بخشی از مقاله
چکیده
تنش سرما یکی از مهمترین عوامل تهدید کننده رشد و پراکنش درختچههای زینتی در منطقه معتدله به شمار میرود که در برخی سال ها باعث تحمیل زیان های اقتصادی کلانی به ساختار فضای سبز شهری میشود. بنابراین ارزیابی مقاومت به سرما و شناخت مکانیسم های درگیر در آن با هدف انتخاب گونههای مناسب برای اقلیمهای مختلف یکی از اولویت های مهم در برنامه های اصلاحی درختچههای زینتی می باشد.
در این پژوهش مقاومت به سرمای زمستانه پنج گونه درختچه گلزینتی خانواده روزاسه شامل کریا، اسپیره، به ژاپنی، رز قرمز و گل محمدی با استفاده از روش نشت یونی ارزیابی و ارتباط بین مقاومت به سرما و غلظت کربوهیدراتها و پروتئینهای محلول و پرولین جوانه این گونه ها نیز بررسی شد. بعد از اعمال تیمارهای سرمایی در مرحله خواب عمیق زمستانه در بهمن ماه، مقادیر نشت یونی جوانهها اندازهگیری شد. گونهها از نظر نشتیونی اختلاف معنیداری - P≤0/01 - با هم داشتند.
کاهش دما از -10 به درجه سانتیگراد منجر به افزایش معنیدار نشتیونی جوانه در گونه های مختلف شد. در آخرین تیمار سرمایی - -25ºC - تفاوت نشتیونی بین گونههای مختلف چشمگیرتر بود به طوری که نشتیونی جوانه در درختچه های اسپیره، رز قرمز و کریا به بیش از %50 رسید. غلظت کربوهیدرات، پرولین و پروتئینهای محلول در گونههای مقاوم به سرما از قبیل بهژاپنی و گل محمدی بیش از گونههای دیگر بود که حاکی از ارتباط مثبت این ترکیبات با مقاومت به سرما می باشد. به نظر می رسد که تجمع بیشتر تنظیم کنندههای اسمزی در گونهها با نشت یونی کمتر، ضمن کاهش آب سلول و حفظ پایداری غشاء در دمای پایین منجر به افزایش میزان تحمل یخزدگی در آنها شده است که میتوانند به عنوان یک شاخص فیزیولوژیکی برای ارزیابی مقاومت به سرما در سایر درختچهها نیز به کار روند.
مقدمه
یکی از اصول مهم در طراحی فضای سبز، استفاده از درختان و درختچههای زینتی میباشد که علاوه بر ایجاد چشماندازی زیبا باعث تعدیل و تصفیه هوا و کاهش آلودگی صوتی در مناطق شهری و صنعتی میشود. گزینش درختان و درختچههای زینتی بر اساس میزان تحمل به سرمای زمستانه یکی از نکات کلیدی در احداث موفقیتآمیز پارک های جنگلی، صخرهای و شهری و نیزکمربندهای سبز بزرگراهها میباشد.
در واقع آگاهی از میزان تحمل درختچههای زینتی به تنش سرما یکی از گام های اساسی برای انتخاب آنها در هر منطقه است که میتواند ضمن ایجاد یک چشمانداز پایدار، هزینه های ناشی از واکاری یا جایگزینی گونههای دیگر را کاهش دهد. درختچههای خانواده روزاسه از قبیل کریا - Kerria japonica - ، بهژاپنی - Chaenomeles japonica - ، رز قرمز - Rosa Floribunda - ، گل محمدی - Rosa damascena - ، اسپیره سفید - Spirea crenata - به دلیل تولید گلهای رنگارنگ در مقاطع مختلف فصل رشد همیشه مورد توجه طراحان منظر شهری بوده است. این درختچهها خزاندار بوده و به صورت تکی یا گروهی در پارک ها و بلوارها کاشته میشوند - کریمی، 1393، مرتضوی و همکاران، . - 1393 با وجود جایگاه ویژه این درختچههای زینتی در فضای سبز، تاکنون مقاومت به سرمای زمستانه این گیاهان مورد ارزیابی قرار نگرفته است.
