بررسی تحمل به تنش خشکی دو رقم گندم تلقیح شده با رایزوباکتری‌های محرک رشد گیاه (PGPR) تحت شرایط گلخانه

افشین مظفری^*1، داود حبیبی²، احمد اصغر­زاده³ و مسعود مشهدی اکبر بوجار⁴

1) استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد ایلام، دانشگاه آزاد اسلامی، ایلام، ایران.

2) دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران.

3) عضو هیات علمی موسسه تحقیقات خاک و آب، کرج، ایران.

4) دانشیار گروه علوم زیستی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران.

* نویسنده­ مسئول: : afshin.mozafari@ilam-iau.ac.ir

تاریخ دریافت: 05/10/94                                                         تاریخ پذیرش: 31/01/95

چکیده                                                       

این پژوهش به­منظور بررسی تحمل به تنش خشکی دو رقم گندم تلقیح شده با رایزوباکتری‌های محرک رشد گیاه (PGPR) در سال زراعی 93-1392 در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج اجرا شد. آزمایش به­صورت اسپلیت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار بود. کرت اصلی شامل دو سطح آبیاری مطلوب و تنش خشکی (کم آبیاری در مرحله گرده افشانی تا پایان رسیدگی کامل) و کرت‌های فرعی شامل باکتری‌های PGPR در چهار سطج  1) تلقیح بذر با Azotobacter chroococcum ، 2) تلقیح بذر با Azospirillum lipoferum، 3) مصرف همزمان هر­دو باکتریAzotobacter + Azospirillum و 4) عدم کاربرد باکتری (شاهد) و دو رقم گندم شامل سیروان و مرودشت بود. صفات آزمایش شامل فعالیت آنزیم آنتی اکسیدانتی سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، فعالیت بیومارکر بیوشیمیایی مالون دی آلدهید (MDA) میزان کلروفیل a، b و a+b بودند. نتایج آزمایش نشان داد، اثر ساده تیمارهای آبیاری، رقم و باکتری بر کلیه صفات مطالعه شده معنی دار (01/0≥P) بود. میزان فعالیت آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز (SOD) در تیمار تنش خشکی بالاتر از تیمار آبیاری کامل (نرمال) بود. رقم سیروان و مرودشت به­ترتیب با 6/3 و 7/2 واحد بر گرم پروتئین میزان فعالیت آنزیم SOD بیش­تر و کم­تری را نشان دادند. رقم سیروان در مقایسه با رقم مرودشت از میزان فعالیت بیومارکر MDA  (424/27میلی­گرم بر گرم وزن تازه بافت) کم­تر و محتوی کلروفیل a، b و a+b به­ترتیب با 255/3، 578/1 و 811/4 (میلی­گرم بر گرم وزن تازه بافت) بیش­تری برخوردار بود. در مقابل، رقم مروردشت در مقایسه با رقم سیروان از میزان بیومارکر  MDA (752/31 میلی­گرم بر گرم وزن تازه بافت) بیش­تر و محتوی کلروفیل a، b و a+b به­ترتیب با 747/2، 330/1 و 032/4 (میلی­گرم بر گرم وزن تازه بافت) کم­تری برخوردار بود.

واژه‌های کلیدی: آنزیم سوپراکسید دیسموتاز، بیومارکر مالون­دی­آلدهید و کلروفیل.

