مقاله در مورد مطالعه اثر سلنیوم بر ارتقاء مقاومت به خشکی در دو رقم مختلف گندم

word قابل ویرایش
141 صفحه
18700 تومان
187,000 ریال – خرید و دانلود

مطالعه اثر سلنیوم بر ارتقاء مقاومت به خشکی در دو رقم مختلف گندم

چکیده:

این آزمایش به منظور مطالعه اثر سلنیوم بر ارتقاء مقاومت به خشکی در دو رقم مختلف گندم (آذر۲ و پیشتاز) در پاییز سال ۱۳۸۵ در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج واقع در ماهدشت کرج و در آزمایشگاه های تخصصی دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج و دانشگاه تربییت معلم تهران صورت گرفته است. بذور دو رقم گندم در شرایط آبیاری معمولی و تنش خشکی کشت گردید. از تیمار سلنیوم به صورت ماده سلنات سدیمNa2 Se O3 5H2O)) با سه غلظت(شاهد =b0) و (mg/lit20 =b1)و(mg/lit 25b2=) به صورت محلول

 

پاشی در مراحل آغازین Booting Stage(شکم خوش شدن) استفاده گردید. طرح آزمایشی به صورت اسپلیت فاکتوریل بود که در ۴ تکرار در مزرعه اجرا شد. لذا به ترتیب اهمیت، تنش خشکی و سطوح سلنیوم به صورت فاکتوریل در کرت های اصلی و ارقام گندم در کرت های فرعی در نظر گرفته شد. در این آزمایش فاکتور a(سطوح آبیاری) ، فاکتور b(سطوح سلنیوم) و فاکتور c(ارقام گندم) را تشکیل دادند. از مهم ترین صفات بررسی شده در مزرعه عبارتند از : عملکرد دانه، وزن سنبله، عملکرد کاه و کلش، وزن هزار دانه، TDW (وزن ماده خشک کل)، HI(شاخص برداشت)

، میانگین تعداد پنجه کل، بارور و میانگین طول سنبله بود. همچنین از مهم ترین صفات اندازه گیری شده در آزمایشگاه عبارتند از : سنجش میزان فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت کاتالاز، گلوتاتیون پراکسیداز، سوپر اکسید دیسموتاز و سنجش بیو مارکرهای مالون دی آلدئید، دی تیروزین، دی

هیدروکسی گوانوزین و اندازه گیری رطوبت نسبی برگ و درصد جوانه زنی بذور مورد نظر در پتانسیل های اسمزی ۰ و ۸- بار. نتایج حاصل از بررسی های آزمایشات جداگانه مزرعه ای نشان می دهد که صفات وزن سنبله، شاخص برداشت، عملکرد دانه، وزن ماده خشک کل، میانگین تعداد پنجه کل و بارور، میانگین طول سنبله، وزن هزار دانه اختلاف معنی داری داشته و اختلاف عملکرد کاه و کلش از نظر آماری معنی دار نمی باشد. نتایج حاصله از بررسی های آزمایشگاهی نشان داد که صفات رطوبت نسبی برگ (RWC)، قوه نامیه(درصد جوانه زنی) از نظر آماری دارای اختلاف معنی داری بودند. درصد جوانه زنی را در شرایط محیط کشت حاوی آب مقطر و محیط کشت حاوی آب مقطر همراه با مانیتول سنجیدیم که مشخص گردید درصد جوانه زنی در شرایط محیط کشت آب مقطر همراه با مانیتول (۸-بار) به شدت کاهش یافت. همچنین بررسی نتایج آزمایشات بیوشیمیایی نشان داد که سطح فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت کاتالاز، گلوتاتیون پراکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز در شرایط تنش به شدت افزایش یافت و در شرایطی که محلول پاشی سلنیوم انجام گردید میزان این آنزیم ها کاهش یافت. همچنین رقم آذر۲ نسبت به رقم پیشتاز حاوی آنزیم های

 

آنتی اکسیدانت بیشتری بود.اثر سلنیوم بر بیو مارکرهای MDAو ۸-OH-dG در سطح احتمال ۵% معنی دار بود.

