بخشی از مقاله
چکیده
تنش شوری یکی از مهمترین تنشهای غیرزیستی محدود کننده رشد گیاهان و تولیدات آنها به شمار میرود. سنبلالطیب گیاهی دارویی است که با توجه به اثرات آرام بخش خفیف و خواص خواب آور در سراسر جهان در طب سنتی استفاده میشود.
تحقیقات نشان دهنده آن است که همزیستی میکوریز آربوسکولار - AM - قادر به بهبود رشد گیاه و افزایش مقاومت آنها در مقابل تنشهای محیطی از جمله شوری در گونههای متعدد گیاهی میباشد، اگرچه اطلاعات اندکی در مورد نقش قارچهای میکوریز در گیاه سنبلالطیب وجود دارد.
تحقیق حاضر به منظور ارزیابی اثر کلونیزاسیون قارچ Funneliformis mosseae بر رشد گیاه سنبلالطیب تحت تنش شوری اجرا شد. گیاهان میکوریزی و غیر میکوریزی به مدت دو ماه در شرایط اتاق رشد تحت تیمارهای صفر، 75 و 150 میلیمولار شوری قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تلقیح گیاه با قارچ سبب بهبود شاخصهای رشدی و کاهش محتوای پرولین در بخشهوایی میزبان تحت تنش شوری گردید.
مقدمه
شوری در ایران و در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک جهان عامل محدود کننده رشد و نمو گیاهان بوده و اثرات زیانباری بر عملکرد گیاه و کیفیت محصول دارد . - Amirjani et al., 2010 - امروزه به دلیل تغییرات آب و هوایی و کاهش بارندگی سالانه، تبخیر شدید رطوبت خاک، انتقال و تجمع املاح محلول در قسمت های سطحی خاک، کافی نبودن آب جهت شستشوی املاح از خاک، ریزش بارانهای شور در مجاورت مناطق صنعتی، انتقال نمکهای موجود در آب دریا به کمک بادهایی که از دریا به سمت ساحل میوزند، و هم چنین به دلیل نامطلوب بودن کیفیت آب آبیاری، زهکشی نامناسب و نیز بالا آمدن آب به دلیل آبیاری بیش از حد با آبهای زیرزمینی، شوری خاک در حال افزایش است
بنابراین برای افزایش تحمل گونههای گیاهی نسبت به شوری بایستی توجه بیشتری مبذول گردد. همزیستی قارچهای میکوریز آربوسکولار - AM - موجب افزایش مقاومت گیاهان در برابر تنشهای زنده و غیر زنده و نیز افزایش جذب مواد غذایی میشود
بسیاری از محققان گزارش کردهاند که قارچهای AM میتوانند توانایی گیاهان برای مقابله با تنش شوری را افزایش دهند. مطالعات نشان داده است که تلقیح گیاهان با قارچهای میکوریز آربوسکولار نقش موثری در افزایش کمی شاخصهای رشد و بهبود ویژگیهای کیفی گیاه میزبان داشته است که به طور عمده از طریق بهبود جذب عناصر غذایی، حفظ تعادل یونی، حفظ فعالیت آنزیمی و حمایت از جذب آب انجام میپذیرد
یکی از واکنشهای مهم گیاهان در مواجهه با تنش شوری، به ویژه انواع غیرمتحمل به شوری، تجمع املاح آلی اسموتیک فعال به نام اسمولیت میباشد که نتیجه تغییر در متابولیسم واسطه و ثانویه نیتروژن و کربن است. این پاسخ یک جزء مهم از مکانیسمهای تحمل به شوری در گیاهان است. املاح آلی مانند پرولین، اسیدهای آمینه آزاد، پروتئینمحلول در آب و قند، منجر به حفظ تعادل اسمزی و محافظت از آنزیمها در حضور غلظتهای بالای الکترولیتهای سیتوپلاسمی میگردد. مطالعات نشان دهنده آن است که قارچهای AM میتوانند تجمع این املاح آلی از جمله پرولین را در گیاه میزبان تحت تنش اسمزی تغییر دهند
گیاه سنبلالطیب با نام علمی Valeriana officinalis L. یکی از قدیمیترین گیاهان دارویی بوده و در درمان بیخوابی و اضطراب به دلیل داشتن ترکیبات آرامبخش همانند والرنیک اسید و والرین موجود در ریشه و ریزوم حائز اهمیت است . - Hattesohl et al., 2008 - هدف کلی تحقیق این است که اولا تاثیر همزیستی با قارچ F. mosseae تحت شرایط تنش و بدون آن بر گیاه سنبل الطیب بررسی گردد و هم چنین تغییرات احتمالی تحمل گیاه مزبور در برابر تنش شوری در شرایط همزیستی با توجه به تغییرات بیوشیمیایی، ریختی و فیزیولوژیکی بررسی شود.
