Research article

Impact of deficit irrigation on the physiological and agronomic traits of 24 safflower (Carthamus tinctorius L.) genotypes grown in Iran

Impact de d’une irrigation déficitaire sur les caractères physiologiques et agronomiques de 24 génotypes de carthame (Carthamus tinctorius L.) cultivés en Iran

¹ Department of Agronomy, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
² Department of Agronomy, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran
³ Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran

^* Correspondence: madani.au@yahoo.com; h-madani@iau-arak.ac.ir

Received: 23 June 2023
Accepted: 10 November 2023

Abstract

The impact of two irrigation regimes (well-watered versus water limited conditions) on yield and grain composition of 24 safflower genotypes was compared in a two-year field trial arranged as a split plot design. Safflower genotypes at limited irrigation had higher total chlorophyll and proline levels compared with well-watered irrigations. In term of total chlorophyll content, safflower genotypes G17 (1.4 mg g-1 FW), G24 (1.37 mg g-1 FW) and G7 (1.36 mg g-1 FW) were statistically higher relative to other genotypes under well water conditions. In contrast, under limited irrigation conditions, G15 (1.76 mg g-1 FW) had the highest total chlorophyll suggestive of differential response among genotypes. The highest plant height and leaf dry weight were detected in G3 (84.4 cm and 13.3 g plant-1, respectively) under limited irrigation. Difference in number of heads plant-1 under well-watered (29.5 plant-1) was observed compared to limited irrigation (20.5 plant-1) among genotypes. Under well-watered (49.8 g) and limited irrigation (44.1), G2 and G9 showed the highest 1000 seed weight, respectively. Among accessions, G24 yielded more seed compared to other genotypes under well-watered (2342 kg ha-1) and limited irrigation (1137 kg ha-1) posing it as potential line for further breeding. With regards to seed oil yield, G23 was the highest under well-watered (735 kg ha-1) and water limited conditions (356 kg ha-1), with water limited conditions found to reduce seed oil content by ca. 1.5% among lines. Under both well-watered and water limited conditions, highest biological yield (14003 and 11238 kg ha-1, respectively) and lowest harvest index (6.9% and 6.1%) were detected in G3 genotype. Based on this experiment, it is could be concluded that under well and limited irrigation, high seed yield and oil yield was achieved in G23, while seed oil concentration did not change remarkably by stress conditions.

Résumé

L’impact de deux régimes d’irrigation (assurant les besoins versus limité) sur le rendement et la composition des graines de 24 génotypes de carthame a été comparé dans un essai au champ de deux ans conduit en split plot. Les génotypes de carthame soumis à une irrigation limitée présentaient des niveaux de chlorophylle totale et de proline plus élevés que ceux bénéficiant d’une irrigation suffisante. Les génotypes G17 (1,4 mg g⁻¹ de poids frais), G24 (1,37 mg g⁻¹ de poids frais) et G7 (1,36 mg g⁻¹ de poids frais) présentaient des teneurs en chlorophylle significativement plus élevées que les autres génotypes en conditions d’arrosage suffisant. En revanche, en conditions d’irrigation limitées, c’est le génotype G15 (1, 76 mg g⁻¹ de poids frais) qui présentait la teneur en chlorophylle la plus élevée, suggérant une réponse différentielle selon les génotypes. La hauteur de plante et le poids sec de feuilles étaient les plus élevés pour le génotype G3 (84,4 cm et 13,3 g plante⁻¹, respectivement) sous irrigation limitée. Une différence du nombre de capitules par plante a été observée sous irrigation suffisante (29,5 plante⁻¹) par rapport à une irrigation limitée (20,5 plante⁻¹) en moyenne pour tous les génotypes. Les poids de 1000 graines les plus élevés ont été observés pour les génotypes G2 (49,8 g) et G9 (44,1 g) sous irrigation correcte et limitée respectivement. Parmi les accessions, G24 a produit plus de graines que d’autres génotypes sous un arrosage non limitant (2 342 kg ha⁻¹) et sous irrigation limitée (1 137 kg ha⁻¹), ce qui en fait une lignée potentielle pour une sélection ultérieure. En ce qui concerne le rendement en huile des graines, le génotype G23 était le plus performant dans des conditions d’arrosage adapté (735 kg ha⁻¹) et limitées en eau (356 kg ha⁻¹), ces dernières réduisant la teneur en huile des graines d’environ 1,5% pour l’ensemble des génotypes. Le rendement biologique le plus élevé (14 003 kg ha⁻¹et 11 238 kg ha⁻¹) et l’indice de récolte le plus faible (6,9% et 6,1%) ont été détectés pour le génotype G3 dans des conditions bien arrosées et limitées en eau, respectivement.Sur la base de cette expérience, on peut conclure que sous irrigation correcte et limitée, un rendement élevé en graines et en huile a été obtenu pour le génotype G23, tandis que la teneur en huile des graines n’a pas changé de façon remarquable en conditions de stress.