بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، اثرهای برهم کنش شوری کلرید سدیم - NaCl - و سدیم نیتروپروساید - SNP - به عنوان ترکیب رها کنندهی نیتریک اکسید - NO - در کلزا مورد بررسی قرار گرفت. گیاهان 72 روزه به مدت ده روز در معرض غلظت های مختلفی از 0 - NaCl ، 27 و 270 میلیموالر - و 0 - SNP و 0/2 میلیموالر - قرار گرفتند. تیمار با شوری موجب کاهش وزن خشک ریشه ها و اندامهای هوایی و نیز کاهش مقدار کلروفیل در برگها شد. در حالی که نیتریک اکسید سبب تعدیل این اثرها گردید. در گیاهان تیمار شده با شوری، سطح فعالیت لیپوکسیژناز، مقادیر مالون دی آلدئید و H7O7 افزایش یافت. بعالوه، تغییرات در فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان کاتاالز - CAT - ، گایاکول پراکسیداز - GPX - و سوپراکسید دیسموتاز - SOD - در برگها نشان داد که شوری موجب تنش اکسیداتیو در گیاهان کلزا گردید. افزودن نیتریک اکسید در محیط غذایی گیاهان تحت تیمار شوری، موجب افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان، کاهش مقدار H7O7 و سطح پراکسیداسیون لیپیدها گردید. بنابراین، نیتریک اکسید با افزایش فعالیت آنزیم های آنتیاکسیدان تا حد زیادی موجب کاهش آسیب اکسیداتیو ناشی از شوری NaCl در گیاه کلزا شده است.
مقدمه
شوری خاک یکی از تنشهای محیطی مهم است که منجر به سمیت یونی و تنش اسمزی در گیاهان میگردد. شوری بهویژه تنش کلرید سدیم تولید اکسیژنهای فعال - ROS - 2 مانند O-7 و H7O7 را تحریک میکند و با پراکسیداسیون لیپیدهای غشا تنش اکسیداتیو را القا می کند - . - 22 همچنین شوری با فعال نمودن آنزیم لیپوکسیژناز - LOX - نیز میتواند موجب پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی گردد که یک عامل مهم بازدارندگی رشد در گیاهان تحت تنش شوری می باشد - . - 7 اما سلولهای گیاهی برای حفاظت در مقابل آسیبهای اکسیداتیو مجهز به یک سیستم جاروب کننده رادیکالهای آزاد میباشند. این سیستم شامل آنزیم های آنتیاکسیدان مانند کاتاالز، پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز و نیز سیستم غیرآنزیمی مانند گلوتاتیون و آسکوربات میباشند - . - 21 مطالعات نشان میدهد که غلظتهای کلرید سدیم زیاد فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان را تحت تاثیر قرار میدهد - 7 و - 22، اما نتایج مربوط به تاثیر شوری روی این آنزیمها متفاوت هستند از آنجا که هر دو تحریک - 7 - و بازدارندگی - 22 - در فعالیتهای آنها یافت شده است. نیتریک اکسید - NO - یک مولکول فعال زیستی است که نقشهای مهمی در فرایندهای فیزیولوژیکی مختلف مانند رشد، جوانهزنی، افزایش میزان کلروفیل و پاسخهای سازگاری به تنشهای محیطی ایفا می کند . - 8 - در رابطه با تنش های غیرزیستی، نشان داده شده که کاربرد سدیم نیترو پروساید - SNP - به عنوان دهندهی نیتریک اکسید اثرهای مضر شوری، خشکی، UV و فلزات سنگین را در گیاهان کاهش میدهد - . - 7 اثرگذاری نیتریک اکسید مربوط به میل ترکیبی شدید آن به آهن و پروتئینهای تنظیمی آهن است - . - 27 همچنین، نیتریک اکسید به عنوان یک عامل آنتیاکسیدان قادر به جاروب کردن اکسیژنهای فعال میباشد و سلولهای گیاه را از آسیب اکسیداتیو حفظ میکند - . - 7 اما نیتریک اکسید خودش یک نوع نیتروژن فعال است و مطالعات نشان داده است که روی سلولهای مختلف میتواند نقش حفاظتی یا اثر سمی داشته باشد که بستگی به غلظت آن و موقعیت عمل آن دارد - . - 8 هدف از پژوهش حاضر بررسی تنش شوری در گیاهان کلزا و نقش حفاظت احتمالی نیتریک اکسید برونزا7 در برابر تنش شوری کلرید سدیم میباشد.
