بررسی اثر برهمکنش قارچ میکوریزا آربوسکولار و تنظیم کننده رشد گیاهی براسینولید بر افزایش تحمّل گندم به تنش شوری
کبری توفیقی1، رمضانعلی خاورینژاد2، فرزانه نجفی*3، خدیجه رضوی4، فرهاد رجالی5
1) دانشجوی دکتری گروه علوم گیاهی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.
2) استاد گروه علوم گیاهی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.
3) دانشیار گروه علوم گیاهی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.
4) استادیار پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیستفناوری، تهران، ایران.
5) دانشیار موسسه تحقیقات خاک و آب، مشکیندشت، کرج، ایران.
این مقاله برگرفته از رساله دکتری است.
* نویسنده مسئول: f_najafi@yahoo.com
تاریخ دریافت: 22/05/94 تاریخ پذیرش: 30/07/94
چکیده
با توجه به اهمیت معضل کشاورزی در زمینهای مجاور حوضههای آبریز طبیعی شور و اثر آن بر رشد و تولید گیاهان، این مطالعه بهمنظور بررسی اثر برهمکنش قارچ میکوریز آربوسکولار و تنظیم کننده رشد گیاهی براسینولید برکاهش احتمالی اثر مخرب شوری در گندم رقم پیشتاز انجام شد. این تحقیق بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار به اجرا درآمد. بدینترتیب که گیاهان میکوریزه با قارچ گلوموس موسهآ (پس از اطمینان از میکوریزه شدن ریشه ها) و غیر میکوریزه 14 روزه توسط 24- اپی براسینولید با غلظت صفر و پنج میکرومولار سهبار یک روز در میان اسپری برگی شدند. سپس بهمدت 10 روز با آب شور با منشأ دریاچه ارومیه و با هدایت الکتریکی صفر و 15 دسی زیمنس بر مترهر سه روز یکبار آبیاری شدند. در نهایت، گیاهان 26 روزه برداشت و به منظور انجام برخی سنجشهای فیزیولوژیکی به آزمایشگاه منتقل شدند. یافتههای بهدستآمده نشاندهنده بهبود سطح برگ گیاه و کاهش نشت غشاء در تیمارهای جداگانه قارچی و براسینولیدی بود. درحالیکه اثر برهمکنش این دو تیمار تنها در سطح برگ در سطح 05/0>P معنی دار بود. همچنین این اثر همافزایی معنیدار برهمکنش دو تیمار با بالاتر رفتن فعالیت آنتیاکسیدانی شامل آنتیاکسیدانهای سوپراکسید دیسموتاز و مقدار آنتوسیانین برگی و نیز درصد مهار رادیکالهای آزاد (DPPH) مشاهده شد.
واژه‌های کلیدی: دریاچه ارومیه، گلوموس موسهآ و تریتیکوم آئستیوم.
مقدمه
شوری طبیعی، بهعنوان یکی از مهمترین تنشهای محیطی در زمینهای مجاور حوضههای آبریز شور، موجب کاهش رشد و تولید گیاهان بهویژه محصولات کشاورزی میشود (Hasegawa et al., 2000). تنش شوری موجب کاهش هدایت هیدرولیکی خاک، اختلال در جذب آب و مواد غذایی از ریشه و کاهش پتانسیل آب سلول و در نتیجه تنش اسمزی میگردد. همچنین، سمّیّت یونی ناشی از غلظت بالای نمکها با القاء تولید انواع انواع اکسیژن فعال (ROS) و رادیکالهای آزاد، موجب ایجاد تنش اکسیداتیو ثانویه و تخریب ساختار غشاءها و ماکرومولکولها (مانند پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک) و آسیب دستگاه فتوسنتزی میگردد (Grattan and Greive, 1999; Nakamichi et al., 2016). تحت شرایط طبیعی رشد تولید انواع اکسیژن فعال مانند سوپراکسید (O2•ˉ)، هیدروژن پراکسید (H2O2) و هیدروکسیل (OH•)، در سلول پایین است، اما تحت تنش شوری، هومئوستازی سلولی مختل شده و سلولها تولید رادیکالهای آزاد را شدت میبخشند که بهطور فعال در ترارسانی علامت شرکت میکنند و موجب آسیب به اجزای سلولی میشوند Wang et al.,) (2003.
