بخشی از مقاله
خلاصه
اثر اتیلن بر رشد و نمو گیاهان و حتی قبل از اینکه این گاز به عنوان هورمون گیاهی شناخته شود به اثبات رسیده و کاربرد این هورمون در بسیاری از مراحل رشد و نمو گیاهان نشانگر اهمیت آن است. هدف از این مطالعه بررسی نقش هورمون اتیلن در گیاهانی بود که تحت تاثیر کم آبی قرار می گرفتند. بروز تنش خشکی موجب افت پتانسیل آب خاک در طی شش روز تنش كم آبی از حدود 5- تا ۱۱- بار شده است. در طی این مدت محتوی آب خاک بر اساس وزن خشک از 50 درصد به ۱۸ درصد تقلیل یافته است که بیانگر تنش نسبتا شدید میباشد. به منظور بررسی نحوه عملکرد کم آبی بر مورفولوژی، ریخت زایی و اندام زایی، تعداد میان گرهها شمارش شدند و دیده شد که تعداد ميانگره ها تحت تاثیر کم آبی قرار نگرفت و نشان دهنده این است که این مقدار تنش اثری بر تعداد برگها نداشته است ولی طول میان گره ها را به شدت کم نموده است. پتانسیل آب برگ در طی این مدت به شدت کاهش یافته و گیاهانی که مدت شش روز تحت تیمار قرار داشتند پتانسیل آب برگی معادل ۱۳- بار داشتند که تنش نسبتا زیادی محسوب می شود. سطح كل برگهای موجود در گیاه اندازه گیری شد و 4 روز پس از کم آبی کاهش معنی داری در سطح کل برگها مشاهده گردید. هدایت آبی روزنه ها سه روز پس از کم آبی بطور معنی داری از ۱ / ۶ سانتی متر بر ثانیه به یک سانتی متر بر ثانیه کاهش یافت که این کاهش شش روز پس از تیمار کم آبی به ۱ / ۲ سانتی متر بر ثانیه رسید. با کاهش پتانسیل آب برگ تا ۵- بار مقدار اتیلن گیاه افزایش معنی داری را نشان داد و سپس با کاهش بیشتر پتانسیل آب برگ مقدار اتیلن نیز به شدت کاهش یافت. تکرار این آزمایش با برگ های قطع شده گیاهانی که تحت تاثیر تیمار کم آبی قرار داشتند با پتانسیل آبی مشابه انجام شد و مشاهده گردید میزان اتیلن رابطه مستقیمی با افزایش تنش کم آبی در برگ تیمار شده دارد. پس از آبیاری مجدد گیاهان تیمار، ریزش برگها رابطه مستقیمی با تعداد روزهایی داشت که گیاه تحت تنش كم آبی قرار گرفته بود و این ریزش 5 روز پس از نیمار به صد درصد رسید. به این دلیل که در این گیاه بين مقدار اتیلن تولید شده و تنش کم آبی رابطه ای وجود نداشت اما بین برگهای که تحت تنش كم آبی قرار داشتند و مقدار اتیلن گیاه رابطه ای وجود داشت سعی شد تا روشهای مرسوم مورد مطالعه مقایسه و نتیجه مورد بحث قرار گیرد.
واژه های کلیدی: اتیلن، تنش خشکی، گوجه فرنگی.
مقدمه
کم آبی پدیدهای است که بسیاری از گیاهان خشکی زی اغلب و به دفعات آن را تجربه می کنند بنابراین می توان چنین تصور نمود که مکانیسم مطابقت به خشکی در طول تامل گیاهان پدید آمده و آنان را قادر ساخته تا بتوانند با تنش های متفاوت کم آبی مقابله نمایند و به نوعی سازش دست یابند (۱۲).
مدارک موجود نشان میدهد که گیاه ممکن است به این مکانیسم های سازشی - مانند بستن روزنه های برگ و بالطبع کاهش تعرق سریعا دست یابد (۸ و ۱۳). یا اینکه تکامل مکانیسم های سازشی - مانند ریزش، تشکیل ریشه های نابجا و یا سازش مورفولوژیکی (۹) که تماما به دلیل تغییر در تعادل هورمون های گیاهی تنظیم می شوند کند انجام گیرد.
