بخشی از مقاله
چکیده
سلولهاي گیاهی اغلب با برنامهریزي مجدد بیان ژن که منجر به تغییر متابولیتهاي سازگار شده میشود، تحمل به سرما را افزایش میدهند. در گیاهان این فرایند توسط دوره سازگاري به سرما تسریع میشود. در این مطالعه، تغییر کربوهیدراتها تحت تنش سرما در دو ژنوتیپ گندم متحمل به تنش سرما - - نورستار - گندم نان متحمل به تنش سرما - و گردیش - گندم دوروم متحمل به تنش سرما - و دیگريSRN - گندم دوروم حساس به تنش سرما - مورد بررسی قرار گرفت. گیاهچه ها پس از فرایند سازگاري - 4 ºC - یا بطور مستقیم - بدون مرحله سازگاري - در معرض تنش سرما 12 - -5 ºC ساعت و 24 ساعت - قرار گرفتند.
میزان کربوهیدراتها تحت تیمارهاي آزمایش اختلاف معنیدار نشان داد به طوري که تنش سرما در گیاهان سازگارشده سبب افزایش میزان ساکارز، گلوکز و فروکتوز مخصوصا در نورستار و گردیش در مقایسه با SRN شد. این پاسخ ها ممکن است نشانهاي براي ارتباط دیگر متابولیتها یا فعالیت آنزیمها و نقش کربوهیدراتهاي محلول براي ایجاد تحمل نسبی در برابر تنش اکسیداتیو القا شده توسط سرما در گندم نان و دوروم باشد.
مقدمه
گندم دوروم دومین گونه مهم جنس گندم در دنیا بوده و حدود 10 درصد از کل مساحت کشت جهانی گندم به آن اختصاص دارد و بیشترین مساحت کشت این محصول 10 - میلیون هکتار - در منطقه مدیترانه قرار دارد
ضرورت توجه به گندم دوروم جهت تهیه ماکارونی با کیفیت مطلوب، به تبع افزایش جمعیت انسانی و نیاز مبرم به مواد اولیه مورد لزوم، در حال حاضر بیش از پیش آشکار میباشد. بر اساس گزارشهاي متعدد گندم دوروم تحمل کمتري به تنش سرما در مقایسه با گندم نان دارد
کشت و کار دوروم در ایران به طور سنتی و از دیرباز در مناطق دیم گرمسیر و نیمه گرمسیري کشور با ارتفاع 400-1200 متر از سطح دریا مرسوم بوده و طی سالهاي اخیر و با ورود و معرفی گندمهاي نان جدید و اصلاح شده با عملکرد بالا نسبت به گندم دوروم، شناسایی و معرفی ارقام مناسب دوروم با عملکردي تقریباً معادل گندم نان مخصوصاً براي مناطق سردسیر دیم، بیش از پیش احساس میشود. استقرار گیاه تحت تنش سرما منجر به القاي بیان ژنهاي تحمل به سرما میشود که از طریق روشهاي فیزیولوژیک، متابولیک و مولکولی قابل ارزیابی است
تجمع کربوهیدراتهاي محلول یکی از بهترین پاسخهاي شناخته شده گیاهان به تنش سرما است که همزمان با شروع تنش سرما آغاز میشود. تغییر در میزان کربوهیدراتها جهت تحمل تنش داراي اهمیت ویژهاي میباشد زیرا داراي ارتباط مستقیم با فرآیندهاي فیزیولوژیکی نظیر فتوسنتز، انتقال و تنفس میباشد
در بسیاري از مطالعات، مقادیر کل کربوهیدراتها با افزایش شدت تنش افزایش مییابد و این نشان میدهد که این ترکیبات میتوانند سهم معنی داري را در تنظیم اسمزي داشته باشند . بررسیهاي انجام شده گویاي وجود یک همبستگی معنیدار بین تحمل به سرما و تجمع کربوهیدارتهاست، چرا که از یکسو اندوخته این کربوهیدراتها میتواند نقش تغذیهاي در دوره سازگاري به سرما و دوره بهبود پس از تنش داشته باشد و از سوي دیگر کربوهیدراتهاي محلول قادرند به ایفاي نقش مستقیم در القاي تحمل به سرما بپردازند .
همزمان با آغاز سازگاري روند تجمع ديساکاریدها و منوساکاریدهاي محلول در برگ و طوقه گیاه شروع میشود. در شرایط محیطی تحت کنترل، طی نخستین روزهاي اعمال تیمار سرما میزان گلوکز، فروکتوز و ساکارز به عنوان سه کربوهیدرات شاخص به شدت افزایش یافته و در ادامه تیمار سرما به سطح ثابتی رسیده و یا اینکه رو به افول مینهد .به عنوان مثال، غلات زمستانه طی فرآیند سازگاري به سرما قادرند ضمن ارتقا ظرفیت فتوسنتزي ظرفیت تجمع ساکارز را نیز افزایش دهند که این امر ناشی از توان بالاي تبدیل کربوهیدارتهاي سیتوسولی به فروکتان هاي واکوئلی است
مواد و روش ها
کشت و اعمال تنش
سه ژنوتیپ گندم با نامهاي SRN - گندم دوروم - ، گردیش - گندم دورم - و نورستار - گندم نان - مورد بررسی قرار گرفتند.