مواد و روشها
به منظور بررسی اثر قارچ Funneliformis mosseae و تنش شوری بر گیاه سنبلالطیب، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار انجام شد. برای این منظور بذرهای سنبلالطیب - Valeriana officinalis L. - خریداری شده از شرکت بذر زرین گیاه ارومیه، بعد از ضدعفونی سطحی، در خزانهای با کوکوبیت استریل در شرایط کنترل شده کشت و به مدت شش ماه آبیاری و تغذیه شدند، سپس گلدانهای اصلی برای انتقال نشاها آماده شدند به این ترتیب که به نیمی از گلدانهای حاوی پرلیت استریل، مایه تلقیح خاکی Funneliformis mosseae - با پتانسیل 43 اسپور در هر گرم مایه تلقیح - - تهیه شده از آزمایشگاه بیولوژی خاک دانشگاه شیراز - به میزان 50 درصد حجمی اضافه شد، نیمی دیگر از گلدانها به همان میزان مایه تلقیح اتوکلاو شده اضافه شد.
نشاها به گلدانهای اصلی منتقل و 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 و محتوای پرولین گیاه و کلنیزاسیون ریشهها بعد از برداشت مورد مطالعه قرار گرفت. 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 اندازه گیری شد. برای اندازهگیری محتوای نسبی آب برگ1، 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 در آون با دمای 70 درجه سانتیگراد قرار داده شدند و سپس وزن گردیدند. محتوای نسبی آب برگ از رابطه زیر محاسبه شد .
اندازه گیری مقدار پرولین بر اساس روش Bates و همکاران - 1973 - انجام گرفت. 0/05 گرم از بافت خشک اندام هوایی در 10 میلیلیتر محلول اسید سولفوسالیسیلیک 3 درصد سائیده شد، بعد از صاف کردن با کاغذ صافی واتمن مخلوط یکنواختی تهیه شد. سپس 2 میلیلیتر از این عصاره با 2 میلیلیتر معرف نینهیدرین و 2 میلیلیتر اسید استیکگلاسیال مخلوط گردید و به مدت یک ساعت در بن ماری با دمای 100 درجه سانتیگراد قرار گرفت. بعد از این مدت جهت قطع انجام کلیه واکنشها، لولههای محتوی مخلوط در آب سرد قرار داده شدند. سپس 4 میلیلیتر تولوئن به مخلوط اضافه شد و لولهها به خوبی مخلوط شدند.
با ثابت نگهداشتن لولهها به مدت 15 - 20 دقیقه، دو لایه مجزا در آنها تشکیل شد. از فاز صورتی که حاوی تولوئن و پرولین بود برای اندازهگیری غلظت پرولین استفاده شد. جذب این ماده رنگی در طول موج 520 نانومتر تعیین و مقدار پرولین در هر نمونه با استفاده از منحنی استاندارد پرولین محاسبه گردید. نتایج حاصل از اندازهگیری مقدار پرولین بر حسب میلیگرم وزن خشک محاسبه و ارائه گردید. تجزیه و تحلیل دادهها با استفاده از نرمافزار SAS 9.1 انجام و برای مقایسه میانگینها از آزمون چند دامنهای دانکن در سطح 1 و 5 درصد استفاده شد.
