بخشی از مقاله
چکیده
تحقیق حاضربه منظور بررسی اثر گلایسین بتائین بر پرولین و اسانس شمعدانی عطری در شرایط تنش خشکی انجام شد. این آزمایش بصورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی در 3 تکرار صورت گرفت. فاکتور تنش خشکی با 3 سطح 100 - درصد ظرفیت زراعی، 70 درصد ظرفیت زراعی و 50 درصد ظرفیت زراعی - و فاکتور محلولپاشیدر 3 سطح - شاهد، گلایسین بتائین 50 میلیمولار، گلایسین بتائین 100 میلیمولار - بود .
نتایج تحقیق نشان داد که خشکی 40 درصد ظرفیت زراعی سبب کاهش درصد اسانس و افزایش پرولین شد. تیمار محلولپاشی 100 میلیمولار گلایسین بتائین سبب افزایش درصد اسانس و کاهش پرولین شد. تیمار ترکیبی 100 درصد ظرفیت زراعی و گلایسین بتائین 100 میلیمولار دارای بیشترین عملکرد اسانس بود.
مقدمه
شمعدانی عطری - Pelargoniumgraveolens L - گیاهی کند رشد و چند ساله از خانواده Geraniaceae است. گیاهان این خانواده اغلب علفی هستند و بهندرت به حالت چوبی در میآیند. گونههای مختلف شمعدانی گیاهان گلداری هستند که از نظر اقتصادی دارای اهمیت میباشند. عصاره هیدرولیکی برگ گیاه شمعدانی عطری غنی از ترکیبات فلانوییدی و اسیدهای چرب ضروری است . - CavarandMaksimovic, 2012 - انواع ویتامینها مانند ویتامین A و E و کوماین نیز از ترکیبات شاخص این عصاره است. بخش مورد استفاده این گیاه جهت اسانسگیری برگها و قسمتهای هوایی گیاه است. میزان اسانس حاصل از این گیاه بسیار وابسته به سن گیاه است و با افزایش سن گیاه میزان آن کاهش مییابد. اسانس این گیاه حاوی ژرانیول - Geraniol - ، سیترونلول - Citronelol - ، ترپینئول - Terpineol - ، و الکلها میباشد .
خشکی یکی از مهمترین تنشهای محیطی که مورفولوژی، فیزیولوژی و بیوشیمی گیاه را تحت تأثیر قرار می دهد و اثرات عمدهای بر تولیدات کشاورزی می گذارد.تنش خشکی متابولیسم مزوفیل را متأثر و از طریق کاهش سنتزآنزیم ریبولوز-بیفسفاتو کاهش فعالیت روبیسکو و یا هر دو ظرفیت فتوسنتزی را کاهش میدهد. جلوگیری از رشد همراه با بسته شدن روزنههاجزءاولین پاسخهای گیاهان به خشکی است.
مکانیزم فتوسنتزی در کلروپلاستها عمدتاً پیچیده است و در طی مراحل اولیه خشکی محدودیت عمده در فتوسنتز ناشی از بسته شدن روزنههامیباشد . - Simoglouet al., 2006 - نقصان در فتوسنتز خالص در اثر تنش خشکی بیشتر به بسته بودن روزنه یا همان کاهش هدایت روزنهای مربوط است. بنابراین تنشهایخشکی دارای تأثیرات مخربی بر روی متابولیسم گیاه بوده که میزان رشد در مراحل مختلف و همچنین میزان فتوسنتز را تحت شعاع قرار میدهد. از طرفی در کشاورزی محصول خوب، مقاوم به شرایط محیطی و با کیفیت ما را به سمت و سوی سود آوری بالا هدایت خواهد کرد.
بنابراین برای دستیابی به محصول خوب و با کیفیت باید از جدیدترین و پیشرفتهترین تکنولوژیهای نوین کشاورزی استفاده نمود - . - Sauheitl et al., 2009گلایسین بتائین در اغلب گونههای گیاهی در پاسخ به تنش خشکی سنتز میشود. گلایسین بتائین میتواند به طور سریع در برگها نفوذ کرده و به سایر اندامهای گیاه منتقل شود - Sakamoto & . - Murata, 2002کاربرد خارجی گلایسین بتائین و اسیدهای آمینه جهت تعدیل آثار سو تنش خشکی توسط پژوهشگران مختلفی گزارش شده است. برای مثال محمدزمانی و همکاران - 1392 - نشان دادند کهکاربرد خارجی گلایسین بتائین تحت تنش خشکی سبب بهبود خواص کمی و کیفی ارقام مختلف انگور شد. بنابراین در این مطالعه اثر اسید آمینه گلایسین بتائین بر خصوصیات مورفوفیزیولوژیکی گل شمعدانی عطری تحت تنش خشکی بررسی خواهد شد.
مواد و روشها
تحقیق حاضربه منظور بررسی اثر گلایسین بتائین روی شمعدانی عطری در شرایط تنش خشکی در سال 1396 در شرایط گلخانهای با فتوپریود 16 ساعت - تاریکی/ روشنایی - و دمای29°C - شب/ روز - در کرج انجام شد . این آزمایش بصورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی در 3 تکرار صورت گرفت. مواد گیاهی استفاده شده در این طرح شامل 135 نشاهای4 برگیاز شمعدانی عطری بود که به گلدانهای پلاستیکی قطر دهانه 16 با خاک لومی منتقل شدند.
