بخشی از مقاله
چکیده
شوری خاک یکی از جدیترین مشکلات زیست محیطی در بسیاری از مناطق جهان است. با توجه به گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی، توسعه بیشتر خاکهای شور در آینده نزدیک پیشبینی شده است. سنبل الطیب - Valeriana officinalis L. - یکی از مهمترین گیاهان دارویی است که بطور گستردهای از زمانهای گذشته در درمان بیماریها مورد استفاده بوده است و امروزه بطور وسیعی در آسیا و اروپا کشت میشود. قارچهای میکوریز آربوسکولار - AMF - به عنوان زیست بهبود دهندههای تحمل گیاهان در مواجهه با تنش شوری شناخته میشوند. این مطالعه با هدف بررسی اثر قارچ میکوریز آربوسکولار - Rhizophagus intraradices - بر نسبتهای Ca/Mg و Ca/Na در گیاه سنبلالطیب تحت سطوح مختلف شوری انجام شد. گیاهان تلقیح شده با قارچ میکوریزا و بدون تلقیح به مدت دو ماه تحت سطوح مختلف شوری - شاهد - بدون شوری - ، 75 mM و 150 mM نمک - NaCl قرار گرفتند. پس از برداشت، بخش هوایی گیاهان از نظر سدیم، کلسیم و منیزیم مورد برررسی قرار گرفت و نسبتهای Ca/Mg و Ca/Na محاسبه شد. با افزایش سطوح شوری نسبت Ca/Mg کاهش نشان داد. همچنین نسبت Ca/Na بطور قابل توجهی با افزایش شوری کاهش یافت. گیاهان میکوریزی بطور معنیداری نسبت Ca/Mg بالاتری در سطوح بدون شوری و 75 mM نسبت به گیاهان بدون تلقیح با میکوریزا نشان دادند. بعلاوه نسبت Ca/Na در گیاهان تلقیح شده در سطوح 75 mM و 150 mM بیشتر از گیاهان بدون تلقیح بود. نتایج نشان میدهد که مشارکت قارچ میکوریزا در تعدیل تنش شوری از طریق کاهش عدم تعادل یونی القا شده توسط نمک کلرید سدیم و حفظ موقعیت تغدیهای مطلوبتر در گیاه میزبان میباشد.
مقدمه
غلظت بالای نمک محلول خاک به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک بر رشد و عملکرد گیاه اثر منفی دارد Evelin et al., 2009 - ؛ Hammer et . - al., 2011 سطح بالای املاح در خاک، تمام فرآیندهای حیاتی گیاهان مانند رشد، فتوسنتز، متابولیسم پروتئین و لیپید را تحت تأثیر قرار میدهد . - Evelin et al., 2009 - آثار شوری به طور معمول از طریق تنش اسمزی و ایجاد اختلال در تغذیه معدنی گیاه آشکار میشود که نتیجه آن ایجاد عدم تعادل یونی در سلول است. این عدم تعادل یونی ممکن است ناشی از اثر شوری بر دسترسی عناصر غذایی، رقابت در جذب، انتقال یا توزیع عناصر در گیاه باشد . - Grattan and Grieve, 1999 - شوری اغلب باعث افزایش غلظت Na+ و-Cl و همچنین کاهش غلظت K+، Ca2+، NO3- و P میشود . - Shokri and Maadi, 2009 - بنابراین غلظتهای بالای Na+ و Cl- در محلول خاک میتواند فعالیتهای یونی مواد مغذی را کاهش دهد و نسبتهای Na/ K، Na/ Ca و Cl/ NO3- را به شدت افزایش دهد. در نتیجه گیاه با آسیب اسمزی و اثر یون خاص و نیز اختلالات تغذیهای مواجه میشود - Feng et al., 2002؛ . - Garg and Manchanda , 2009 اختلالات تغذیهای ناشی از شوری، مانند غلظت کم N و Mg2+ در گیاه، ممکن است به ماکرومولکولهایی مانند کلروفیل آسیب برساند، که در نتیجه باعث کاهش و اختلال در فعالیتهای فتوسنتزی میشود و منجر به پیری برگ میگردد . - De Michele et al., 2009 - قارچهای میکوریز آربوسکولار - AM - اغلب برای کاهش اثرات تنش شوری در گیاهان مختلف استفاده شده است. هدف اصلی از اکثر مطالعات بررسی شوری و کلونیزاسیون میکوریزی بر عملکرد کلی گیاهان با اهمیت کشاورزی و باغی مانند فلفل - Turkmen et - al., 2008، گندم - Daei et al., 2009 - ، گوجه فرنگی - Hajiboland et al., 2010 - و مرکبات - Wu