نتایج و بحث
مطالعات میکروسکوپی حاکی از کلونیزاسیون موثر ریشهها با قارچ بود - جدول . - 2 نتایج حاصل از تجزیه واریانس اثر تنش شوری و اثر قارچ میکوریزی Funneliformis mosseae و بر هم کنش آنها بر شاخصهای رشد نشان داد که اثر شوری بر وزن تر بخش هوایی و ریشه، محتوی نسبی آب برگ و محتوای پرولین بخش هوایی و ریشهها در سطح 1 درصد معنیدار بود ولی اثر معنیداری بر طول بخش هوایی و ریشهها نشان نداد
درسطوح شوری 75 و 150 میلیمولار وزن تر بخش هوایی و ریشه گیاهان بدون همزیست میکوریزی نسبت به گیاهان شاهد کاهش معنیداری نشان دادند، هم چنین شوری در سطح 150 میلیمولار موجب کاهش محتوی نسبی آب برگ این گیاهان نسبت به شاهد بدون شوری گردید. ولی سطوح مختلف شوری بر طول بخش هوایی گیاهان بدون تلقیح قارچی اثر معنیداری را نشان ندادند
اثر قارچ F. mosseae بر وزن تر و محتوای پرولین بخش هوایی و ریشه - p<0.01 - و طول بخش هوایی - p<0.05 - معنیدار بود ولی بر طول ریشه و محتوای نسبی آب برگ اثر معنیداری نداشت. همچنین، برهم کنش شوری و تلقیح با قارچ F. mosseae تنها بر وزن تر بخش هوایی، محتوای نسبی آب برگ - p<0.05 - و محتوای پرولین بخش هوایی و ریشهها - p<0.01 - معنیدار بود
تلقیح گیاه سنبل الطیب با قارچ موجب افزایش وزن تر بخش هوایی و ریشه نسبت به شاهد بدون تلقیح در تمام سطوح شوری گردید ولی اثر مثبت آن بر طول بخش هوایی و محتوی نسبی آب برگ نسبت به شاهد تنها در سطح 150 میلیمولار شوری معنیدار بود. تلقیح میکوریزی گیاه سنبلالطیب منجر به کاهش محتوای پرولین بخش هوایی در تمام سطوح شوری نسبت به گیاهان بدون تلقیح گردید
شوری برتمام فرآیندهای اصلی مانند رشد، فتوسنتز، سنتز پروتئین، متابولیسم لیپید و انرژی مؤثر بوده، درنتیجه تمام مراحل زندگی گیاه ازجوانهزنی تا تولید توده زیستی و تولید دانه را تحت تأثیر قرار میدهد . - Kumar et al., 2000 - کاهش رشد گیاهان در اثر شوری ممکن است به دلیل اثرهای منفی پتانسیل اسمزی بالا ناشی از محیط رشد ریشه باشد که جذب آب و عناصر غذایی معدنی را کاهش داده و در نهایت منجر به کاهش رشد میگردد. هم چنین کاهش رشد گیاه در اثر شوری می-تواند در اثر کاهش انتقال فرآوردههای فتوسنتزی به ریشهها، کاهش ارتفاع، کاهش کارایی استفاده از آب و یا به دلیل بسته شدن جزئی یا کلی روزنهها باشد
تاثیر مثبت همزیستی میکوریزی در گیاه میزبان تحت شرایط شوری به طور عمده به دلیل بهبود بهرهوری مصرف آب و جذب مواد غذایی و متعاقب آن حفظ نرخ فتوسنتز میباشد. کاهش اثرات زیانآور ناشی از یونهای سمی در نفوذ پذیری غشاءها و اندامکهای درون سلولی، حفظ سطح ترکیبات آلی سازگارکننده مانند قندهای محلول و پرولین، تنظیم ساخت فیتوهورمونها و افزایش تولید آنتی اکسیدان - هم به طریق آنزیمی و هم غیر آنزیمی - و تنظیم و کنترل مثبت بیان ژنهای درگیر در پاسخ به تنش شوری در مطالعات متعددی نشان داده شده است .
در این تحقیق اثر مثبت قارچ F. mosseae به ویژه در سطح 150 میلیمولار نمک در مقایسه با گیاهان بدون تلقیح بر زیست توده، طول اندام هوایی و محتوای نسبی آب برگ مشهود است.
محتوای پرولین گیاه سنبلالطیب بهویژه در بخش هوایی گیاهان فاقد تلقیح در تمام سطوح شوری بیش از گیاهان تلقیح شده بود . پرولین علاوه بر نقشی که به عنوان یک اسمولیت در تنظیم اسمزی دارد، در حفاظت از ساختارهای زیرسلولی - نظیر غشاها و پروتئینها - و شکار رادیکالهای آزاد نیز شرکت میکند. پرولین به عنوان یک ماده محافظت کننده غیرسمی، جهت تنظیم اسمزی در شرایط شوری و سایر تنشهای محیطی مطرح است. پرولین تجمع یافته در گیاهان، باعث افزایش ظرفیت آنتی اکسیدانی و خنثی سازی رادیکالهای آزاد هیدروکسیل میگردد .
تا به امروز تحقیقات در زمینه تنظیم اسمزی طی همزیستی میکوریزی محدود و گزارشات انتشار یافته تا حدودی متناقض است. مطالعات متعدد غلظت بالای پرولین در گیاهان میکوریزی را نسبت به گیاهان غیرمیکوریزی گزارش کردهاند
