بخشی از مقاله
به منظور بررسی تاثیر تنش خشکی بر فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی، محتوای پرولین و قند محلول برگ سه رقم گندم نان آزمایشی در سال زراعی 1395-1396 بهصورت فاکتوریلبر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه محقق اردبیل اجرا گردید. فاکتورهای مورد بررسی شامل فاکتور اصلی تنش خشکی 35 - ، 60 و 85 درصد ظرفیت زراعی - و و فاکتور فرعی شامل سه رقم گندم - گندم رقم پیشگام، پیشتاز و بهاران - بودند. در مرحله سه برگی تنش خشکی به مدت یک هفته اعمال گردید و نمونهبرداری از گیاهچهها انجام گرفت. نتایج نشان داد با افزایش شدت تنش خشکی میزان پرولین، قند محلول و فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی - پراکسیداز، پلی فنل اکسیداز و کاتالاز - افزایش یافت. در بین ارقام گندم نان در شرایط خشکی، رقم بهاران از محتوای پرولین، قند محلول و فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی بالاتری برخوردار بود، که به نظر میرسد این رقم نسبت به سایر ارقام از مکانیسم دفاعی بالاتری برخوردار است.
کلمات کلیدی: تنش خشکی، آنزیمهای آنتی اکسیدانت، پرولین، گندم نان.
مقدمه
گندم یکی از منابع اصلی پروتئین و انرژی در دنیا بوده - 9 - ، و قادر است در محدودهی وسیعی از شرایط اقلیمی و مناطق جغرافیایی تولید شود. خشکی از مهمترین عوامل محیطی محدودکنندهی رشد گیاهان در نواحی خشک و نیمهخشک است و در آیندهی نزدیک گسترش فعالیتهای کشاورزی به مناطق با حاصلخیزی کمتر برای تامین نیازهای فزایندهی غذایی، موجب خواهد شد کمبود آب اهمیت بیشتری پیدا کند . - 8 - مطالعات فراوانی حاکی از افزایش تجمع گونههای فعال اکسیزن تحت تنش خشکی گزارش شده است. تجمع گونههای فعال اکسیژن در سلول در شرایط تنش خشکی موجب آسیب رساندن به لیپیدهای غشا، پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک میشود. در طی فتوسنتز تحت وضعیت کم آبی، نشت بالای الکترون به سمت O2 اتفاق میافتد و انواع مختلف ROS نظیر سوپراکسید، پراکسید هیدروژن، رادیکال هیدروکسیل و رادیکال اکسیژن تولید میکند. گیاهان جهت مقابله با تنش اکسیداتیو ناشی از گونههای فعال اکسیژن، ساز و کارهای آنتیاکسیدانی آنزیمی و غیرآنزیمی دارند . - 12 - سیستم آنزیمی شامل آنزیمهای سوپراکساید دیسموتاز، گلوتاتیون ردوکتاز، پراکسیداز، کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز میباشد که در پاکسازی مولکولهای هیدروژن پراکسیداز تولید شده در سلول، ایفای نقش مینمایند . - 5 -
از آنجایی که گیاهان نمیتوانند از تنشهای محیطی مختلف فرار کنند، به مکانیسمهایی نیاز دارند که تنشها را شناسایی کرده و به آنها پاسخ دهند . - 14 - از جملهی این مکانیسمها، تنظیم اسمزی است. تنظیم اسمزی، یک نوع سازگاری به تنش آبی است که از طریق تجمع مواد محلول درون سلولها، میتواند منجر به حفظ تورژسانس سلولها و فرآیندهای وابسته به آن در پتانسیلهای پایین آب شود . - 16 - پرولین یکی از اسیدآمینههای فعال در پدیده تنظیم اسمزی است که در تنظیم اسمزی درون سلول نقش به سزایی دارد . - 2 - همچنین پرولین سبب محافظت از ساختارهای سلولی و پایداری آنزیمها میگردد . - 10 - قندهای محلول یکی دیگر از محافظت کنندههای اسمزی در جهت تنظیم اسمزی سلول میباشند . - 13 - مولودی و همکاران - 18 - گزارش کردند که میزان پرولین، قندهای محلول، فعالیت آنزیم کاتالاز، پراکسیداز و پلی فنل اکسیداز در شرایط تنش خشکی افزایش یافت.طی کاهش نزولات جوی و خشکسالیهای اخیر که خسارت جبران ناپذیری به محصولات غذایی مهم از جمله گندم وارد میکند و شناسایی ارقام مقاوم و محتمل به مناطق خشکی و توصیه کشت این ارقام به کشاورزان، موجب گردید تا تاثیر تنش خشکی بر فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی، محتوای پرولین و قند محلول برگ بر سه رقم گندم نان مورد بررسی قرار گیرد.
