بخشی از مقاله
چکیده
شوري یکی از فاکتورهاي محدود کننده کشت و پرورش انگور در مناطق خشک و نیمه خشک است. محققان نشان داده اند که برخی از تنطیم کننده هاي رشد گیاهی مثل جاسمونیک اسید و براسینواستروئید، مقاومت گیاه را به برخی از تنش هاي محیطی مثل خشکی و شوري بالا می برند. از این رو به منظور بررسی تاثیر دو ماده اپی براسینولید - EBR - و متیل جاسمونات - MeJA - بر ویژگیهاي بیوشیمیایی دو رقم انگور - فلیم سیدلس و پرلت - در شرایط تنش شوري، پژوهشی گلدانی بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار اجرا گردید.
این پژوهش در قالب دو آزمایش جداگانه انجام گرفت. در آزمایش اول قلمههاي ریشهدار شده هر دو رقم با 5 سطح شوري - شوري در آب آبیاري - 0 - شاهد - ، 25، 50، 75 و 100 میلی مولار کلرید سدیم و 3 سطح متیل جاسمونات - محلولپاشی برگسارهاي - 0، 3 و 6 میلی مولار تیمار گردیدند.
در آزمایش دوم قلمههاي ریشهدار شده هر دو رقم با همان سطوح شوري مشابه آزمایش اول و 3 سطح اپی براسینولید - محلولپاشی برگسارهاي - 0، 3 و 6 میکرو مولار تیمار شدند. نتایج نشان داد که با افزایش سطوح شوري در آب آبیاري، میزان فعالیت آنزیم هاي آنتی اکسیدان تا سطح شوري 75 میلی مولار افزایش یافت و با افزایش بیشتر سطح شوري، کاهش یافت. در شرایط تنش شوري، کاربرد -24 اپی براسینولید منجر به افزایش فعالیت آنزیم هاي اکسیدان شد.
مقدمه
در معرض قرار گرفتن گیاهان با استرس شوري منجر به تغییرات در اکثر فرآیندهاي فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی و منجر به اختلال رشد و نمو گیاه می شود. براسینو استروئیدها پاسخ به تنش را به دلیل توالی پیچیده از واکنش هاي بیوشیمیایی مثل فعال سازي یا کاهش واکنش هاي آنزیمی کلیدي، القاي سنتز پروتئین و تولید ترکیبات شیمیایی دفاعی مختلف تنظیم می کنند.
تیمار با -24 اپی براسینولید اثر سمیت ایجاد شده توسط کلرید سدیم را از طریق افزایش متابولیسم کربوهیدرات، فعالیت آنتی اکسیدان ها و تجمع اسملیت ها در نخود فرنگی کاهش می دهد. جاسمونات ها ترکیبات منشاء گرفته شده از چربی هستند که در پاسخ هاي گیاهی به تنش هاي زنده و غیرزنده و همچنین در رشد و نمو گیاه نقش دارند که با کاربرد خارجی، می توانند تغییرات فیزیولوژیکی مربوط به پاسخ به استرس را القا کنند
- Francisco, 2011 - و همکاران در سال 2009 به این نتیجه دست یافتند که کاربرد خارجی متیل جاسمونات می تواند از طریق تنظیم فعالیت هاي آنزیم آنتی اکسیدانت در فرایندهاي تنش اکسیداتیو نقش داشته باشد که این نتایج نقش متیل جاسمونات را در پاسخ گیاه به تنش شوري مشخص می سازد. در شرایط طبیعی رشد - بدون تنش - ، گونههاي اکسیژن فعال، توسط سیستمهاي آنتیاکسیدانی گیاه حذف شده، اما زمانی که، گیاهان در شرایط تنش شوري شدید قرار میگیرند، میزان تولید رادیکالهاي آزاد اکسیژن، به شدت افزایش یافته، بهطوريکه بر میزان فعالیت سیستم آنتیاکسیدانی غلبه نموده، در نتیجه تنش اکسیدي رخ میدهد، که در نهایت، باعث صدمه به پروتئینها، DNA، RNA و غشاء یاختهاي شده و پراکسیداسیون لیپیدي اتفاق میافتد
براي مقابله با سمیت گونه هاي فعال اکسیژن و غلبه بر خسارت اکسیداتیو در شرایط تنش، بویژه تنش شوري، گیاهان سیستم هاي دفاعی آنتی اکسیدانی آنزیمی را که عمدتا شامل سوپر اکسید دیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز، کاتالاز، گایاکول پراکسیداز و پراکسیداز می شود، توسعه می دهند که مقاومت را به فاکتورهاي تنشی مختلف بالا می برند
Shahid و همکاران - 2014 - عنوان کردند که NaCl می تواند فعالیت آنتی اکسیدان را افزایش دهد و نتایج آنها نشان داد که تیمار اپی براسینولید فعالیت آنتی اکسیدان را هم در گیاهان نخود فرنگی تحت تنش و هم گیاهان شاهد و در هر دو رقم حساس و مقاوم افزایش می دهد. با توجه به این که شوري از عوامل محدود کننده رشد و تولید محصول در بسیاري از گیاهان محسوب میشود، بنابراین تاثیر متقابل شوري با متیل جاسمونات و نیز شوري با اپی براسینولید بر میزان فعالیت آنزیم هاي آنتی اکسیدان دو رقم انگور فلیم سیدلس و پرلت بررسی گردید.
