بخشی از مقاله
چکیده
گلایسینبتائین به عنوان یکی از حفاظت کنندههای اسمزی، نقش مهمی را در تحمل گیاهان به تنشهای غیرزیستی ایفا میکند. به منظور ارزیابی تأثیر پاشش برگی گلایسینبتائین بر افزایش تحمل به سرما در گیاه سویا، آزمایشی در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با هفت سطح پاشش - صفر، 2/5، 5، 10، 25، 50 و 100 میلیمولار - انجام شد. گیاهچههای سویا در مرحله دو تا سه برگی با غلظتهای مورد نظر گلایسینبتائین پاشش شده و پس از پاشش جهت اعمال تنش سرمازدگی به مدت سه روز در دمای چهار درجه سانتیگراد قرار گرفتند. بعد از اتمام اعمال تیمار سرمایی، گیاهان به دمای اتاق 25 5 - درجه سانتیگراد - منتقل شدند.
نتایج نشان داد که گیاهان پاشش شده با سطوح 5 تا 100 میلیمولار گلایسینبتائین به لحاظ چشمی در وضعیت بهتری قرار داشتند و صدمات سرمائی را بیشتر تحمل کردند. به علاوه شاخص SPAD و وزن خشک ریشه و اندام هوایی به طور معنیداری بالاتر از گیاهان بدون پاشش گلایسینبتائین بود. گرچه میزان نشت الکترولیت گیاهان در سطوح 10 تا 50 میلیمولار کاهش یافت اما، با بالا رفتن غلظت گلایسینبتائین میزان نشت افزایش یافت. در کل استعمال برگی گلایسینبتائین موجب ثبات کلروفیل و غشاهای سلولی و بهبود تحمل به سرما در گیاهان سویا شد.
واژههای کلیدی: تنش سرمازدگی، محتوای کلروفیل، نشت الکترولیت.
.1 مقدمه
دمای پائین یکی از مهمترین عوامل غیر زنده محدود کننده رشد، پراکنش و تولید گیاهان میباشد. که فعالیت بیوسنتزی گیاهان را کاهش میدهد و همچنین باعث اختلال در فرآیندهای فیزیولوژیکی آنها میشود که میتواند باعث خسارتهای دائمی و در نهایت مرگ گیاه شود - بیک و همکاران، . - 2004 بسیاری از گونههای گیاهی، به ویژه گونههای مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری، وقتی در دماهای بالاتر از نقطه یخ زدگی بافت ولی پائینتر از حدود 15 درجه سانتیگراد قرار میگیرند خسارت میبینند، این حالت سرمازدگی1 نامیده میشود و از یخ زدگی2 متمایز میگردد. بسیاری از گیاهان زراعی اقتصادی مهم مثل پنبه، سویا، ذرت، برنج و بسیاری از میوههای گرمسیری و نیمه گرمسیری جزو گیاهان حساس به سرما طبقهبندی میشوند - لیونز، . - 1973 خسارت ناشی از سرما در مراحل حساس رشد و نمو گیاهان یکی از عوامل مهم کاهش عملکرد گیاهان زراعی در سطح جهان است - وانگ و آدامس، . - 1980
تنش سرما باعث اختلال در ساختار و عمل غشاءهای سلولی و به دنبال آن نشت الکترولیتها از سلول میشود، لذا اندازهگیری میزان نشت از بافتها یا اندامهای گیاهی تحت تنش سرما احتمالا میتواند به عنوان معیاری مناسب برای ارزیابی مقاومت گیاهان به تنش سرما مورد استفاده قرار گیرد - میرمحمدی میبدی و ترکش اصفهانی ، . - 1383با توجه به نوع تنش، گیاهان در مسیر تکاملی خود، راهکارهایی را جهت کاهش اثراتنامطلوب تنش کسب کردهاند. یکی از واکنشهای معمول در سلولهای گیاهی تنظیم اسمزی است که در نتیجه افزایش تجمع محلولهای آلی سازگار در سیتوپلاسم روی میدهد - سراج وسینکلر، . - 2002 این محلولهای آلی سازگار نظیر پلیاول ها1، ساکاروز2، ترهالوز3، پرولین4 و گلایسینبتائین5 نیز در افزایش تحمل اثرات کمبود آب ناشی از تنش شوری، خشکی و سرما مؤثر هستند - رودس و هانسون، . - 1993
