بخشی از مقاله
چکیده
بتا-آمینوبوتیریک اسید ترکیبی سنتزی است که باعث مقاومت به خشکی در گیاهان میشود. تحقیق حاضر برای مطالعه اثر کاربرد خارجی BABA در سه غلظت 0 - ، 0/8 و 1/6 میلی مولار - بر برخی صفات مورفو-فیزیولوژیکی گیلاس رقم تکدانه مشهد در شرایط تنش خشکی - شاهد، 0/6 و 1/2 مگاپاسکال - به صورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی انجام شد. نتایج نشان داد که تنش خشکی باعث کاهش محتوای نسبی آب برگ، پایداری غشای سلولی، طول، حجم و وزن خشک ریشه، افزایش پرولین و کربوهیدراتهای محلول کل شد. کاربرد BABA به طور معنی داری باعث افزایش تمام پارامترهای ذکر شده در بالا شد.
مقدمه
گیلاس - Prunus avium L - از نظر گیاهشناسی متعلق به خانوادهی گلسرخیان - Rosaceae - میباشد. گیلاس بومی جنوب شرقی اروپا و آسیای غربی میباشد که در شرایط آب و هوایی معتدل رشد می کند و جزو میوههای هستهدار میباشد به هر عامل محیطی که بطور بالقوه برای موجود زنده نامساعد باشد تنش گفته میشود .[3] خشکی یکی از مهمترین تنشهای غیرزیستی و عامل محدود کننده تولید موفقیتآمیز محصولات گیاهی در سراسر جهان محسوب شده و اثرات نامطلوبی بر رشد و نمو گیاه و سایر فرآیندهای متابولیکی دارد و زمانی در گیاه حادث میشود که میزان آب دریافتی گیاه کمتر از اتلاف آن باشد، این امر ممکن است به علت اتلاف بیش از حد آب - تعرق - یا کاهش جذب یا وجود هر دو باشد .[30] کاهش آب در بافت های گیاهی سبب کاهش رشد، بسته شدن روزنه ها، کاهش فتوسنتز، افزایش تنفس، کاهش فضای بین سلولی، تخریب پروتئین ها و آنزیم ها، اختلالات هورمونی از جمله افزایش اسید آبسیزیک، افزایش تولید انواع اکسیژن واکنشگر - ROS - ، کاهش تشدید کنندههای رشد و تجمع پرو لین میشود .[25] گیاه از طریق مکانیسمهای مختلف از جمله بستن روزنهها، ضخیم شدن کوتکیول، کاهش سطح تعرق کننده، افزایش وزن و طول ریشه، جلوگیری از کاهش پروتئین، بالا نگهداشتن فتوسنتز و کاهش تنفس و تنظیم اسمزی میتواند در برابر خشکی مقاومت کند . بتا- آمینوبوتیریک اسید - BABA - ، اسید آمینه غیر پروتئینی است که به طور طبیعی در گیاهان یافت نمیشود و از گیاه در مقابل تنشهای زنده از جمله باکتریها، قارچها، ویروسها، نماتدها و تنشهای غیرزنده مانند خشکی، شوری، گرما و سرما محافظت میکند. BABA از طریق تقویت مکانیسم دفاعی وابسته به آبسیزیک اسید - ABA - به وسیله بیان ژنهای RAB-18 و RD-29A و در بعضی موارد از طریق تجمع ترکیبات فنولیکی، فیتوالکسین و مکانیسم دفاعی وابسته به سالیسیلیک اسید - SA - به وسیله بیان ژنهای PR1 و PR5 عمل میکند .