تنش سرما باعث تغییر در ساختار و میزان نفوذپذیری غشای سلولی و به دنبال آن نشت الکترولیتها در بافت های گیاه می شود که میزان نشت الکترولیتها بین اندام های مختلف درخت از جمله ریشه، تنه، شاخه و جوانه متفاوت است - کریمی، . - 1393 یکی از معمولترین روش ها برای ارزیابی مقاومت به سرما در گیاهان اندارهگیری میزان نشت الکترولیتها بعد از اعمال سرمادهی مصنوعی است. در کنار این روش استفاده از برخی شاخص های بیوشیمیایی از قبیل کربوهیدرات و پروتئینهای محلول و پرولین بافتها روش مکملی برای ارزیابی دقیقتر مقاومت به سرما است. تاکنون این روشها برای ارزیابی مقاومت به سرمای زمستانه در بسیاری از درختان از جمله انگور - کریمی و همکاران، - 1393 و گردو - اصلانی و همکاران، - 1388 به کار رفته است.
یکی از اهداف مهم در برنامه های اصلاحی درختچههای زینتی تولید ارقام سازگار به شرایط نامساعد محیطی به ویژه دمای پایین است که از کیفیت خوبی برخوردار باشند. وقوع یخبندان های زمستانه از مهمترین عوامل محدود کننده کشت پایدار درختان در نقاط سردسیر است که باعث از بین رفتن این گیاهان شده و از طرفی منجر به تحمیل هزینههای سنگین ناشی از واکاری مجدد می شود. این پژوهش با هدف ارزیابی مقاومت به سرمای جوانه برخی از درختچههای گلزینتی تیره روزاسه با روش اندازه گیری نشت یونی و برخی شاخصهای بیوشیمیایی انجام گرفت.
مواد و روشها
مواد گیاهی: در این پژوهش پنج درختچه گلزینتی خانواده روزاسه شامل کریا - Kerria japonica - ، بهژاپنی - Chaenomeles japonica - ، رز قرمز - Rosa Floribunda - ، گل محمدی - Rosa damascena - ، اسپیره سفید - Spirea crenata - واقع در دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلیسینا انتخاب و میزان مقاومت به سرمای زمستانه آنها در مرحله رکود عمیق در بهمن ماه در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار - هر تکرار شامل یک بوته - مورد ارزیابی قرارگرفت.
شاخههای یکساله به طول 20-25 سانتیمتر قطع شده و پس از اتیکت گذاری، درون حوله کاغذی مرطوب پیچیده شده و بلافاصله برای ارزیابی های بعدی به آزمایشگاه باغبانی دانشگاه بوعلیسینا منتقل شدند. شاخههای یکساله تحت تیمارهای سرمایی قرار گرفته و درصد نشت یونی آنها مورد بررسی قرار گرفت. غلظت پرولین، کربوهیدراتها و پروتئینهایمحلول نمونه-ها نیز بدون اعمال تیمار سرمایی اندازه گیری شد.
آماده سازی نمونه ها و الگوی سرمادهی
: به منظور حذف آلودگی های سطحی، شاخه های یکساله با آب مقطر شستشو شدند. پس از حذف رطوبت اضافی با دستمال حوله ای، 5 شاخه از هر گونه درون کیسه فریزرهای مجزا گذاشته و در معرض تیمارهای سرمایی مختلف در یک اتاقک سرمایی ترموگرادیان قرار داده شد. تیمارهای سرمایی بر اساس دمای پیش تیمار، سه روز قبل از شروع آزمایش اصلی تعیین شد که در بهمنماه شامل -10، -20 -15 و -25 درجهسانتیگراد بود.
دمای شروع تیمار سرمایی بر اساس دمای محیط در روز نمونهبرداری تعیین و روند کاهش دمای اتاقک سرمایی 2°C در هر ساعت بود. نمونههای شاخه به مدت یک ساعت در تیمار نهایی سرما نگهداشته شده و سپس از دستگاه خارج شدند - کریمی، . - 1393 اندازهگیری نشتیونی: برای این منظور، از قلمههای اختصاص یافته به هر تیمار سرمایی پنج جوانه با چاقوی تیز جدا و به صورت جداگانه در قوطیهای 70 میلیلیتری دارای40 میلیلیتر آب مقطر غوطهور شد.
پس از 20 ساعت روی شیکر با سرعت 120 دور در دقیقه هدایت الکتریکی محلول با استفاده از دستگاه هدایت سنج اندازهگیری شد . - EC1 - لولههای آزمایش دارای نمونههای گیاهی در اتوکلاو در دمای 121°C به مدت 20 دقیقه قرار داده و پس از سرد شدن نمونهها دوباره هدایت الکتریکی آنها اندازهگیری شد . - EC2 - درصد نشت یونی با استفاده از رابطه 1 محاسبه شد. رابطه = - EC1 / EC 2 - ×100 - 1 - درصد نشت یونی اندازهگیری پرولین: نیم گرم از جوانه خرد شده با مقدار 10 میلیلیتر اسید سولفوسالیسیلیک - 3% - ، 2 میلی لیتر اسید استیک و 2 میلیلیتر نینهیدرین در لوله آزمایش ریخته شد. لولهها به مدت یک ساعت درون حمام آبگرم 80°C غوطه ور و پس از اتمام این زمان، به مدت 5 دقیقه در داخل یخ قرار داده شدند.