فصل اول

Introduction

مقدمه

ایران یکی از کشورهایی است که دارای آب وهوای گرم و خشک است واز نظر دسترسی به آب در تمامی طول دوران رشد گیاه دارای کمبود می باشد. به همین خاطر از نظر کمی و کیفی عملکرد مطلوب حاصل نمی گردد. به جز مناطق کوچکی از شمال و غرب کشور بقیه مناطق جزء نقاط خشک محسوب می شوند یعنی بیش از ۶۴% از کل اراضی زیر کشت ایران در اقلیم نیمه خشک و دیمزارها قرار دارند(۳۵).از طرف دیگر افزایش بی رویه جمعیت در طول دهه های اخیر و لزوم تاًمین نیاز غذایی آنها توجه دولت را به بهره برداری بهینه از منابع آبی و خاکی کشور جلب نموده است(۲۱).
لذا یکی از راهکارهای افزایش کیفی محصولات زراعی برای مقابله با تنش خشکی افزایش آنزیم های آنتی اکسیدانت در گیاهان می باشد. یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاه و تولید آنزیمهای آنتی اکسیدانت برای مقابله با تنش ها عناصر سلنیوم و روی می باشند.
سلنیوم یک عنصر ضروری برای انسانها و حیوانات می باشد ولی نقش آن در گیاهان هنوز به طور کامل شناخته شده نیست. جذب سلنیوم در بسیاری از افراد دنیا کمتر از میزان مورد نیاز آنها می باشد. در برخی از کشورهای اروپایی میزان جذب سلنیوم در دهه های اخیر به طور مشخصی کاهش یافته است. دلیل اصلی کم بودن سلنیوم در گندم به علت کمبودن منبع سلنیوم در خاک می باشد.
بیش از ۶۰ درصد جمعیت جهان دارای کمبود آهن، ۳۰ درصد دارای کمبود روی، ۳۰ درصد دارای کمبود ید و حدود ۱۵ درصد دارای کمبود سلنیوم می باشند (White & Broadly,2005).
از آنجایی که غلات منبع مهمی از سلنیوم برای انسانها می باشد غنی سازی زیستی سلنیوم در گندم تأثیر بسیار مطلوبی در افزایش میزان سلنیوم در انسانها دارد. غنی سازی زیستی یک استراتژی مطلوب است که هدف آن تمرکز عناصر ضروری در بخش های خوراکی گیاهان با استفاده از کودهای معدنی می باشد.
روش های غنی سازی زیستی سلنیوم در گیاهان باید به وسیله آزمایش ها و پژوهش های بیشتر مورد بررسی قرار گیرد تا نقش این عنصر و رابطه آن با آنزیمهای آنتی اکسیدانت از لحاظ فیزیولوژیکی و زراعی آشکار گردد.
غنی سازی زراعی محصولات با استفاده از کودهای حاوی سلنیوم که در برخی از کشورها انجام شده است راه حلی مناسب و کوتاه مدت برای بهبود محتوای سلنیوم در گندم می باشد، همانگونه که در کشور فنلاند این عمل صورت گرفته است.
شواهدی وجود دارد که سلنیوم یک نقش محافظتی را در سیستم ایمنی انسان ایفا می کند. مثلاً در خنثی کردن عفونتهای ویروسی خطرناک و در پیشگیری از نازایی وبرخی سرطانها سلنیوم نقش دارد (Rayman,2002 & Combs,2005).
حداقل سطح غذایی سلنیوم برای انسان و حیوان در حدود ۱۰۰ – ۵۰ میکرو گرم سلنیوم در کیلوگرم در غذا یا علوفه خشک می باشد و میزان سلنیوم کمتر از این مقدار ممکن است سبب بیماریهای دفاعی شدید گردد (Gissel-Nielsen et al., 1987).
سلنیوم:

سلنیوم در گروه ۱۶ جدول تناوبی است.در سال ۱۸۱۷ توسط یک شیمیدان سوئدی به نام Baron jns.Jacob Berzelius دربقایای اسید سولفوریک کشف شد.
سلنیوم عنصری است با جرم اتمی نسبی ۷۸٫۹۶ و عدد اتمی ۳۴٫چگالی آن ۴٫۸۱ است.یک نافلز شبیه گوگرد است.چگالی نسبی آن ۴۸۱،نقطه ذوب آن ۲۱۷درجه سانتیگراد ونقطه جوش آن ۶۸۴٫۹ درجه سانتیگراد می باشد.سلنیوم به چند فرم آلوتروپ وجود د ارد.

سلنیوم فلزی است جامد خاکستری،نقره ای و بلوری. جزء نیمه رساناها است که مقاومت الکتریکی آن در معرض نور تغییر می کند و در سلولهای فتوالکتریک به کار می رود. سلنیوم به صورت سلنید های فلزات ، همراه با سولفیدهای آنها یافت می شود.در ساختن کائوچو و شیشه قرمز نیز به کار می رود.برای گلوتاتیون پراکسیداز و تعداد دیگری از آنزیمها به عنوان پیش ماده مورد نیاز می باشد. در مقادیر زیاد سمی است.نیمه عمر آن ۱۱۹٫۷۸روز است. در Scintography(عکس برداری با اشعه گاما) از پانکراس و غدد پاراتیروئید استفاده می شود. در درمان Seborrhea(بیش فعالی غدد چربی) پوست سر و جمجمه یا شوره سر استفاده می شود و به عنوان یک محول برای سر مورد استفاده قرار می گیرد.سلنیوم تا حدی مانند Tellurium می باشد.سلنیوم تشکیل اسید سلنیوس و اسید سلنیک نیز می دهد. نمکهای مهم سلنیوم ، سلنیت ها و سلنات ها می باشند که معمولاً از بازیافت سنگهای معدنی مس-سولفور حاصل می گردد.
سلنیوم خاکستری هادی جریان الکتریکی است و در روشنایی بهتر از تاریکی عمل می کند. به همین دلیل در بسیری از کارهای فتوالکتریکی به شکل سلنیوم قرمز یا سدیم سلنید مورد استفاده قرار می گیرد.همچنین استفاده زیادی در دکلریزه کردن شیشه دارد، زیرا رنگ سبز تر