et al., 2010 - بوده است. افزایش تحمل به شوری در گیاهان میکوریزی در این مطالعاتعمدتاً به نقش قارچهای AM در افزایش جذب مواد مغذی به ویژه فسفر نسبت داده شده است. آثار شوری در مورد جذب ریز مغذیها حتی بیشتر نیز میباشد . - Grattan and Grieve, 1999 - در این راستا، استقرار قارچ AM ، گیاه میزبان را در حفظ تعادل یونی با افزایش و یا جذب انتخابی عناصر یاری میدهد . - Evelin et al., 2009 - در دهه اخیر، محققان تلاش کردهاند تا مشکل ناشی از اختلالات تغذیهای را در گیاهان تلقیح شده و بدون تلقیح مورد توجه قرار دهند. با این حال تاکید بر اثر استقرار میکوریزا بر افزایش جذب K+ و افزایش نسبت K/Na در گیاهان دارای همزیست قارچ AM بوده است - Giri et al., 2007; Daei et al., 2009 - ، و مطالعات اندکی به بررسی جذب Ca2+ - Hajiboland et al., 2010; Zuccarini 2008; Turkmen et al., 2008 - و جذب - Evelin et al., 2012; Giri et al., 2003 - Mg2+ تحت تنش شوری پرداختهاند. گیاه سنبلالطیب با نام علمی Valeriana officinalis L. یکی از مهمترین گیاهان دارویی در دنیا میباشد و خواص بسیاری برای آن برشمرده شده است که از جمله میتوان به اثرات آن در درمان بیخوابی و اضطراب اشاره کرد. این خواصعمدتاً به دلیل داشتن ترکیبات آرامبخش همانند والرنیک اسید موجود در ریشه و ریزوم این گیاه دارویی میباشد . - Hattesohl et al., 2008 - تحقیق حاضر به منظور بررسی اثر تلقیح قارچ Rhizophagus intraradices در کاهش اثرات مخرب شوری در گیاه سنبلالطیب از طریق بررسی تأثیر همزیستی بر نسبتهای Ca/Mg و Ca/Na انجام گرفته است.
مواد و روشها
این پژوهش بصورت فاکتوریل در قالب طرحکاملاً تصادفی با سه تکرار طراحی شد. فاکتور اول شامل تلقیح با قارچ - Ri - R. intraradices و عدم تلقیح - NM - و فاکتور دوم شامل شوری در سه سطح بدون شوری - S0 - ، - S1 - 75 mM و - S2 - 150 mM بود. بذرهای سنبلالطیب بعد از ضدعفونی سطحی، در خزانهای با کوکوبیت استریل در شرایط کنترل شده کشت و به مدت شش ماه آبیاری و تغذیه شدند، سپس گلدانهای اصلی برای انتقال نشاءها آماده شدند به این ترتیب که به نیمی از گلدانهای حاوی پرلیت استریل، مایه تلقیح خاکی Rhizophagus intraradices - تهیه شده از آزمایشگاه بیولوژی خاک دانشگاه شیراز - به میزان 50 درصد حجمی اضافه شد، نیمی دیگر از گلدانها به همان میزان مایه تلقیح اتوکلاو شده اضافه شد. نشاءها به گلدانهای اصلی منتقل و در اتاق رشد تحت شرایط نوری 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی و دمای - 2 25 درجه سانتیگراد قرار گرفتند و با محلول غذایی لانگآشتون - حاوی 32 میکرومولار فسفر - یک روز در میان آبیاری شدند. 25 روز بعد از انتقال نشا به گلدان اصلی، گیاهان تحت تیمار شوری قرار گرفتند. تنش شوری با اضافه کردن نمک کلرید سدیم به محلول غذایی اعمال گردید. دو ماه پس از اعمال تنش، بوتهها برداشت شدند و بخش هوایی گیاهان از نظر سدیم، کلسیم و منیزیم مورد برررسی قرار گرفت. نمونههای بخش هوایی جهت اندازهگیری عناصر با استفاده از خشک سوزانی و انحلال خاکستر گیاهی در اسید کلریدریک آماده شدند. به منظور اندازهگیری غلظت سدیم از دستگاه فلیمفتومتری و برای اندازهگیری غلظت کلسیم و منیزیم از دستگاه ICP-OES استفاده شد و نسبتهای Ca/Mg و Ca/Na محاسبه گردید. تحلیل دادهها با استفاده از مقایسه میانگینها توسط آزمون دانکن در سطح احتمال p 0/05 با استفاده از نرم افزار SAS انجام شد. همچنین رسم نمودارها با نرم افزار Excel 2010 انجام گرفت.
