بخشی از مقاله
بررسي تأثير آنزيم فسفاتاز و پروتون ريشه اي برجذب فسفر در گياه گوجه فرنگي ميکوريزي
چکيده
امروزه در کشاورزي پايدار استفاده از قارچهاي ميکوريز آربوسکول دار (AM) جهت بهبود رشد گياه و تغذيه معدني بخصوص فسفر جايگاه قابل ملاحظه اي دارد. به منظور بررسي نحوه تأثير ميکوريز بر جذب فسفر در گياه گوجه فرنگي، آزمايشي با سـه سـطح فـسفر (P٠، P١ و P٢ به ترتيب صفر، ٠/١٢٥ و ٠/٢٥ ميلي مولار) وسه سطح قارچ (M- بـدون قـارچ ، M١+ گلومـوس اينتراراديـسز و M٢+ گلوموس اتونيکاتوم ) در بستر پرليت و شرايط اتاق رشد صورت گرفت . اثـر تلقـيح بـا قـارچ بـر کـاهش pH محـيط ريـشه مخصوصاً در شرايط کمبود فسفر (١٢٥/ ٠ ميلي مولار) ملاحظه گرديد و رشد بهتر گياه و افزايش جذب فسفر مـشهود بـود. در مطالعـه بعدي که به منظور ارزيابي تأثير ميکوريز برجذب فسفر از منابع کم محلول (تري کلسيم فسفات ) درسه سطح قارچ (M- بدون قـارچ ، M١+ گلوموس اينتراراديسز و M٢+ گلوموس اتونيکاتوم ) در بستر پرليت و شرايط اتاق رشد انجام شد مشاهده گرديد که گياهان ميکوريزي مي توانند از منابع کم امحلول فسفر استفاده کنند. فعاليت اسـيد فـسفاتاز در گياهـان ميکـوريزي نـسبت بـه گياهـان غيـر ميکوريزي بيشتر بود. همچنين بررسي pH در سه ناحيه توده خاک، ريزوسفر و ريزوپلن نشان داد کـه گياهـان ميکـوريزي داراي pH کمتري در محيط ريشه نسبت به گياهان غيرميکوريزي هستند. تأثيرات القايي ميکوريز بر مورفولوژي ريشه و pH محيط ريشه ميتواند از اثرات غير مستقيم قارچهاي AM در انحلال و جذب فسفر باشد. با توجه به نتايج حاصله ضرورت کاهش مصرف کودهاي فـسفاتي به منظور افزايش کارآيي قارچهاي AM براي کشت گوجه فرنگي پيشنهاد گرديد.
واژه هاي کليدي: فسفر، ميکوريزآربوسکولار، فسفاتاز، pH ريزوسفر و ريزوپلن ، گوجه فرنگي
مقدمه
يکي از مهم ترين ريزجانداران موجود در محيط ريشه ، قارچ هاي ميکوريز آربوسکول دار (AM) ميباشند. اين قارچ ها با ايجاد رابطه همزيستي با گياهان مزاياي زيادي را براي ميزبان خود به همراه دارند. هر چند تاکنون تحقيقات زيادي در زمينه افزايش جذب فسفر در گياهان ميکوريزي صورت گرفته اما سازوکارهاي اثر قارچ ميکوريز بر افزايش جذب فسفر به طور کامل شناخته نشده است . اغلب محققان افزايش حجم خاک قابل دسترس براي گياهان را در حالت ميکوريزي سازوکار اصلي چنين اثرات متقابل ميزبان ريزجاندار ميدانند.
هيف هاي ميکوريزي با ايجاد تغييرات شيميايي، حلاليت فسفر را در ناحيه ميکوريزوسفر به صورت متفاوتي تحت تأثير قرار مي دهند. از آن جمله ميتوان به تراوش +H و ترشح آنزيم فسفاتاز از هيف هاي قارچ ميکوريز اشاره نمود. سازوکارهاي اخير ميتواند منجر به دسترسي به منابع آلي و غير آلي فسفر شود که براي گياهان غيرميکوريزي غير قابل دسترس هستند (طرفدار و مارشنر، ١٩٩٤). همچنين تصورميشود بخشي از سازوکارهاي اثر قارچهاي ميکوريزي بر جذب عناصر غذايي از طريق القاي چنين تغييراتي در ريشه هاي گياه ميزبان باشد. کمبود برخي عناصر غذايي، همچنين نسبت عناصر غذايي کاتيوني و آنيوني، سبب تغييرات مهمي در مورفولوژي ريشه ها و توان توليد اسيد و برخي آنزيمها بوسيله آنها مي شود (بولان ، ١٩٩١). هر چند تاکنون تحقيقات زيادي در زمينه افزايش جذب فسفر در گياهان ميکوريزي صورت گرفته ، اما سازوکارهاي اثر قارچهاي ميکوريز بر افزايش جذب فسفر به طور کامل شناخته نشده است و اغلب محققان افزايش حجم خاک قابل دسترس براي گياهان را در حالت ميکوريزي سازوکار اساسي چنين اثرات متقابل ميزبان - ريزجانداران مي دانند.
هدف از تحقيق حاضر تعيين اثر دو گونه قارچ ميکوريز آربوسکولار بر آزاد سازي پروتون و فعاليت فسفاتاز در ريـشه گيـاه گوجه فرنگي و همچنين بررسي نقش اين عوامل در جذب فسفر بوسيله گياه در سطوح مختلف عرضه اين عنصر به صورت محلول و کم محلول مي باشد.