مقدمه

گندم یکی از محصولات استراتژیک در دنیا است که بالغ بر 45 درصد پروتئین و 55 درصد از کالری مورد نیاز انسان را تأمین می‌کند (نورمحمدی و همکاران، 1378). خشکی و تنش ناشی از آن از جمله عوامل مهمی است که تولیدات کشاورزی را در ایران با محدودیت روبرو ساخته و بازده استفاده از مناطق خشک را کاهش می‌دهد. کشور ایران با متوسط بارندگی سالانه حدود 220 میلی­متر به استثنای برخی استان‌های واقع در شمال کشور که در مجاورت دریای خزر قرار گرفته‌اند، جزء مناطق خشک دنیا محسوب شده و در اغلب استان‌‌‌ها گیاه زراعی گندم با خطر جدی تنش خشکی به­ویژه پس از مرحله گل­دهی مواجه می باشد (Ehdaie, 1995). ریزوباکتری‌های بهبود دهنده رشد گیاه (PGPR)، گروهی از باکتری­ها هستند که قادرند به­طور فعال ریشه­های گیاه را آلوده کرده و رشد گیاه را افزایش دهند (Kloepper and Schroth, 1978). در این بین باکتری‌های جنس‌های ازوتوباکتر، آزوسپیریلوم و سودوموناس به­عنوان باکتری‌های PGPR از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. اخیرا به نقش ریزجانداران در سازگاری گیاهان نسبت به تنش خشکی توجه بیش­تری شده است (East, 2013). این راهبرد یعنی استفاده از باکتری‌های آزاد‌زی محرک رشد گیاه (PGPR) جهت افزایش تحمل گیاه زراعی در برابر تنش‌های غیرزنده از جمله تنش خشکی نه تنها آسان، بلکه کم هزینه و اقتصادی نیز است (Kim et al., 2013،and Wagner, 1999  ;Timmusk Yang et al., 2009). برهمکنش گیاه با ریزجانداران خاک شرایط خوبی را برای گیاه در برابر تنش کم آبی فراهم می‌سازد (Verma et al., 2016). توانایی باکتری‌های PGPR در بالابردن و بهبود رشد گیاه و نقش آن­ها در افزایش تحمل گیاه به تنش خشکی اولین بار توسط Timmusk و Wagner (1999) گزارش شده است. باکتری‌های PGPR علاوه بر افزایش قدرت محصول­دهی و ایمنی گیاه باعث فعال شدن سامانه القای تحمل (ISR)^[1] در برابر تنش‌های غیرزنده نظیر تنش خشکی و شوری در گیاه می شود (Yang et al., 2009). Timmusk  وWagner  (1999) بیان داشتند که در سطوح نسخه­برداری^[2]، باکتریوم PGPR باعث القای ژن‌های مسئول در تنش خشکی^[3] و به دنبال آن افزایش تحمل گیاهان نسبت به تنش خشکی می‌شود. باکتری‌های حل کننده فسفر علاوه بر افزایش جذب فسفر در گیاه زراعی ذرت توانستند رشد گیاه را بهبود بخشیده و باعث افزایش تحمل ذرت در برابر تنش خشکی شوند (Ehteshami et al., 2009). Vardharajula و همکاران (2011) نیز نشان دادند باکتری‌های PGPR باعث القای تحمل به تنش خشکی در گیاه ذرت می‌شوند. Kasim و همکاران (2013) در تحقیقی به­منظور کنترل تنش خشکی در گندم با استفاده از باکتری‌های محرک رشد دریافتند که تلقیح باکتریایی به­طور قابل ملاحظه‌ای میزان آسیب حاصل از تنش خشکی را در گیاه گندم کاهش داد. آن­ها نیز اشاره داشتند که باکتری‌های محرک رشد از طریق سازوکار‌های متعددی چه به­صورت مستقیم و غیر مستقیم باعث افزایش تحمل گیاه گندم در برابر تنش خشکی می‌شوند. آن­ها نیز بیان داشتند که مکانیزم‌های القاء بیان ژن‌های مسئول تنش خشکی نظیر (APX1، SAMS1و HSP17.8) در برگ‌های گندم باعث افزایش فعالیت آنزیم‌های چرخه آسکوربیت-گلوتاتیون ریداکس^[4] می شود (Kasim et al., 2013).