کیبات فلزی را خنثی می کند.
سلنات سدیم یک حشره کش برای مبارزه با حشراتی است که به گیاهان زراعی و گلها حمله می کنند خصوصاً گلهایی مانند میخک صد پر و گل داوودی(مینای طلایی). حشره کش اطراف ریشه پراکنده می شود و به وسیله شیره به سمت گیاه حمل می شود.
سولفید سلنیوم در درمان شوره سر،آکنه (جوش پوست و صورت)،جوش ناشی از غرور جوانی،اگزما(سودا)،آماس غدد چربی پوست و دیگر بیماریهای پوستی استفاده می شود.

اهداف تحقیق:

 

۱-بررسی و شناخت عکس العملهای گیاه گندم در شرایط تنش خشکی و توانایی تحمل آن در این شرایط.
۲-آگاهی از جنبه ها و تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی به همراه تغییرات مورفولوژیکی در انتخاب دقیق ارقام متحمل به خشکی گندم.
۳-ارزیابی ارقام مختلف گندم بر اساس تحمل آنها نسبت به خشکی،به منظور معرفی آنها به کشاورزان مناطق خشک و نیمه خشک کشور.
۴-بررسی نقش سلنیوم در افزایش تحمل به خشکی در محصول گندم و صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی گندم.
۵-اندازه گیری سطح فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانت به عنوان شاخص مقاومت به خشکی در ارقام گندم.
۶-بررسی اثر تنش خشکی بر عملکرد و اجزاء آن در محصول گندم.

۷-بررسی تاًثیر غلظت سلنیوم بر روی آنزیمهای آنتی اکسیدانت.

فصل دوم

بررسی منابع

Search of refrences

۱-۲-مشخصات و خصوصیات مناطق خشک و نیمه خشک

مناطقی که دارای نزولات سالیانه ۵۰۰-۲۵۰ میلیمتر هستند مناطق نیمه خشک به حساب می آیند . مناطق نیمه خشک از نظر نوسان فصلی ، درجه حرارت و نوع پراکنش نزولات تفاوت زیادی دارند .مناطق خشک و نیمه خشک جهان تقریبا ۷/۴۴ میلیون کیلومتر مربع را شامل می شود و تقریبا ۳۹ درصد آنها یعنی ۴/۱۷ میلیون کیلومتر مربع جزء مناطق نیمه خشک می باشند . این زمینهای نیمه خشک در مناطقی قرار دارند که اقلیم آنها از سرد معتدل تا حاره ای متفاوت است و شرایط اقلیمی آن نوع محصولات زرلاعی و سیستمهای مختلف مدیریت را مشخص می کند (۲۳ ).

خاکهای مناطق خشک معمولا کم عمق و کم رطوبت بوده و فعالیت میکرو ارگانیسمها در آن پائین است در این گونه خاکها مواد ازته کم بوده و در عوض از مقادیر بالای پتاس برخوردار است . تبخیر در این گون مناطق بال بوده و مقدار محصول رضایت بخش نمی باشد .
زراعت در مناطق نیمه خشک امکان پذیر بوده ولی با استفاده از بارندگی در مناطق واقعا خشک امکانپذیر نیست و حداقل بارندگی تابستانه جهت تولید محصول در مناطق خشک ۳۰۰ میلیمتر می باشد (۲۳ ). الی ۴۵۰ میلیمتر باشد (۳۰).
درمناطق خشک که میزان بارندگی سالانه کمتر از تبخیر و تعرق است بروز دوره های خشکی در طول سال امری عادی است . حدود یک سوم از اراضی جهان باکمبود باران مواجه اند و نیمی از آن اراضی ( در حدود ۱۲% از کل جهان ) دارای باران سالانه کمتر از ۲۵۰ میلیمترمی باشد که فقط یک چهارم تبخیر و تعرق بالقوه در این مناطق را تشکیل می دهد (۳۴).
متأسفانه نزولات آسمانی در بیشتر اراضی کشور ما کافی نبوده و اکثر مناطق کشور از نظر شرایط اقلیمی خشک و یا نیمه خشک و متوسط بارندگی آنها حدود ۲۴۰ میلیمتر در سال می باشد .

جدول (۱-۲) مساحت نقاط هم باران کشور را نشان می دهد (۲۶) .
میزان بارندگی مساحت به میلیون هکتار درصد نسبت به سطح کشور
کمتر از ۱۰۰ میلیمتر
۱۰۰ تا ۲۵۰ میلیمتر
۲۵۰ تا ۵۰۰ میلیمتر
۵۰۰ تا ۱۰۰۰ میلیمتر
بیش از ۱۰۰۰ میلیمتر ۲۲
۴/۱۰۰
۲۸
۱۳

۶/۱ ۱۳
۶۱
۱۷
۸

۱

اگر میانگین بارندگی سالانه در سطح کره زمین را که حدود ۸۶۰ میلیمتر تخمین زده می شود با متوسط
بارندگی سالانه ایران که رقمی حدود ۲۴۰ تا ۲۵۰ میلیمتر است مقایسه کنیم ملاحظه خواهد شد که مقدار بارندگی در ایران کمتر از یک سوم متوسط بارندگی در سطح دنیا است.

