بخشی از مقاله
چکیده
همزیستی میکوریزی در اغلب موارد باعث افزایش کلروفیل گیاهان میشود ولی تأثیر این همزیستی بر کلروفیل برگی در محیطهای کشت بیاثر و هیدروپونیک کمتر مورد توجه قرار گرفته است؛ و چون کلروفیل در فتوسنتز گیاه نقش اساسی دارد، میتواند رشد گیاه را بطور جدی تحت تأثیر قرار دهد. در آزمایش اخیر تأثیر همزیستی دو گونه قارچ میکوریز آربوسکولار Glomus etunicatum - و Glomus - intraradices در محلول غذایی راریسون با سه سطح صفر، نصف و کامل از عناصر کممصرف بر شاخص کلروفیل برگی گیاه گوجهفرنگی در بستر پرلیت مورد مطالعه قرار گرفت. این شاخص در زمانهای 45، 65 و 85 روز پس از کشت اندازهگیری شد و تجزیه آماری دادهها با نرم افزار MSTATC صورت گرفت و مقایسه میانگینها به روش آزمون چند دامنهای دانکن و در سطح احتمال پنج درصد انجام شدند.
نتایج این آزمایش نشان داد که با گذشت زمان و افزایش سن گیاه، شاخص کلروفیل برگی افزایش یافت. 45 و 65 روز پس از کشت در هر یک از تیمارهای محلول غذایی، میان تیمارهای قارچی گلوموس اتونیکاتوم، گلوموس اینترارادیسز و شاهد اختلاف معنیداری از نظر این شاخص مشاهده نشد. همچنین در هر یک از تیمارهای قارچی گلوموس اتونیکاتوم، گلوموس اینترارادیسز و شاهد، میان سطوح صفر، نصف و کامل عناصر کممصرف اختلاف معنیداری از نظر این صفت مشاهده نشد. 85 روز پس از کشت در سطح نصف عناصر کم مصرف، تیمارهای قارچی گلوموس اتونیکاتوم و گلوموس اینترارادیسز نسبت به شاهد این شاخص را بطور معنیداری افزایش دادند. در تیمار قارچی گلوموس اتونیکاتوم و شاهد، میان سطوح صفر، نصف و کامل عناصر کم مصرف اختلاف معنیداری از نظر این صفت مشاهده نشد ولی در تیمار قارچی گلوموس اینترارادیسز، سطح نصف نسبت به سطح صفر عناصر کممصرف بطور معنیداری این شاخص را افزایش داد.
واژههای کلیدی
قارچهای میکوریز آربوسکولار، کلروفیل، عناصر کم مصرف، گوجهفرنگی
مقدمه
سبزینه یا کلروفیل، رنگیزهای سبزرنگ است که در اکثر گیاهان، خزهها و سیانوباکترها یافت می شود. کلروفیل از بین طیفهای نوری بخش اعظم نور آبی و قرمز را جذب و نور سبز و زرد را منعکس میکند؛ که رنگ سبز گیاهان به دلیل انعکاس نور سبز از کلروفیلهاست. در گیاهان سبز کلروفیل در اندامی به نام کلروپلاست وجود دارند. ملکول کلروفیل از یک اتم منیزیم در مرکز که با اتمهای نیتروژن پیوند دارد تشکیل شده است، این ساختار را حلقه پورفیرین مینامند. به این حلقه یک زنجیره جانبی هیدروکربن اضافه شده که زنجیر فیتول نامیده میشود. تنوع ساختار به علت تغییرات کوچک در گروهای جانبی خاص میباشد. از میان کلروفیل-ها، انواع a و b تخصص یافتهتر و بزرگتر هستند و در گیاهان عالی و جلبکهای سبز یافت میشوند. وظیفه کلروفیل، فتوسنتز در یاخته است که گیاه را قادر می سازد از نور خورشید انرژی کسب کند. نور خورشید که روی گیاهان میتابد بوسیله کلروفیلها جذب میشود و در اثر واکنشهایی، دی اکسیدکربن و آّب جذب شده توسط گیاه را به مواد قندی تبدیل میکند. ازت و منیزیم در ساختار این مولکول نقش اساسی دارند. علاوه بر این برخی از عناصر کممصرف نیز مانند آهن و منگنز در تولید کلروفیل نقش بسزایی دارند و کمبود آنها باعث کاهش غلظت کلروفیل در سلول میشود؛ که در نهایت فتوسنتز شداًی کاهش مییابد. علایم کمبود این عناصر غالباً بصورت کلروز - زردی - برگی ظاهر میشود و چون این عناصر در گیاه قابلیت تحرک کمی دارن معمولاً علایم کمبود در برگهای جوان دیده میشوند.
