل منها عبر ثلاث تكرارات في تصميم عشوائي بالكامل. تضمنت العوامل الرئيسية نوع السمسم (مستويان: سوغ وشند)، نوع الإجهاد غير الحيوي (مستويان: الملوحة والجفاف)، وشدة الإجهاد التي تم قياسها بواسطة الإمكانية المائية ($\Psi_w$) في الرمل، مع أربعة مستويات (0، -100، -250، و-450 كيلو باسكال).
تم إجراء تحليل البيانات باستخدام ANOVA ثلاثي الاتجاهات عبر برنامج SPSS الإصدار 22، مما يسمح بتقييم تأثيرات العوامل الرئيسية وتفاعلاتها. تم تحقيق فصل المتوسطات من خلال اختبار نطاقات دنكان المتعددة عند مستوى دلالة $P < 0.05$. بالإضافة إلى ذلك، تم توضيح العلاقات بين نمو النبات والاستجابات الفسيولوجية باستخدام معاملات ارتباط بيرسون المهمة، مما يوفر رؤى حول تأثير الظروف التجريبية على أداء السمسم.
مناقشة
تتناول قسم المناقشة في ورقة البحث آثار إجهاد الملوحة والجفاف على نمو وأداء نباتات السمسم، مع التركيز على نوعين: سوغ وشند. تكشف الدراسة أن آثار الإجهاد تعتمد على النمط الجيني، حيث يظهر شند تحمل إجهاد أكبر مقارنة بسوغ. وُجد أن إجهاد الملوحة كان أقل ضرراً على نمو الأوراق من إجهاد الجفاف، مما يشير إلى أن تراكم الملح قد يسهل امتصاص الماء عن طريق خفض الإمكانية المائية للأنسجة. وعلى العكس، أدى إجهاد الجفاف إلى تحسين كتلة الجذور، مما يدل على تحول في تخصيص الكتلة نحو الجذور لتحسين امتصاص الماء والعناصر الغذائية في ظل ظروف نقص المياه.
أشارت تحليل صبغات التمثيل الضوئي إلى أن سوغ كان لديه تركيزات أعلى من الكلوروفيل أ، والكلوروفيل ب، والكاروتينات مقارنة بشند، حيث تسبب إجهاد الملوحة في تقليل كبير في محتوى الصبغات، خاصة في سوغ. ومع ذلك، أدى إجهاد الجفاف إلى زيادة في محتوى الكلوروفيل في شند، مما يبرز الاستجابات المختلفة للنوعين تجاه الإجهاد. تأثرت معلمات تبادل الغاز، بما في ذلك معدل التمثيل الضوئي، والتوصيل الثغري، ومعدل النتح، سلباً بكلا نوعي الإجهاد، حيث كان للملوحة تأثير أكثر وضوحاً. تشير النتائج إلى أنه بينما يظهر سوغ إمكانات أعلى في التمثيل الضوئي وقوة تحمل للجفاف، يستفيد شند من ظروف الإجهاد الخفيفة ولكنه أكثر عرضة للجفاف الشديد. بشكل عام، تؤكد الدراسة على التفاعلات المعقدة بين النمط الجيني، ونوع الإجهاد، وشدته في تحديد استجابات النباتات، وهو أمر حاسم للحفاظ على إنتاجية المحاصيل في البيئات الجافة.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12870-026-09646-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42571022
Publication Date: 2026-08-08
Author(s): Taha Mohamed El-Katony et al.
Primary Topic: Plant Stress Responses and Tolerance
Overview
This research investigates the effects of drought and salinity stress on the growth and performance of two sesame cultivars, Sohg and Shnd, under varying water potentials (-100, -250, and -450 kPa) in a hydroponic sand culture. The study reveals that under non-stress conditions, Sohg exhibits a vertical leaf orientation with higher pigment and soluble sugar contents compared to Shnd, which has a lower polysaccharide content. Notably, drought stress alters leaf orientation in Sohg, causing a shift to a horizontal position, while salinity stress leads to the opposite effect. Drought significantly reduces foliage biomass more than salinity, although salinity promotes root biomass allocation at the expense of both foliage and root growth.
