بخشی از مقاله
چکیده
به منظور بررسی اثر شوري بر فعالیت آنزیمهاي آنتی اکسیدانی ژنوتیپهاي کنجد، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوكهاي کامل تصادفی در سه تکرار و در محیط کشت هیدروپونیک در گلخانه آموزشی دانشکده کشاورزي دانشگاه صنعتی اصفهان در سال 1389 اجرا گردید. هفت ژنوتیپ کنجد شامل ناز تکشاخه، ناز چندشاخه، اردستان، ورامین، یکتا، داراب و اولتان و سه سطح شوري شاهد - صفر - و محلول هاي 30 و 60 میلی مولار نمک طعام به عنوان فاکتورهاي آزمایشی در نظر گرفته شدند.
میزان فعالیت آنتی اکسیدانهاي آنزیمی کاتالاز - CAT - ، آسکوربات پراکسیداز - APX - ، گلوتاتیون ردوکتاز - GR - و سوپراکسید دسموتاز - SOD - ، پراکسیداسیون لیپید - LP - و محتواي پرولین برگ در اندام هوایی ژنوتیپهاي کنجد در هفته پنجم بعد اعمال تیمار شوري در برگهاي جوان و توسعه یافته هر واحد آزمایشی اندازهگیري شد. محتواي پرولین برگ ژنوتیپهاي کنجد با افزایش شوري افزایش یافت و بیشترین افزایش در سطح شدید شوري و به میزان %95/5 نسبت به سطح شاهد مشاهده شد.
میانگین میزان فعالیت آنزیمهاي CAT، APX، GR و SOD در سطح 60 میلیمولار به ترتیب 31/5، 56، 75/5 و 37/8 درصد نسبت به سطح شاهد افرایش یافت. با افزایش شوري از سطح شاهد به سطح 60 میلی مولار میزان فعالیت تمامی آنزیمهاي آنتی اکسیدانی در ژنوتیپهاي اردستان، داراب و ورامین افزایش یافت در حالیکه در ژنوتیپهاي ناز تکشاخه، ناز چندشاخه و اولتان کاهش فعالیت آنزیمهاي CAT و SOD در سطح اخیر شوري مشاهده شد.
مقدمه
کنجد - - Sesamum capense یکی از گیاهان دانه روغنی و خوراکی مهم درکشاورزي نواحی گرم بشمار میرود و ظاهراً قدیمیترین گیاه دانه روغنی در جهان میباشد. آفریقا و شبه قاره هند به عنوان دو منشاء اصلی این گیاه در منابع معرفی شده اند . - 1 - شوري پس از خشکی به عنوان مهمترین تنش غیر زنده شناخته میشود و عملکرد بسیاري از گیاهان زراعی را در مناطق مختلف دنیا تحت تاثیر قرار میدهد
شور شدن زمینهاي کشاورزي به علت روشهاي فشرده خاك ورزي و آبیاري یکی از فاکتورهاي مهم در کم شدن عملکرد و تولید محصولات زراعی بالاخص در نواحی خشک و نیمه خشک میباشد - . - 2 در مطالعهاي با بررسی تاثیر تنش شوري بر تغییرات آنتی اکسیدانهاي برگ دو ژنوتیپ مقاوم و نیمه مقاوم گندم مشاهده شد که شوري در تمام سطوح باعث افزایش فعالیت آنزیمهاي SOD، CAT و GR میشود. همچنین آنها دریافتند که میزان افزایش فعالیت این آنزیمها در ژنوتیپ مقاوم نسبت به ژنوتیپ نیمه مقاوم بیشتراست
همچنین در آزمایشی با بررسی واکنشهاي آنتی اکسیدانی برگهاي ذرت نسبت به شوري مشخص شد که میزان فعالیت SOD در برگهاي ژنوتیپ مقاوم %41 و در برگهاي ژنوتیپ حساس %21 افزایش پیدا میکند . - 6 - همچنین روند افزایشی مشابهی براي سایر آنزیمهاي آنتی اکسیدانی از جمله CAT، APX و GR هم گزارش شد. از طرفی در این آزمایش مشخص شد، فعالیت SOD وCAT در ریشه ژنوتیپ مقاوم کاهش و فعالیت GR وAPX تغییر معنیداري پیدا نمیکند، در حالیکه در ریشه ژنوتیپ حساس فعالیت همه آنزیمها به طور معنیداري کاهش پیدا مییابد.