سپس 4 میلی لیتر تولوئن به هر کدام از لوله ها اضافه و به مدت 30 ثانیه توسط دست به شدت تکان داده تا دو فاز جداگانه تشکیل شود. در نهایت استانداردهایی از پرولین تهیه و میزان جذب محلول های استاندارد و نمونه ها در طول موج 520 نانومتر با دستگاه اسپکتروفتومتر - مدل کری 100، استرالیا - اندازه گیری شد - بیتس1،. - 1973 غلظت نهایی پرولین بر اساس منحنی استاندارد محاسبه و بر اساس میکروگرم در گرم وزن تر بیان شد.
اندازهگیری کربوهیدراتهای محلول: نیم گرم از شاخه های خرد شده با استفاده از 5 میلیلیتر اتانول 95 درصد در هاون چینی کوبیده و قسمت بالای محلول جدا گردید. عمل استخراج دو بار دیگر و هر بار با 5 میلی لیتر اتانول70 درصد تکرار شد. محلول حاصل به مدت 15 دقیقه با سرعت 450 دور در دقیقه سانتریفیوژ شد. میزان 100 میکرولیتر عصاره الکلی استخراج شده با 3 میلیلیتر آنترون تازه تهیه شده 150 - میلیگرم آنترون100+ میلیلیتر اسید سولفوریک - %72 مخلوط و ده دقیقه در بنماری 80°C قرار داده شد. بعد از سرد شدن نمونهها، میزان جذب درطول موج 625 نانومتر قرائت شد - یم و ویلیس2، . - 1954 غلظت نهایی کربوهیدراتهای محلول به کمک منحنی استاندارد محاسبه و بر اساس میلی گرم در گرم وزن خشک بیان شد.
اندازه گیری پروتئینهای محلول: نیم گرم بافت منجمد شده جوانه با 5 میلی لیتر بافر استخراج - تریس با غلظت یک میلیمولار و - pH=7، در هاون چینی کاملاً له شده و این مخلوط به مدت 20 دقیقه با دور 6000g سانتریفوژ شد. سپس 100 میکرولیتر از محلول روشناور با 5 میلی لیتر معرف بیورد %10 - ] اسید استیک گلاسیال % 25 + اتانول % 65 + آب مقطر% 0/1 + - حجم/وزن - محلول کوماسی بریلیانت بلو جی [ - 250 مخلوط و جذب آن با دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 595 نانومتر قرائت شد - برادفورد 3، . - 1976 با استفاده از منحنی استاندارد تهیه شده از غلظتهای مختلف سرم آلبومین گاوی، غلظت پروتئینهای محلول بر اساس میلی گرم در گرم وزن تر محاسبه شد. تجزیه دادهها: تجزیه واریانس با نرمافزار آماری SAS 9,2 و مقایسه میانگینها به روش آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال 0/05 انجام شد.
نتایج و بحث
درصد نشت یونی: نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد که ارقام از نظر مقادیر نشت یونی اندازهگیری شده پس از سرمادهی مصنوعی در بهمن ماه با هم اختلاف معنیداری در سطح % 1 دارند. کاهش دما باعث افزایش درصد نشت یونی در نمونههای جوانه شد ولی روند این افزایش تحت تاثیر گونههای مختلف قرار گرفت. در دمای -10 درجه سانتی گراد تفاوت بین نشت یونی گونه ها تفاوت چندانی با هم نداشت.
در این دما بیشترین نشت یونی در کریا و کمترین نشت یونی اندازهگیری شده مربوط به درختچه بهژاپنی بود که البته اختلاف معنیداری با رز قرمز نداشت. کاهش دما از -10 به -25 درجه سانتیگراد منجر به افزایش معنیدار نشت یونی در نمونههای جوانه گونههای مختلف شد. در این تیمار سرمایی تفاوت نشت یونی بین گونه های مختلف چشمگیرتر بود به طوری که نشت یونی جوانه در درختچههای اسپیره، رز قرمز و کریا به بیش از % 50 رسید. تنش سرما منجر به افزایش نشتیونی شد که حاکی از صدمات وارده به غشاء سلولها در این شرایط است.