بسیاری از علائم عدم تعادل آبی گیاه مانند ریزش برگ و گل (3)، اپی ناستی، کاهش رشد تحت هوایی (۱۹) و پیری زودرس (۷) پاسخ حتمی گیاهان به هورمون اتیلن می باشد. Basioung و همکاران در سال ۱۹۹۴ (۴) در گیاه گوجه فرنگی نشان داده اند که تنش کم آبی باعث افزایش غلظت هورمون اتیلن در گیاه میشود. اما کاهش در میزان رشد و افزایش ریزش برگ و گل و پیری رابطه مستقیمی با غلظتهای بالاتر این هورمون دارد (۱۴). با این همه بسیار مشکل می توان نتیجه گیری نمود که تغییرات در میزان سنتز اتیلن نقش تعیین کنندهای در تطابق گیاهان به خشکی دارد.
اما مطمئنأ حساسیت متفاوت گیاهان در پاسخ به اتیلن می تواند جهت اهداف مطالعه تکنیک جدید بمنظور ارزیابی گیاهان مقاوم به تنش كم آبی مورد استفاده قرار گیرد. که در این تحقیق این موضوع مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.
مواد و روشها
الف) ماده گیاهی
گیاه مورد آزمایش گوجه فرنگی رقم آليكانت (Lycopersicon esculentum Mill C.v. Alicante)بود. هر چند گوجه فرنگی یک گیاه مزوفیت است اما این رقم نسبت به سایر ارقام نسبت به خشکی مقاوم تر است. بذرها را در سینی حاوی کمپوست رویانده تا اینکه برگهای لپه ای بطور کامل رشد نمودند. سپس گیاهک جوان به گلدان پلاستیکی که ۱۰ سانتی متر قطر داشت و حاوی کمپوست شماره ۳ از کمپانی John inn بود انتقال یافتند. بعد از آن گیاهان به گلخانه باغ گیاهشناسی دانشگاه ویلز انگلستان منتقل شدند. زمان شروع آزمایشهای ۳۰ تا ۴۰ روز بعد از تاریخ کشت بذرها بود.
در این زمان گیاهان جوان در مرحله رشدی ۴ تا ۵ برگی بوده و طول ساقه آنها ۴ تا ۵ سانتی متر بود. دوره نوری ۱۶ ساعت در گلخانه با استفاده از طول روز و روشن نمودن لامپهای بخار جیوه تامین شد و دما بین ۱۵ تا ۲۵ درجه سانتی گراد تنظیم شد. ب) تیمار آبیاری قبل از شروع تیمار کم آبی گیاهان به دفعات آبیاری شدند تا اینکه پتانسیل آب خاک در حد Mpa ۰ / ۰۱- معادل ۵۰ تا ۶۰ درصد آب بر مبنی وزن خشک خاک نگه داشته شد. طرح مورد استفاده کاملا تصادفی با ۵ تکرار بود (هر گلدان حاوی یک گیاه به عنوان یک تکرار) و ۵ تیمار تنش كم آبی اعمال گردید. گیاهان بطور تصادفی به گروههای ۵ تایی کنترل و تیمار کم آبی تقسیم شدند. گیاهان کنترل مانند قبل آبیاری و از آبیاری گیاهان تحت تیمار برای مدت ۳ تا ۶ روز خودداری شد. در انتهای دوره تیمار بلافاصله گیاهان آبیاری مجدد شدند.
نمونه های گیاهی لازم جهت آزمایش قبل از تیمار، و در انتهای هر دوره تیمار و انتهای آبیاری مجدد تهیه شدند. تعداد گره ها شمرده و طول ساقه و سطح برگها با دستگاه الکترونیکی اندازه گیری شد. پ) وضعیت آبی گیاه، پتانسیل آب برگ اثر کم آبی و آبیاری مجدد در پتانسیل آب برگ مورد بررسی قرار گرفت. فشار پتانسیلی آب آوند چوبی برگ دو ساعت بعد از دوره شروع روز به وسیله پمپ فشار اندازه گرفته شد.
