بخشی از مقاله
چکیده
در این آزمایش تاثیر پیشتیمار اسپرمیدین و متیلن بلو در گیاه گندم تحت تنش شوری بررسی شد. بررسیها نشان داد تنش شوری باعث کاهش رشد و وزن تر و خشک ریشه شد، همچنین محتوای آب اکسیژنه و میزان فعالیت آنزیم کاتالاز را افزایش داد. پیشتیمار اسپرمیدین باعث افزایش رشد و وزن تر و خشک ریشه شد، در حالی که محتوای آباکسیژنه و فعالیت آنزیم کاتالاز را کاهش داد. پیش تیمار گیاهان با اسپرمیدین توام با متیلن بلو اثر اسپرمیدین در کاهش میزان آب اکسیژنه و آنزیم کاتالاز را خنثی کرد و باعث افزایش معنادار میزان آباکسیژنه و کاتالاز گردید. با توجه به نتایج حاصل به نظر می رسد که اسپرمیدین بطور مستقیم یا غیرمستقیم اثر خود را از طریق نیتریک اکسید اعمال می نماید.
کلمات کلیدی: تنش شوری، اسپرمیدین، متیلن بلو، کاتالاز، آب اکسیژنه.
1. مقدمه
تنش شوری یکی از تنشهای اصلی به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک میباشد و به شدت رشد گیاه را محدود میکند .[16] شوری با تجمع نمک در لایه ای از خاک که سیستم ریشهای گیاه در آن قرار دارد منجر به آسیب محصولات زراعی میشود .[12] مهمترین اثر شوری، اختلال در رشد گیاه میباشد .[3] تنش شوری با کاهش تورگر سلول باعث کاهش سرعت طویل شدن ریشه میشود [6] گیاهان در معرض شرایط تنشی مضری نظیر شوری گونههای فعال اکسیژنی نظیر سوپراکسید - - O-2، پراکسید هیدروژن - - H2O2 و رادیکال های هیدروکسیل - - OH را تجمع می دهند .[21]
آنزیم کاتالاز - - CAT در تجزیه H2O2 تولید شده طی تنفس نوری در پراکسی زوم ها و یا H2O2 تولید شده طی بتااکسیداسیون اسیدهای چرب در گلی اکسی زوم ها و همچنین H2O2 تولید شده توسط سوپراکسیددیسموتاز نقش دارد .[11] گزارشهای موجود نشان میدهد که پلیآمینها نقش حفاظتی طی شرایط تنش بازی میکنند. Alcazar و همکاران با تغییر ژنتیکی ژن های درگیر در مسیر بیوسنتز پلیآمینها، سودمندی آنها را در پیشرفت مقاومت گیاه در برابر تنش های غیرزیستی ثابت کرده اند .[1]
پلیآمینها در تنش اکسیداتیو نیز دارای نقش عملکردی میباشند و اثرات آنتیاکسیدانی پلیآمینها احتمالاً به دلیل ویژگیهای باند شونده کاتیونی-آنیونی در خاموش کردن رادیکالهای آزاد و نیز خواص مهار پراکسیداسیون چربی، واکنش-های کاتالیز شده توسط فلز و تولید H2O2 توسط دی آمین اکسیداز - DAO - و پلی آمین اکسیداز - PAO - میباشد .[8]
اثر محافظتی پلیآمین به باند شدن آن با بارهای منفی پروتئین ها میباشد که میتواند منجر به تغییرات کنفورماسیونی پروتئازها و درنتیجه کاهش فعالیت کاتالیزوری آنها شود .[9] نیتریک اکسید - NO - نیز مولکول کلیدی در تحمل به تنش اکسیداتیو میباشد .[7] گزارش شده نیتریک اکسید به عنوان مولکول سیگنالدهی حدواسط در سیگنالدهی پلیآمین [19] نقش ایفا میکند.
2. مواد و روشها
گیاه مورد مطالعه در این پژوهش گیاه گندم رقم پیشتاز میباشد. بذر گیاه از مرکز مرکز تحقیقات کشاورزی کرمان تهیه گردید و بذرها درون گلدان های پلاستیکی حاوی پرلیت کاشته شد. و پس از جوانه زنی بذرها گلدانها به 4 گروه تقسیم شد و در ادامه آزمایش گروه اول با محلول - اسپرمیدین - - 1mM - Spd، گروه دوم با - متیلن بلو - 100 - MB میکرومولار - و گروه سوم با محلول - Spd 1Mm+ MB100ʽM - و گروه چهارم با محلول غذایی هوگلند به عنوان شاهد در پنج نوبت محلول دهی شدند و سپس گیاهان هرگروه به دو زیر گروه تقسیم شدند و یکی به عنوان شاهد در ادامه با آب و هوگلند 1/4 - بصورت متناوب - و دسته دوم توسط محلول نمک NaCl با غلظت 350 میلی مولار به مدت یک هفته تیمار شدند. بعد از بروز علائم و در حدود روز هفدهم گیاهان برداشت شدند و در ازت مایع فریز و به فریزر انتقال داده شدند و برای سنجش های بعدی از آنها استفاده شد.