باکتری‌های PGPR و قارچ‌های مایکوریزا پتانسیل بالا و خوبی جهت تعدیل و تنظیم پاسخ‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه در برابر تنش خشکی داشته و به همین خاطر باعث افزایش بقای گیاه تحت شرایط سخت و متنوع محیطی می‌شوند (Redman et al., 2011; Marasco et al., 2012). باکتری‌های PGPR با تولید بیوفیلم^[5] و ترشح اگزوپلی ساکارید‌ها^[6] و نیز تحریک گیاه به تولید حفاظت کننده‌های‌ اسمزی^[7] و پروتئین‌های شوک گرمایی^[8]  اثر مثبتی بر سازگاری و تحمل گیاه به تنش خشکی دارند (Grover et al., 2010). اگزوپلی ساکارید‌ها (EPS) تولید شده توسط ریزجانداران، جزء فعال ماده آلی خاک را تشکیل داده (Verma et al., 2016) و بخش عمده‌ای از فضای خارج سلولی جرم باکتری (دامنه ای بین 40 تا 95 درصد) را در بر می‌گیرند (Flemming, 2001 and Wingender). EPS ها وظایف حیاتی در حفاظت نظیر جذب سطحی^[9]، تشکیل بیوفیلم، تشکیل اجتماع میکروبی، افزایش تعامل بین گیاه و ریزجاندارن و زیست پالایی^[10] ایفاء می‌کنند (Verma et al., 2016). اگزوپلی ساکارید‌ها تولید شده توسط باکتری‌های محرک رشد گیاه نظیر آزوسپریلوم (Azospirillum) با بهبود ساختمان و ذرات خاک، باعث تحمل بهتر گیاه به تنش خشکی می شود (Verma et al., 2016). برخی از نژادهای باکتری‌های PGPR با رها‌سازی ترکیبات آلی فرار (VOCs) ^[11] به­صورت مستقیم یا غیر مستقیم باعث افزایش زیست توده، بالا رفتن تحمل گیاه در برابر تنش‌های غیر­زیستی و مقاومت در برابر بیماری‌ها می‌شوند (Liu and Zhang, 2015). برخی نژادهای PGPR نظیرPseudomonas aeruginosa  سویه Pa2 با تولید اگزوپلی ساکریدها، توانایی باکتری‌ها را جهت حفظ محتوی رطوبت خاک و افزایش تحمل گیاه در برابر تنش خشکی، افزایش می‌دهند (Naseem and Bano, 2014). بعضی ترکیبات آلی فرار باکتریایی^[12] نظیر استیک اسید که جزء اصلی اگزوپلی ساکریدها می‌باشد قادر به القاء تشکیل بیوفیلم در خاک هستند (Chen et al., 2015). بنابراین این امکان وجود دارد که برخی باکتری‌های PGPR حاوی VOCs با تولید اگزوپلی ساکریدها، تحمل گیاه را در برابر تنش خشکی افزایش دهند (Liu and Zhang, 2015). تنش خشکی اثر فیزیولوژیکی و بیولوژیکی متنوعی را در گیاه ایجاد کرده و می‌تواند منجر به ممانعت از فرآیند‌های بیوشیمیایی مهمی نظیر فتوسنتز، تنفس و اسیمیلاسیون عناصر غذایی گیاهی شود. برخی گیاهان بر اثر آسیب‌های ناشی از تنش‌های محیطی نظیر خشکی، شوری و غیره، تنش اکسیداتیو^[13] را تحریک می‌کنند که این منجر به تولید و انباشته شدن گونه‏های اکسیژن واکنش­گر^[14] (ROS) نظیر رادیکال­های سوپر­اکسید (^˙O̅₂)، رادیکال‌های هیدروکسیل (^˙OH)، اکسیژن یکتایی (^˙O) و پراکسید هیدروژن (H₂O₂)، می­شود (Price and Henry, ;1989 Smirnoff, 1993). گونه‏های فعال اکسیژن^[15] (AOS) که در طی تنش تولید می­شوند قادرند ترکیبات آلی سلولی نظیر کربوهیدرات‌ها، لیپید­ها، پروتین‌ها و اسید‌های نوکلئیک (نظیر DNA) را تخریب کنند. بیومارکرهای بیوشیمیایی مالون­دی­اآلدهید^[16] (MDA)، دی­تیروزین^[17] (D-T) و دی­هیدروکسی­دی­اکسی­گوآنوزین^[18] (8-2-OH-dG) به­ترتیب حاصل تجزیه لیپید­، پروتئین‌ و اسید‌های نوکلئیک ناشی از تنش اکسیداتیو در گیاه هستند. هرچه میزان این نشانگرهای زیستی^[19] در گیاه افزایش یابد نشان دهنده بالا بودن اثر تخریبی ناشی از تنش است (Chen et al., 2000). گیاهان برای مقابله با هجوم این