در گیاهان عالی، گلایسینبتائین در کلروپلاست از اسید آمینه سرین از طریق اتانول آمین6، کولین7 و بتائینآلدئید8 سنتز میشود. - اشرف و فولاد، . - 2007 گلایسینبتائین به عنوان یک ماده محلول سازگار بسیار مؤثر مطرح شده است که در کلروپلاست برخی گیاهان مانند اسفناج و جو، وقتی که این گیاهان در معرض تنشهای محیطی قرارمیگیرند تجمع مییابد - ساکاموتو و موراتا، . - 2002 گلایسینبتائین در گیاهان زمانی که در معرض انواع مختلف تنشهای محیطی قرار میگیرند نقش مهمی ایفا میکند - ساکاموتو و موراتا، . - 2002 از این رو، استعمال خارجی گلایسینبتائین در گونههایی که گلایسینبتائین را در مقادیر مناسب سنتز نمیکنند یک روش ممکن برای غلبه بر اثرات منفی تنش، بر تولید محصولات کشاورزی است - هاریناسوت و همکاران، . - 1996
اثرات مفید استعمال برگی گلایسینبتائین یا تیمار بذر بر کاهش تنش خشکی در ذرت، توتون، سویا و گندم گزارش شده است - ماکلا و همکاران، 1996a؛ آگبوما و همکاران، 1997a؛ دیاز-زوریتا و همکاران، . - 2001 همچنین استعمال برگی گلایسینبتائین به میزان قابل توجهی اثرات سوء تنش شوری و کم آبی را بر رشد برنج کاهش میدهد - هاریناسوت و همکاران، 1996؛ رحمان و همکاران، . - 2002 گزارش شده که استعمال خارجی گلایسینبتائین اثرات سوء دمای پائین بر رشد گیاهان مختلف را نیز خنثی میکند، به عنوان مثال اسپری برگی گلایسینبتائین روی گیاهان آرابیدوپسیس دمای انجماد را از -3/1 به -4/5 درجه سانتیگراد کاهش میدهد - ویبینگ و راجاشکار، . - 2001 تحمل دمای پائین در دو رقم گوجه فرنگی نیز با استعمال خارجی گلایسینبتائین بهبود یافت - سومرسالو و همکاران، . - 1996
در دو گونهی توت فرنگی استعمال خارجی گلایسینبتائین تحمل سرما را در گیاهان آسیب پذیر به اندازهی گیاهان مقاوم در برابر سرما، افزایش داد - راجاشکار و همکاران، . - 1999 چن و همکاران - 2000 - بیان کردند تیمار بذور ذرت با گلایسینبتائین موجب بهبود سبز شدن و افزایش ارتفاع و ماده خشک گیاهچه تحت تأثیر دماهای پائین شد. با توجه به عدم وجود اطلاعات کافی در زمینه اثرات گلایسینبتائین در تخفیف اثرات تنشهای محیطی، به تحقیقات بیشتر در زمینه اثرات استعمال خارجی گلایسینبتائین در گونههای گیاهی و تحت شرایط محیطی مختلف نیاز است - اشرف و فولاد، . - 2007 در کل، با وجود نقش گلایسینبتائین به عنوان تخفیف دهنده اثرات تنش، مکانیسمهای حفاظتی آن بر علیه تنش سرما کمتر شناخته شده است، بدین منظور این آزمایش با هدف بررسی تأثیر کاربرد برگی گلایسینبتائین بر افزایش تحمل به سرمای گیاهان سویا در مرحله2 تا3 برگی انجام شد.
.2 مواد و روشها
این آزمایش در سال 1389 در آزمایشگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی بیرجند به منظور بررسی تاثیر گلایسینبتائین به صورت پاشش برگی در شرایط دمائی چهار درجه سانتیگراد در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار، بر روی گیاه گرمسیری سویا انجام شد. کشت با قرار دادن سه بذر سویا در لیوانهای پلاستیکی به ارتفاع 12/5 و قطر 8/5 سانتیمتر حاوی خاک لوم شنی انجام شد. گیاهان به مدت 2 هفته در شرایط گلخانه رشد یافتند. سپس، محلولهای گلایسینبتائین در غلظتهای صفر، 2/5، 5، 10، 25، 50 و 100 میلیمولار با اضافه کردن صفر، 0/0146، 0/0292، 0/0585، 0/1462،0/2925 و 0/585 گرم گلایسینبتائین در 50 میلیلیتر آب مقطر تهیه شد و در مرحله دو تا سه برگی به میزان 5 میلیلیتر بر روی هر گیاه پاشش شد. یک روز بعد از استعمال، گیاهان در داخل اتاقک رشد با دمای چهار درجه سانتیگراد - با فتوپریود 12 ساعته و شدت نوری 85 میکرومول بر مترمربع در ثانیه - قرار داده شدند.
