بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، تغییرات مقادیر LT50، نشاسته و قندهاي محلول - ساکاروز، گلوکز، فروکتوز و رافینوز - طی مراحل سازگاري طبیعی به سرما و خروج از سازگاري در سه رقم انگور خلیلی، عسگري و پرلت مورد ارزیابی قرار گرفت. شاخههاي یکساله تاكهاي رشدیافته در باغ از این سه رقم، به طور جداگانه طی شش مرحله از آبان تا فروردین به صورت ماهیانه برداشت و مقادیر LT50 جوانهها با روش نشتیونی و میزان نشاسته آنها با دستگاه اسپکتروفتومتر تعیین شد.
همچنین غلظت قندهاي محلول جوانهها با دستگاه کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا - HPLC - سنجیده شد. در تمامی مراحل نمونهبرداري، بین مقاومت به سرماي ارقام اختلاف معنیداري در سطح %1 مشاهده شد. در بهمن ماه LT50 ارقام خلیلی، عسگري و پرلت به ترتیب -25/78، -22/43 و -20/23 درجهسانتیگراد بود. همبستگی مثبتی بین غلظت نشاسته و مقادیر LT50 در هر سه رقم مشاهده شد. محتواي نشاسته ارقام از آبان تا بهمن کاهش و از اسفند تا فروردین تا حدودي افزایش یافت.
غلظت قندهاي محلول در تمام مراحل اندازهگیري به طور معنیداري - P≤0/01 - تحت تاثیر رقم قرار گرفت. الگوي فصلی تغییرات غلظت قندهاي محلول برعکس نشاسته بود. غلظت رافینوز در این مرحله در ارقام خلیلی، عسگري و پرلت به ترتیب 17/91، 13/96 و 10/03 میکرومول در گرم وزن تر بود. در بین قندهاي محلول بیشترین میزان همبستگی مربوط به رافینوز بود. حداکثر تحمل به سرما زمانی مشاهده شد که جوانهها ارقام داراي بالاترین مقدار قندهاي محلول بودند که حاکی از ارتباط این قندها با تحمل به سرما در انگور میباشد.
کلمات کلیدي: انگور، تحمل به یخ زدگی، قندهاي محلول
مقدمه
در بسیاري از محصولات باغبانی، داشتن دانش راجع به تحمل یخزدگی و دینامیک سازگاري به سرما و نیز خروج از مرحله سازگاري و فهم تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مرتبط با آنها هم به لحاظ تئوري و هم تجاري حائز اهمیت بوده و میتواند براي اصلاح مقاومت به سرما در گونه ها و ارقام انگور از طریق مهندسی ژنتیک موثر باشد. طی فصل خواب، نشاسته موجود در تنه و شاخه یکساله و دوساله و جوانهها به کربوهیدراتهاي محلول تبدیل میشوند این تغییر، تحمل به یخزدگی را در این اندامها افزایش میدهد.
نقشهاي متعددي راجع به تاثیر قندها در تحمل یخزدگی از قبیل اثرات اسمزي، کاهش نقطه انجماد در جوانه فراسرد شده، حفاظت از پروتئینها و غشاءها در برابر یخزدگی و تولید انرژي پیشنهاد شده است ساکاروز یکی از قندهاي محلول است که در رابطه با ارتباط این قند با تحمل به سرما مطالعات زیادي انجام شده است. در طی سازگاري به سرما در ریشههاي یونجه غلظت ساکاروز، استاکیوز و رافینوز افزایش ولی غلظت گلوکز، فروکتوز و نشاسته کاهش یافته است.
تنش سرما منجر به افزایش میزان گلوکز، فروکتوز، ساکاروز و رافینوز در آرابیدوپسیس شده است در مطالعه حاضر، تحمل به سرما ، تغییر در محتواي نشاسته و قندهاي محلول - ساکاروز، گلوکز، فروکتوز و رافینوز - سه رقم خلیلی، عسگري و پرلت طی شش مرحله از آبان تا فروردین ماه ارزیابی شد.
مواد و روشها
در این مطالعه، ارقام خلیلی، عسگري و پرلت براي اندازهگیري تغییرات نشاسته و قندهاي محلول انتخاب و از هر رقم پنج بوته با رشد یکنواخت در محل باغ مادري ایستگاه تحقیقات انگور ملایر براي انجام کارهاي بعدي علامت گذاري شد. این پژوهش در قالب طرح بلوك هاي کامل تصادفی طی شش مرحله از آبان تا فروردین به صورت ماهیانه انجام شد. در هر مرحله از نمونهبرداري، پنج قلمه به طول 20-25 سانتی متر از گره هاي میانی شاخه هاي یکساله از اطراف هر بوته انتخاب و جمع آوري شد.