گونه‌های فعال اکسیژن (AOS)، دارای سیستم دفاع آنتی اکسیدانتی از نوع آنزیمی هستند (Larson, 1988،Price and Henry, 1989 ، Smirnoff, 1993). آنزیم‌های آنتی اکسیدانتی نظیر آنزیم سوپراکسید دیسموتاز^[20] (SOD)، کاتالاز^[21] (CAT)، گلوتاتیون پراکسیداز^[22] (GPX)، پروکسیداز^[23] (POX)، گلوتاتیون ردکتاز^[24] (GR)، آسکوربیک پروکسیداز (APX) و گلوتاتیون S-ترانسفراز (GST) قادرند سلول‌های گیاهی را در برابر دامنه وسیعی از تنش‌های زنده و غیر زنده محافظت کرده و رادیکال‌های اکسیژن فعال (AOS) حاصل از این تنش را در گیاه طی واکنش‏های اکسیداسیون و احیاء از بین برده یا به اصطلاح جاروب^[25] کرده و آنها را به مولکول های آب (H₂O) و اکسیژن (O₂) احیاء کنند (Gill and Tuteja, 2010; Agarwal and Pandey, 2004 ). در شرایط تنش خشکی میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدانتی SOD، POD،  CATو APX جهت مقابله با گونه‌های اکسیژن فعال (AOS) افزایش می‌یابد (Cakmakci et al., 2009 ;Patel and Hemantaranjan, 2012 )  مقدار بیومارکر مالون­دی­آلدهید (MDA) و پرواکسید هیدروژن (H₂O₂) به­عنوان نشان­گرهای فیزیولوژیکی گیاه در برابر تنش به­کار رفته و سطوح بالای هردوی آن­ها در شرایط تنش خشکی شدید، نشان دهنده ایجاد تنش اکسیداتیو می­باشد (Erdogan et al., 2016). میزان فعالیت آنزیم‌های اکسیدانتی نظیر SOD،  PODو  CATو مقدار بیومارکر MDA نشانگرهای گیاهی مفید جهت ارزیابی درجه تحمل گیاهان زراعی در برابر تنش خشکی می‌باشد (Zhang et al., 2011). PGPR های القاء کننده تحمل به تنش خشکی نیز می توانند از طریق بالابردن پاسخ­های آنتی­اکسیدانی در سطح فعالیت آنزیمی و افزایش تجمع متابولیت‌ها باعث افزایش تحمل گیاه گندم به تنش خشکی شوند (Chakraborty et al., 2013). Erdogan و همکاران (2016) نتیجه گرفتند که بوته های تلقیح شده با باکتری‌های محرک رشد گیاه از فعالیت آنزیم آنتی­اکسیدانتی (SOD، CAT، GR، POD و APX) بالاتری برخوردار بودند و در مقابل میزان بیومارکر مالون­دی­آلدهید (MDA) و پراکسید هیدروژن (H₂O₂) آنها پایین بود. Islam و همکاران (2016) با بررسی اثر باکتری‌های محرک رشد گیاه بر تحمل گیاه ماش به تنش شوری از طریق تنظیم دفاع آنتی اکسیدانتی نتیجه گرفتند که تحت شرایط تنش، بوته‌های تلقیح شده با باکتری‌های  PGPRدر مقایسه با بوته‌های تلقیح نشده از میزان کلروفیل، مقدار فعالیت آنزیم‌های آنتی­اکسیدانتی SOD، POD و  CATبالاتر و مقدار بیومارکر MDA و پرواکسید هیدروژن (H₂O₂) کم­تری برخوردار بود. Islam و همکاران (2015) نیز نتایج مشابهی در ارتباط با اثر گونه Pseudomonas aeruginosa روی تحمل گیاه گندم در برابر تنش اکسیداتیو ناشی از تنش فلز روی را گزارش کردند. مشاهده شده است که بالا بودن میزان تجمع پرولین و بیان ژن آنزیم‌های جاروب کننده گونه‌های اکسیژن واکنش­گر^[26] در بوته‌های تیمارشده با باکتری‌های PGPR نقش مهمی در بالابردن تحمل آن­ها نسبت به تنش‌های مختلف از جمله خشکی، شوری و سمیت فلزات سنگین ایفاء می‌کند (Gururani et al., 2013). با توجه به مباحث بالا در این پژوهش سعی شد اثر باکتری‌های محرک رشد گیاه بر فعالیت آنزیم آنتی اکسیدانتی سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، فعالیت بیومارکر بیوشیمیایی مالون­دی­آلدهید (MDA) میزان کلروفیل a، b و a+b در دو رقم گندم نان تحت شرایط تنش خشکی و نرمال مورد بررسی قرار گیرد.

