Original article

The effectiveness of zinc in alleviating salinity stress on pistachio seedlings

Efficacité du zinc contre le stress salin sur semis de pistachier

Department of Agriculture Payame Noor University (PNU), P.O. Box, 19395-3697 Tehran, Iran

^* Corresponding author: vtavallali@gmail.com

Received: 10 August 2015
Accepted: 7 July 2016

Abstract

Introduction. Zinc (Zn) deficiency is a common nutritional disorder in Pistachio (Pistacia vera) which is grown on calcareous, saline and sodic soils. The effects of Zn amendment on the mineral nutrient uptake, the osmoregulation and the dynamics of phytohormones in pistachio under salt stress were investigated in the common conditions of Iran Materials and methods. A greenhouse study was conducted to evaluate the improving effects of zinc (0, 5, 10 and 20 mg Zn kg^-1 soil) under saline (800, 1600, 2400 and 3200 mg NaCl kg^-1 soil) conditions on pistachio ‘Badami’ seedlings. The concentrations of potassium, calcium, sodium, magnesium, and Zn were determined by atomic absorption spectroscopy, and chloride was measured by titration Specific absorption rates (SAR) and specific utilization rates (SUR) of the minerals were calculated. Abscisic acid (ABA), 3-indoleacetic acid (IAA) and cytokinin contents were measured by HPLC, and the concentrations of osmoregulators (proline, glycine betaine and choline) were determined by spectrophotometry Results and discussion. The K, Ca and Zn concentrations and the IAA and cytokinin contents were reduced under Zn deficiency and salt stress. Increasing salinity in soil under Zn-deficient conditions generally decreased the SAR and SUR of K, Ca, Zn and Mg and ABA contents. However, these adverse effects of salinity were alleviated by increasing Zn levels up to 10 mg kg^-1 soil. The addition of Zn to the soil significantly decreased the proline and choline concentrations and increased the glycine betaine one of the pistachio seedlings exposed to salinity. Zinc treatments influenced the relationship between the relative growth rate (RGR) and the studied elements SARs and SURs. Conclusion. Overall, Zn improved plant growth under salt stress. According to the results obtained in this study, adequate Zn treatments can prevent the uptake and accumulation of sodium in the pistachio leaf and stem and improve both plant RGR and mineral nutrients absorption. Adequate Zn treatments also contribute to maintain the balance among seedling phytohormones even under salinity stress.

Résumé

Introduction. La carence Zinc (Zn) est un trouble nutritionnel commun des pistachiers (Pistacia vera) cultivés en sols calcaires, salins et sodiques. Les effets d’une fertilisation en Zn sur l’absorption des nutriments minéraux, sur l’osmorégulation et sur la dynamique des phytohormones du pistachier soumis au stress salin ont été étudiés dans des conditions couramment rencontrées en Iran. Matériel et méthodes. L’étude a été menée sous serre pour évaluer les effets positifs du zinc (0, 5, 10 et 20 mg Zn kg^-1 de sol) sur la croissance des jeunes plants de pistachier cv. Badami en conditions de stress salin liées à une solution saline (800, 1600, 2400 ou 3200 mg NaCl kg^-1 de sol). Les concentrations de potassium, calcium, sodium, magnésium et zinc ont été déterminées par spectroscopie d’absorption atomique, et le chlorure a été mesuré par titrage. Les taux spécifiques d’absorption (SAR) et les taux d’utilisation spécifiques (SUR) des minéraux ont été calculés. Les teneurs en acide abscissique (ABA), acide 3-indole acétique (IAA) et en cytokinines (CKs) ont été mesurées par HPLC, et les concentrations de divers régulateurs osmotiques (proline, glycine bétaïne et choline) ont été déterminées par spectrophotométrie. Résultats et discussion. Les concentrations en K, Ca Zn et les teneurs en IAA et CKs ont diminué en conditions de carence en Zn et de stress salin. L’augmentation de la salinité dans un sol carencé en Zn a généralement diminué les SAR et SUR en K, Ca, Zn et Mg ainsi que la teneur en ABA. Ces effets néfastes de la salinité ont été atténués par l’augmentation des teneurs en Zn jusqu’à 10 mg kg^-1 de sol. L’addition de Zn au sol a diminué de façon significative les teneurs en proline et en choline et a augmenté la concentration en glycine bétaïne des jeunes plants de pistachier soumis au stress salin. Les traitements au zinc ont influencé la relation entre le taux relatif de croissance (RGR) ainsi que les taux SAR et SUR des éléments étudiés. Conclusion. Dans l’ensemble, le zinc a amélioré la croissance des plantes sous stress salin. Selon les résultats obtenus dans cette étude, des traitements adéquats au Zn peuvent empêcher l’absorption et l’accumulation de sodium dans les feuilles et les tiges du pistachier et améliorer à la fois la croissance des plantes et l’absorption des minéraux nutritifs. Des traitements adéquats au Zn contribuent également à maintenir l’équilibre entre phytohormones des plantules soumises au stress salin.