۲-۲-تنش:

محیط گیاه ترکیبی از عواملی است که گیاه در میان آنها رشد می کند. عوامل محیطی مؤثر بر رشد و عملکرد گیاه در ارتباط با اقلیم ، خاک و نوع گیاه است . آب ، درجه حرارت و تشعشع، عوامل مهم مؤ ثر بر عملکرد گیاهان هستند که تحت عنوان اقلیم قرار می گیرند . در ارتباط با خاک ، تأمین عناصر غذایی ، اسیدیته ، شوری و فرسایش از عوامل مهم محسوب می شوند . از سوی دیگر بیماریها ، آفات و علفهای هرز از جمله عوامل زنده مؤثر بر عملکرد گیاهان به شمار می آیند . چنانچه هر یک از این عوامل در سطح نامطلوبی قرارداشته باشند گیاه تحت تنش قرار گرفته و تأثیر نامطلوبی بر عملکرد بر جای می گذارد . واژه تنش برای هر عامل محیطی که تأثیر بالقوه نامطلوبی بر موجودات زنده داشته باشد به کار برده می شود و مقاومت به تنش در ارتباط با توانایی گیاه در برابر عوامل نامطلوب است ( فاجریا ۱۹۹۲ به نقل از لویت ۱۹۷۲ ). به عبارت دیگر تنش در موجودات زنده به معنای انحراف از شرایط مطلوب برای زندگی تعریف می شود . به عقیده لویت ( ۱۹۷۲ ) هر عامل محیطی که باعث ایجاد آسیب و یا خسارت در موجود زنده می گردد تنش بیولوژیکی نامیده می شود .

۳-۲-تنش های محیطی:

وقتی گیاهان در معرض تنشهای محیطی از قبیل خ

شکی،شوری،دمای بیش از حد،سرما و کمبود مواد معدنی،مواد سمی، رادیکالهای آزاد اکسیژن(AOS) مانند سوپراکسید(ˉo2)، پراکسید هیدروژن(H2o2)، رادیکالهای هیدروکسیل(OH) و اکسیژن یکتائی(o2ˉ) قرار می گیرند، توازن بین

تولید رادیکالهای آزاد اکسیژن و دفع فعالیتهای آنتی اکسیدانتها به هم می خورد و این مسئله اغلب سبب تخریب اکسیداتیو می گردد.
کمبود آب احتمالاً مهمترین عامل تنش برای رشد گیاه و باروری آن می باشد، زیرا سبب کاهش در روند و سرعت رشد می گردد. همچنین سبب کاهش در طویل شدن ساقه، توسعه برگها و حرکات روزنه ها می گردد.گیاهان از یکسری از سیستمهای غیر آنزیمی و آنتی اکسیدانتهای آنزیمی برای مقابله با تنش خشکی و برای اجتناب از تخریب فتواکسیداتیو استفاده می کنند و یا از مکانیسمهای فرار از تنش و تحمل به تنش استفاده می کنند. گیاهان حاوی میزان قابل توجهی از کاروتنوئیدها هستند که به عنوان زداینده غیر آنزیمی رادیکالهای آزاد اکسیژن به کار می روند.
متابولیتهایی مانند آسکوربیت ،گلوتاتیون و آلفا توکوفرول نیز برای کنترل سطوح رادیکالهای آزاد اکسیژن در بافت گیاهی منتشر می شوند.
برای محافظت دستگاه فتوسنتزی در برابر تخریب فتواکسیداتیو،گیاهان می بایست انرژی اضافی نور را پراکنده کرده و هدر دهند. این محافظت ممکن است به وسیله کم کردن کار آیی فتوشیمیایی از طریق عمل چرخه گزانتوفیل مهیا گردد.
اتلاف انرژی غیر تابشی در فتوسیستم ۲به وسیله زئاگزانتین و آنتراگزانتین صورت می گیرد و احتمالا ًدر چندین محل در طول یا در اطراف مرکز واکنش فتوسیستم ۲ واقع می شود.
محققین، شرایط مختلفی را برای اتلاف انرژی استفاده کرده اند مانند: ضریب فرونشاندن در مقابل فراموش کردن stern-volmerکه از یک فروکشی غیر فتوشیمیایی ناشی می شود(NPQ).
سیستمهای آنتی اکسیدانت آنزیمی، سلولها را از اثر سمیت رادیکالهای آزاد اکسیژن(AOS) محافظت می کنند.
سوخت و ساز رادیکالهای آزاد اکسیژن (AOS) وابسته به چندین آنزیم آنتی اکسیدانت که از لحاظ ساختاری به هم مربوط هستند، می باشند مانند سوپراکسید دیسموتاز