تاثیر تنش شوري را بر آنزیمهاي آنتی اکسیدانی دو ژنوتیپ کنجد بررسی شد. نتایج نشان داد که فعالیت آنزیمهاي CAT، APX و GR در همه ارقام با افزایش سطح تنش افزایش پیدا کرد، ولی افزایش در فعالیت SOD تنها در رقم Cumhuriyet مشاهده شد و در رقم Orhangazi تفاوت معنیداري با تیمار شاهد نداشت
اسید آمینه پرولین یک مولکول آلی غالب میباشد که به عنوان تنظیم کننده اسمزي در هنگام تنش شوري ایفاي نقش میکند. پرولین همچنین به عنوان پایدار کننده ساختمان سلول، منبع انرژي و حتی به عنوان سیگنال دهنده تنش نیز عمل میکند
با مطالعه تاثیر شوري بر دو ژنوتیپ ذرت، افزایش 300 درصدي در میزان پرولین برگ را با افزایش شدت شوري گزارش شد در آزمایشی مشابه نیز افزایش میزان پرولین برگ کرچک را در سطوح بالاي شوري در کرچک مشاهده شد .
مواد و روش ها
این پژوهش در گلخانه دانشکده کشاورزي دانشگاه صنعتی اصفهان به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوكهاي کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. در این آزمایش سه سطح شوري به میزان - 0شاهد - ، 30 - شوري متوسط - ، 60 - شوري شدید - میلیمولار نمک طعام خالص - NaCl - به عنوان یک فاکتور و هفت ژنوتیپ کنجد شامل : "اولتان"،"نازتک شاخه"،"نازچندشاخه"،"داراب"، "یکتا"،"ورامین" و"اردستان" به عنوان فاکتور دیگر در نظر گرفته شد.
در اوایل خرداد 1389 ابتدا بذور در سینیهاي حاوي ماسه شسته شده کشت شدند و بعد از حدود یکماه هنگامی که گیاهچهها به مرحله چهار برگی رسیدند به سطلهاي حاوي محلول غذایی هوگلند منتقل شدند. به دلیل رشدکند ابتدائی و ضعیف بودن گیاهچهها تا زمان استقرار کامل گیاه - مرحله چهار برگی - کلیه تیمارها با محلول غذایی بدون نمک آبیاري شد. هر واحد آزمایشی یک سطل پلاستیکی 4 لیتري در نظر گرفته شد که روي درب آن شش سوراخ تعبیه شد.
چهار گیاهچه در مرحله چهار برگی در سوراخهاي این سطل قرار گرفت و دو سوراخ براي ورود لوله هوادهی و تهویه در نظر گرفته شد. براي جلوگیري از ورود شوك اسمزي به گیاهان تیمارهاي شوري به صورت تدریجی و در دو مرحله به فاصله سه روز و هر بار به میزان 30 میلیمولار به محلول غذایی اضافه شد. به منظور حفظ غلظت نمک سطح آب هر واحد آزمایشی در طول آزمایش با آب مقطر ثابت نگه داشته شد، همچنین به منظور حفظ غلظت مواد غذایی، محلول غذایی هر دو هفته یکبار تعویض شد.
در این آزمایش برداشت گیاهان حدود 40 روز پس از اعمال تیمار شوري انجام گرفت. جهت اندازهگیري آنزیمهاي آنتی اکسیدانی کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز، گلوتاتیون ردوکتاز و سوپراکسید دسموتاز از برگهاي جوان بالغ نمونهگیري صورت گرفت. برگ توسط ازت مایع پودر شد و میزان 0/1 گرم از آن به کمک یک میلی لیتر بافر فسفات پتاسیم 100میلی مولار با pH=7/8 حاوي 0/1 EDTA میلیمولار و پلی وینیل پیرولیدون %1 بر روي یخ هموژنایز گردید.
سپس عصارههاي حاصل در 14000 دور در دقیقه و دماي 4 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه سانتریفیوژ شد و محلول رویی حاصل در ویالهاي استریل جمع آوري گردید. محلول هاي رویی بدست آمده به عنوان عصارههاي آنزیمی جهت اندازهگیري فعالیت کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز استفاده شدند. به منظور حفظ فعالیت آنزیمی، تمامی مراحل استخراج و اندازهگیري میزان فعالیت آنزیم بر روي یخ انجام شد تجزیه واریانس دادهها با استفاده از برنامه کامپیوتري SAS انجام گرفت. مقایسات میانگین در آن دسته از صفاتی که F آنها معنیدار شده بود با استفاده از روش حداقل تفاوت معنی دار - LSD - در سطح %5 انجام گردید.