گیاهان زراعی بهویژه گندم بهمنظور کاهش آسیب اکسیداتیو ایجاد شده تحت تنشهای غیرزیستی مانند شوری، مکانیسمهای دفاعی آنتیاکسیدانی خود را تقویت میکنند (Caverzan et al., 2016). بدینترتیب، گیاهان دارای سازوکارهای محافظتی برای اجتناب از آسیب اکسیداتیو ایجاد شده بهدلیل تنش میباشند که از مهمترین آنها میتوان به فعال شدن سیستم آنتیاکسیدانی شامل آنزیمهای آنتیاکسیدانی (مانند سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، پراکسیداز (POD)، کاتالاز (CAT) و گلوتاتیون ردوکتاز (GR)) و آنتیاکسیدانهای غیرآنزیمی (مانند آسکوربیک اسید، گلوتاتیون، آلفا-توکوفرول و کاروتنوئیدها) و تولید اسمولیت های سازگار از جمله پرولین اشاره کرد Scutzenduble and Polle,) (2002. بهطور کلی، تصور میشود که آسیب القاء شده با شوری به غشاءها افزایش تراوایی آنها، رابطه ی معکوس با ظرفیّت فعالیت افزایش یافتۀ سیستم آنتیاکسیدانی در گیاهان دارند.
امروزه، توجه به توسعه راهکارهای مختلف بهمنظور کاهش اثر زیانبار شوری، روشهای مربوط به بالابردن تحمل گیاهان رشد یافته در زمینهای با غلظت بالای نمک، رشد روز افزونی داشته است. کاربرد انواع قارچهای میکوریزی به ویژه انواع گلوموس بهدلیل بهبود سیستم جذب ریشهای بهمنظور دسترسی به آب و عناصر غذایی و بهبود ساختار خاک و شدت بخشیدن فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان از جمله روشهای بیولوژیک بهمنظور افزایش تحمل به شوری در گیاهان، مورد توجه بوده است (Zhong Qun et al., 2007). مطالعههای مختلف نشان داده است که گیاهان در نتیجۀ میکوریزاسیون دارای فعالیت آنزیمی آنتیاکسیدانی بالاتری هستند، اما پاسخ آنزیمها با توجه به گیاه میزبان و نوع قارچ میتواند متفاوت باشد (Evelin et al., 2009). قارچهای میکوریزایی به جذب عناصر غذایی مانند نیتروژن و فسفر از طریق ناقلان مربوط و انتقال آنها به گیاه میزبان کمک میکنند (Bücking and Kafle, 2015). تجمع بالای فسفر، منیزیوم و کلسیم و جذب پایینتر سدیم در حضور قارچهای میکوریز آربوسکولار در شرایط تیمار کلرید سدیم و کاهش اثر شوری مشاهده شده است (Hashem et al., 2015). مطالعههای انجام شده برروی گیاه گندم نشان دهنده نقش قارچهای میکوریزای در کاهش تنش شوری توسط افزایش جذب عناصر معدنی بهویژه در حضور مخلوطی از انواع گونههای گلوموس بوده است (Mardukhi et al., 2015). همچنین، نشان داده شده است که برخی از انواع تنظیم کنندههای رشد گیاهی از جمله براسینواستروئیدها، بهعنوان گروه مهمی از هورمونهای استروئیدی، میتوانند به بالاتر رفتن تحمل گیاهان بهویژه با تقویت سیستم آنتیاکسیدانی و هومئوستازی یونی کمک شایانی کنند (Krishna, 2003). این ترکیبات، پتانسیلی قوی در تعدیل بسیاری از تنشها با تنظیم سیستم آنتیاکسیدانی گیاه دارند.Alyemeni و همکاران (2013) و نیز Arora و همکاران (2008) نشان دادند که اسپری برگی گیاه براسیکا جونکئا[1]و ذرت[2] توسط 28- هوموبراسینولید بهترتیب میتواند موجب کاهش اثر شوری با افزایش کارایی فتوسنتزی و فعالیت آنتیاکسیدانها گردد. از این رو با توجه به آنچه که گفته شد، و بهویژه با توجه به همبستگی مشاهده شده بین ظرفیت آنتیاکسیدانی و پایداری اسموتیکی درون سلولی با تحمل به شوری در برخی گیاهان، هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر برهمکنشی و جداگانه قارچ میکوریزای گلوموس و 24- اپی براسینولید برفرآیندهای فیزیولوژیکی گیاه و بالاتر رفتن احتمالی تحمل گیاه گندم بهعنوان یکی از مهمترین محصولات زراعی و استراتژیک در سرتاسر جهان به تنش بالا رفتن شوری محیط میباشد. منشأ شوری بهکار رفته در این پژوهش، آب دریاچه ارومیه، دومین دریاچۀ شور جهان و یکی از مهمترین حوضههای آبریز شور کشور واقع در شمال غربی ایران، با توجه به اثر شوری ایجاد شده در محصولات زراعی زمینهای مجاور آن بود (نادر صفت، 1390).
مواد و روش ها
این مطالعه در دانشگاه خوارزمی تهران در سال 1393 بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار و سه گیاه در هر گلدان اجرا شد. بذرهای گندم رقم پیشتاز پس از تهیه از بخش غلات موسسه اصلاح نهال و بذر محمدشهر کرج و ضدعفونی به مدت سه دقیقه توسط هیپوکلریت سدیم پنج درصد در گلدانهای پلاستیکی با گنجایش دو کیلوگرم حاوی خاک ضدعفونی شده شامل مخلوط خاک و پیت اتوکلاو شده (با نسبت 20 به 1) و پرلیت با نسبت 2 به 1 کاشته شدند. بهطور کلی، تیمارهای مورد بررسی شامل هشت تیمار به صورت 1) شاهد، 2) تیمار شوری، 3) تیمار براسینولیدی، 4) تیمار میکوریزی، 5) تیمار برهمکنش براسینولید و شوری، 6) تیمار برهمکنش قارچ میکوریزو شوری، 7) تیمار برهمکنش قارچ میکوریز، براسینولیدو شوری، و 8) تیمار برهمکنش قارچ میکوریزو براسینولید تعریف شدند. بهطور خلاصه، ابتدا خاک نیمی از گلدانها توسط قارچ میکوریز آربوسکولار پودری شکل حاوی هیفها، وزیکولها و آربوسکولهای گلوموس موسه آ[3] (تهیه شده از شرکت زیست فناور توران، شاهرود) بهصورت لایهای در دو سانتیمتری زیر محل کاشت بذر، آغشته شدند. پس از آبیاری منظم گیاهان دو هفتهای توسط آب معمولی، سپس، هردو گروه گیاهان میکوریزه و غیرمیکوریزه توسط غلظتهای صفر و 50 میکرومولار 24- اپیبراسینولید (سیگما) اسپری برگی شدند. تیمار استروئیدی سه مرتبه و یکروز درمیان به صورت مهپاشی از بالا تا پایین گیاه اعمال شد و از محلول توئین 20 (01/0 درصد) بهعنوان سورفاکتانت بهمنظور افزایش سطح جذب استفاده شد (Shahbaz and Ashraf, 2007). سپس، هر گروه توسط محلول آب شور با منشأ آب دریاچه ارومیه با هدایت الکتریکی[4](EC) صفر و 15 دسی زیمنس بر متر بهمدت 10 روز هر سه روز یکبار آبیاری شدند. بهمنظور رفع مشکل تجمع شوری، گلدانها با تیمار شاهد بین زمانهای تیماردهی آبشویی شدند و آب اضافی از ته گلدان خارج میشد. بدینترتیب میزان شوری محیط در حدود آب آبیاری نگهداری شد. پس از ده روز اِعمال تیمار شوری تعدادی از گیاهان در مرحله رویشی بهمنظور بررسی برخی شاخصهای فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و عملکرد برداشت شدند.
سنجش سطح برگ و میزان نشت غشا
بهمنظور تعیین سطح برگی، برگهای هر گیاه بلافاصله پس از برداشت بر روی کاغذ میلیمتری قرار گرفته و مربعهای میلیمتری شمارش شدند (Lutts et al., 1996). پس از تعیین وزن برگ و وزن کاغذ و با استفاده از یک تناسب ساده، سطح برگها بر حسب میلیمتر مربع محاسبه شد. همچنین، محاسبه نشت غشاء (MSI) بهمنظور سنجش پایداری نسبی غشاء مورد استفاده قرار میگیرد. بدینترتیب، که برگهای کاملاً توسعه یافته از هر تیمار جمعآوری و بلافاصله به قطعات به قطر یک سانتیمتر مربع بریده شد. سپس، نمونهها شسته شده و در لولههای آزمایش در بسته حاوی 10 میلیلیتر آب دویونیزه به مدت چهار ساعت در دمای اتاق قرار گرفتند. سپس هدایت الکتریکی محلول (EC1)، با استفاده از یک هدایت سنج (مدل AZ-8361)، اندازهگیری شد. در مرحله بعد، همان قطعات برگی در حمام آب گرم در آب جوش بهمدت 15 دقیقه قرار گرفت. پس از سرد شدن لولهها در دمای اتاق، مجدداً EC محلولها اندازه گیری شد (EC2). میزان نشت غشاء، با استفاده از رابطه 1 تعیین و بهصورت درصد بیان گردید (Dionisio-Sese and Tabia, 1998).
رابطه 1: = EC1/EC2 × 100 MSI
سنجش فعّالیّت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز برگی
بهمنظور بررسی اثر تیمارهای اعمال شده بر فعالیت آنتیاکسیدان آنزیمی، فعالیت آنزیم سوپراکسیددیسموتاز برگیمورد سنجش قرار گرفت. بهطور خلاصه، برای استخراج آنزیم ابتدا 1/0 گرم از بافت تر توسط دو میلیلیتر بافر فسفات1/0 مولار با 8/6 pH= کاملاً ساییده شد. سپس، محلول همگنشده بهدست در 15000 گرم، به مدت 12 دقیقه و در دمای چهار درجه سانتریفوژ شدند. محلول رویی برای سنجش فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز مورد استفاده قرار گرفت. بدینترتیب که سه میلیلیتر از مخلوط واکنش شامل اجزاء زیر بود: نیتروبلوتترازولیوم (NBT) 75 میکرومولار، ریبوفلاوین چهار میکرومولار، متیونین 13 میلیمولار، EDTA 1/0 میلیمولار و 100 میکرولیتر عصاره آنزیمی. واکنش در دمای 25 درجه سانتیگراد انجام شد و توسط دو لامپ فلورسنت 20وات بهمدت 15 دقیقه نوردهی گردید. طول موج جذب مخلوط واکنش پس از نوردهی در طول موج 560 نانومتر تعیین شد. محلولهای مشابه در تاریکی بهعنوان بلانک نگهداری شدند. یک واحد سوپراکسید دیسموتاز (U) بهصورت مقدار آنزیمی که موجب کاهش 50 درصد احیا نیتروبلوتترازولیوم قابل مهار با سوپر اکسید دیسموتاز میگردد، تعریف میشود. فعالیت اختصاصی آنزیم بهصورت واحد در میلیگرم پروتئین U mg-1) (protein بیان میگردد (Giannopolitis and Ries, 1997).
اندازهگیری محتوای آنتوسیانین برگی
بهمنظور سنجش مقدار آنتوسیانینها بهعنوان یک آنتیاکسیدان غیرآنزیمی از روش دیاز استفاده شدDiaz et al.,) (2006. 1 گرم از بافت تر برگ، با دقت توزین و در هاونی که حاوی 5 میلیلیتر متانول اسیدی (متانول 5/99 درصد و HCl 1 درصد به نسبت 99 به 1) بود، بهخوبی ساییده شد. عصاره بهمدت 24 ساعت در تاریکی و در دمای چهار درجه سانتیگراد قرار داده شد. پس از 24 ساعت، عصاره حاصل به مدت 10 دقیقه در 4000گرم سانتریفوژ گردید. سپس و شدت جذب محلول رویی در طول موج 530 نانومتر توسط دستگاه اسپکترو فتومتر، خوانده شد. بهمنظور تعیین غلظت آنتوسیانین بافت مورد نظر، از نمودار استاندارد آنتوسیانین استفاده شد.
اندازهگیری محتوای گلیسین بتائین برگی
بهمنظور سنجش مقدار اسمولیت سازگار گلیسین بتائین و تغییرات آن طی تیمارهای بهکار رفته، 25/0 گرم پودر خشک گیاهی با 10 میلیلیتر آب مقطر مخلوط و برای مدت 24 ساعت تکان داده شد. 250 میکرولیتر از عصاره صافشده با 250 میکرولیتر اسید سولفوریک 2 نرمال درون لوله آزمایش مخلوط شده و بهمدت یک ساعت در حمام یخ قرار داده شد. در مرحله بعد، 200 میکرولیتر معرف یدید پتاسیم سرد (KI-I2) (بهدست آمده از حل شدن 7/15 گرم I2 و 20 گرم KI در 100 میلیلیتر آب مقطر)، به لوله اضافه و با ورتکس هم زده شد. لولهها بهمدت 16 ساعت در یخچال در دمای چهار درجه سانتیگراد نگهداری و سپس به مدت 20 دقیقه با سرعت 6000 دور در دقیقه سانتریفیوژ گردید. سپس به رسوب انتهای لوله شش میلیلیتر دیکلرواتان به منظور حل کردن کمپلکس پری یدید (1,2- dichloroethane) در محیط سرد اضافه گردید. پس از تشکیل دو لایه، از لایه رنگی پائینی استفاده شد و جذب نمونهها در طول موج 365 نانومتر توسط اسپکتروفتومتر خوانده شد و مقدار نمونهها بر حسب mg g-1 DW تعیین گردید (Grieve and Grattan, 1983).
سنجش ظرفیت مهار رادیکالهای آزاد DPPH برگی
ظرفیت مهار رادیکالهای آزاد DPPH، بهمنظور بررسی اثر تیمارهای بهکار رفته بر سیستم آنتیاکسیدانی، بدینترتیب انجام شد که 2/0 میلیلیتر نمونه عصاره متانولی به 1 میلیلیتر محلول DPPH (2- دی فنیل-1- پیکریل هیدراسیل) 25/0 مولار اضافه شد. پس از نگهداری نمونهها بهمدت 3 دقیقه در تاریکی، جذب نمونهها در طول موج 517 نانومتر خوانده شد. ظرفیت مهار رادیکالهای آزاد DPPH در نهایت با استفاده از رابطه زیر محاسبه شد: (okoh et al., 2011)
رابطه 2: 100[(A0- A1)/ A0] ×= ظرفیت مهار رادیکالهای آزاد (%)
که در آن، A0 جذب بلانک و A1 جذب نمونه میباشد.
تجزیه و تحلیل و محاسبههای آماری
تجزیه واریانس سه عاملی دادهها با استفاده از نرم افزار SPSS نسخه 18 و رسم شکلها توسط نرم افزار Excel 2007 انجام شد. میانگین تیمارها توسط آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد مقایسه شدند.
نتایج و بحث
نتایج بهدست آمده نشاندهنده کاهش معنیدار (02/38 درصد) سطح برگ (05/0>P) و افزایش معنیدار نشت غشا (42 درصد) با تیمار تنششوری در مقایسه با تیمار شاهد بود (شکل 1 و 2 و جدول 1). همچنین ویژگیهای بیوشیمیایی شامل فعالیت آنزیم سوپراکسیددیسموتاز (92/3 برابر)، مقدار آنتوسیانین برگی (3 برابر)، مقدار گلیسین بتائین برگی (3/2 برابر) و ظرفیت مهار رادیکالهای آزاد DPPH (4/19 برابر) در گیاهان آبیاری شده با dS m-1 15 آب شور طبیعی، افزایش معنیدار نشان دادند (جدول های 1و2).