Both stresses negatively impact photosynthesis, transpiration rates, and stomatal conductance beyond a threshold of -100 kPa, with salinity exerting a more pronounced effect than drought. The carbohydrate content decreases under stress, with salinity causing a more aggressive reduction than drought, leading to an increase in pectin at the expense of starch and variable changes in soluble sugars. The findings indicate a marked difference in stress resistance between the two cultivars, highlighting that drought has a more detrimental effect on foliage growth compared to salinity, suggesting that salt ions may facilitate water absorption by lowering water potential.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the simultaneous abiotic stresses that plants face in natural habitats, particularly in arid regions, where high temperatures, water deficits, and salinity are prevalent. Salinity and water stress are closely interrelated, with saline soils common in semiarid areas due to insufficient rainfall for leaching salts. The paper defines saline soil based on electrical conductivity and sodium percentage, highlighting the limited number of salt-tolerant crop species. It emphasizes that differences in salt tolerance exist among species, cultivars, and developmental stages, and outlines the detrimental effects of salinity and drought on plant growth, including osmotic stress, ion toxicity, and nutrient imbalances.
The introduction further explains the physiological and biochemical responses of plants to these stresses, noting that salinity can lead to reduced photosynthesis due to both stomatal and nonstomatal limitations. It highlights the role of compatible solutes, such as proline and glycine betaine, in mitigating stress effects by stabilizing cellular structures and adjusting water potential. The section concludes with a focus on sesame (Sesamum indicum L.), a drought-tolerant oil crop with significant nutritional value, underscoring its importance in agricultural systems in Africa and Asia.
Methods
The experimental design employed a factorial approach with three factors, each assessed across three replications in a completely randomized design. The primary factors included sesame cultivar (two levels: Sohg and Shnd), type of abiotic stress (two levels: salinity and drought), and stress severity quantified by water potential ($\Psi_w$) in sand, with four levels (0, -100, -250, and -450 kPa).
Data analysis was conducted using three-way ANOVA via SPSS version 22, allowing for the evaluation of main factor effects and their interactions. Mean separation was achieved through Duncan’s multiple range test at a significance level of $P < 0.05$. Additionally, the relationships between plant growth and physiological responses were illustrated using significant Pearson correlation coefficients, providing insights into the impact of the experimental conditions on sesame performance.
Discussion
The discussion section of the research paper examines the effects of salinity and drought stress on the growth and performance of sesame plants, focusing on two cultivars: Sohg and Shnd. The study reveals that stress impacts are genotype-dependent, with Shnd exhibiting greater stress tolerance compared to Sohg. Salinity stress was found to be less detrimental to foliage growth than drought stress, suggesting that salt accumulation may facilitate water absorption by lowering tissue water potential. Conversely, drought stress improved root biomass, indicating a shift in biomass allocation towards roots to optimize water and nutrient acquisition under water deficit conditions.
The analysis of photosynthetic pigments indicated that Sohg had higher concentrations of chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoids than Shnd, with salinity stress causing significant reductions in pigment content, particularly in Sohg. Drought stress, however, led to increases in chlorophyll content in Shnd, highlighting the differential responses of the two cultivars to stress. Gas exchange parameters, including photosynthesis rate, stomatal conductance, and transpiration rate, were adversely affected by both types of stress, with salinity exerting a more pronounced impact. The findings suggest that while Sohg demonstrates higher photosynthetic potential and drought robustness, Shnd benefits from mild stress conditions but is more susceptible to severe drought. Overall, the study underscores the complex interactions between genotype, stress type, and severity in determining plant responses, which are critical for maintaining crop productivity in arid environments.