مواد و روش ها
این پژوهش در قالب دو آزمایش جداگانه انجام گرفت. در آزمایش اول قلمههاي ریشهدار شده هر دو رقم با 5 سطح شوري - شوري در آب آبیاري - صفر - شاهد - ، 25، 50، 75 و 100 میلی مولار کلرید سدیم و 3 سطح متیل جاسمونات - محلولپاشی برگسارهاي - صفر، 3 و 6 میلی مولار تیمار گردیدند. در آزمایش دوم قلمههاي ریشهدار شده هر دو رقم با همان سطوح شوري مشابه آزمایش اول و 3 سطح اپی براسینولید - محلولپاشی برگسارهاي - صفر، 3 و 6 میکرو مولار تیمار شدند.
جهت اعمال تنش شوري از آب حاوي کلرید سدیم با درجه خلوص - MERCK - %99/5 در پنج غلظت 0، 25، 50، 75 و 100 میلی مولار و به مدت 1 ماه استفاده شد. همزمان با تیمار شوري، تیمارهاي اپی براسینولید - در غلظت هاي صفر، 3 و 6 میکرومولار - و متیل جاسمونات - در غلظت هاي صفر، 3 و 6 میلی مولار - - Sigma Aldrich, St. Louis, USA - و به همراه توین20 با غلظت 0/1 درصد به صورت محلولپاشی برگی و 2 بار با فاصله 14 روز اعمال شد.
براي تهیه عصاره گیاهی جهت تعیین میزان فعالیت آنزیمهاي کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و گایاکول پراکسیداز از روش Kang و Saltiveit در سال 2001 با اندکی تغییرات استفاده شد. فعالیت آنزیم کاتالاز با استفاده از روش - 1984 - Aebi، فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز با استفاده از روش Nakano و - 1981 - Asada با اندکی تغییرات و میزان فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز با استفاده از روش Updhyaya و همکاران - 1985 - اندازه گیري شد.
نتایج
نتایج مقایسه میانگین ها نشان داد که میزان آنزیم کاتالاز، با افزایش میزان شوري تا سطح 75 میلی مولار، افزایش و در سطح 100 میلی مولار مجددا کاهش یافت. در فلیم سیدلس، میزان آنزیم، در سطوح شوري 50 و 75 میلی مولار، به ترتیب 2/78 و 3/22 برابر و در شوري 100 میلی مولار، 1/94 برابر، در مقایسه با شاهد شد، اما در پرلت میزان آنزیم، در سطح شوري 50، 75 و 100 میلی مولار، به ترتیب 2/18 و 2/3 و 1/57 برابر، در مقایسه با شاهد شد.
استفاده از اپی براسینولید، تاثیر معنی داري، بر افزایش آنزیم کاتاز داشت. با کاربرد اپی براسینولید، با غلظت 6 میکرومولار، در پرلت میزان آنزیم کاتالاز در شوري 50 میلی مولار، 1/43 برابر، در شوري 75 میلی مولار 1/71 برابر و در شوري 100 میلی مولار 1/19 برابر شاهد شد اما در فلیم سیدلس در تیمار مشابه اپی براسینولید، میزان آنزیم در سطوح شوري 50 و 75 میلی مولار، به ترتیب 1/62 و 1/78 برابر و در شوري 100 میلی مولار 1/34 برابر شاهد شد.
کاربرد متیل جاسمونات، تاثیر مثبتی بر افزایش میزان آنزیم کاتالاز، در هر دو رقم داشت. با کاربرد متیل جاسمونات، با غلظت 6 میلی مولار، میزان آنزیم کاتالاز، در پرلت، در سطوح شوري 50، 75 و 100 میلی مولار به ترتیب، 2/08، 2/64 و 1/62 برابر شاهد و در فلیم سیدلس، مقدار این آنزیم، در سطوح شوري 50، 75 و 100 میلی مولار، به ترتیب، 2/5 برابر و 2/89 برابر و در شوري 100میلی مولار، 1/86 برابر شاهد شد.
میزان آنزیم آسکوربات پراکسیداز با افزایش شوري افزایش یافت، اما در هر دو رقم، این افزایش تا سطح شوري 75 میلی مولار بود و از این سطح شوري به بعد، یک روند کاهشی را دنبال نمود. میزان آنزیم، در فلیم سیدلس، در سطوح شوري 50 و 75 میلی مولار، نسبت به تیمار شاهد به ترتیب 1/15 و 1/23 برابر و در سطح 100 میلی مولار 0/85 برابر شد.