فاکتور تنش خشکی با 3 سطح 100 - درصد ظرفیت زراعی، 70 درصد ظرفیت زراعی و 50 درصد ظرفیت زراعی - و فاکتور محلولپاشی در 3 سطح - شاهد، گلایسین بتائین 50 میلیمولار، گلایسین بتائین 100 میلیمولار - بود. ظرفیت زراعی خاک استفاده شده در این آزمایش با استفاده از دستگاه محفظه تحت فشار بدست آمد. سپس با توجه به وزن خاک هر گلدان مقدار آب لازم برای هر تیمار مشخص شد. مدت زمان اعمال تنش 2 ماه بود.
-متغییرهای تحقیق سنجش میزان پرولین به کمک اسپکتروفتومتری و در دمای 25 ±1ºC با استفاده از روش Batres - 1973 - اندازهگیری شد. استخراج اسانس بهروش تقطیر با آب و با استفاده از دستگاه اسانسگیر - کلونجر - انجام گرفت
-تجزیهوتحلیل آماری
کلیه دادههای به دست آمده حاصل از سنجش متغیرها با نرمافزار آماریSAS مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. مقایسه میانگین دادهها در سطح معنیدار %1 یا %5 با آزمون چند دامنه دانکن بررسیشد.
نتایج و بحث
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثرات اصلی تنش خشکی و گلایسین بتائین بر پرولین، درصد و عملکرد اسانس معنی-دار شد - P≤0.05 - - جدول . - 1 برهمکنش تنش خشکی و گلایسن بتائین بر علکرد اسانس معنیدار شد - P≤0.05 - - جدول . - 1 نتایج مقایسه میانگین نشان داد که بیشترین پرولین در تیمار 40 درصد ظرفیت زراعی - 1/08 میکرومول در گرم وزن تر - و کمترین مقدارآن در 100 درصد ظرفیت زراعی 0/48 - میکرومول در گرم وزن تر - مشاهده شد - شکل . - 1
همچنین بیشترین و کمترین پرولین در تیمارهای محلولپاشی گلایسین بتائین 100 میلیمولار 0/84 - میکرومول در گرم وزن تر - و شاهد 0/56 - میکرومول در گرم وزن تر - بدست آمد - شکل . - 1 تجمع اسمولیتهایی همچون پرولین، یکی از شناختهشدهترین مکانیسمهای افزایش تحمل تنش در گیاهان میباشد. همچنین پیشنهاد شده که تجمع پرولین ملاک مناسبی برای انتخاب گونههای متحمل نسبت به شرایط استرس میباشد . - Ahmad et al., 2009 - در پاسخ به تنش شوری و خشکی در گیاهان عالی، پرولین در سیتوسول تجمع مییابد . - Ketchum et al., 1991 - مطالعات متعدد پرولین را به عنوان یک آنتیاکسیدان معرفی کردهاند و پیشنهاد شده است که جاروب کننده گونههای فعال اکسیژن میباشد
مطالعات روی موتانت آرابیدوپسیس که فاقد توانایی تجمع پرولین کافی بودند نشان داد که این گیاهان نسبت به گونه طبیعی، فاقد توانایی جوانه زنی در محیط شور و ادامه رشد در این محیط بودند . - Werner and Finkelstein, 1995 - همچنین پرولین موجب افزایش بیان پروتئینهای مرتبط با افزایش تحمل تنش و توسعه تحمل به تنش در گیاهان میشود .
همچنین گزارش شده که تنش شدید موجب توقف فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان کاتالاز و پراکسیداز در گیاهان میشوند، اما فعالیت این آنزیمها در حضور پرولین به طور معنیداری بیشتر از زمانی بود که پرولین کمتری وجود داشت. چنین پیشنهاد شده است که افزایش فعالیت سیستم آنتیاکسیدانی توسط پرولین، گیاهان را در مقابل خسارتهای اکسیداتیو ناشی از تنش محافظت مینماید.
کاهش 58 درصدی درصد اسانسدر تیمار 40 درصد ظرفیت زراعی - 0/68 درصد - نسبت به تیمار 100 درصد ظرفیت زراعی 0/29 - درصد - مشاهده شد. از طرف دیگر، افزایش 40 درصدی برای درصد اسانسدر تیمار محلولپاشی گلایسین بتائین 100 میلیمولار 0/68 - درصد - نسبت به شاهد 0/41 - درصد - گزارش شد. اثر متقابل تنش خشکی*محلولپاشی بر عملکرد اسانس معنیدار شد. مقایسه میانگین نشان داد که بیشترین عملکرد اسانس در تیمار 100 درصد ظرفیت زراعی* گلایسین بتائین 100 میلیمولار و کمترین مقدار آن در تیمار 100 درصد ظرفیت زراعی* محلولپاشی شاهد - کاهش 90 درصدی - بدست آمد. کاهش درصد و عملکرد اسانس در گیاهان مختلف تحت تاثیر تنش خشکی گزارش شده است
گزارش شده است که در تنشهای ملایم درصد اسانس افزایش ولی با افزایش شدت تنش مقدار اسانس کاهش مییاید. در تنشهای شدید گیاه مقدار زیادی از مواد فتوسنتزی خود را صرف تولید ترکیبات تنظیمکننده اسمزی نظیر پرولین، گلایسین بتائین و ترکیبات قندی همانند ساکاروز، فروکتوز و فروکتان میکنند تا بتوانند شرایط لازم جهت ادامه حیات خود را فراهم کنند. این ترکیبات برای گیاهان هزینهبر است و برای جبران آنها نیاز به کاهش اساس میباشد .
جدول-1 تجزیه واریانس محلولپاشی گلایسین بتائین و تنش خشکی بر پرولین و اسانس شمعدانی عطری