جدول 1: تجزیه واریانس سه عاملی (میانگین مربعات) برخی ویژگیهای فیزیولوژیکی گیاه گندم در تیمارهای جداگانه و برهمکنش شوری (150 میلیمولار)، براسینولید (5 میکرومولار) و تلقیح قارچ میکوریز
|
منابع تغییرات
|
درجه آزادی
|
میانگین مربعات
|
|
|
میزان نشت
غشا
|
سطح
برگ
|
میزان فعالیت آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز
|
محتوای گلیسین بتائین برگی
|
محتوای آنتوسیانین برگی
|
ظرفیت مهار رادیکال آزاد DPPH
|
|
|
شوری
|
1
|
**666/664
|
**221/2869
|
**248/2932
|
**879/21
|
** 8
|
**153/2334
|
|
براسینولید
|
1
|
**65/326
|
**858/227
|
**176/82
|
**485/0
|
**13/0
|
**553/201
|
|
قارچ میکوریز
|
1
|
**491/29
|
**078/84
|
**498/1039
|
**928/10
|
**051/1
|
**803/459
|
|
شوری× براسینولید
|
1
|
217/1ns
|
**395/22
|
616/11ns
|
**8/0
|
**061/0
|
*653/34
|
|
شوری× قارچ میکوریز
|
1
|
479/1 ns
|
**955/17
|
**426/92
|
**104/5
|
**594/0
|
**303/53
|
|
شوری× براسینولید ×قارچ میکوریز
ممیکوریز
×براسینولید×قارچ میکوریز
|
1
1
|
738/2ns
738/2ns
|
**523/10
|
028/0ns
|
**099/0
|
**029/0
|
**703/2
|
|
براسینولید ×قارچ میکوریز
|
1
|
202/12ns
|
**206/21
|
084/7ns
|
**138/0
|
**02/0
|
103/16ns
|
|
خطا
|
24
|
656/1
|
449/0
|
224/3
|
017/0
|
002/0
|
861/5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* و **: به ترتیب معنیدار در سطح احتمال یک درصد و پنج درصد، ns: عدم معنیدار.
با اسپری برگی براسینولیدی سطح برگ 6/8 درصد افزایش و میزان نشت غشا 26 درصد کاهش معنیدار نسبت به شرایط شوری نشان دادند. همچنین در شرایط کاربرد براسینولید، میزان فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز برگی (27/1 برابر)، مقدار آنتوسیانین برگی (1/1 برابر)، مقدار گلیسین بتائین (28/1 برابر) و ظرفیت مهار رادیکالهای آزاد DPPH (10 درصد) نسبت به شرایط تنش شوری افزایش معنیدار در سطح (05/0>P) نشان دادند. در گیاهان میکوریزه تیمار شده با آب شور، سطح برگ 12/18 درصد نسبت به شرایط شور افزایش معنیدار نشان داد. در حالیکه میزان نشت غشاء به میزان 10 درصد کاهش پیدا کرد. بهطور مشابهی فعالیت آنزیم سوپراکسیددیسموتاز (8/1 برابر)، مقدار آنتوسیانین برگی (5/1 برابر)، مقدار گلیسین بتائین برگی (5/2 برابر) و ظرفیت مهار رادیکالهای آزاد DPPH (75/13 درصد) در گیاهان تلقیح شده باگلوموس موسهآ و آبیاری شده با dS m-1 15 آب شور طبیعی، نسبت به شرایط شور، افزایشمعنیدار نشان دادند. در تیمارهای برهمکنش قارچ گلوموس موسهآ و براسینولید تحت تیمار شوری، سطح برگ نسبت به تیمارهای جداگانه شوری (23/29 درصد)، میکوریزی (86/3 درصد) و براسینولیدی (97/12 درصد) افزایش معنیدار نشان داد، درحالیکه کاهش میزان نشت غشاء با وجود کاهش معنیدار نسبت به شرایط شوری (25 درصد)، در مقایسه با دو تیمار جداگانه میکوریزی و براسینولیدی معنیدار نبود. بهعلاوه، تمام تیمارهای بیوشیمیایی شامل فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز (98/1 برابر)، مقدار آنتوسیانین (8/1 برابر)، مقدار گلیسین بتائین (2/3 برابر) و ظرفیت مهار رادیکالهای آزاد DPPH (68/21 درصد) در مقایسه با تیمار شوری و نیز تیمارهای جداگانه اثر هم افزایشی معنیدار مشاهده شد.