هر تکرار در یک طبقه جداگانه در داخل اتاقک رشد قرار گرفت و به عنوان یک بلوک در نظر گرفته شد. بعد از گذشت سه روز گیاهان به دمای اتاق انتقال داده شدند و بعد از یک روز ارزیابی اثرات تنش در غلظتهای مختلف گلایسینبتائین آغاز شد. اندازهگیریهای لازم جهت تعیین صدمه سرمایی و اثر گلایسینبتائین در ایجاد مقاومت به سرما از طریق ظاهری با الگوبرداری از سیستم استاندارد انجمن علف هرز اروپا1جدول - 1 - و از روی تغیر رنگ برگها در هر غلظتی انجام شد و رتبهبندی برای هر گیاه در هر غلظت خاص از گلایسینبتائین برای بیان مقاومت به سرما صورت گرفت. سپس، میزان کلروفیل، با استفاده از دستگاه کلروفیل متر - SPAD - از برگهای جوان و توسعه یافته اندازهگیری شد.
جهت ارزیابی میزان نشت الکترولیت دو برگ جوان بوته انتخاب و پس از تمیز کردن سطح برگ با دستمال ، از هر برگ یک تا دو دیسک تهیه گردید و داخل ظروف دربدار گذاشته شد - وانستون و استوب، . - 1977 درب ظروف به منظور جلوگیری از تبخیر بسته شد. سپس به میزان 30 میلیلیتر آب مقطر به آنها اضافه و بعد از گذشت 12 ساعت، هدایت الکتریکی - EC - آن توسط EC متر اندازهگیری و ثبت شد. در پایان اندازه گیریها ریشه گیاهان توسط آب تحت فشار شستشو داده شد و اندام هوایی از ریشه تفکیک شد. نمونهها شامل ساقه، برگ و ریشه در آون با دمای 80 درجه سانتیگراد به مدت 48 ساعت خشک و سپس توزین شدند. برای تجزیه دادهها از نرم افزار SAS v.9.1 و برای رسم نمودارها و اشکال از نرم افزار Excel 2010 و برای رسم جداول از Word 2010 استفاده شد. مقایسات میانگین دادهها براساس آزمون FLSD در سطح احتمال 5 درصد انجام شد.
.3نتایج و بحث
.1-3رتبه بندی چشمی: تنش سرمایی در مورد گیاهان بومی مناطق گرمسیری از جمله سویا بسیار اثرگذار بوده و در بسیاری از موارد، حیات گیاه را به مخاطره میاندازد. گیاه سویا در برخی از مناطق کشور - با آب و هوای معتدل - کشت می-شود و گاهی در اواسط بهار و اوایل پائیز قبل از برداشت محصول سویا، بروز سرمای ناگهانی باعث وارد آمدن خسارات فراوانی به این گیاه مهم اقتصادی میگردد - زینالی یادگاری و همکاران، . - 1389 در گیاهان جوان سویا علائم خسارت بعد از سه روز تنش سرمائی، به صورت کاهش رشد برگها، پژمردگی و کلروز شدن آنها مشاهده شد. سرما به سرعت باعث تولید لکههای نکروز، روی سطح برگ و خشک شدن حاشیه برگها شد که پاشش گلایسینبتائین موجب افزایش مقاومت به سرمازدگی بر روی گیاهان سویا شد.
رتبهبندی چشمی گیاهان بر اساس درصد خسارت سرمائی با استفاده از جدول نمرهدهی EWRS صورت گرفت - جدول. - 1 بر اساس رتبهبندی چشمی علائم ظاهری خسارت سرما، مشاهده شد که افزایش غلظت گلایسینبتائین بر میزان مقاومت گیاهان سویا به سرما تأثیر مثبتی داشت به طوریکه بالاترین میزان مقاومت در غلظت 10 و 25 میلیمولار گلایسینبتائین دیده شد - شکل. - 1 لذا میتوان دریافت که گیاهانی که در دامنه غلظت 5 -100 میلیمولار با گلایسینبتائین پاشش شدند به لحاظ ظاهریصدمه کمتری را متحمل شدند. احتمالاً، پاشش برگی گلایسینبتائین موجب افزایش ظرفیت فتوسنتزی و حفظ پتانسیل تورژسانس در برگ شده است - رضا و همکاران،. - 2006 دما به طرق مختلف بر روی گیاهان اثرمیگذارد.
دماهای خارج از محدوده بهینه باعث خسارت به گیاه میشود که بقای گیاه را تحت تأثیر قرار می-دهد. با کاهش دما سرعت واکنشهای شیمیایی کاهش مییابد، و در نتیجه واکنشهای تعادلی در جهت آزاد شدن انرژی پیش میروند. بنابراین، در سرما، انرژی متابولیکی کمتری در دسترس است، جذب آب و عناصر غذایی محدود میشود، بیوسنتز کمتری حادث میگردد، فتوسنتز و ذخیره سازی کاهش مییابد و رشد متوقف میشود - اسمیرنف، . - 1993 آلن و اورت