شاخه ها پس از اتیکت گذاري، درون کیسه هاي پلاستیکی گذاشته و بلافاصله درون نیتروژن مایع منجمد و براي اندازهگیري هاي بعدي به آزمایشگاه بیوشیمی دانشگاه خوارزمی تهران منتقل شدند. بررسی مجدد مقاومت به سرماي این ارقام با استفاده از روش نشتیونی - کریمی و ارشادي،انجام شد. استخراج و اندازهگیري نشاسته با روش هج و هوفرایتر صورت گرفت. غلظت نشاسته بر اساس منحنی استاندارد محلول نشاسته تعیین و به صورت میکرومول گلوکز در گرم وزن تر بیان شد. استخراج قندهاي محلول به روش شین و همکاران انجام شد. تجزیه دادهها با نرم افزار آماري SAS 9.1 مقایسه میانگین ها به روش آزمون چند دامنه اي دانکن در سطح 0/05 انجام شد.
نتایج و بحث
بر اساس نتایج تجزیه واریانس، اختلاف معنیداري - P≤0/01 - بین مقاومت به سرماي - مقادیر - LT50 ارقام در هر شش مرحله ارزیابی آبان، آذر، دي، بهمن، اسفند و فروردین وجود داشت. در هر سه رقم، مقاومت به سرما همزمان با کاهش دما افزایش و در بهمن ماه به حداکثر میزان در تمامی مراحل نمونهبرداري رسید. با افزایش تدریجی دما در اسفند ماه مقاومت به سرما رو به کاهش گذاشت و این روند تا آخرین مرحله نمونه برداري ادامه داشت. تفاوت ارقام در مقاومت به سرما ممکن است با پایه ژنتیکی آنها و توانایی واکنشهاي دفاعی متابولیکی طی سازگاري به سرما مرتبط باشد. اختلاف معنیداري بین غلظت نشاسته ارقام در همه مراحل نمونهبرداري در سطح %1 مشاهده شد.
غلظت نشاسته از زمان شروع نمونهبرداري در آبان ماه تا بهمن ماه در هر سه رقم رو به کاهش گذاشت. این تغییرات ضمن کاهش پتانسیل اسمزي در بافتها، باعث محافظت بافتها و افزایش تحمل به یخزدگی در گیاهان افزایش میدهد مارکوات و همکاران بیان کردند که جوانههاي در حال خواب درختان هلو قادر به جذب مولکول هاي اسمزي و پر انرژي از بافتهاي مجاور نیستند به همین خاطر از ذخایر نشاسته اي خود براي سنتز این قبیل مولکول ها مانند ساکاروز و رافینوز استفاده می کنند غلظت نشاسته ارقام خلیلی، عسگري و پرلت در مرحله رکود عمیق در بهمن ماه نسبت به مرحله شروع سازگاري به سرما در آبان به ترتیب %48، %46 و % 43 کاهش یافت که نشان دهنده تجزیه مقادیر بیشتر نشاسته به کربوهیدراتهاي محلول در ارقام با مقاومت بیشتر به سرما میباشد.
همزمان با شکست خواب و قبل از شکوفایی میزان نشاسته افزایش یافت. در مراحل شروع رکود، غلظت نشاسته در جوانه رقم خلیلی به مراتب بیشتر از ارقام عسگري و پرلت بود که این تفاوت تا مرحله رکود عمیق - بهمن ماه - مشهود بود ولی از بهمن تا فروردین سطح نشاسته جوانهها در رقم عسگري افزایش بتاًنس بیشتري یافت و تقریباً مشابه رقم خلیلی بود در حالیکه رقم پرلت در این مرحله نیز داراي ذخایر نشاسته خیلی کمتري در جوانهها بود.