نتایج و بحث
اثر شوري بر میزان پرولین برگ در سطح احتمال %1 معنیدار شد - جدول . - 1 سطح شدید شوري با میانگین 6/12 و سطح شاهد با میانگین 3/13 میکرومول در گرم وزن تر برگ بیشترین و کمترین میزان پرولین را دارا بود . شوري شدید موجب 95/5 درصد افزایش در میزان پرولین نسبت به سطح شاهد شد. بین ژنوتیپهاي مورد بررسی به لحاظ میزان پرولین برگ در سطح احتمال %5 تفاوت معنیداري وجود داشت - جدول - 1،
به طوریکه ژنوتیپ اردستان با میانگین 4/98 میکرومول در گرم وزن تر برگ بیشترین و ژنوتیپ نازتک شاخه با میانگین 3/99 میکرومول در گرم وزن تر برگ کمترین میزان پرولین را دارا بود. تاثیر شوري بر میزان فعالیت آنریم SOD در سطح احتمال %1 معنیدار شد - جدول . - 1
سطح شاهد با میانگین 11/82 unit/ml کمترین و سطح شوري 60 میلیمولار با میانگین unit/ml 16/29 بیشترین میزان فعالیت SOD را دارا بود. شوري شدید باعث افزایش فعالیت آنزیم SOD به میزان 37/8 درصد نسبت به سطح شاهد شد. میزان فعالیت آنزیم SOD همبستگی مثبت و معنیداري با میزان فعالیت آنزیمهاي - 0/72** - CAT، - 0/56** - GRو - 0/23* - APX داشت. همبستگی مذکور نشان دهنده آن است که اگر مکانیسم دفاعی گیاه در مقابله تنش از نوع سیستم دفاعی آنزیمهاي آنتی اکسیدانی باشد، محتواي همه آنزیمها در آن افزایش پیدا میکند تا سیستم دفاعی کاراتري در مقابله با تنش اکسیداتیو داشته باشد.
تاثیر شوري بر میزان فعالیت آنزیم CAT در سطح احتمال %1 معنیدار شد - جدول . - 1 سطح شاهد با میانگین 1/11 unit/ml کمترین و سطح شوري 60 میلیمولار با میانگین unit/ml 1/46 بیشترین میزان فعالیت آنزیم CAT را دارا بود. به عبارت دیگر میزان فعالیت CAT در سطح شدید شوري به میزان 31/5 درصد نسبت به سطح شاهد افزایش نشان داد. بین ژنوتیپهاي مورد بررسی به لحاظ میزان فعالیت آنزیم CAT در سطح %1 تفاوت معنیداري وجود داشت - جدول - 1، به طوریکه ژنوتیپ اردستان با میانگین unit/ml 1/62 بیشترین و ژنوتیپ اولتان با میانگین unit/ml 0/98 کمترین میزان فعالیت CAT را در بین ژنوتیپها داشت.
میزان فعالیت CAT در ژنوتیپهاي ناز تکشاخه و ناز چندشاخه اگرچه با افزایش شدت شوري از سطح شاهد به سطح 30 میلیمولار به ترتیب به میزان 41 و 19/3 درصد افزایش یافت اما در سطح شدید شوري میزان فعالیت این آنزیم به ترتیب به میزان 18/9 و 36/9 درصد نسبت به سطح شاهد کاهش نشان داد. در ژنوتیپ اولتان با تشدید شوري از سطح شاهد به سطح 30 میلیمولار علیرغم کاهش فعالیت آنزیم تفاوت معنیداري در میزان فعالیت آن مشاهده نشد، اما با افزایش شدت شوري به سطح 60 میلیمولار فعالیت آن 47/4 درصد کاهش پیدا کرد که بیشترین کاهش در بین ژنوتیپهاي مورد مطالعه بود.
اثر شوري بر میزان فعالیت آنزیم APX در سطح احتمال % 1 معنیدار شد - جدول. - 1 سطح شاهد با میانگین unit/ml 6/56 کمترین و سطح شدید شوري با میانگین unit/ml 10/24 بیشترین میزان فعالیت آنزیم APX را دارا بود. شوري شدید موجب 56 درصد افزایش در میزان فعالیت آنزیم APX نسبت به سطح شاهد شد. بین ژنوتیپهاي مورد بررسی به لحاظ میزان فعالیت آنزیم APX در سطح احتمال %1 تفاوت معنیداري وجود داشت - جدول - 1، به طوریکه ژنوتیپ ورامین با میانگین unit/ml 9/97 بیشترین و ژنوتیپ ناز چندشاخه با میانگین unit/ml 6/68 کمترین میزان فعالیت آنزیم APX را دارا بود .
اثر متقابل شوري و ژنوتیپ بر میزان فعالیت APX معنیدار نشد - جدول - 1، که بیانگر تاثیر یکسان سطوح شوري بر میزان فعالیت APX در ژنوتیپهاي کنجد است. اثر شوري بر میزان فعالیت آنزیم GR در سطح احتمال %1 معنیدار شد - جدول . - 1 متوسط میزان فعالیت آنزیم GR در ژنوتیپهاي کنجد در سطح شاهد unit/ml0/147، در سطح 30 میلیمولار unit/ml0/166 و در سطح 60 میلیمولار unit/ml0/258 بود.