گیاهچههاي دو هفتهاي به دو قسمت تقسیم شدند. بخشی از آنها در دماي 23 درجه سانتیگراد و شرایط فوقالذکر نگهداري شده و بخشی دیگر به دماي 4 درجهسانتیگراد جهت سرما سازگاري انتقال یافت. به منظور سرماسازگاري، گیاهچهها دو هفته در این دما نگهداري شدند. نمونهگیري پس از گذشت 7 و 14 روز در این شرایط از گیاهان انجام شد. سپس، گیاهچهها به دماي -5 درجه سانتیگراد منتقل شده و نمونهگیري 12 و 24 ساعت پس از اعمال تنش انجام شد.
اندازهگیري قندهاي محلول گیاهی
آزمایش جهت تعیین غلظت قندهاي محلول در گیاه با اعمال تغییراتی طبق روش - 1995 - AOAC1 انجام گرفت. مواد مورد نیاز و نحوه آمادهسازي واکنشگرها شامل اتانول802 درصد - جهت تهیه آن میتوان از اتانول 96 درصد موجود در بازار استفاده نمود - بود.
مطالعه کیفی قندها با دستگاه HPLC
در این مرحله براي اندازهگیري غلظت هر یک از قندهاي مد نظر از دستگاهHPLC3 - مدل کنوئر4، آلمان - استفاده شد. براي تهیه محلول استاندارد جهت قرائت با دستگاه HPLC با توجه به غلظت قندهاي مورد نظر در نمونهها، رقتهاي مختلفی - در آزمایش انجام شده 5 رقت با نسبتهاي ثابت از قندهاي گلوکز، ساکارز و فروکتوز تهیه شدند - از محلولی شامل تمام قندهاي مورد مطالعه تهیه کرده و به دستگاه تزریق میکنیم. نمودارهاي حاصل را رسم و با بدست آوردن معادله همبستگی بین آنها با اطمینان از R2 بیشتر از 99 درصد میتوان غلظت قند هر نمونه را بدست آورد.
نتیجه گیري و بحث
ساکارز تنش سرما از جمله تنشهایی است که با افزایش فعالیت ساکارز سینتاز سبب تغییر در میزان ساکارز محلول میشود. ساکارز در تنظیم اسمزي، سوخت و ساز کربوهیدراتها، آمینواسیدها و لیپیدها، بیوسنتز دیوارهها، تولید انرژي، تولید متابولیتهاي ثانویه، ساخت و نگهداري پروتئینها و پاسخ به تنشها ایفاي نقش میکند
میزان ساکارز اندازه گیري شده تفاوت معنیداري را در بین تیمارهاي مختلف نشان داد. در شرایط کنترل شده تفاوت بین ژنوتیپهاي SRN و نورستار معنیدار نبوده ولی ژنوتیپ گردیش داراي ساکارز کمتري از دو ژنوتیپ دیگر بود. در فاز سازگاري بعد از 7 و 14 روز میزان ساکارز در هرسه ژنوتیپ افزایش معنیداري را نشان داد که این افزایش در ژنوتیپ نورستار بیشتر از دو ژنوتیپ دیگر مشاهده شد
شکل-1 اثر تیمارهاي دمایی بر میزان ساکارز در ژنوتیپهاي گندم در شرایط کنترل شده - I - - 25°C - ، فاز سازگاري - 4°C - بعد از 7 روز - II - و 14 روز - III - ، فاز سرما - -5°C - بعد از 12 ساعت - IV - و 24 ساعت - V - در گیاهان سازگار شده و فاز سرما - -5°C - بعد از 12 ساعت - VI - و 24 ساعت - VII - در گیاهان سازگار نشده. ستونهاي هاشور خورده، بدون هاشور و تیره به ترتیب مربوط به ژنوتیپهاي گندم دوروم SRN - و گردیش - و گندم نان - نورستار - میباشند. تیمارهاي با حرف یا حروف مشترك اختلاف معنیدار ندارند.
میزان ساکارز در فاز سرما در گیاهان سازگار شده نورستار و گردیش پس از یک کاهش در 12 ساعت، افزایش نشان داد در حالیکه در SRN روند کاهشی مشاهده شد. روند تغییرات ساکارز در گیاهان سازگار شده و سازگار نشده مشابه نبود و همانند سایر فاکتورهاي موثر در تنش میزان ساکارز در گیاهان سازگار شده در فاز سرما بیشتر از گیاهان کنترل بود اما در گیاهان غیر سازگارشده تفاوت معنیداري را با گیاهان شاهد نشان نداد.
در گیاهان سازگار نشده در فاز سرما میزان ساکارز تغییرات شدیدي در مقایسه با گیاهان شاهد نشان نداد. به نظر میرسد که میزان ساکارز در ژنوتیپ نورستار بیشتر تحت تاثیر سازگاري قرار گرفت و افزایش قابل توجهی را در فاز سازگاري نشان داد که این افزایش ساکارز در فاز سرما نیز حفظ شد به طوري که بیشترین میزان ساکارز اندازهگیري شده ساکارز در این ژنوتیپ و در فاز سازگاري بعد از 14 روز بود. همبستگی ساکارز با شاخص نشت الکترولیتی، مالون ديآلدهید و پراکسید هیدروژن منفی و معنیدار بود