(SOD) ، پراکسیداز (POD)، کاتالاز (CAT)وگلوتاتیون ریداکتاز(GR).
به نظر می رسد SOD نقش قاطع و مهمی در دفاع آنتی اکسیدانتی داشته باشد، زیرا SOD دیسموتاسیون o2ˉ را به H2O2تسریع می کند، در حالیکه کاتالاز و پراکسیداز، H2O2 را تخریب می کنند. SOD به اضافه آسکوربیت پراکسیداز ، منو دهیدرو اسکوربیت ریداکتاز ، دهیدرو اسکوربیت ریداکتاز و گلوتاتیون ریداکتاز، بخش اعظمی از سیستمهای دفاعی در مقابل رادیکالهای آزاد اکسیژن واقع در کلروپلاستها را تشکیل می دهند.
در چندین گونه گیاهی و علفی ، سیستمهای آنتی اکسیدانتی در پاسخ به تن

ش خشکی دیده شده اند. به نظر می رسد که کمبود آب مورد نیاز ظرفیتهای سیستمهای دفاعی را برای خنثی کردن تنش افزایش می دهد. در شرایط کمبود آب ملایم یک افزایش در فعالیتهای SOD ،GR و CAT گزارش شده است.
در هر حال میزان تولید آن دسته از آنزیمهای کاهش یافته به هنگام تنش آب شدیدتر شد. از آنجایی که فعالیتهای آنزیمهای آنتی اکسیدانت ، نیاز به سم زدایی رادیکالهای آزاد اکسیژن را نشان می دهند ، یک افزایش مناسبی در فعالیتهای SOD ،GR و CATمی تواند نشان داده شود.

۴-۲ – تنش کمبود آب:

تنش خشکی یا تنش کمبود آب یکی از مهمترین انواع تنش می باشد (۵). تنش آب بر دو قسم است :
الف ) زیادی آب : که به دلیل کمبود تهویه باعث صدمه به ریشه می شود .
ب ) کمبود آب : کاهش آب قابل دسترس خاک که نتیجه آن از دست دادن آب از بخش های هوایی گیاه است . کمبود آب در گیاه زمانی اتفاق می افتد که میزان تعرق بیش از مقدار جذب آب باشد .
علت اصلی تنش آب در گیاه ، افزایش میزان تلفات آب یا کافی نبودن میزان جذب آب و یا ترکیبی از هر دو می باشد که در اثر آن میزان تلفات آب ناشی از تعرق بر میزان جذب آن توسط ریشه ها پیشی گرفته و در صورت ادامه شرایط مذکور توسعه می یابد. ( کرامر ۱۹۸۳ ) اصولاً تنش خشکی زمانی به وقوع می پیوندد که نسبت تبخیر و تعرق پتانسیل کمتر از یک باشد به عبارت دیگر تنش کمبود آب در گیاه هنگامی ایجاد می گردد که رطوبت در اطراف ریشه به نقطه پژمردگی دائم یا کمتر از آن کاهش یابد و در نتیجه گیاه قادر به جذب آب کافی نبوده و در سلولها فرآیند آب کشیدگی روی میدهد یعنی تنش خشکی به شرایطی اطلاق میشود که سلولها و بافتها در وضعیتی قرارگیرند که آماس آنها کامل نباشد . فرآیند آب کشیدگی طویل المدت بوده و از دست رفتن آب گیاه تا مرحله معینی قابل برگشت خواهد بود ولی با تلفات آب بعد از این نقطه صدمات وارده بر گیاه غیر قابل برگشت خواهد بود .
اصطلاع خشکی به طریق مختلف تعریف شده است . از نظر ویتش ( ۱۹۷۱ ) خشکی عبارت است از دوره ای که طی آن کمبود رطوبت ، رشد نبات را تحت تأثیر قرار می دهد . به گفته راسل ( ۱۹۵۹ ) خشکی می تواند در اثر وجود یک یا چند عامل آب و هوایی که موجب کمبود آب در داخل گیاه می شوند به وجود آید .
شرایط محیطی خاک یا هوا یا هر دو که مانع دستیابی گیاه به آب کافی جهت اعمال حیاتی آن شده و تکرار آن منجر به از دست دادن آب بافت گیاه گردد خشکی نامیده می شود (۲۶).
برخی از محققین از جمله ریچاردز و وادلیگ (۱۹۵۹) عقیده دارند که کاهش رطوبت قابل دسترس قبل از بروز پژمردگی ، رشد گیاه را تحت تأثیر قرار میدهد (۱۲)
گیبز ، خشکی یا کم آبی را عدم توازن بین ذخیره آب و تقاضا برای آن در محصولات زراعی تعریف کرده است .

رایج ترین تعریف خشکی را در علوم کشاورزی آرمیدس و همکاران بیان نمودند . بنابر عقیده آنان خشکی زمانی افزایش می یابد که تبخیر اتمسفری بالای برگها و تبخیر و تعرق پتانسیل ، از ظرفیت و توانایی ریشه ها برای استخراخ آب از خاک ( تبخیر و تعرق حقیقی ) بیشتر شود . اگر در اثر خشکی ، رطوبت داخلی گیاه به کمتر از ۵۰ درصد مقدار عادی خود برسد در این صورت گیاه دچار آب کشیدگی می شود و اگر رطوبت داخلی گیاه کمتر از حالت عادی و بیش از ۵۰ درصد باشد گیاه دچار پسابیدگی می شود (۷۱ ).