مواد و روش ها
- آزمايش اول
به منظور مطالعه اثرات سطوح فسفر و دو گونه از قارچهاي AM بر ميزان توليد پروتون و فسفاتاز از ريشه و همچنين رشـد و جذب فسفر توسط گياه گوجه فرنگي ( ليکوپرسيکن اسکولنتم ) رقم بهتا، آزمـايش گلخانـه اي بـه صـورت فاکتوريـل و در قالب طرح کاملاً تصادفي با دو فاکتور، قارچ درسه سطح (M- ، M١+ و M٢+ به ترتيب بدون قارچ ، گلوموس اينتراراديسز و گلوموس اتونيکاتم و فسفر در سه سطح P٠، P١ و P٢ به ترتيب صفر، ٠/١٢٥ و ٠/٢٥ ميلـيمولارفـسفر از منبـع آمـونيم دي هيدروژن فسفات ) انجام شد. هر تيمار شامل سه تکرار بود که در گلدانهاي پلاستيکي حاوي ٥٠٠ گرم پرليـت اسـتريل انجـام گرفت . تلقيح نشاهاي گوجه فرنگي با قارچهاي ميکوريزي در بستر پرليت استريل صورت گرفت و نشاها در مرحله چهار تـا پنج برگي و پس از اطمينان از تلقيح ، به واحدهاي آزمايشي منتقل گرديدند. ترکيب محلـول غـذايي بـر اسـاس منبـع (چـن و قابلمن ، ٢٠٠٠) انتخاب شد و بر طبق تيمارهاي آزمايشي، سطح فسفر تغيير يافت .
- آزمايش دوم
به منظور بررسي تأثير قارچهاي ميکوريز آربوسکول دار بر جذب فسفر از ترکيبات کم محلول و همچنين تعيين سهم قارچ در استفاده از اين منابع ، آزمايش گلداني به صورت طرح پايه کاملاً تصادفي با دو گونـه قـارچ گلومـوس اينتراراديـسز (M١+) ، گلوموس اتونيکاتوم (M٢+) و شاهد بدون قارچ (M-) و با فسفر کم محلول به صورت تريکلسيم فسفات ٢( PO٤) Ca٣ به مقدار ٠/٦ گرم به ازاي هر گلدان در گلدان هاي پلاستيکي بزرگ سه ليتري با سه تکرار انجام گرفت .
در اين آزمايش يک استوانه پلاستيکي مشبک با يک انتهاي بسته (به ابعاد ١٢×١١ سانتي متـر) بـه عنـوان تکيـه گـاه شـبکه نايلوني ساخته شد. سپس يک استوانه با همين ابعاد از جنس پارچه نايلوني با قطر منافد کمتر از ١٠ ميکرومتـر تهيـه و داخـل استوانه پلاستيکي تعبيه شد. اين پارچه نايلوني نسبت به هيف هاي قارچ نفوذ پذير و نسبت به ريشه هاي گياه نفوذ ناپذير بـود.
اين مجموعه در مرکز گلدان هاي پلاستيکي بزرگ قرار گرفت و پس از پر شدن با پرليت در اتو کلاو در دمـاي C°١٢١ فـشار يک اتمسفر استريل شد. گياهچه هاي تلقيح شده با قارچها و گياهچه هاي غيرميکوريزي در قـسمت مرکـزي گلـدان (داخـل استوانه پلاستيکي ) کشت شدند. سپس سوسپانسيون تريکلسيم فسفات در مقداري آب تهيه شده و در بخش بيرونـي اسـتوانه پلاستيکي پخش شد. در اين آزمايش از محلول غذايي مذکور در آزمايش اول ولي فاقد فسفر، استفاده شد. در طول رشد گياه ، محلول غذايي به داخل استوانه پلاستيکي اعمال ميشد و ناحيه بيروني با آب مقطر آبياري ميگرديد.
در هر دو آزمايش ، گياهان پس از سه ماه برداشت گرديده و خشک بخش هوايي و ريشه اندازه گيري شدند. براي تعيين درصد کلنيزاسيون ميکوريزي ريشه ، ٠/٥ گرم از ريشه تازه به روش کورمانيک و مک گراو (١٩٨٢) رنگ اميزي وسپس به روش تلاقي خطوط شبکه اندازه گيري شد (نوريس و همکاران ، ١٩٩٢).. غلظت فسفر در نمونه هاي گياهي به روش خشک سوزاني و سپس کمپلکسومتري با موليبدات - وانادات اندازه گيري شد ( کاتني، ١٩٨٠). در آزمايش اول براي اندازه گيري
pH در سه ناحيه توده ١ ، ريزوسفر٢ و ريزوپلن ٣ ، ابتدا بخش هوائي گياه برداشت گرديده و پرليت موجود در سه ناحيه فوق الذکر از يکديگر جدا شدند (انو، ١٩٨٩) سپس اندازه گيري pH با تهيه نسبت ١ به ٥ ، پرليت به آب انجام گرفت . اندازه گيري فعاليت اسيد فسفاتاز با استفاده از سوبستراي سديم -پارا نيتروفنيل فسفات در ناحيه ريزوسفر انجام گرديد (طباطبائي، ١٩٩٤). در آزمايش دوم ، امکان جداسازي اين سه ناحيه در فضاي داخل شبکه نايلوني به علت محدود کردن رشد ريشه به حجم معيني از پرليت و در نتيجه افزايش تراکم ريشه ها، وجود نداشت . بنابراين اين فضا به عنوان ريزوسفر در نظر گرفته شد و فضاي خارج شبکه نايلوني با استفاده از سه استوانه پلاستيکي که از نظر قطر تفاوت داشتند به سه ناحيه يک سانتي متري تقسيم بندي شد و در هر ناحيه pH و فعاليت فسفاتاز اسيدي اندازه گيري شدند.