مواد و روش ها کشت گیاه و تیماردهی
این پژوهش در آزمایشگاه فیزیولوژی گیاهی دانشگاه آزاد اسالمی زنجان بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملً تصادفی در چهار تکرار با تیمارهای کلرید سدیم در سه سطح و نیتریک اکسید در دو سطح انجام شد. در ابتدا بذرهای سالم کلزا - Brassica napus L. cv. PF - با محلول هیپوکلریت سدیم %7 به مدت 7 دقیقه سترون شده و سپس چندین مرتبه با آب مقطر سترون شسته شدند. جوانهزنی بذرها در ظروف پتری محتوی کاغذ صافی مرطوب و سترون به مدت چهار روز صورت گرفت. دانه رست های با اندازه یکسان انتخاب و به گلدانهای پالستیکی محتوی پرلیت سترون منتقل شدند و با محلول نیمحجمی هوگلند به مدت یک هفته آبیاری شدند سپس آبیاری دانهرست ها با محلول هوگلند کامل صورت گرفت. تیمارهای کلرید سدیم درغلظتهای صفر، 27 و 270 میلی موالر و سدیم نیترو پروساید - SNP - به عنوان دهندهی نیتریک اکسید - NO - در غلظت های صفر و 0/2 میلی موالر به صورت جداگانه و توام با محلول غذایی هوگلند کامل بر گیاهان 72 روزه اعمال گردید. pH محلول غذایی در 6 تنظیم شده و تیماردهی دو بار در هفته صورت گرفت. گیاهان در شرایط تنظیم شده با طول روز 26 ساعت و شدت نور 290 میکرومول فوتون در متر مربع در ثانیه و تناوب دمایی 77 درجه سلسیوس در روز و 76 درجه سلسیوس در شب و رطوبت نسبی 67 ± 7 درصد به مدت ده روز رشد یافتند. پس از سپری شدن دوره تیمار، برداشت گیاهان انجام شد . ریشهها و اندامهای هوایی از یکدیگر جدا شده و با آب مقطر بدون یون شسته شدند. نمونههای مورد استفاده برای تعیین رشد گیاهی در دمای 20 درجه سانتی گراد خشک شدند و مواد تازه گیاهی به منظور اندازهگیری فعالیت آنزیمی پس از قرار گرفتن در نیتروژن مایع در-20 درجه سانتیگراد نگهداری شدند.
اندازه گیری مقدار کلروفیل، پراکسید هیدروژن و مالون دی آلدئید مقدار کلروفیل برگها با استفاده از روش Lichtenthaler استخراج و محاسبه گردید - . - 9 مقدار H7O7 برگها با استفاده از روش Velikova و همکاران - 7000 - اندازهگیری و برحسب میکرومول بر گرم وزن ترر بیران گردیرد - . - 27 پراکسیداسری ون لیپید در بافت برگی با اندازهگیری مالون دی آلدئید - MDA - تعیین و بر حسب میکرومول بر گرم وزن تر بیان گردید - . - 2 استخراج عصاره آنزیمی 0/7 گرم از برگ گیاه در7 میلی لیتر بافر فسفات پتاسیم - 70 mM و - pH= 2/7 حاوی پلی وینیل پیرولیدین - PVP - 2درصد، 2 Na2-EDTA میلی موالر سائیده شد. تمام مراحل استخراج در یخ انجام گرفت. سپس عصارهها به مدت 70 دقیقه در27000 g و در دمای 1 درجه سانتیگراد سانتریفوژ شدند. سنجشهای آنزیمی در مایع رویی با استفاده از اسپکتروفتومتر - Shimadzu UV-2101 PC - و در دمای 77 درجه سانتیگراد انجام پذیرفت. مقدار پروتئین در هر نمونه با روش Bradford مورد ارزیابی قرار گرفت - . - 7
میزان فعالیت آنزیم کاتاالز - CAT - با استفاده از روش - 2981 - Aebi تعیین شده و بر حسب یک واحد - میکرومول پراکسید هیدروژن مصرف شده در دقیقه - به ازای میلیگرم پروتئین بیان گردید - . - 2 فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز - GPX - بر اساس روش Polle و همکاران - 2991 - اندازه گیری شد و بر حسب یک واحد - میکرومول تتراگایاکول تولید شده در دقیقه - به ازای میلیگرم پروتئین بیان گردید - . - 20 فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز - SOD - بر اساس روش Giannopolitis و همکاران - 2922 - اندازه گیری شد و میزان فعالیت آنزیم بر حسب یک واحد در دقیقه به ازای میلیگرم پروتئین محاسبه گردید - . - 6 فعالیت آنزیم لیپوکسیژناز - LOX - بر اساس روش Doderer و همکاران - 2997 - اندازه گیری شد و فعالیت آنزیم بر حسب یک واحد - میکرومول سوبسترا اکسید شده در دقیقه - به ازای میلیگرم پروتئین محاسبه شد - . - 1 تجزیه و تحلیل آماری تمام داده های حاصل از آزمایشهای متفاوت با استفاده از نرم افزار SPSS-26 و آنالیز واریانس یکطرفه انجام پذیرفت. گروهبندی میانگین شاخصهای اندازهگیری شده با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال 0/07 انجام شد.