مواد و روش ها

این تحقیق به­منظور بررسی بیومولکولی تحمل به تنش خشکی دو رقم گندم تلقیح شده با رایزوباکتری‌های محرک رشد گیاه (PGPR) در سال زراعی 93-1392 در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج اجرا شد. آزمایش به صورت اسپلیت فاکتوریل (جهت مدیریت بهتر و دقیق­تر آبیاری از این طرح آماری استفاده شد) در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. کرت اصلی شامل دو سطح آبیاری کامل و تنش خشکی (کم آبیاری در مرحله گل­دهی تا پایان رشد گیاه) بودند و در کرت‌های فرعی، چهار سطح باکتری PGPR (عدم مصرف باکتری (شاهد)، مصرف تکی ازتوباکتر کروکوکوم (سویه 12)^[27]، مصرف تکی باکتری آزوسپریلوم لیپوفروم (سویه of)^[28]، مصرف هر­دوی این باکتری‌ها به عنوان فاکتور اول و دو رقم گندم نان مرودشت (به­عنوان رقم حساس) و رقم سیروان (به­عنوان رقم متحمل) به عنوان فاکتور دوم در نظر گرفته شد. در این پژوهش صفات مورد مطالعه شامل فعالیت آنزیم آنتی­اکسیدانتی سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، فعالیت بیومارکر بیوشیمیایی مالون­دی­آلدهید (MDA) میزان کلروفیل a، b و a+b بودند. خاک مورد مطالعه را از الک دو میلی­متری عبور داده و یک نمونه از آن­ را برای تجزیه به آزمایشگاه خاک فرستاده شد. بستر کاشت شامل گلدان‌های پلاستیکی با ارتفاع 40 و قطر 20 سانتی‌متر که حاوی هشت کیلوگرم خاک خشک لومی رسی، کود حیوانی پوسیده و شن به ترتیب با نسبت 1:1:2 بودند. کودهای شیمیایی فسفره و پتاسه و3/1 کود نیتروژن پیش کاشتی مورد نیاز را براساس آزمون خاک (جدول 1) قبل ازکاشت با خاک گلدان‌ها مخلوط کرده و سپس بذرها براساس نوع تیمار به تعداد 30 بذر در هر گلدان کشت شدند.

جدول 1: مشخصات شیمیایی و فیزیکی خاک محل آزمایش (عمق نمونه برداری 30-0 سانتی متری خاک)

پس از اطمینان از سبز شدن بوته‌های موجود در هر گلدان، عملیات تنک کردن صورت گرفت و تراکم نهایی به 10 عدد بوته در هر گلدان رسید. کود سرک ازته در دو مرحله پنجه زنی و ساقه رفتن به خاک گلدان‌ها اضافه شد. عملیات آبیاری در هر دو تیمار آبیاری کامل و تنش خشکی تا مرحله گرده­افشانی و باروری (مقیاس زادوکس GS69) با توجه به مراحل رشد، وضعیت ظاهری گیاه و رطوبت موجود در خاک شبیه هم بود. اما در تیمار تنش خشکی، آبیاری پس از مرحله GS69 تا پایان دوره رشد گیاه و رسیدگی کامل دانه به­صورت کم­آبیاری (حجم آب آبیاری در این تیمار بر اساس 30 درصد از کل آب مورد نیاز جهت آبیاری کامل معین شد) اعمال شد. مبارزه با علف‌های هرز نیز به­صورت مکانیکی (وجین دستی) به­صورت هم­زمان و یک­نواخت انجام گرفت. سویه‌های باکتری‌ها به­صورت خالص (فرموله شده در موسسه تحقیقات خاک و آب کرج) قبل از کاشت با بذور گندم تلقیح شد و بلافاصله پس از کاشت، آبیاری صورت گرفت. جهت سنجش صفات آزمایشی، در مرحله شیری-خمیری دانه از هر گلدان چند نمونه برگ سبز (ترجیحا برگ پرجم) انتخاب و پس از قرار گرفتن در مخازن ازت مایع و فریز شدن جهت اندازه­گیری صفات بیومولکولی به آزمایشگاه منتقل شدند. سنجش فعالیت SOD براساس روش Minami و Yoshikawa (1979) انجام گردید. محلول واکنش شامل بافر تریس با غلظت 50 میلی­مول (mM) با 2/8pH=   به همراه 1/0 میلی­مول (mM) از EDTA، مقدار 42/1 درصد از Triton X-100 و 05/0 میلی­مول (mM) از نیترو بلو تترازولیم و پیرگالول با غلظت 16 میلی­مول (mM) بود که به دو میلی­لیتر (mL) از آین محلول برای انجام واکنش 100 میکرولیتر  (µL) عصاره بافت گیاه اضافه شد و در دمای آزمایشگاه بعد از یک دقیقه تغییر جذب نوری ان در 520 نانومتر (nm) با اسپکتروفتومتر اندازه‌گیری شد. بر اساس منحنی استاندارد، مقدار فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز (SOD) مشخص گردید. بیومارکر مالون­دی­آلدئید (MDA) با روش Ohkawa و همکاران (1979) ارزیابی شد. جهت اندازه­گیری مالون­دی­آلدئید دو برگ از گیاه استخراج و با آب مقطر شستشو داده شد، سپس 2/0 گرم بافت گیاهی (برگ یا ریشه)، به قطعات کوچک تقسیم و با هموژنایزر در دو میلی­لیتر محلول تری کلرو استیک اسید پنج درصد در مجاورت یخ هموژن گردید. سپس در 12000 دور در دقیقه به­مدت 15 دقیقه سانتریفوژ و محلول روئی برداشت شد. 5/0 میلی­لیتر از این محلول با 5/0 میلی­لیتر از محلول تیو­باربیتوریک اسید و تری­کلرو­استیک 20 درصد مخلوط و در 96 درجه سانتی گراد به­مدت 25 دقیقه خوابانده (انکوبه) شد. سپس در شرایط سرد در 10000 دور بر دقیقه به­مدت پنج دقیقه سانتریفوژ گردید. جذب محلول روئی در 532 نانو­متر اندازه­گیری شد. از محلول تیو­باربیتوریک اسید و تری­کلرو­استیک 20 درصد به­عنوان شاهد استفاده شد. مقدار بیومارکر مالون دی آلدئید (MDA) با استفاده از منحنی استاندارد تعیین گردید.