بین تجمع نشاسته و مقادیر LT50 برآورد شده براي هرکدام از ارقام و نیز میانگین دماي پنج روز قبل از نمونهبرداري همبستگی مثبت معنیداري - P ≥0/01 مشاهده شد. غلظت قندهاي محلول ساکاروز، گلوکز و رافینوز در هر شش مرحله اندازهگیري و فروکتوز از بهمن تا فروردین در سطح %1 تحت تاثیر نوع رقم قرار گرفت. تفاوت در غلظت فروکتوز جوانههاي سه رقم انگور از آبان تا دي در سطح %5 معنیدار شد. الگوي فصلی تغییرات غلظت قندهاي محلول برعکس نشاسته بود. به طور کلی غلظت قندهاي محلول طی سازگاري به سرما افزایش و در زمستان - دي و به ویژه بهمن ماه - به اوج خود رسیده و به سمت بهار کاهش یافت.
کمترین غلظت ساکاروز جوانه انگور در هر شش مرحله اندازهگیري در رقم پرلت مشاهده شد. در سه مرحله اول اندازهگیري، غلظت ساکاروز جوانههاي رقم خلیلی بیش از رقم عسگري بود ولی در سه مرحله بعدي این دو رقم تفاوت کمی از نظر غلظت ساکاروز جوانه داشتند کمترین غلظت گلوکز در تمام مراحل مربوط به رقم پرلت بود. غلظت گلوکز در رقم خلیلی در تمام مراحل به جز فروردین ماه بیشتر از رقم عسگري بود. بیشترین غلظت گلوکز اندازهگیري شده در رقم خلیلی در بهمن ماه مشاهده شد ولی در دو رقم دیگر حداکثر غلظت این قند محلول در ديماه یافت شد.
در تمام مراحل اندازهگیري، غلظت فروکتوز جوانه ارقام خلیلی و عسگري تشابه زیادي با هم داشت ولی رقم پرلت از این نظر تفاوت چشمگیري با دو رقم اخیر داشت. بیشترین غلظت فروکتوز در ارقام خلیلی و عسگري در بهمن ماه مشاهده شد با این حال در رقم پرلت بیشترین غلظت این قند در ديماه دیده شد. در ارقام خلیلی و عسگري بین غلظت گلوکز و فروکتوز با مقادیر LT50 و میانگین دماي پنج روز قبل از نمونهبرداري همبستگی منفی و معنیداري مشاهده شد ولی این همبستگی در مورد رقم پرلت معنیدار نشد.
غلظت رافینوز در پاییز شروع به افرایش نموده و در دي و بهمن به حداکثر رسید و پس از آن تا بهار شروع به کاهش کرد. بیشترین غلظت رافینوز در بهمن ماه همزمان با اوج مقاومت به سرماي ارقام مشاهده شد. غلظت رافینوز در این مرحله در ارقام خلیلی، عسگري و پرلت به ترتیب 17/91، 13/96 و 10/03 میکرومول در گرم وزن تر بود. در اسفند و به ویژه فروردین ماه غلظت این الیگوساکارید به تدریج کاهش پیدا کرد که با افزایش دماي محیط و کاهش مقاومت به سرماي ارقام در ارتباط بود.
الگوي تغییرات رافینوز مشابه با تغییرات مقاومت به سرما ارقام بود و همبستگی بالایی بین غلظت رافینوز و مقادیر LT50 ارقام مشاهده شد به طوري که رقم مقاوم به سرماي خلیلی و رقم حساس پرلت در تمامی مراحل نمونهبرداري به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار الیگوساکارید رافینوز را در جوانههاي خود تجمع داده بودند.کربوهیدراتهاي غیر ساختاري از قبیل قندهاي محلول در آب نقش مهمی در مقاومت به سرماي بسیاري از گیاهان دارند. در مطالعه کاستونگوي و همکاران ساکاروز، استاکیوز، و رافینوز در ریشه هاي یونجه افزایش، در حالیکه غلظت گلوکز، فروکتوز و نشاسته طی سازگاري به سرما کاهش یافت.
در چمن بوفالو همزمان با سازگاري به سرما ساکاروز، فروکتوز، گلوکوز و رافینوز افزایش یافت - بال و همکاران، قندهاي محلول به عنوان ترکیبات ضد یخ در سلول عمل نموده و با کاهش نقطه انجماد مایع درون سلولی از تشکیل یخ درون سلولی جلوگیري می کنند.همبستگی بالایی بین غلظت رافینوز و مقاومت به سرماي ارقام مشاهده شد به طوري که رقم مقاوم به سرماي خلیلی و رقم حساس پرلت در تمامی مراحل نمونهبرداري به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار الیگوساکارید رافینوز را در جوانههاي خود تجمع داده بودند لذا می توان عنوان کرد که رافینوز نقش مهمی در تحمل به یخزدگی در انگور دارد.