فشار داخل محفظه فشار بتدریج با باز نمودن شیر کپسول نیتروژن فشرده اضافه نموده تا اینکه شیره خام از قسمت انتهای دمبرگ خارج و آن را خیس نماید. فشار داخل محفظه را یادداشت نموده و معادل پتانسیل آب سلولهای برگ در نظر گرفته شد. دقت کافی بعمل آمد تا زمان اندازه گیری تا حد امکان کوتاه شود و در حدود ۳۰ ثانیه بعد از قطع برگ اندازه گیری کامل شده باشد. چون گزارش شده است که با طولانی تر شدن زمان اندازه گیری پتانسیل آبی برگ نیز افزایش می یابد (۱۰).
ت) اندازه گیری هدایت روزنه ایهدایت آبی روزنه های برگ با استفاده از دستگاه پورومتر اندازه گیری شد و سپس با استفاده از فرمول زیر مقاومت روزنه ها محاسبه شد.
r= مقاومت روزنه ای بر حسب سانتی متر بر ثانیه
A= سطح برگها (سانتی متر مربع)
F= میزان جریان (سانتی متر مکعب در ثانیه)
RH = رطوبت نسبی در نقطه تعادل در محفظه پورومتر
ث) پتانسیل آب خاک
با استفاده از تکنیک محفظه فشار اندازه گیری و تغییرات در محتوی خاک با استفاده از فرمول زیر اندازه گرفته شد.
ww = وزن خاک تر
dw = وزن خاک پس از خشک نمودن در اون در درجه حرارت ۱۰۵ درجه برای مدت ۴۵ ساعت.
ج) آنالیز مقدار اتیلن
اندازه گیری اتیلن در بافت های قطع شده گیاه در سیستم بسته:
اندازه گیری اتیلن تولید شده در برگهایی که تحت تاثیر کم آبی بودند و همچنین در برگهای گیاه کنترل انجام شد.
وزن تر برگها بلافاصله پس از قطع از ساقه اندازه گیری شد و آنها را در لوله آزمایشی به حجم ۵۰ سانتی متر مکعب قرار داده اما در مورد گیاه کنترل به لوله ها حدود 0.5 سانتی متر مکعب آب اضافه گردید تا در طول آزمایش برگها آب خود را از دست ندهند. درب لوله ها با سرپوش Suba- Seal بسته شدند و یک سر سوزن داخل سرپوش فرو برده شد تا فشار داخل لوله معادل اتمسفر شود سپس سر سوزن خارج و لوله ها برای مدت ۶ ساعت در اطاق رشد قرار گرفتند و در زمان مناسب یک سانتی متر مکعب نمونه گازی از بالای لوله سربسته بوسیله سرنگ کشیده و به دستگاه کروماتوگرافی گازی که دارای آشکارساز FiD بود تزریق شد. فاز غیر متحرک در داخل ستون شیشه ای آلومینای فعال شده (mesh 80 - 100 ) بود. انداره و قطر ستون به ترتیب ۱۸۰ سانتی متر و ۳۴ سانتی متر بود.