جهت اندازه­گیری کلروفیل a و  bابتدا 2/0 گرم برگ (ترجیحا برگ پرچم) از هر گلدان انتخاب و درون یک هاون چینی ریخته و به آن یک گرم سولفات منیزیم و 10 میلی لیتر استون 100 درصد اضافه گردید و آنقدر در هاون سایئده شد تا خمیری شل حاصل گردید. هاون مربوطه را در داخل ظرف آب و یخ قرار گرفت. ضمنا آزمایشگاه حتی­الامکان باید تاریک باشد تا فعل و انفعالات شیمیایی به حداقل برسد. سپس خمیر شل حاصله را برداشته و در داخل سانتریفوژ با 2500 دور در دقیقه و به مدت پنج دقیقه قرار داده و سانتریفیوژ گردید، سپس مقدار یک سی­سی از این عصاره­ هموژن (سوپرناتانت) را با نه میلی­لیتر استن داخل سل­های دستگاه اسپکتروفتومتر ریخته و در طول موج‌های 647 نانومتر (nm) برای کلروفیل a و 663 نانومتر (nm) برای کلروفیل b میزان جذب نور قرائت شد و از فرمول‌های زیر مقدار کلروفیل a، کلروفیل b و کلروفیل a+b به­دست آمد، ضمنا دستگاه قبل از آزمایش با استون خالص کالیبره گردید (Porra et al., ;1989 Zhang, 1990).

Chl a (mg/L)= (12.25 × A₆₆₃) – (2.79 × A₆₄₇) رابطه 1:                                                                       

Chl b (mg/L)= (21.5 × A₆₄₇) – (5.1 × A₆₆₃) رابطه 2:                                                                           

Chl a+b (mg/L)= (7.15 × A₆₆₃) – (18.71 × A₆₄₇) رابطه 3:                                                                    

کلیه محاسبه‌های آماری و تجزیه واریانس با استفاده از نرم افزار SAS نسخه 16، و همچنین مقایسه میانگین‌ها به روش آزمون چند دامنه­ای دانکن در سطح احتمال پنج درصد انجام گرفت. تمامی نمودارها و جداول به­ترتیب از طریق نرم افزارهای Excel و Word نسخه 2010 ترسیم شدند.