مواد و روش ها
این آزمایش در سال زراعی 1395-1396 بهصورت فاکتوریلبر پایه طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی اجرا گردید. فاکتورهای مورد بررسی شامل فاکتور اصلی تنش خشکی 35 - ، 60 و 85 درصد ظرفیت زراعی - و فاکتور فرعی شامل سه رقم گندم - گندم رقم پیشگام، پیشتاز و بهاران - بودند. در شرایط آبیاری مطلوب، ارقام بسته به نیاز و شرایط محیطی آبیاری شد و در شرایط تنش، آبیاری بر اساس ظرفیت زراعی مزرعه تعیین شد. بذور بعد از ضد عفونی بر روی کاغذ صافی قرار گرفته و بعد بهمدت دو روز در داخل دستگاه ژرمیناتور باقی ماند. پس از مشاهده بذور جوانهزده، این بذور در گلخانه درون گلدانهای پلاستیکی که حاوی خاک معمولی، شن و ماسه بادی به نسبت 2 به 1، کشت شد. در هر گلدان 10 عدد بذر کشت شد و بعد از جوانهزنی و در مرحله شروع پنجهدهی با انجام تنک، به پنج بوته در هر گلدان تقلیل داده شد. تنش خشکی از مرحله سه برگی به مدت یک هفته اعمال گردید و سپس نمونهبرداری از نمونههای شاهد و تیماری انجام گرفت. اندازهگیری میزان پرولین برگ با استفاده از روش بیتز و همکاران - 6 - ، میزان قندهای محلول به روش دابویس و همکاران - 7 - و اندازهگیری فعالیت آنزیم آنتیاکسیدانی - پراکسیدار، پلی فنل اکسیداز و کاتالاز - از روش کارو و میشرا - 17 - استفاده شد. برای تجزیه دادهها و رسم نمودارها از نرم افزارهای SAS و Excel و مقایسه میانگینها با آزمون LSD انجام شدند.
نتایج و بحث
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر تنش خشکی و ارقام گندم نان و اثر متقابل این دو عامل بر میزان پرولین و فعالیت آنزیم-های آنتیاکسیدانی برگ گندم در سطح احتمال یک درصد معنیدار شد - جدول - 1، ولی اثر متقابل تنش خشکی و ارقام گندم نان بر میزان قند محلول برگ معنیدار نبود - جدول . - 1 با افزایش شدت تنش خشکی میزان پرولین، قند محلول و فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی - پراکسیداز، پلی فنل اکسیداز و کاتالاز - افزایش یافت. مقایسه میانگینها نشان داد بیشترین میزان پرولین و فعالیت آنزیم پراکسیداز، پلی فنل اکسیداز و کاتالاز - به ترتیب 9/88 تغییرات جذب در میکروگرم پروتئین بر دقیقه، 69/5، 91/25 و 58/65 تغییرات جذب در میکروگرم پروتئین بر دقیقه - در گندم رقم بهاران در شرایط تنش شدید خشکی - جدول - 2 و کمترین میزان پرولین و فعالیت آنزیم پلی فنل اکسیداز و کاتالاز - به ترتیب 6/52 میکروگرم بر گرم وزن تر برگ، 68/35 و 33/3 تغییرات جذب در میکروگرم پروتئین بر دقیقه - در گندم رقم پیشتاز در شرایط آبیاری مطلوب و کمترین فعالیت آنزیم پراکسیداز 47 - تغییرات جذب در میکروگرم پروتئین بر دقیقه - در گندم رقم پیشگام در شرایط آبیاری مطلوب بهدست آمد - جدول . - 2 همچنین بیشترین میزان قند محلول - به ترتیب 75/76 و 91/26 میلیگرم بر گرم وزن تر برگ - در گندم رقم بهاران و تنش شدید خشکی و کمترین آن - به ترتیب 57/59 و 48/7 میلیگرم بر گرم وزن تر برگ - در گندم رقم پیشگام و عدم تنش خشکی بهدست آمد - جدول . - 3 تنش خشکی شدید، تنش خشکی ملایم و شاهد به ترتیب آبیاری در 35 ، 60 و 85 درصد ظرفیت زراعی. میانگینهای با حروف مشابه در هر ستون اختلاف آماری معنیداری بر اساس آزمون LSD هم ندارند.
تنش خشکی، موجب افزایش تولید انواع اکسیژن واکنشگر و در نتیجه افزایش دفاع آنتیاکسیدانی میشود. این آنزیمها نقش بسیار مهمی در غیر فعال کردن رادیکالهای آزاد اکسیژن در سلول گیاه دارند. بسته به گونه گیاهی و شدت تنش، میزان فعالیت آنها در گیاه تغییر میکند . - 4 - در بررسی نیاکان و زنگانه - - 3 تنش خشکی موجب افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی ریشه و برگ شنبلیله شد. مولودی و همکاران - 18 - گزارش کردند که میزان پرولین، قندهای محلول، فعالیت آنزیم کاتالاز، پراکسیداز و پلی فنل اکسیداز در شرایط تنش خشکی افزایش یافت. افزایش پرولین در گیاه هنگام تنش، نوعی مکانیسم دفاعی است. پرولین از طریق تنطیم اسمزی، جلوگیری از تخریب آنزیمها و پاک کردن رادیکالهای هیدروکسیل، بردباری و تحمل گیاه را در برابر تنشها افزایش میدهد - . - 11 در بررسی سادات اسلان - 1 - با افزایش تنش کمبود آب موجب افزایش پرولین شد، همچنین با افزایش تنش کمبود آب قندهای محلول کل بهعنوان ساز و کاری برای تحمل شرایط کمبود آب و کمک به تنظیم اسمزی افزایش یافت.