۵-۲ – اثرات تنش خشکی بر واکنش های متابولیک و فیزیولوژیک

 

اثرات تنش خشکی بر واکنش های متابولیک و فیزیولوژیک را می توان به شرح لیست زیر خلاصه نمود(۱۹و۱۱۷).
افزایش اتیلن ETHYLENE ، افزایش اسید آبسیک ( ABA) ، کاهش اکسین ( IAA ) ،کاهش جیبرلین (GA)کاهش سیتوکینین (cytokinin) – کاهش رشد سلول، کاهش دیواره سازی در سلول، کاهش سنتزکلروفیل ، کاهش سطح آنزیم نیترات ردوکتاز Nitrate Reductuse ، بستن روزنه ها ،کاهش تثبیت CO2 ، کاهش انتقال در آوند چوبی ، تجمع پرولین ، تجمع قند و فسفر در برگ ، هیدرولیز پروتئین ، افزایش آنزیم های هیدرولیز کننده ، کاهش تنفس،تغییر محتوای بازی در RNA و DNA .

۶-۲-اثر تنش خشکی روی شرایط آبی گیاه:

کاهش در پتانسیل آب گیاه (wΨ) به عنوان میزان تنش خشکی استفاده شد .یک تفاوت قابل قبول بین شاهد هایی که خوب آبیاری شده بودند و آن گیاهانی که تحت تنش خشکی قرار گرفته بودند اثبات کرد که تنش آب اعمال شده مؤثر بود. همچنین تیمار خشکی به طور مشخصی سطح برگها و رشد گیاه را تحت تأثیر قرار داد وآنها را کاهش داد که در این میان برگهای مسن تر بیشتر تحت تأثیر تنش قرار گرفتند. در پاسخ به تنش خشکی هر دو برگهای جوان و بالغ مانع یک افزایش قابل قبول در از بین رفتن انرژی غیر تشعشعی به طرف NPQ به همراه یک جریان مغناطیسی بزرگتر، باعث افزایش در برگهای بالغ شدند.
Young bong-doong et al.,2003)) اظهار داشتند که بر مبنای وزن خشک، محتوای کلروفیل aو bدر پاسخ به تنش خشکی در برگهای جوان و بالغ روی داد. بعد از ۲۴ ساعت از آبیاری مجدد محتوای کم کلروفیل برگهای بالغ تنش دیده به همان سطح آنهایی که خوب آبیاری شده بودند افزایش یافت. هر دو برگهای جوان و بالغ که تنش خشکی دیده بودند افزایش میزان آنتراگزانتین و شکل جدیدی از زئاگزانتین را نشان دادند. هرچند کاروتنوئیدهای دیگر شامل نئوگزانتین ، ویولاگزانتین ، لوتئین و بتاکاروتن تغییرات قابل توجهی را در پاسخ به تنش خشکی نشان ندادند. بعد از ۲۴ ساعت از آبیاری مجدد، تمامی رنگدانه های برگهای بالغ به همان سطوح مشاهده شده در گیاهانی که خوب آبیاری شده بودند رسیدند. محتویات آنتوسیانین در پاسخ به تیمار خشکی تنها در برگهای جوان افزایش یافت.

فعالیت کاتالاز کل در برگهای جوان در اثر بروز تنش خشکی کاهش یافت. در حالیکه برگهای جوان در هنگام بروز تنش ۳۳درصد افزایش کاتالاز را نشان دادند.
در برگهای A.thaliana القاء تنش باعث افزایش NPQ، رنگیزه های چرخه گزانتوفیل و آنزیمهای آنتی اکسیدانتی می شود که می تواند به عنوان نمایانگر افزایش تولید AOS (