نتایج و بحث

با توجه به نتایج جدول 2، اثر ساده تیمارهای آبیاری، رقم، و باکتری‌های PGPR بر فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز معنی دار (01/0≥P) شد. بر اساس جدول 3، فعالیت آنزیم SOD در تیمار تنش خشکی (239/4 واحد بر گرم پروتئین) بیش­تر از تیمار آبیاری کامل (086/2 واحد بر گرم پروتئین) بود (شکل 1). این مسئله نشان دهنده افزایش میزان گونه‌های فعال اکسیژن (AOS) تحت شرایط تنش خشکی و فعال شدن سیستم دفاع آنتی اکسیدانتی جهت از بین بردن آن­ها است (مشهدی اکبر بوجار، 1390).

 بر اساس جدول 3، رقم سیروان با 595/3 واحد بر گرم پروتئین نسبت به رقم مرودشت با 73/2 واحد بر گرم پروتئین از نظر مقدار فعالیت آنزیم SOD برتر بود (شکل 2). بالاتر بودن فعالیت آنزیم SOD رقم سیروان نسبت به رقم مرودشت نشان­گر توان دفاع آنتی اکسیدانتی آنزیمی بالای این رقم در برابر تنش اکسیداتیو ناشی از تنش خشکی می­باشد. بر اساس نتایج جدول 3، تیمار مصرف توام و عدم مصرف باکتری‌های  PGPRبه­ ترتیب با 11/4 و 3/2 واحد بر گرم پروتئین بالاترین و پایین­ترین میزان فعالیت آنزیم SOD را به خود اختصاص دادند و تیمارهای مصرف تکی ازوتوباکتر و آزوسپیریلوم هر­دو در یک گروه آماری مشترک (b) قرار گرفتند (شکل 5). به­طورکلی نتایج آزمایش نشان داد که مصرف باکتری‌های PGPR به­ویژه مصرف توام آن­ها در مقایسه با تیمار عدم مصرف باکتری‌های PGPR باعث شد تا میزان فعالیت آنزیم SOD گیاه گندم افزایش یابد که این بیان­گر اثرات مثبت باکتری‌های PGPR در افزایش میزان تحمل گیاهان زراعی در برابر تنش‌های محیطی به­ویژه تنش خشکی است. با توجه به نتایج جدول 2، برهمکنش دوگانه باکتری و آبیاری بر میزان فعالیت آنزیم  SODمعنی دار (01/0≥P) تشخیص داده شد. در شرایط تنش خشکی مصرف توام باکتری‌های  PGPRو عدم مصرف باکتری (شاهد) به­ترتیب با 737/5 و 807/2 (واحد بر گرم پروتئین) بالاترین و پایین‌ترین میزان فعالیت آنزیم SOD را به خود اختصاص دادند (جدول 3). به­طور کلی هم در شرایط نرمال و هم تنش خشکی مصرف باکتری‌های PGPR باعث ارتقای میزان فعالیت آنزیم  SODشد. بالا بودن میزان فعالیت آنزیم SOD در تیمار مصرف توام باکتری بیان­گر اثر سینرژیستی (هم­افزایی) بین آن­ها است. این باکتری‌ها از سازوکار‌های مختلف جهت بهبود رشد و افزایش تحمل گیاه نسبت به شرایط تنش خشکی استفاده می کنند.  

جدول 2: نتایج تجزیه واریانس صفات آزمایش در تیمارهای مورد مطالعه

تیمارهای آزمایشی

سوپراکسید دیسموتاز (SOD) (U/g.protein)

مالون دی آلدهید (MDA) (µg/g.Fw)

کلروفیل a  (mg/g.Fw)

کلروفیل  b  (mg/g.Fw)

کلروفیل  a+b  (mg/g.Fw)

آبیاری

نرمال

086/2 b

919/25 b

635/3 a

735/1 a

320/5 a

تنش

239/4 a

257/33 a

367/2 b

173/1 b

522/3 b

رقم

مرودشت

730/2 b

752/31 a

747/2 b

330/1 b

032/4 b

سیروان

595/3 a

424/27 b

255/3 a

578/1 a

811/4 a

عدم مصرف

300/2 c

945/35 a

383/2 c

164/1 c

480/3 c

باکتری

مصرف ازوتوباکتر

295/3 b

581/29 b

941/2 b

470/1 b

419/4 b

مصرف آزوسپیریلوم

947/2 b

317/29 b

858/2 bc

3

Add your comments about this article

Your username or Email: