بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه تاثیر جدایههای باکتریهای متحمل به نمک مولد پلیمر، گچ و بیوچار بر کاهش اثرات شوری بر پایداری غشا در گیاه جو بررسی شد. تیمارهای مورد استفاده شامل سطوح مختلف جدایههای باکتریای متحمل به نمک - بدون باکتری،T0، باکتری - - T5، باکتری - - - T17، بیوچار - 0 و %5 وزنی/وزنی - و سطوح آبشویی - بدون آبشویی و آبشویی با 50 درصد نیاز گچی - و کاربرد گچ 0 - و%50 نیاز گچی - بصورت فاکتوریل درقالب طرح کاملا"تصادفی با سه تکرار اعمال شد.
نتایج نشان داد که شوری باعث کاهش پایداری غشا در جو شده است و استفاده از اصلاح کننده بیوچار، گچ و تلقیح با جدایهها باعث افزایش پایدری غشا در خاک شور سدیمی شده است که بیشترین افزایش در تیمارهای تلقیح شده با جدایه باکتریBacillus T17 licheniformiدرخاک آبشویی شده با %50 نیاز گچی دیده شد. بطور کلی نتایج نشان داد استفاده از بیوچار، گچ و باکتریهای تمل کننده نمک می تواند ابزار مهمی در کاهش اثرات شوری بر گیاه شود.
مقدمه
فرآیندهای طبیعی تشکیل خاک در نواحی گرم و خشک غالباً منجر به تشکیل خاکهای شور شده که از لحاظ کشاورزی از پتانسیل پایینی برخوردار می باشند. اثرات منفی شوری روی رشد گیاه بوسیله یونهای سمی همانند کلر و سدیم، تولید اتیلن، پلاسمولیز، عدم تولید مواد غذایی، ممانعت از فتوسنتز و در نهایت ممانعت از جوانه زنی بذرها و رشد آنها، گلدهی و تشکیل میوه اعمال می شود
در کشاورزی همواره سعی بر این بوده است تا تحمل گیاهان زراعی نسبت به تنش های محیطی با استفاده از روشهای شیمیایی، بهزراعی، بهنژادی و روشهای زیستی افزایش یابد. مطالعات مختلف نشان داده است که ریز جانداران از مکانیسم های مختلفی مانند تولید آنزیم ACC دآمیناز، محدود کردن جذب سدیم توسط برخی PGPR، تولید بیوسورفکتانتها و پلیساکاریدهای خارج سلولی، افزایش چرخه آب و بهبود تنظیم اسمزی و تجمع پرولین در گیاه برای کاهش تنش شوری در محصولات کشاورزی استفاده میکنند
پوربابایی و همکاران - - 2016 گزارش دادند تلقیح گندم با باکتری متحمل به نمک مولد آنزیم ACCدآمیناز.Bacillus mojavensis باعث افزایش معنی داری پایداری غشا در شوری 14 دسی زیمنس بر متر شده است. نتایج مطالعه ذبیحی و همکاران - 1388 - نشان داد که تنش شوری باعث افزایش معنیدار در مقدار پرولین، کاهش معنی داری در میزان پایداری غشاء، وزن خشک ریشه، سطح برگ، وزن خشک اندام هوایی و کاهش تراکم ریشههای مویین میشود. درمقابل تلقیح با سویههای باکتری های PGPR ، باعث افزایش تراکم ریشههای مویین، افزایش وزن خشک ریشه، وزن خشک اندام های هوایی و پایداری غشاء شد.
اصلاح خاک های شور-سدیمی با استفاده از مواد آلی به عنوان یک مواد ارزانتر و پایدار جایگزین برای مواد معدنی می باشد. مطالعات مختلف بیانگر آنست که بیوچار با جذب یونهای نمک موجود در خاکهای شور منجر به کاهش اثرات شوری بر رشد و عملکرد گیاهان میشود - اختر و همکاران،. - 2015 نتایج مطالعات بیانگر آنست که بیوچار و کمپوست بعنوان منابع قابل توجهی از کاتیونهای دو ظرفیتی - کلسیم و منیزیم - موثر تر ازگچ در جابجایی با سدیم در خاک شور-سدیمی کاربرد دارند.
مطالعه وو و همکاران - 2014 - نشان داد که بیوچار باعث کاهش pH - 0/4-0/25 - ، افزایش کربن آلی خاک، CEC و فسفر قابل دسترس خاک - به میزان 5-2 برابر - و کاهش%43 در مقدار درصد سدیم تبادلی - - ESP خاک شور شد. هدف از این تحقیق بررسی پتانسیل جدایههای متحمل به نمک مولد پلی ساکارید که دارای خصوصیات محرک رشد و بیوچار در کاهش اثرات شوری بر عملکرد جو در خاک شور و سدیمی است.
مواد و روشها
در این مطالعه ابتدا باکتری های متحمل به نمک مولد پلیمر - پلی ساکارید - بر اساس میزان تحمل به نمک، آزمون تولید پلیمر و خصوصیات محرک رشدی گیاه همانند توانایی تولید اکسین، سیدروفور، سیانیدهیدروژن، آزادسازی فسفر و پتاسیم از منبع نامحلول معدنی از خاکهای شور استان گلستان جداسازی گردیدند و دو جدایه باکتریT17و T5 بعنوان جدایه برتر انتخاب و جهت تلقیح به بذر جو رقم صحرا بکاربرده شدند.
آزمایشات تعیین ترادف ژنی 16SrRNA نشان داد که جدایه T17 به میزان % 99 /4 با سویه - DSM13 - متعلق بهBacillus licheniformis و جدایه T5 به میزان% 99/57 با سویه NBRC 15308 از باکتریBacillus megaterium قرابت فیلوژنی دارند. به طور کلی تیمارها شامل سطوح مختلف جدایه های باکتریایی نمک دوست - بدون باکتری،T0، باکتری - - T5، باکتری - - - T17، بیوچار - 0 و %5 وزنی/وزنی - و سطوح آبشویی - بدون آبشویی و آبشویی - و کاربرد گچ 0 - و%50 نیاز گچی - میباشد. این تیمارها بصورت فاکتوریل درقالب طرح کاملا" تصادفی با سه تکرار اعمال شد.
بعد ازگذشت 60 روز از کشت برای تعیین شاخص پایداری غشاء سلولی، از هرگلدان دو برگ جوان توسعه یافته انتخاب شده و 0/1 گرم برگ داخل دو سری لوله های آزمایش حاوی10 میلی لیتر آب دوبار تقطیر شده قرار گرفت و سپس یک سری از نمونه ها در دستگاه بن ماری در دمای 40 درجه سلسیوس بمدت 30 دقیقه قرار گرفته و پس از این زمان قابلیت هدایت الکتریکی نمونه ها به کمک دستگاه EC سنج مدل Jenway-4320 اندازه گیری شد.
سری دوم از لوله آزمایش را نیز بمدت 15 دقیقه در دمای 100 درجه سلسیوس قرار داده و پس ازسرد شدن EC آنها اندازه گیری شد سپس با استفاده از معادله 1درصد پایداری غشاء را می توان تعیین کرد - سیرم وساکسنا، . - 2001 نتایج حاصل از اندازه گیری با استفاده از نرم افزار آماری SAS مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت، مقایسه میانگین ها نیز با آزمون LSD در سطح % 5 انجام شد.
در این معادله، MS شاخص پایداری غشا میباشد که از نسبت EC40 هدایت الکتریکی در دمای 40 درجه سلسیوس به EC100 هدایت الکتریکی در دمای 100 درجه سلسیوس محاسبه میشود.
نتایج و بحث
نتایج تجزیه دادها نشان داد که همه تمامی تیمارهای مورد استفاده شامل جدایه باکتری، بیوچار، گچ و اثرات متقابل آنها بجز بیوچار*ابشویی و باکتری*گچ دارای اثر معنی داری بر میزان پایداری غشاء در سطح %5 میباشند. شکل - 1 - مقایسه میانگین اثرات متقابل بین جدایه باکتریایی، بیوچار و گچ نشان میدهد. بیشترین میزان پایداری غشاء با اختلاف معنیداری در جدایه T17 و کمترین میزان پایداری غشاء در تیمار بدون جدایه باکتری مشاهده شد.
کاربرد بیوچار و گچ در خاک باعث افزایش پایداری گردید. همچنین آبشویی با %50 نیاز گچی باعث کاهش سدیم تبادلی و کاهش اثرات شور و سدیمی بر گیاه شد. انواع تنشها میتوانند باعث تجمع گونه های فعال اکسیژنی شود که منجر به صدمه به بسیاری از ترکیبات سلولی نظیر چربی، پروتئین، کربوهیدرات و اسیدهای نوکلئوتیک شده در نتیجه پراکسید چربیها به غشاء سلولی آسیب می زنند. تنش شوری و خشکی با تاثیر بر غشاء سیتوپلاسمی و آسیب به آن موجب خروج محتویات سلول گشته ودر نهایت مرگ سلول را موجب می گردد.
وانوزی - 2007 - نشان داد که تیمار تنش خشکی از تکامل دیواره سلولی ممانعت نموده و باعث نشت الکترولیت از دیواره سلولی می گردد. با توجه به آسیب پذیری غشاء سیتوپلاسمی محتویات سلول به بیرون تراوش کرده که مقدار آن را می توان با اندازه گیری نشت یونی و هدایت الکتریکی اندازه گرفت.
تلقیح با جدایه باکتری سبب کاهش جذب سدیم و افزایش جذب کلسیم همچنین افزایش جذب آب شده که سبب پایداری غشاء در مقابل تنش کم آبی و شوری می شود. کلسیم با پیوند گروه های فسفات و کربوکسیل فسفو لیپید ها و پروتئین ها در سطوح غشاء باعث افزایش پایداری آن می شود. همچنین کاربرد بیوچار بدلیل توانایی بالا در جذب و نگهداری آب و با فراهمی کلسیم، موجب کاهش خسارت ناشی از تنش کم آبی بر غشاء سیتوپلاسمی می شود. همچنین حضور کلسیم در محیط و افزایش جذب آن موجب کاهش جذب Na+ و کاهش سمیت آن و در نتیجه افزایش رشد گیاه می شود.
شکل -1 مقایسه میانگین سطوح مختلف باکتری ، بیوچار و گچ بر پایداری غشاء در - a - بدون آبشویی - b - آبشویی با % 50 نیاز گچی ستونهای دارای حداقل یک حرف مشابه فاقد اختلاف معنی داری در سطح %5 هستند