با پیشرفت و گسترش علوم زیستی محققان به این نتیجه رسیدهاند که برای نیل به اهدافی نظیر کشاورزی پایدار و حفظ محیط زیست، استفاده از پتانسیلهای میکروبی خاک در جهت افزایش کمی و کیفی محصولات کشاورزی ضروری است. در سالهای اخیر تحقیقات در علوم کشاورزی مخصوصاً خاکشناسی بیشتر معطوف به بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک شده است؛ تا در زمینه بهبود وضعیت تغذیهای گیاهان - استفاده حداقل از کودهای شیمیایی - و حتی مبارزه با عوامل بیماریزای خاکی - بدون استفاده از سموم شیمیایی - از پتانسیلهای میکروبی خاک استفاده شود.
یکی از میکروارگانیسمهایی که در کشاورزی اهمیت ویژه دارد، قارچهای میکوریز آربوسکولار - AM - است. واژه میکوریز - قارچ- ریشه - برای اولین بار در سال 1885 توسط فرانک گیاه شناس آلمانی وضع گردید. این همزیستی یکی از رایجترین و باسابقهترین روابط همزیستی در سلسله گیاهی است. آثار فسیلی نشان میدهد که همزیستی میکوریزی بیش از 400 میلیون سال قبل در اوایل دوره دونین وجود داشته است . - 12 - اکثر گیاهان و حدود %90 گونههای گیاهان آوندی حداقل یکی از تیپهای میکوریزی را دارا هستند. مهمترین قارچهای اندومیکوریزی که در کشاورزی نقش بسزایی دارند قارچهای میکوریز آربوسکولار میباشند که با علائم اختصاری AM یا VAM نشان داده میشوند. از مهمترین فواید همزیستی میکوریزی میتوان به دسترسی بهتر گیاه به آب و عناصر غذایی، تأثیر غیرمستقیم بر بقاء و تنوع زیستی، تولید هورمونهای محرک رشد گیاه، کمک به مقاومت گیاه به تنشهای محیطی مانند دما، شوری و آلودگی خاک به سموم یا فلزات سنگین، افزایش مقاومت گیاه در برابر عوامل بیماریزای ریشه، ایجاد خاکدانههای پایدار و کمک به بهبود ساختمان خاک، کاهش درصد از بین رفتن گیاهچهها در ضمن آسیبهای ناشی از جابجایی، تشدید فعالیت تثبیت نیتروژن در انواع میکروارگانیسم-های همزیست و همیار با گیاهان، و ایجاد ارتباط سینرژیستی با میکروارگانیسمهای حل کننده فسفات، اشاره کرد 3 - ، 5، 6، 7، 8، 10، 11 و - 13
نتایج برخی از آزمایشها در کشتهای خاکی نشان میدهد که همزیستی میکوریزی باعث افزایش کلروفیل گیاهان میشود 2 - ، 4 و . - 9 ولی تأثیر این همزیستی بر کلروفیل برگی در محیطهای کشت بیاثر و هیدروپونیک کمتر مورد توجه قرار گرفته است. همچنین برخی از محققین گزارش دادهاند که اگر شکل قابل جذب فلزات سنگین برای گیاهان در بستر کشت کاهش یابد، قارچهای میکوریز باعث افزایش جذب این عناصر میشود . - 1 - شاید این موضوع در مورد عنصر آهن و منگنز نیز صادق باشد. بعبارت دیگر با کاهش عناصر کممصرف در محلول غذاییاحتمالاً جذب آهن و منگنز توسط گیاهان میکوریزی افزایش یابد و ساخت کلروفیل دچار مشکل نشود. بنابراین بررسی تأثیر قارچهای میکوریز آربوسکولار و کمبود عناصر کممصرف بر شاخص کلروفیل برگی در بسترهایی مانند پرلیت حائز اهمیت میباشد.