با کاربرد اپی براسینولید، با غلظت 6 میکرومولار، میزان آنزیم در پرلت، در شوري 50 میلی مولار 1/54 برابر، در شوري 75 میلی مولار 1/5 برابر و در شوري 100 میلی مولار، 1/21 برابر در مقایسه با تیمار شاهد شد. کاربرد متیل جاسمونات، تاثیر معنی داري بر افزایش آنزیم، در شرایط شوري داشت. با کاربرد متیل جاسمونات، با غلظت 6 میلی مولار، میزان آنزیم در مقایسه با شاهد در پرلت در شوري 50 میلی مولار، 1/91 برابر و در شوري 75 میلی مولار 2/06 برابر و در شوري 100 میلی مولار، 1/32 برابر شد. در هر دو رقم، میزان آنزیم با کاربرد متیل جاسمونات تا سطح شوري 75 میلی مولار، از یک روند افزایشی و از آن سطح شوري به بعد، داراي روند کاهشی بود.
میزان آنزیم گایاکول پراکسیداز، تا سطح شوري 75 میلی مولار، افزایش و از آن به بعد کاهش داشت. در پرلت در سطوح شوري 50، 75 و 100 میلی مولار، میزان این آنزیم، در مقایسه با شاهد به ترتیب 1/43، 1/5 و 0/77 برابر بود. در هر دو رقم کاربرد اپی براسینولید باعث افزایش این آنزیم گردید. در هر دو رقم، در سطوح شوري 0 - شاهد - و 100 میلی مولار، اختلاف معنی داري از لحاظ آماري بین غلظت هاي 3 و 6 میکرومولار اپی براسینولید دیده نشد.
متیل جاسمونات، تاثیر مثبتی، بر افزایش آنزیم گایاکول پراکسیداز، در سطوح مختلف شوري داشت. در فلیم سیدلس، در سطح شوري 100 میلی مولار و در پرلت در سطوح 0 و 100 میلی مولار، تفاوت معنی داري از نظر آماري، بین غلظت هاي 3 و 6 میلی مولار متیل جاسمونات، مشاهده نشد. با کاربرد 6 میلی مولار متیل جاسمونات، میزان آنزیم در پرلت، در سطوح شوري 50، 75 و 100 میلی مولار، به ترتیب، 1/94 و 2/06 و 1/44 برابر شاهد و در فلیم سیدلس با غلظت مشابه متیل جاسمونات، میزان آنزیم، در شوري 50 میلی مولار، 2/02 برابر، در شوري 75 میلی مولار، 1/89 برابر و در شوري 100 میلی مولار، 1/56 برابر شاهد شد.
بحث
نتایج این پژوهش نشان داد که با افزایش شوري، میزان آنزیمهاي آنتیاکسیدانی اندازهگیري شده، افزایش یافتند، اما این روند افزایشی تا سطح شوري 75 میلیمولار بود، از این سطح شوري تا شوري 100 میلیمولار، میزان این آنزیمها، رو به کاهش نهادند - جداول . - 1-3
میزان فعالیت آنزیمهاي آنتیاکسیدانی، تحت تأثیر تنش شوري افزایش می یابد، اما میزان افزایش آنها، بین گونههاي گیاهی و حتی درون گونههاي مشابه، به مقدار زیادي متفاوت است . - Molassiotis et al., 2006 - در این پژوهش، میزان فعالیت آنزیمهاي آنتیاکسیدان، در بین دو رقم متفاوت بود و در رقم پرلت، میزان فعالیت آنزیمها در سطوح شوري بالا بیشتر بود.
Muscolo و همکاران - 2003 - بیان نمودند که در گونههاي متحمل به شوري، میزان فعالیتهاي آنتیاکسیدان هاي آنزیمی و غیرآنزیمی، در پاسخ به شوري، افزایش یافت، ولی در گونههاي حساس به شوري، میزان این فعالیتها، ضعیف بود، که با نتایج این پژوهش، در مورد فعالیت بیشتر سیستم آنتیاکسیدانی آنزیمی در پرلت - متحمل به شوري - همسویی دارد.
در شرایط تنش شوري شدید، سیستمهاي آنزیمی آنتیاکسیدانی دفاعی گیاه، از هم پاشیده، در نتیجه با صدمه شدید به ترکیبات و اندامکهاي درون یاختهاي، باعث مرگ گیاه میگردد
در این پژوهش، نیز در سطح شوري 100 میلیمولار، در هر دو رقم مشاهده نمودیم که فعالیتهاي آنزیمی، روند نزولی پیدا نمودند که این نتایج بیانگر آن است که تعادل میان تولید و حذف گونههاي فعال اکسیژن - توسط سیستمهاي دفاعی - در هر دو رقم بهمریخته که این نتایج با یافتههاي Apel و - 2004 - Hirt مطابقت دارد. همچنین، این نتایج با یافتههاي Hertwig و همکاران - 1992 - همسو میباشد، که بیان نمودند در تنشهاي شوري شدید، فعالیت آنزیمهاي پروتئاز، افزایش یافته و باعث از همپاشیدن پروتئین کاتالاز میشوند