اندازهگیری طول ریشه
طول ریشه با استفاده از خطکش اندازهگیری شد. طول ریشه از یقه تا انتهای ریشه در نظر گرفته شد. برای هر گروه تیماری سه تکرار، هر تکرار از میانگین سه نمونه محاسبه و بر اساس واحد سانتیمتر گزارش گردید.
اندازهگیری وزن تر - - FW و خشک - DW - ریشه گیاه
پس از جدا کردن ریشه از اندام هوایی، وزن ریشه برحسب گرم با ترازوی Sartorius مدل BPSIID با دقت 0/001 گرم اندازهگیری شد. سپس نمونهها در فویل آلومینیومی پیچیده شده و به مدت 72 ساعت در آون در دمای 70 درجهی سانتیگراد خشک شد سپس وزن خشک نمونهها با دقت 0/001 اندازهگیری شد.
اندازه گیری مقدار پراکسید هیدروژن
مقدار پراکسید هیدروژن براساس واکنش H2O2 با پتاسیم یدید - KI - و با روش [2] انجام شد. در این روش 0/5 گرم از بافت تازه ریشه گیاه در 0/1 TCA درصد سرد سائیده شد. عصاره حاصل به مدت 15 دقیقه در 5000×g سانتریفوژ گردید. سپس به 500 میکرولیتر از محلول رویی، 500 میکرولیتر بافر پتاسیم فسفات - pH= 7 - 100 mM و 2میلی لیتر پتاسیم یدید 1M اضافه گردید. مخلوط واکنش به مدت 1 ساعت در تاریکی در دمای اتاق قرار داده شد و سپس جذب نمونه ها در 390 نانومتر اندازه گیری شد. . مقدار پراکسید هیدروژن در هر نمونه با استفاده از منحنی استاندارد محاسبه شد و بر حسب میکرومول بر گرم وزن تر گزارش گردید.
سنجش فعالیت آنزیم کاتالاز برای سنجش کاتالاز ریشه، ابتدا عصاره آنزیمی از بافت تازه ریشه تهیه گردید:
تهیه عصاره آنزیمی
0/5 گرم از بافت تازه ریشه گیاه در 5 میلی لیتر بافر پتاسیم فسفات 50 میلی مولار - pH=7/5 - که حاوی پلی وینیل پیرولیدین 1 - PVP - درصد، 1 EDTAمیلی مولار و 1PMSFمیلی مولار بود سائیده شد. تمام مراحل استخراج در یخ انجام گرفت سپس عصاره ها به مدت 20 دقیقه در 5000× g و در دمای 4 درجه سانتیگراد سانتریفوژ شدند. از محلول شفاف رویی برای سنجش فعالیت آنزیم استفاده شد.
سنجش فعالیت آنزیم کاتالاز - EC 1. 11.1.6 - - CAT -
سنجش فعالیت کاتالاز براساس کاهش جذب آب اکسیژنه در طول موج 240 نانومتر صورت گرفت .[5] براساس این روش مخلوط واکنش 3 - میلی لیتر - شامل بافر پتاسیم فسفات 50 میلی مولار - pH=7 - ، آب اکسیژنه 15 میلی مولار و 100 میکرولیتر عصاره آنزیمی بود . با اضافه کردن آب اکسیژنه به مخلوط واکنش، واکنش شروع شد و کاهش در جذب آب اکسیژنه در مدت 30 ثانیه در طول موج 240 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری Cary50 ساخت شرکت varian اندازه گیری شد. یک واحد فعالیت آنزیمی مقدار آنزیمی است که یک میلی مول آب اکسیژنه را در مدت یک دقیقه تجزیه کند. چون میزان فعالیت آنزیم براساس غلظت آب اکسیژنه تجزیه شده محاسبه شد، غلظت آب اکسیژنه مصرف شده با استفاده از ضریب خاموشی معادل - 40 mM-1cm-1 - و فرمول A= bc محاسبه گردید.
3. نتایج و بحث
تیمار شوری باعث کاهش معنیدار طول ریشه نسبت به گیاهان شاهد گردید - نمودار - A-1، پیش تیمار گیاهان با اسپرمیدین - spd - باعث افزایش معنی دار طول ریشه در گیاهان تحت تنش شوری گردید. پیش تیمار گیاهان با اسپرمیدین توام با متیلن بلو اثر معنی داری بر طول ریشه در مقایسه با گیاهان پیش تیمار شده با اسپرمیدین به تنهایی نداشت.
پیش تیمار گیاهان با اسپرمیدین باعث افزایش معنی دار وزن تر ریشه در گیاهان شاهد و گیاهان تحت تنش شوری گردید. پیش تیمار با Spd+MB در ریشه باعث کاهش اثر اسپرمیدین بر وزن تر ریشه در گیاهان شاهد و تحت تنش گردید - نمودار . - B-1
شوری در گیاه گندم باعث کاهش معنی دار وزن خشک ریشه گردید - نمودار . - C-1
پیش تیمار با Spd باعث افزایش معنیدار وزن خشک ریشه در گیاهان تحت شوری گردید. پیش تیمار گیاهان با Spd+MB اثر اسپرمیدین را در افزایش وزن خشک کاهش داد.