وضعیت دستگاه
درجه حرارت آشکارساز و قسمت تزریق ۱۵۰ درجه سانتی گراد بود. درجه حرارت أون ۱۲۰ درجه سانتی گراد و از گاز ازت با سرعت ۳۰ سانتی متر مکعب در دقیقه به عنوان فاز متحرک استفاده شد. مقدار اتیلن بوسیله مقایسه ارتفاع بیک نمونه با منحنی استاندارد و یا بوسیله integrator مدل Philips . Pu . 48111 Pye unicam که متصل به دستگاه کروماتوگرافی گازی بود محاسبه گردید. اندازه گیری اتیلن در سیستم بسته جهت اندازه گیری اتیلن در این سیستم دو عدد گیاه از هر کدام از تیمارها در دسیکاتور شیشه ای به حجم ۵۰۴ سانتی متر مکعب قرار داده و درب دسیکاتور را بخوبی بسته و سوراخ درب رویی با suba - seal بسته شد تا بتوان با استفاده از سرنگ در زمان دلخواه هوای بالای دسیکاتور را کشیده و آن را به دسنگاه گاز کروماتوگرافی جهت اندازه گیری اتیلن تزریق نمود. همچنین با استفاده از تله پرکلرات جیوه که درون دسیکاتور تعبیه شده بود اتیلن تولید شده از گیاه را به تله انداخته و سپس با استفاده از کلرئیدریک اسید ۴ مولار، رها و مقدار اتیلن آن طبق روش ذکر شده با کمک دستگاه گاز کروماتوگرافی اندازه گیری شد. سیستم باز با جریان دائم دستگاهی بر اساس طرح اولیه Smith and Hall (۲۱) طراحی شد که این دستگاه از سه بخش ساخته شده بود.
سیلندر هوای فشرده، محفظه شیشهای که گیاه یا قستی از گیاهان در آن قرار می گرفت و سیستم نمونه برداری در این سیستم هوای فشرده از تله ای که حاوی پرکلرات جیوه بود و در یخ قرار داشت عبور داده تا اتیلن موجود در هوا گرفته و هوای عبوری هیچ گونه آلودگی نداشته باشد. جریان هوا سپس از لوله ای که حاوی ۵۰ سانتی متر مکعب آب مقطر بود عبور داده تا بخارات پرکلرات جیوه گرفته شود. سپس این هوا از محفظه ای که گیاه در آن قرار داشت عبور داده تا تمام گازهای متصاعد شده از گیاه را از محفظه خارج نماید. سپس هوای عبوری از لوله خالی U شکل که در حمام یخ قرار داشت گذر نموده تا بخارهای آب بصورت قطره در آید و آنگاه در نهایت هوا از لوله ای که حاوی تله پرکلرات جیوه بود عبور داده شد تا تمام گازهای هیدروکربور غیر اشباع گرفته شود
سپس تله پرکلرات جمع آوری و در موقع مناسب اتیلن را از تله رها و اندازه گیری انجام شد. رها نمودن اتیلن از تله پرکلرات برای رها نمودن اتیلن از تله در لوله ای به حجم ۳۰ سانتی متر مکعب دقیقا یک سانتی متر مکعب مایع تله ریخته و سر لوله شیشه ای را با suba - seal خوب بسته و سپس با سرنگ به حجم مساوی کلرئیدریک اسید ۴ مولار ریخته و آن را برای مدت ۹۰ دقیقه در ۲۵ درجه سانتی گراد گذاشته و گاهگاهی تکان میدهیم سپس طبق روال قبل یک سانتی متر مکعب هوای بالای لوله را کشیده و به دستگاه گاز کروماتوگرافی تزریق می نماییم تا اتیلن آن اندازه گرفته شود.
چ) آنالیز آماری تمام اطلاعات با استفاده از کامپیوتر و نرم افزار آماری 1986 . 5. 1 . 1Minitab version آنالیز و بر اساس واریانس اثر تیمار کم آبی تفسیر شد.
نتایج
علایم کم آبی بعد از سه روز تیمار کم آبی مشاهده شد. رنگ برگهای گیاه تحت تیمار در مقایسه با گیاه کنترل بصورت سبز تیره تر مشاهده گردید. کاهش رشد ساقه با افزایش تنش رابطه مستقیمی داشت و پس از سه روز تنش كم آبی این اختلاف معنی دار بود (جدول 1) و علایم پژمردگی بعد از ۴ روز کم آبی دیده شد تاخیر در رشد ساقه بدلیل کاهش در تعداد میان گرهها و اندازه میان گرههای تشکیل شده صورت گرفت (شکل ۱).
۵ روز بعد از آبیاری مجدد گیاهان تحت تیمار، تشویق در ریزش برگ مشاهده شد و گیاهانی که ۵ یا ۶ روز تحت تیمار قرار
