Calcium induces salinity tolerance in pistachio rootstocks

Horticultural Science Department, Agric. Fac., Univ. Shiraz, Shiraz, Iran

Corresponding author: tavallali@shirazu.ac.ir

Received: 7 January 2008
Accepted: 21 April 2008

Abstract

Introduction. Saline soils may exert a different effect on seed germination and seedling growth. Materials and methods. The seeds of two rootstocks of pistachio (Pistacia vera), Ghazvini and Badami-e-zarand, were incubated at 20 °C in the dark in a 150 mM NaCl solution or in 150 mM NaCl solutions amended with (50, 100 and 150) mM CaSO₄. Seeds were planted in pots containing a mixture of garden soil, sand and compost (1/3 v/v) to investigate the effect of calcium sulphate on plants grown under salt stress. Irrigation water treatments were control (deionised water alone); salinity stress (150 mM NaCl); salinity with 50 mM CaSO₄; salinity with 100 mM CaSO₄; and salinity with 150 mM CaSO₄. Results and discussion. In all treatments, both the final germination percentage and the final percentage of seeds with emerging seedlings longer than 20 mm were higher in the Ghazvini rootstock than in the Badami-e-zarand rootstock. Both the final germination percentage and the final percentage of seeds with emerging seedlings were significantly increased with increasing CaSO₄ concentration, except at the highest CaSO₄ concentration. The plants grown under 150 mM NaCl produced less dry matter and had lower chlorophyll content than those grown without NaCl. Supplementary CaSO₄ only at (50 and 100) mM concentrations ameliorated the negative effects of salinity on plant dry matter and chlorophyll content. Sodium (Na) concentration in plant tissues increased in both leaves and roots of plants under the NaCl treatment alone. The Ghazvini rootstock had much lower Na. Additions of CaSO₄ significantly lowered the concentration of Na in both leaves and roots. The Ghazvini rootstock was more tolerant to salinity than the Badami-e-zarand rootstock. The accumulation of Na in leaves and roots indicates a possible mechanism whereby cv. Ghazvini copes with salinity in the rooting medium, and/or may indicate the existence of an inhibition mechanism of Na transport to leaves. Concentrations of Ca and K were lower in the plants grown at high NaCl concentration than in those under the control treatment, and, for the cv. Ghazvini, these two element's concentrations were increased in both leaves and roots for the plants with calcium sulphate treatment; for the cv. Badami-e-zarand, these concentrations were increased in only the roots.

Résumé

Introduction. Les sols salins peuvent exercer différents effets sur la germination des graines et sur la croissance des jeunes plantes. Matériel et méthodes. Les graines de deux porte-greffes de pistachiers (cultivars Ghazvini et Badami-e-zarand de Pistacia vera) ont été incubées à 20 °C à l'obscurité dans une solution à 150 mM de NaCl ou dans des solutions de 150 mM de NaCl enrichies avec (50, 100, et 150) mM de CaSO₄. Ces graines ont été plantées dans des pots contenant un mélange de sol de jardin, sable et compost (1/3 v/v) pour étudier l'effet du sulfate de calcium sur des plantes cultivées en condition de stress salin. Les traitements appliqués par l’eau d'irrigation ont consisté en un traitement témoin (eau désionisée seule) ; un traitement de stress salin (150 mM de NaCl) ; trois traitements de stress salin avec 50 mM de CaSO4, 100 mM de CaSO4, et 150 mM de CaSO4 ajoutés respectivement à la solution saline (150 mM de NaCl). Résultats et discussion. Pour tous les traitements, le pourcentage final de germination et le pourcentage final des graines ayant donné des plantules de plus de 20 mm ont été les plus élevés pour le porte-greffe Ghazvini que pour le porte-greffe Badami-e-zarand. Le pourcentage final de germination et le pourcentage final des graines avec plantules ont été sensiblement augmentés avec l’accroissement de la concentration en CaSO₄, excepté à la concentration la plus élevée en CaSO₄. Les plantes cultivées avec 150 mM de NaCl ont élaboré moins de matière sèche et ont eu une teneur inférieure en chlorophylle par rapport à celles développées sans NaCl. Seuls des ajouts de CaSO₄ aux concentrations de (50 et 100) mM ont permis de pallier les effets négatifs de la salinité sur le contenu en matière sèche et en chlorophylle de plante. La concentration en sodium (Na) dans les tissus végétaux a augmenté à la fois dans les feuilles et dans les racines des plantes dans le seul traitement avec NaCl. Le porte-greffe Ghaz-vini a eu une teneur en Na très inférieure. L’addition de CaSO₄ à la solution saline a abaissé de manière significative la concentration de Na dans les feuilles et racines. Le porte-greffe Ghazvini a été plus tolérant à la salinité que le porte-greffe Badami-e-zarand. L'accumulation de Na dans les feuilles et les racines indique un mécanisme possible par lequel le cv. Ghazvini ferait face à la salinité dans le milieu d’enracinement, et/ou pourrait indiquer l'existence d'un mécanisme d'inhibition du transport de Na vers les feuilles. Les concentrations de Ca et de K ont été inférieures dans les plantes cultivées en présence de NaCl par rapport à celles des plantes témoins, et, pour le cv. Ghazvini, les teneurs en ces deux éléments ont été augmentées dans les feuilles et les racines pour les plantes traitées avec du sulfate de calcium ; pour le cv. Badami-e-zarand, les teneurs ont été augmentées dans les seules racines.