نتایج و بحث
اثرات بازدارندگی شوری کلرید سدیم بر رشد گیاه از کاهش شدید وزن خشک ریشه و اندام هوایی مشهود بود. اما نیتریک اکسید به طور قابلتوجهی کاهش رشد گیاهان تحت تیمار شوری را تعدیل نمود. در هر دو تیمار شوری مقردار کلروفیرل کرل کاهش پیدا کرد، در حالی که کاربرد نیتریک اکسید به همراه تیمارهای شوری سبب شد که مقدار کلروفیل در این تیمارها بره طور معنیداری افزایش یابد - جدول . - 2 محققین مختلف کاهش رشد و مقدار کلروفیل را در برگهرای گیاهران تیمرار شرده برا شوری گزارش کردهاند - 7، 7 و . - 22 در توافق با پژوهش حاضر، کاربرد SNP به عنوان دهندهی NO، به طور معنیداری رشرد و مقدار کلروفیل را در گیاهان سویا و خیار تحت تنش شوری بهبود بخشید 7 - و. - 22 نیتریک اکسرید برا اثررات مسرتقیم روی اجزاء دیواره سلول توسط آپوپالست، دیواره سلول را شل کرده و با تاثیر بر فسفولیپیدهای دوالیه ای سریالیت غشراء را افرزایش میدهد و به این طریق بزرگ شدن سلول و رشد گیاه را تسهیل میکنرد - . - 27 حالرت کلرروز در گیاهران تحرت ترنش شروری نتیجهای از کمبود آهن و منیزیم و بازدارندگی سنتز کلروفیل می باشد - . - 22 تحت شرایط رشد کمبود آهن هک معمروالً منجرر به کلروز می گردد، تیمار NO مقدار کلروفیل را در برگهای ذرت باالی سطح گیاهان شاهد افزایش داد. عالوه براین، افرزایش مقدار کلروفیل احتماال به تحریک فعالیت آنزیمهای سنتز کننده کلروفیرل توسرط NO مربروط مریشرود - . - 27 بررای بررسری فرضیهای که شوری کلرید سدیم می تواند تنش اکسیداتیو را القا کند، مقدار MDA و فعالیت LOX به عنوان شاخص هرای تنش اکسیداتیو اندازه گیری شدند. همانطوری که در جدول و شکل 2 مشاهده می شود، در هر دو غلظت کلریدسدیم، میرزان MDA در برگها به شدت افزایش یافته است. کاهش MDA در تیمارهای دارای NO بیانگر نقش حفاظتی نیتریک اکسید بر غشاهای سلولی میباشد. افزایش MDA در تیمارهای شوری می تواند ناشی از افزایش فعالیت آنزیم LOX باشرد. فعالیرت این آنزیم در هر دو تیمار شوری به طور معنیدار افزایش یافت. درحالی که نیتریک اکسید سبب تعدیل فعالیت ایرن آنرزیم در تیمارهای شوری شده است - شکل. - 2 نتایج نشان می دهد که در هر دو تیمار شوری مقردار H7O7 در بررگهرا در مقایسره برا گیاهان کنترل به طور معنی داری افزایش یافت در حالیکه کاربرد نیتریک اکسرید تجمرع H7O7 را در گیاهران تحرت ترنش شوری به طور معنیداری کاهش داد - جدول . - 2
