بخشی از مقاله
چکیده
سنبلالطیب - Valeriana officinalis L. - یکی از مهم ترین گیاهان دارویی در سراسر دنیا میباشد. شوری خاک به دستگاه فتوسنتزی گیاهان آسیب میرساند و سبب اختلال در فرآیندهای فتوسنتزی میگردد. قارچهای میکوریز آربوسکولار - AM - ظرفیت فتوسنتزی گیاه میزبان را بهبود میدهند اگرچه هنوز مکانیسم آن روشن نیست. در تحقیق حاضر تاثیر کلونیزاسیون قارچ R.intraradices بر گیاه سنبلالطیب تحت تنش شوری بررسی شده است.
گیاهان تلقیح شده و بدون تلقیح تحت سه سطح شوری نمک کلرید سدیم - شاهد، 75 و 150 میلیمولار - قرار گرفتند و آثار تیمارهای به کار برده شده پس از 60 روز مورد ارزیابی قرار گرفت. RWC و وزن تر بخشهوایی گیاهان تلقیح شده در سطح 150 میلیمولار شوری بیش از گیاهان بدون تلقیح بود. هم چنین کلونیزاسیون با قارچ R.intraradices منجر به افزایش محتوای کلروفیل کل و کلروفیل a در سطح 75 میلیمولار شوری نسبت به گیاهان غیرمیکوریزی گردید، ولی محتوای کلروفیل b و کاروتنوئیدها تحت تاثیر همزیستی قرار نگرفت.
مقدمه
رشد و عملکرد گیاهان تحت تاثیر تنشهای زیستی و غیرزیستی محدود میشود. شوری یکی از مهمترین عوامل محیطی است که باعث کاهش و در غلظتهای بالا موجب مهار رشد، توسعه و میزان محصولات گیاهی در سراسر جهان میگردد. بارش کم، تبخیر زیاد و سوء مدیریت آب آبیاری و خاک، علل عمده شور شدن خاک میباشند.
تنش شوری بسیاری از جنبههای متابولیسم گیاه از جمله رشد، فتوسنتز، سنتز پروتئین و متابولیسم لیپید را تحت تاثیر قرار میدهد و به دنبال آن گیاهان در پاسخ به این تنش ویژگیهای مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی خود را تغییر میدهند .
پاسخ گیاهان به تنش از جمله تنش شوری به نوع گیاه، مرحله رشد و نمو گیاهی و نیز غلظت و ترکیب نمک بستگی دارد . - Oliveira1 et al., 2013 - شوری خاک عمدتا از طریق مهار فرآیندهای فتوسنتزی منجر به کاهش تولید محصول میگردد. شوری سبب مهار فعالیت آنزیمهای درگیر در سنتز رنگدانههای فتوسنتزی شده و باعث کاهش میزان کلروفیل گیاه میگردد.
یکی از راهکارهای زیستی در مقاوم سازی گیاهان به تنش شوری تلقیح قارچهای AM با گیاهان گزارش شده است . - Dixon et al., 1993 - قارچهای AM که از نوع اندومیکوریز و متعلق به شاخه گلومرومایکوتا - Glomeromycota - میباشند، یکی از مهمترین ریزجانداران خاک هستند که میتوانند با بیش از 80 درصد گونههای گیاهی جهان رابطه همزیستی برقرار نماید .
بهبود فعالیت فتوسنتزی و یا راندمان مصرف آب در گیاهان تلقیح شده با قارچهای AM تحت تنش شوری گزارش شده است ، با این وجود، تاکنون مطالعات کمی به بررسی تاثیر قارچ در خواص فتوشیمیایی برگ تحت تنش شوری پرداخته است - Porcel et . - al., 2015 محتوای کلروفیل یک عامل کلیدی برای فتوسنتز گیاه است و نشان دهنده توانایی فتوسنتز گیاهان میباشد. در مطالعات انجام یافته غالبا افزایش غلظت کلروفیل در گیاهان دارای همزیست AM نشان داده شده است
سنبلالطیب یکی از قدیمیترین گیاهان دارویی با نام علمی Valeriana officinalis L. که از آن برای مصارف گوناگون دارویی، غذایی و بهداشتی استفاده میشود. جنس Valeriana دارای 250 گونه می باشد که نسبت به دیگر گونهها بیشترین کاربرد دارویی را دارد . - Abdi and Khosh-Khui., 2007 - در این پژوهش سعی شده است اثر شوری بر پارامترهای رشدی گیاه سنبل الطیب بررسی شود و هم چنین فرضیه کاهش اثرات منفی تنش شوری درگیاه سنبل الطیب به واسطه افزایش محتوای کلروفیل در حضور قارچ R.intraradices بررسی گردد.