رادیکالهای آزاد اکسیژن) و مکانیسمهای دفاعی به منظور کاهش خسارت اکسایشی در گیاهان باشد.
نتایج به دست آمده در تحقیقی که روی گوجه فرنگی انجام شد نشان داد که ABA می تواند فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانت را در پاسخ به تنش خشکی تغییر دهد.
تغییرات متابولیکی ABA باعث تغییر در میزان رادیکال آزاد اکسی‍ژن می شود که این تغییرات به نوبه خود باعث افزایش سیستم دفاعی وابسته به آنتی اکسیدانت می شود.
در آزمایشات و بررسی ها ثابت شد که بر خلاف برگهای پیر گوجه فرنگی جهش یافته Notabilis که تنش خشکی و ABAدر آنها باعث افزایش فعالیت SOD می شود،فعالیت این آنزیم در برگهای جوان بدون تغییر محسوسی باقی ماند.
برخی بررسیها نشان داد که تنش خشکی و ABA به وسیله افزایش میزان H2O2 ،فعالیت SOD را در برگهای پیر افزایش می دهد.
تحقیقات دیگر نشان می دهد که تیمارهای ABA و خشکی،میزان فعالیت SOD را در کشت سلولهای تنباکو،برگهای گندم،ذرت و آفتابگردان افزایش می دهد.
همچنین در مطالعات انجام شده مشاهده می شود که ABA خارجی باعث ایجاد پاسخهای ساختاری به تنش آب در برگهای گوجه فرنگی جهش یافته Notabilis می شوند.
(Serpill UNYAYAR,Fazilet Ozlem CEKIC.,2004)
میزان فعالیت گلوتاتیون ریداکتاز (GR) و کاتالاز(CAT) در برگهای جوان Notabilisو رقم Alisa craig که تحت بحران خشکی قرار گرفتند افزایش یافت. در حالیکه ABA نیز به طور محسوسی میزان فعالیت این آنزیمها را در برگهای Notabilis که در تنش خشکی قرار گرفته اند ، افزایش می دهد. این نتیجه با نتایج دیگر پ‍ژوهشگران که نشان دادند ABA میزان فعالیت CAT را در برگهای جوان ذرت و تنباکو افزایش می دهد مطابقت دارد.
ABA خارجی میزان فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانت را در برگهای جوان که در تنش خشکی بودند،خصوصاً در Notabilis افزایش می دهد. این موضوع نشان می دهد که آنتی اکسیدانتهای آنزیمی در کنترل آسیبهای وارده در اثر رادیکالهای آزاد بر برگهای تیمار شده با ABA که در معرض تنش خشکی قرار گرفته اند نقشی ندارد. (Serpill UNYAYAR,Fazilet Ozlem CEKIC.,2004)
سمیت فلزات می تواند بر نفوذپذیری غشای پلاسمایی تاًثیر داشته و باعث کاهش درصد رطوبت (میزان آب) شود. خصوصاً کادمیوم که گزارش شده است که بر توازن وتعادل آب اثر دارد.
Barcelo et al.1986;Poschenrieder et al.1989;Costa and Morel,1994))

همان طور که اخیراً در مورد دیگر تنش ها نیز مشاهده شده است برانگیختگی (تحریک) و یا بازداری از فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانت ، نه تنها به شدت تنش بلکه به نوع بافت نیز بستگی دارد.
Sgherri and Navari-Izzo,1995;Sgherri et al.,2001)).
کنترل ریشه هایی که در معرض مستقیم فلزات در محلول غذایی قرار داشتند فشار اکسایشی بیشتری را در آنها نسبت به برگها نشان می دهد. (Sgherri et al.,2002)
هنگامی که شدت تنش بیشتر شد (در ریشه هایی که در معرض بیشترین غلظت کادمیوم بودند) از فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانتی مانند SOD,GPXوAPXجلوگیری شد. نمی توان این موضوع را رد کرد که Cd بر فعالیت SOD از طریق جلوگیری از سنتز و ساخت آن و یا غیر فعال کردن آن به وسیله H2O2 اثر می گذارد .(Sgherri and Navari-Izzo., 1995)
H2O2 در چندین بخش سلولی و به وسیله فرآیندهای آنزیمی و غیرآنزیمی تولید می شود و می تواند مسئول افزایش تنش اکسایشی باشد. این موضوع درباره Cu/Zn SODو Fe-SOD که به طور برگشت ناپذیری به وسیله H2O2از فعالیت و تولیدشان جلوگیری شده است، صدق می کند اما در مورد Mn-SOD اینگونه نیست و SOD در این حالت از H2O2 تأثیرپذیر نیست(Scandalios,1993).
دو دسته از کولتیوارهای گندم (یک دسته مقاوم به خشکی و دسته دیگر حساس به خشکی) در شرایط کمبود آب قابل دسترس الگوهای مشابهی را در مورد پاسخهای آنتی اکسیدانتی نشان دادند که کاهش غلظت Ascorbateو Chlorophyl در رابطه با افزایش Glutathione، Tocopherolو کاروتنوئیدهای محافظ در آنها مشهود بود.
در مطالعات انجام شده بین شدت تنش خشکی و میزان افزایش طول جوانه ها ارتباط دیده شد.
در اثر تنش خشکی در گیاه نخود فرنگی،مقدار یا محتوای (Total Ascorbic Acid)TAA
دچار کاهش چشمگیری می شود و همچنین میزان آسیبهای ناشی از تنشهای اکسیداتیو افزایش می یابد(Moran et al.).
مطالعات نشان دادند که مقدار (Total Ascorbic Acid)TAA در جوانه های گندم در اثر تنش

خشکی تغییری نمی کند اما در اثر تنش بیش آبیاری (غرقاب شدن) افزایش می یابد.
همچنین آزمایشهای دیگری نشان دادند که میزان α-Tocopherolدر تنش خشکی افزایش می یابد.
دو دانشمند در تحقیقات خود متوجه شدند که میزان فعالیت GR (گلوتاتیون ریداکتاز) در ژنوتیپهای مقاوم به خشکی در گندم بیشتر از دیگر ژنوتیپهای گندم که حساس به خشکی هستند می باشد. در حالیکه در نخود فرنگی تنش خشکی باعث یک کاهش عمومی در فعالیت GRمی شود. پس کلاً این نتیجه به دست آمد که تنشهای طبیعی محیطی می توانند باعث آسیبهای ناشی از تنشهای اکسیداتیو شوند
(Muller and Marshner).
تنش خشکی میزان رشد و تولید گیاهان را به طور محسوسی محدود می کند.اگرچه در برخی از گیاهان مقاوم و سازگار در پاسخ به خشکی تغییرات متابولیکی و مورفولوژیکی اتفاق می افتد که باعث تطابق گیاه با این محدودیتهای محیطی اجتناب ناپذیر می شود(Sinha et al.1982;Blum,1996).