جدول 2: مقایسه میانگین میزان فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز، محتوای گلیسین بتائین برگی، محتوای آنتوسیانین برگی و درصد ظرفیت مهار رادیکال آزاد DPPH گیاه گندم در کاربرد جداگانه و برهمکنش تیمارهای مورد مطالعه
|
تیمارها
|
میزان فعالیت آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز (واحد در میلیگرم پروتئین)
|
محتوای گلیسین بتائین برگی (میلیگرم در وزن خشک)
|
محتوای آنتوسیانین برگی (میلی گرم در گرم وزن تر)
|
ظرفیت مهار رادیکال آزاد DPPH
(درصد)
|
|
|
شاهد
|
5 ±048/0g
|
5/0 ± 043/0 f
|
35/0 ± 016/0 g
|
67 ± 73/1e
|
|
شوری
|
6/19 ± 93/0 d
|
15/1 ± 026/0d
|
05/1 ± 025/0d
|
80± 57/0c
|
|
براسینولید
|
8 ± 408/0 f
|
41/0 ± 033/0 f
|
4/0 ± 014/0fg
|
72 ± 77/1d
|
|
قارچ میکوریز
|
14 ± 29/1 e
|
85/0 ± 04/0e
|
45/0± 01/0ef
|
74 ± 91/0 d
|
|
شوری× براسینولید
|
89/24 ± 31/1 c
|
47/1 ± 031/0 c
|
155/1± 011/0c
|
88 ± 08/1 b
|
|
شوری× قارچ میکوریز
|
28/32 ± 49/0 b
|
875/2 ± 106/0 b
|
575/1 ± 039/0b
|
91 ± 35/1b
|
|
شوری× براسینولید× قارچ میکوریز
|
808/38 ± 34/0 a
|
68/3 ± 12/0 a
|
9/1 ±04/0 a
|
325/97 ± 23/0a
|
|
براسینولید × قارچ میکوریز
|
15 ± 22/1 e
|
8/0 ± 032/0e
|
48/0 ± 014/0e
|
75 ± 15/1 d
|
حروف غیر مشابه نشان دهنده اختلاف معنیدار در سطح احتمال پنج درصد با آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد در چهار تکرار میباشد.
تنش شوری موجب کاهش سطح برگ گیاه و افزایش نشت غشاء برگ شد. غلظت بالای نمک در محیط ریزوسفر، با القاء تنش اسمزی موجب کاهش پتانسیل آب سلول، کاهش طویل شدن و تقسیم سلولی و نیز عدم تعادل یونی سلول و در نتیجه کاهش رشد گیاه میگردد (Grattan and Grieve, 1999). همچنین تنش شوری با ایجاد اثر بازدارندگی بر جذب عناصر غذایی بهویژه نیتروژن و فسفر، موجب کاهش اَسیمیلاسیون نیتروژن، سنتز اسیدهای آمینه و پروتئین و کاهش متعاقب رشد گردد. بهعلاوه، تنش شوری با القا تنش ثانویه اکسیداتیو و افزایش انواع اکسیژن فعّال (ROS) موجب تخریب بیشتر ماکرومولکولها و آسیب به غشاءهای سلولی و دستگاه فتوسنتزی میشود (Hasegawa et al., 2000). ضمن اینکه افزایش غظت یونهای موجود در آبهای شور طبیعی مانند سدیم، کلر و منیزیوم موجب کاهش یونهایی مانند پتاسیم و کلسیم و ایجاد کمبود این عناصر میگردد (Ding et al., 2006). افزایش سطح برگی و کاهش نشت غشاء در تیمار براسینولیدی تحت تنش شوری را میتوان به افزایش طویل شدن و تقسیم سلولی، حفظ پایداری غشاءها، بالا رفتن کارایی فتوسنتزی و در نتیجه بهبود رشد نسبت داد (Krishna, 2003). نتایج مشابه نشان دهندۀ اثر بهبوددهنده براسینواستروئیدها بر رشد گیاه و کاهش نشت غشاء با افزایش فتوسنتز، پایداری غشاءها و حفظ آب سلول در شرایط تنش شوری میباشد (Zhang et al., 2007; Alyemeni et al., 2013). بهعلاوه، افزایش سطح برگی در شرایط کاربرد قارچ میکوریز آربوسکولار تحت تنش شوری میتوانند بهدلیل بهبود دسترسی به آب و جذب انتخابی عناصر معدنی بهویژه نیتروژن و فسفر و نیز افزایش فعالیت آنزیم احیاکنندۀ نیترات یعنی نیترات ردوکتاز و سنتز پروتئینی باشد (Hirrel and Gerdemann, 1980; Giri et al., 2003). مطالعات متعدد تأکید کنندۀ نقش مثبت این همزیستی در بهبود رشد و نیز کاهش نشت غشاء و حفظ پایداری غشاءهای سلولی بوده است (Evelin et al., 2009).