مواد و روشها -2-1 تکثیر مایه تلقیح
هفت کیلوگرم خاک لوم شنی - به عنوان بستر کشت - در دو گلدان به حجم 6/8 لیتر پر شد و سپس در اتوکلاو - دمای 121 C، فشار یک بار و به مدت یک ساعت - استریل گردید . سپس به هر یک از گلدانها حدود 300 گرم مایه تلقیح قارچ مورد نظر Glomus etunicatum - یا Glomus - intraradices اضافه شد. که این مقدار مایه تلقیح با 4-5 سانتیمتر خاک داخل گلدان در عمق حدود 14 سانتیمتری از سطح گلدان مخلوط گردید. روی این لایه اینوکلومی دو سانتیمتر از همان خاک استریل اضافه و سپس پانزده بذر سورگوم - بذور استریل جوانه زده در پتری دیش - روی این لایه از خاک قرار داده و روی آن نیز پنج تا شش سانتی متر خاک اضافه شد. هفته اول پس از جوانه زنی آبیاری تنها با آب مقطر انجام شد ولی در هفتههای بعدی به تناسب رشد گیاه از محلول غذایی راریسون با نصف غلظت فسفر و pH= 6/5 به میزان 50 تا 200 میلیلیتر در هفته استفاده گردید. بقیه نیاز آبی از طریق آبیاری با آب مقطر تأمین شد. گیاهان در این شرایط به مدت چهار ماه در گلخانه پرورش داده شدند. سپس اندامهای هوایی آنها چیده شده و پس از دور ریختن خاک پنج سانتیمتری از سطح گلدانها تمامی ریشهها با قیچی استریل به قطعات یک تا دو میلیمتری بریده شد و با خاک باقیمانده داخل گلدانها به خوبی مخلوط گردید. این مخلوط همان مایه تلقیح قارچ میکوریز میباشد که تا زمان اجرای آزمایش در شرایط خشک و دمای 3 تا 4 درجه سانتیگراد در یخچال نگهداری شد. لازم به ذکر است که در تمامی مراحل ذکر شده از وسائل و شرایط استریل استفاده شد.
-2-2 کاشت گیاه و اعمال تیمارها
آزمایش به صورت فاکتوریل - دوفاکتور - و در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در بستر پرلیت انجام شد. فاکتور اول شامل قارچ میکوریز با گونههای گلوموس اتونیکاتوم، گلوموس اینترارادیسز و شاهد، فاکتور دوم شامل محلول غذایی راریسون با غلظتهای صفر، نصف و کامل عناصر کممصرف،و در سه تکرار مجموعاً 27 واحد آزمایشی را تشکیل دادند. برای این منظور گلدانهای نایلونی به حجم سه لیتر با پرلیت اسید شویی شده، پر شدند و در اتوکلاو استریل گردیدند سپس مقدار 60 گرم مایه تلقیح میکوریز به هر یک از گلدانها اضافه شد و برای تیمار شاهد از مایه تلقیح اتوکلاو شده - فاقد پتانسیل ایجاد همزیستی - استفاده گردید. رطوبت گلدانها به طریق وزنی در 0/7 FC نگهداری شدند، همچنین حرارت روز و شب به ترتیب 28 2 و 20 2 بود و طول دوره روشنایی 16 ساعت در هر روز و با شدت 20000 LUX در گلخانه برقرار شد. همچنین در هر گلدان برای گیاه گوجهفرنگی Lycopersicon esculentum - - Miller یک بوته وجود داشت. شاخص کلروفیل برگی در زمانهای 45، 65 و 85 روز پس از کشت با استفاده از دستگاه کلروفیلمتر - MINOLTASPAD-504 JAPAN - برای هر یک از واحدهای آزمایشی اندازهگیری شد تا روند تغییرات کلروفیل برگی در حضور اینوکلومهای قارچ میکوریز آربوسکولار و غلظتهای مختلف عناصر کممصرف در طول رشد گیاه ارزیابی شود. همچنین تجزیه آماری دادهها با نرم افزار MSTATC صورت گرفت و مقایسه میانگینها به روش آزمون چند دامنهای دانکن و در سطح احتمال پنج درصد انجام شدند.