مواد و روشها
به منظور بررسی اثر قارچ R.intraradices و تنش شوری بر گیاه سنبلالطیب، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار انجام شد. بعد از ضدعفونی سطحی، بذور سنبلالطیب - Valeriana officinalis L. - - خریداری شده از شرکت بذر زرین گیاه ارومیه - در خزانهای با کوکوبیت استریل در شرایط کنترل شده کشت و به مدت شش ماه آبیاری و تغذیه شدند، سپس به گلدانهای حاوی پرلیت استریل و مایه تلقیح خاکی R.intraradices - تهیه شده از آزمایشگاه بیولوژی خاک دانشگاه شیراز - - به میزان 50 درصد حجمی اضافه شد - منتقل شدند.
لازم به ذکر است که به گلدانهای تیمارهای بدون تلقیح به همان میزان مایه تلقیح اتوکلاو شده اضافه شد. گلدانها در اتاق رشد تحت شرایط نوری 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی و دمای25 - 2 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. سطوح شوری در سه سطح شاهد - بدون شوری - ، 75 و 150 میلیمولار اعمال شد که با اضافه کردن نمک کلرید سدیم به محلول غذایی اعمال گردید. دو ماه پس از اعمال تنش، بوتهها برداشت شدند. برخی از شاخصهای رشدی، محتوای رنگیزههای فتوسنتزی گیاه و استقرار قارچ در ریشهها بعد از برداشت مورد مطالعه قرار گرفت.
برای اندازه گیری وزن تر نمونهها، ابتدا بخش هوایی از محل یقه جدا شد و سپس وزن تر بخش هوایی و ریشه با استفاده از ترازوی دقیق با دقت 0/001 بر حسب گرم اندازهگیری شد و نیز طول آنها با استفاده از خطکش بر حسب سانتیمتر اندازهگیری شد. برای هر تیمار، 3 تکرار محاسبه و میانگین براساس واحد گرم گزارش گردید . برای اندازهگیری محتوای نسبی آب برگ - RWC - ، هر گلدان به عنوان یک تکرار و هر گیاه به عنوان یک نمونه در نظر گرفته شد.
از هر گیاه دو برگ تهیه و از هر برگ 3 دیسک با قطر 1 سانتیمتر تهیه شد و با ترازو وزن گردید . - FW - سپس دیسکها در ظروف پتری حاوی آب مقطر به مدت 4-5 ساعت غوطهور گردیدند. دیسکها پس از این مدت از پتری خارج شده و با استفاده از کاغذ صافی، خشک و دوباره وزن گردیدند تا وزن حالت تورژسانس کامل - TW - به دستآید. برای محاسبه وزن خشک - DW - دیسکها درون فویل آلومینیومی پیچیده شدند و به مدت 24 ساعت درانکوباتوری با دمای 70 درجه سانتیگراد قرار داده شدند و سپس وزن گردیدند. محتوای نسبی آب برگ از رابطه زیر محاسبه شد .
اندازه گیری کلروفیل a، کلروفیلb، کل و کاروتنوئیدها با استفاده از روش Lichtenthaler و - 1983 - Wellburn انجام شد. ابتدا 0/25 گرم بافت تر برگ در 20 میلیلیتر استون 80 درصد سائیده شد و محلول حاصل با کاغذ صافی، صاف گردید و حجم نهایی به 20 میلی لیتر رسانده شد و جذب محلول ها به طور جداگانه در طول موج های 663 نانومتر برای کلروفیل a و 645 نانومتر برای کلروفیلb و 470 نانومتر برای کاروتنوئیدها توسط اسپکتروفتومتر قرائت شد. درنهایت با استفاده از روابط زیر، میزان کلروفیل a ، b ، کلروفیل کل و کاروتنوئیدها بر حسب میلیگرم بر گرم وزن تر نمونه محاسبه شد.
در این روابط : A جذب نور در طول موج های مورد نظر و : w وزن تر نمونه بر حسب گرم می باشد. تجزیه و تحلیل دادهها با استفاده از نرمافزار انجام و برای مقایسه میانگینها از آزمون چند دامنهای دانکن در سطح پنج و یک درصد استفاده شد.
نتایج و بحث
مطالعات میکروسکپی حاکی از کلونیزاسیون موثر ریشهها با قارچ بود. نتایج حاصل از تجزیه واریانس اثر قارچ Rhizophagus intraradices و تنش شوری و اثر متقابل آنها بر پارامترهای رشد نشان داد که اثر شوری بر وزن تر اندام هوایی در سطح 1 درصد معنیدار بود ولی اثر شوری بر وزن تر ریشه و طول ریشهها معنیدار نبود - جدول . - 1 درسطوح شوری 75 و 150 میلی مولار وزن تر اندام هوایی نسبت به گیاهان شاهد کاهش معنیداری نشان داد ولی افزایش شوری از سطح 75 میلی مولار به سطح 150 میلیمولار منجر به کاهش معنیدار وزن تر اندام هوایی نشد
هم چنین مطابق جدول 1، اثر قارچ R. intraradices و اثر متقابل قارچ و تنش شوری بروزن تر اندام هوایی و ریشه در سطوح 1 و 5 درصد معنیدار بودند. تلقیح گیاه سنبل الطیب با قارچ R. intraradices مانع از کاهش وزن تر اندام هوایی در سطح شوری 75 میلی مولار شد ولی در سطح شوری 150 میلی مولار موثر نبود - جدول . - 2 هم چنین در شرایط تلقیح گیاه با قارچ وزن تر ریشه در تمام سطوح شوری نسبت به شاهد غیرمیکوریزی افزایش معنیداری را نشان داد و کاهش وزن تر ریشه در تیمار 150 میلیمولار نسبت به سطح 75 میلیمولار شوری در گیاهان تلقیح شده معنیدار نبود.