[31] اطلاعات نشان میدهد که BABA با افزایش تجمع ABA باعث کاهش سریع اندازه منفذ روزنه در عکسالعمل به دهیدراسیون می شود و در نهایت موجب کاهش آب از دستدهی، کاهش هدایت روزنهای و تحمل تنش آبی گیاه میشود که بر اساس شدت بیان ژن تنش و بسته شدن روزنهها عمل میکند .[16] گزارش شده است که BABA باعث تغییرات در آنزیمهای دیواره سلولی و سرکوب بیوسنتز لیگنین شده و نقش ویژهای در تحمل تنش در گیاهان دارا میباشد .[20] بتا- آمینوبوتیریک اسید از طریق کاهش تولید گونههای فعال اکسیژن - ROS - ، افزایش فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان و کاهش خطرات اکسیداتیو به غشای لیپیدی در شرایط تنش خشکی گیاه را از صدمات ایجاد شده از طریق واکنشهای ضد اکسایشی حفظ میکند .[10]
مواد و روشها
این تحقیق درمزرعه دانشکده کشاورزی دانشگاه کردستان انجام شد. در اواخر اسفند نهال های یکساله پیوندی گیلاس رقم تک دانه مشهد جهت مطالعه برخی خصوصیات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی تحت تنش خشکی و تیمار BABA داخل گلدان های 12 لیتری پلاستیکی با محیط کشتی شامل نسبت های مساوی کود حیوانی، ماسه و خاک کشت شدند. آزمایش در قالب طرح فاکتوریل بر پایه ی طرح کامل تصادفی با سه تکرار و دو فاکتور انجام شد. دورهای آبیاری در سه سطح - آبیاری کامل، تنش خشکی 0/6و 1/2 مگاپاسکال مکش خاک - و همچنین تیمار بتا- آمینوبوتیریک اسید در سه سطح 0 - ، 0/8و1/6میلی مولار - مورد بررسی قرار گرفت. هر واحد آزمایشی در برگیرنده 2 گلدان بود وجموعاً 54 گلدان مورد استفاده قرار گرفت. بعد از کاربرد خاکی تیمار BABA اعمال تنش خشکی صورت گرفت. BABA در آب مقطر حل شد و پس از تهیه محلول به هرکدام از گلدان ها نیم لیتر از غلظت مورد نیاز به صورت خاکی اضافه شد. پتانسیل آب خاک توسط دستگاه پتانسیومتر اندازه گیری شد. تیمارهای شاهد در صورت لزوم به طور روزانه آبیاری می شدند و بقیه تیمارها پس از رسیدن به تنش آبیاری میشدند. در اوج تنش صفاتی مثل محتوای نسبی آب برگ از روش گالمس و همکاران [11]، پایداری غشای سلولی از روش سایرام وهمکاران [26]، پرولین از روش بیتس و همکاران [7] و کربوهیدراتهای محلول کل از روش ایریگیون و همکاران [15]، طول ریشه با استفاده از متر دقیق، حجم ریشه بر اساس تغییر حجم آب در استوانه مدرج و وزن خشک ریشه با استفاده از ترازوی حساس با دقت بالا اندازهگیری شدند. آنالیز دادهها با استفاده از نرم افزار MSTATC و مقایسه میانگینها با استفاده از روش چند دامنه ای دانکن انجام گرفت.