نتایج و بحث
مطالعات میکروسکوپی حاکی از کلونیزاسیون موثر ریشهها با قارچ بود. براساس نتایج حاصل از تجزیه واریانس، اثر تنش شوری و اثر قارچ میکوریزی R. intraradices و بر هم کنش آنها بر نسبتهای Ca/Mg و Ca/Na بخش هوایی در سطح احتمال 1 درصد معنیدار بود - جدول . - 1 همانطور که در شکل 1 مشاهده میشود نسبت Ca/Mg با افزایش شوری بطور معنیداری درگیاهان Ri و NM کاهش یافت و در سطوح S0 و S1 گیاهان Ri نسبت Ca/Mg بالاتری نسبت به گیاهان NM نشان دادند . - p 0/05 - همچنین نسبت Ca/Na با افزایش شوری درگیاهان Ri - تلقیح با قارچ R. intraradices - و NM - عدم تلقیح با قارچ میکوریزا - کاهش یافت ولی گیاهان Ri در سطوح S1 و S2 بطور معنیداری نسبت Ca/Na بیشتری از گیاهان NM داشتند - شکل . - 2 غلظت سدیم بالا در ناحیه ریشه جذب و انتقال کلسیم را مهار میکند و گیاهان تحت تنش شوری نسبت Ca/Na پایینتری خواهند داشت . - Grattan and Grieve 1999 - همچنین نسبت Ca/Na معیار مهمی در تنش شوری است زیرا هنگامی که غلظت سدیم بالا باشد، سدیم در غشاء پلاسمایی و دیواره سلولی جایگزین کلسیم میشود که متعاقبا سبب کاهش تورم سلولی و هدایت هیدرولیکی و اختلال در ترارسانی علامت به واسطه یون کلسیم میگردد . - Laüchli and Lüttge, 2002 - نتایج ما نشان دهنده نسبت Ca/Na بیشتر در گیاهان Ri در مقایسه با گیاهان NM است که با نتایج برخی محققان - Evelin et al., 2012 ; Garg and Manchanda, 2009 - همخوانی دارد. با این حال به نظر نمیرسد قارچهای AM در جذب عناصری که به شکل تودهای جذب میشوند - مثل - Ca2+ در مقایسه با عناصری که به شکل پخشیدگی جذب میشوند نقش مهمی را ایفا کنند - Evelin Hammer . - et al., 2012 و همکاران - 2011 - اظهار داشتند که قارچهای AM جذب سدیم از خاک و یا انتقال آن به گیاهان را تنظیم میکنند. بالا بودن نسبت کلسیم به سدیم در بخش هوایی گیاهان Ri حاکی از کاهش غلظت سدیم در بخش هوایی این گیاهان نسبت به گیاهان NM میباشد. بنابراین به نظر میرسد قارچ AM نسبت Ca/Na را در گیاه میزبان نسبت به گیاهان NM در حد مطلوبتری در جهت رشد بهتر گیاه حفظ میکند. منیزیم عنصری پرمصرف برای گیاهان است و بخشی جداییناپذیر از مولکول کلروفیل است. اگرچه کاهش کلروفیل و فتوسنتز در پاسخ به شوری و افزایش آن در گیاهان AM به طور گسترده گزارش شده است - Sheng et al. 2008; Latef and Chaoxing 2011 - ، مسأله تغذیه منیزیم تحت تأثیر شوری و همزیستی AM کمتر مورد توجه قرار گرفته است . - Shokri and Maadi, 2009 - گیاهان همزیست با قارچهای AM معمولا جذب بیشتری از منیزیم را نشان دادهاند که ممکن است اثر آنتاگونیستی سدیم را بر روی سنتز کلروفیل مهار کند . - Jentschke et al 2000 - نتایج این مطالعه بیانگر کاهش این نسبت در اثر شوری و تعدیل اثر منفی شوری بر این نسبت در اثر کلونیزاسیون قارچی بود. در بررسی حاضر، نتایج نشان داد که تیمار NaCl و قارچ میکوریز بر روی غلظت منیزیم در بافتهای گیاه بدون تأثیر بود - نتایج نشان داده نشده است - . این مساله ممکن است به پایین بودن دسترسی کلسیم تحت تیمار NaCl مربوط باشد. همانطور که قبلا اشاره شد غلظت سدیم بالا در ناحیه ریشه جذب و انتقال کلسیم را مهار میکند. از طرف دیگر Ca2+ به شدت با Mg2+ رقابت میکند و سایتهای پیوند در غشای پلاسمایی تمایل بسیار کمتری به اتصال به Mg2+ نسبت به Ca2+ دارند . - Marschner, 1995 - بنابراین، تحت تنش NaCl که نسبت Na+/ Ca2+ در خاک زیاد است، دسترسیCa2+ برای گیاهان کمتر است و این امر موجب از بین رفتن رقابت بین Mg2+ و Ca2+ میگردد و در نهایت شوری تغییری در غلظت Mg2+ ایجاد نمیکند. بنابر این میتوان این فرضیه را مطرح کرد که حفظ نسبت بالاتر Ca/Mg احتمالا ناشی از جذب بهتر کلسیم در گیاهان Ri میباشد که مطابق با نتایج Evelin و همکاران - 2012 - میباشد.
جدول .1 تجزیه واریانس اثر قارچ R. intraradices بر نسبتهای کلسیم به منیزیم و کلسیم به سدیم بخش هوایی در گیاه سنبلالطیب تحت تنش شوری.