شوری باعث کاهش طول بخش هوایی در گیاهان میکوریزی و غیرمیکوریزی گردید ولی اختلافات مشاهده شده معنیدار نبود . - p 0 . 05 - محتوای نسبی آب در گیاهان میکوریزی از تیمار شوری به طور معنیداری متاثر نگردید، ولی این شاخص در گیاهان تلقیح نشده تحت تیمار شوری 150 میلیمولار شوری کاهش معنیداری نشان داد - جدول . - 2 اثر شوری، اثر قارچ و برهم کنش شوری و قارچ بر محتوای کلروفیل a و کلروفیل کل معنیدار بود ولی هیچکدام از تیمارها تاثیرمعنیداری بر محتوای کارتنوئیدها نشان ندادند.
هم چنین فقط تیمار تلقیح با قارچ محتوای کلروفیل b را به طور معنیداری تحت تاثیر قرار داد - جدول . - 1 کاروتنوئید به عنوان رنگیزههای کمکی برای بهرهمندی از نور و هم چنین به عنوان آنتی اکسیدانت در محافظت دستگاه فتوسنتزی گیاهان نقش ایفا میکند. برخی مطالعات نشان دهنده افزایش محتوای کاروتنوئیدها در گیاهان میکوریزی میباشدکه ممکن است منجر به حفاظت از غشای لیپیدی تیلاکوئیدها و سایر ساختارهای درون سلولی و دستگاه فتوسنتزی گردد
تلقیح میکوریزی گیاه سبب افزایش معنیدار محتوای کلروفیل a و کلروفیل کل تحت تیمار 75 میلیمولار شوری گردید ولی در سطح شاهد بدون شوری و 150 میلیمولار شوری تاثیری نداشت - p 0. 05 - - جدول . - 2 حفظ کلروفیل برای انجام فتوسنتز تحت شرایط تنش ضروری است . - Chandrasekar et al., 2000 - دوام فتوسنتز و حفظ کلروفیل برگ تحت شرایط تنش ازجمله شاخصهای فیزیولوژیکی مقاومت به تنش است. در مطالعه حاضر افزایش شوری موجب کاهش غلظت کلروفیل a و کلروفیل کل گردید به طوری که کمترین میزان در سطح شوری 150 میلیمولار NaCl در گیاهان بدون تلقیح مشاهده شد، ولی این تغییرات نسبت به سطح شاهد معنیدار نبود. کاهش میزان کلروفیلها در اثر شوری، به علت افزایش تولید رادیکالهای آزاد اکسیژن - ROS - میباشد.
از سوی دیگر کاهش در محتوای کلروفیل ممکن است در اثر افزایش فعالیت آنزیم کلروفیلاز و یا اثر مستقیم سمیت یونی ناشی از غلظت بالای سدیم نیز باشد . - Zhang et al ., 2007 - بهنظر میرسد شرایط شوری سبب اختلال در تغذیه معدنی گیاه شده و به تبع آن موجب اختلال در بیوسنتز مولکولهایی همچون کلروفیل گردیده است. در مطالعه حاضر، غلظت بالاتر کلروفیل a و کلروفیل کل در گیاهان میکوریزی در سطح 75 میلی مولار شوری مشاهده شد و برای سایر رنگدانهها - کلروفیل b و کاروتنوئید - افزایش مشاهده شده معنیدار نبود. محققان افزایش میزان کلروفیل در گیاهان میکوریزی را با افزایش جذب فسفر و منیزیم مرتبط دانستهاند .
هم چنین برخی تحقیقات حاکی از افزایش فعالیت روبیسکو در گیاهان میکوریزی و نشاندهنده بازداشتگی کمتر فرآیندهای فتوسنتزی در گیاهان میکوریزی در مقایسه با گیاهان غیرمیکوریزی می-باشد. فعالیت روبیسکو شاخصی است که به خوبی با آسیمیلاسیون CO2 در ارتباط است و در گیاهان میکوریزی تحت تنش شوری افزایش نشان داده است . - Chen et al. 2014 - غلظت بالای کلروفیل در گیاهان میکوریزی نشان از شکار نور کارآمد و بهبود بهرهوری فتوسنتز در این گیاهان دارد.