نتایج و بحث
محتوای نسبی آب برگ: طبق نتایج تجزیه واریانس - جدول - 1 اثر خشکی و کاربرد BABA بر میزان محتوای نسبی آب برگ معنی دار بوده است. نتایج مقایسه میانگین اثر متقابل خشکی و BABA نشان داد که بیشترین میزان RWC در تیمار شاهد همراه با کاربرد 1/6 میلیمولار BABA بوده و کمترین میزان آن در تیمار خشکی1/2 مگاپاسکال بدون کاربرد BABA میباشد در میان ویژگیهای فیزیولوژیک، وضعیت آب برگ، پایداری غشاء، تغییرات فتوسنتز و عوامل مرتبط با آن از اهمیت ویژهای برخوردار است. محتوای آب نسبی بالاتر گیاه، به معنی توانایی برگ در حفظ مقادیر بیشتر آب در شرایط تنش است. بلوم و همکاران - 1981 - اظهار داشتهاند ژنوتیپهایی که بدون بستن روزنههای خود توانایی حفظ آب بیشتری دارند برای مناطق خشک مناسبتر هستند. محتوای آب نسبی بالاتر برگ ممکن است از طریق قابلیت تنظیم اسمزی و با توانایی ریشه در جذب آب حاصل شود .[9] در آزمایشی که بر روی دو رقم گندم بهاره GS - ، - LC در شرایط تنش خشکی انجام شد محتوای نسبی آب برگ در رقم GS زودتر از رقم LC کاهش یافت و افزودن BABA بر روی محتوای نسبی آب برگ معنیدار نبود و آن را افزایش نداد .[10] در آزمایشی که جاکاب و همکاران - 2005 - بر روی آرابیدوپسیس در شرایط تنش شوری و خشکی انجام دادند به این نتیجه رسیدند که محرومیت گیاه به مدت یک هفته از آب منجر به خشک شدن آن شد و پژمردگی با برگهای پیرتر شروع شد، افزودن 300 میکرومول BABA به گیاه باعث تأخیر در شروع پیری به دلیل کاهش آب از دستدهی شد. گیاهان کنترل شده %70 آب از دست دادند اما گیاهان تیمار شده با %35 BABA آب خود را از دست دادند. اطلاعات نشان میدهد که BABA با افزایش تجمع ABA باعث کاهش سریع اندازه منفذ روزنه در عکسالعمل به دهیدراسیون میشود و در نهایت موجب کاهش آب از دستدهی، کاهش هدایت روزنهای و تحمل تنش آبی گیاه میشود که بر اساس شدت بیان ژن تنش و بسته شدن رورنهها عمل میکند .[16] بتا-آمینوبوتیریک اسیداحتمالاً از طریق بستن روزنهها، تنظیم اسمزی - افزایش کربوهبدراتهای محلول کل و پرولین - و تغییر در مورفولوژی سیستم ریشه گیاه میزان آب بیشتری جذب کرده و باعث بهبود روابط آبی گیاه و همچنین استحکام دیواره سلولی - برای تحمل تخریبها و آسیبهای مکانیکی ناشی از تنش خشکی - میگردد. افزایش حجم ریشه در گیاهان باعث افزایش محتوای نسبی آب برگ میشود.
جدول :1 نتایج تجزیهی واریانس اثر تنش خشکی و بتا- آمینوبوتیریک اسید بر مقدار محتوای نسبی آب برگ، پایداری غشای سلولی، پرولین و کربوهیدراتهای
پایداری غشای سلولی: طبق نتایج تجزیه واریانس - جدول - 1 اثر خشکی، کاربرد BABA و اثر متقابل خشکی و BABA برمیزان MSI معنی دار بوده است. نتایج مقایسه میانگین اثر متقابل خشکی و BABA نشان داد که بیشترین میزان MSI در تیمار شاهد بوده و کمترین میزان آن در تیمار خشکی 1/2 عدم کاربرد BABA بوده است در اثر تنش در اثر کمبود آب، غشاء سلول در معرض تغییراتی مثل کاهش نفوذپذیری و پایداری قرار میگیرد. بین پتانسیل آب خاک با RWC و MSI رابطهی تنگاتنگی وجود داشته و در اثر کاهش پتانسیل آب خاک میزان RWC و MSI کاهش پیدا میکند. به نظر میرسد که پایداری غشاء سلولی در تنشها با سنتز پروتئینهای شوک گرمایی و ویژگیهای سیستم فتوسنتزی، از جمله آنزیمهای کلیدی و غشاهای تیلاکوئیدی مرتبط است و غشاء سلولی که پایداری خود را در طی تنش حفظ میکند، نقش محوری در تحمل به خشکی و گرما دارد .[8] طبق گزارش قادری و سی وسهمرده - 2011 - اثر تنش خشکی سبب کاهش محتوای نسبی آب و همزمان کاهش پایداری غشاء در ارقام توت فرنگی کردستان و سلوا شد،