شکل 1: کاربرد جداگانه و برهمکنش براسینولید و قارچ میکوریز تحت تنش شوری آب شور دریاچه ارومیه بر سطح برگی در گندم
حروف غیر مشابه نشان دهنده اختلاف معنیدار در سطح احتمال پنج درصد با آزمون دانکن در چهار تکرار میباشد.
شکل 2: کاربرد جداگانه و برهمکنش براسینولید و قارچ میکوریز تحت تنش شوری آب شور دریاچه ارومیه بر درصد نشت غشا برگی در گندم
حروف غیر مشابه نشان دهنده اختلاف معنیدار در سطح احتمال پنج درصد با آزمون دانکن در چهار تکرار میباشد.
همراستا با نتایج بهدست آمده در این تحقیق،Beltrano و Ronco (2008) با بررسی اثر قارچ آربوسکولار گلوموس کلارودیوم[5]در بهبود تحمل گیاه گندم به تنش کمآبی دریافتند که همزیستی میکوریزی به تراوایی و بهبود انسجام غشاءهای سلولی کمک میکند. Naghashzadeh (2014) نیز اثر بهبود دهنده گلوموس اینترارادیکس[6] بر پایداری غشاء سلولی وحفظ محتوای آب نسبی در گیاه ذرت تحت تنش خشکی را نشان داد.Kaya و همکاران (2009) کاهش 87/26 و 98/30 برابری کاهش نشت غشاء در برگهای میکوریزه شده گیاه کاسپیوم آنوم [7] تیمار شده با غلظتهای 50 و 100 میلی مولار کلرید سدیم را آشکارکردند. این پایداری میتواند بهدلیل افزایش محتوای آب سلول، جذب فسفر و یا فعّالیت افزایش یافتۀ آنتیاکسیدانهای آنزیمی و غیرآنزیمی باشد که با نتایج بهدست آمده در این تحقیق همخوانی داشت Feng) (et al., 2002 بهطور مشابهی، Kanwal و همکاران (2015) افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی از جمله سوپراکسیددیسموتاز، کاتالاز و آسکورباتپراکسیداز در گیاهان گندم میکوریزه تحت تنشهای محیطی را گزارش کردند. مطالعههای Torabi و Faramarzi Sepehr (2015) نیز نشاندهنده افزایش فعالیت آنزیمهای پراکسیداز، کاتالاز و پلی فنل اکسیداز در گیاهان جو[8] میکوریزه شده با گلوموس فاسیکولاتوم[9] نسبت به گیاهان غیر میکوریزه تحت تیمار شوری بود. فعالیت بالاتر آنزیم پراکسیداز و پلی فنل اکسیداز در گیاهان میکوریزه زیزیفوس[10]مشاهده شد Mathur and) (Vayas, 1996. Alguacil و همکاران (2003) نیز فعالیت شدّت یافتۀ کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز را در گیاهان اولئا یوروپئا[11] نشان دادند. بهعلاوه، کاهش نشت غشاء مشاهده شده در شرایط کاربرد 24- اپی براسینولید و تحت تنش شوری را نیز میتوان به کاهش ROSهای تولید شده طی تنش و افزایش فعالیت سیستم آنتیاکسیدانی مشاهده شده، شامل فعالیت آنزیم سوپر اکسیددیسموتاز، مقدار آنتوسیانین و ظرفیت مهار رادیکال آزاد DPPH نسبت داد (Xu et al., 2004). براسینواستروئیدها دارای پتانسیلی قوی در تعدیل تنش با تنظیم سیستم در سطح بیوشیمیایی میباشند (Cao et al., 2005). افزایش فعالیت آنتیاکسیدانها توسط براسینواستروئیدها، یک پدیدۀ تنظیم شدۀ ژنی میباشد و القاء بیان برخی ژنها مانند ATP2 و ATP24a که کدکنندۀ پراکسیدازی در گیاه آرابیدوپسیس[12] هستند بهعنوان شناخته شدهترین آنزیمهای آنتیاکسیدانی شرکت کننده در پاسخهای دفاعی گیاهان درنظر گرفته میشوند (Goda et al., 2002). بدینترتیب براسینواستروئیدها با کاهش اثر منفی رادیکالهای آزاد موجب بهبود ساختارهای سلولی میگردند. علاوه بر این، ب