نتایج و بحث
با توجه به جدول 1، مقایسه میانگینها نشان میدهد که 45 و 65 روز پس از کشت در هر یک از تیمارهای محلولهای غذایی - در غلظتهای صفر، نصف و کامل از عناصر کممصرف - ، میان تیمارهای قارچی گلوموس اتونیکاتوم، گلوموس اینترارادیسز و شاهد اختلاف معنیداری از نظر شاخص کلروفیل برگی مشاهده نشد. همچنین در هر یک از تیمارهای قارچی گلوموس اتونیکاتوم، گلوموس اینترارادیسز و شاهد، میان سطوح صفر، نصف و کامل عناصر کممصرف از نظر این صفت اختلاف معنیداری مشاهده نشد. در 65 روز نسبت به 45 روز پس از کشت، شاخص کلروفیل برگ در تمام ترکیبات تیماری بهطور معنیداری افزایش یافت. بهعبارتی دیگر با گذشت زمان و افزایش سن گیاه این شاخص افزایش پیدا کرد. بهنظر میرسد با گذشت زمان و نزدیک شدن به مرحله زایشی گیاهان در اثر تبادلات سیگنالی - پیامهای شیمیایی - بین اندامهای هوایی گیاه و ریشه مقداری از عناصر نگهداری شده در این بخش آزاد شده و صرف ساخت کلروفیل در اندامهای هوایی گیاه میشود. تیمار قارچی گلوموس اینترارادیسز با سطوح نصف و کامل عناصر کم مصرف در 85 روز نسبت به 65 روز پس از کشت، شاخص کلروفیل برگی بالایی دارد. همچنین تیمار قارچی گلوموس اتونیکاتوم با سطح نصف عناصر کم مصرف در 85 روز نسبت به 65 روز پس از کشت، شاخص کلروفیل برگی را افزایش داد.
85 روز پس از کشت در هر یک از سطوح کامل و صفر عناصر کم مصرف میان تیمارهای قارچی گلوموس اتونیکاتوم، گلوموس اینترارادیسز و شاهد اختلاف معنیداری از نظر این صفت مشاهده نشد ولی در سطح نصف عناصر ریزمغذی تیمارهای قارچی گلوموس اتونیکاتوم و گلوموس اینترارادیسز نسبت به شاهد، بطور معنیداری این شاخص را افزایش دادند. در تیمار قارچی گلوموس اتونیکاتوم و شاهد، میان سطوح صفر، نصف و کامل عناصر کممصرف اختلاف معنیداری از نظر این صفت مشاهده نشد ولی در تیمار قارچی گلوموس اینترارادیسز، سطح نصف نسبت به سطح صفر عناصر کم مصرف بطور معنیداری این شاخص را افزایش داد.
نتیجه گیری و پیشنهادات
از آزمایش اخیر چنین نتیجه میشود که با افزایش سن و نزدیک شدن به مرحله زایشی گیاه، شاخص کلروفیل برگی افزایش مییابد. در مرحله رشد زایشی نیز با کاهش عناصر کممصرف به نصف غلظت آن در محلول غذایی راریسون، تیمارهای قارچی گلوموس اتونیکاتوم و گلوموس اینترارادیسز نسبت به شاهد باعث افزایش این شاخص در گیاه گوجهفرنگی میشود. پیشنهاد میشود این آزمایش در بسترهای کشت هیدروپونیک با شرایط متفاوت از نظر بستر، شدت نور، رطوبت، دما و نوع محلول غذایی، تکرار شود تا تأثیر همزیستی میکوریزی بر خصوصیات کمی و کیفی محصولات تولید شده در محیطهای کشت هیدروپونیک آشکار گردد.
جدول.1 اثر برهمکنش قارچ، محلول غذایی و زمان رشد گیاه بر شاخص کلروفیل برگی گوجه فرنگی ×
؛ O، G.e و G.i به ترتیب نشان دهنده تیمارهای قارچی شاهد، گلوموس اتونیکاتوم و گلوموس اینترارادیسز است. C1، C0.5 و C0 به ترتیب نشان دهنده محلولهای غذایی راریسون با غلظتهای کامل، نصف و صفر عناصر کممصرف میباشد. میانگینهایی که در هر ردیف و ستون دارای حروف مشابه هستند از نظر آزمون چند دامنهای دانکن تفاوت معنیداری درسطح احتمال 5 درصد ندارند.