در میان این گیاهان، گندم که اغلب در شرایط محدودیت آب قرار می گیرد به دلیل ناپایداری یا تغییرپذیری طبیعی ژنتیکی خود که به سازش یا تحمل خشکی مربوط می شود، نمونه جالبی برای مطالعه می باشد(Loggini et al.,1999) .
تنش خشکی همواره باعث ایجاد تنش اکسیداتیو در سلولهای گیاهی می گردد که این مسئله به کمبود شدید الکترون نسبت به O2 در طی فرآیندهای فتوسنتزی و تنفس مربوط می باشد که باعث افزایش در گسترش فرمها و گونه های واکنشی اکسیژن (ROS)می شود(Asada,1999).
ROS ها از قبیل O2¯، H2O2و رادیکال ׂOH می توانند مستقیماً لیپیدهای غشایی را مورد حمله قرار داده،آنزیمهای متابولیکی را غیر فعال کنند و به اسیدهای نوکلئیک آسیب برسانند که این باعث مرگ سلول می شود(Mittler,2002).
در طی تنش خشکی، روابط آبی گیاه نقش کلیدی را در فعال سازی و تعدیل مکانیسمهای دفاعی آنتی اکسیدانتی ایفا می کند.
.(Menconi et al.,1995;Srivalli et al.,2003;Selote and Khanna-Chopra,2004)
پاسخ کولتیوارهای مقاوم گندم در مقابل گونه های حساس به کمبود آب، تحریک تنش اکسایشی(اکسیداتیو) و مدیریت و اجرای دفاع آنتی اکسیدانتی است.

.(Loggini et al.,1999;Sgherri et al.,2000;Lascano et al.,2001)
حفظ روابط سازگار آبی گیاه برای افزایش یا پیشرفت مقاومت به خشکی در گیاهان سبز(کاشته شده) اساسی و حیاتی است. .(Blum,1996;Lilley and Ludlow,1996;Passioura,2002)
بالاخره تفاوتهای ژنوتیپی در تحمل خشکی (حداقل بخشی از آن) می تواند منسوب به توانایی گیاهان برای تطبیق و تحریک دفاع آنتی اکسیدانتی در گندم، وقتی در شرایط سخت تنش خشکی قرار دارد باشد.گونه ها و ژنوتیپهای مقاوم به خشکی گندم، این سازش خود را به وسیله عوامل زیر کسب کرده اند: بالا نگه داشتن روابط آبی، تجمع کم ROS و کم کردن آسیبهای اکسیداتیو به

وسیله هماهنگی مناسب دفاع آنتی اکسیدانتی که شامل نگهداری و حفظ ردوکس Ascorbate-Glutathione و تنظیم و تعدیل آنزیمهای آنتی اکسیدانتی می شود. بنا بر این، سازگاری با خشکی که باعث تحریک مقاومت تنش اکسیداتیو می شود اساساً به پتانسیل ژنتیکی ژنوتیپها بستگی دارد.

۷-۲-اثرات تنش خشکی بر روی رشد و نمو و فتوسنتز:

هرگاه شدت تعرق به مدت زیادی از شدت جذب آب بیشتر شود حجم آب درون گیاه کاهش می یابد. این امر سبب تقلیل تورژسانس سلول ، بیشتر منفی شدن پتانسیل آب در سلولها و کاهش هیدراسیون پروتوپلاسم و دیواره سلول می شود. کاهش هیدراسیون پروتوپلاسم سلولهای هر بافت مریستمی معمولاً منجر به توقف تقسیم سلولی یا طویل شدن آن و یا هر دو می شود (۶۱).
مناسب ترین مقدار رطوبت خاک برای رشد مداوم اغلب گیاهان در حدود ظرفیت زراعی است(۷۱)
حفظ تورژسانس جهت رشد و نمو گیاه ضرورت داشته و کاهش آن موجب پژمردگی اندامهای گیاه می شود . پتانسیل تورژسانس اولین مؤلفه ای است که از تنش خشکی متأثر می شود .

گیاهان زراعی معمولاً در محدوده رطوبتی ۰۳/۰ – مگاپاسکال و نقطه پژمردگی دائم یعنی ۵/۱- مگاپاسکال فعالیت می کنند . کاهش تورژسانس ، اولین اثر خشکی است که موجب می گردد سرعت رشد محصول واندازه نهایی آن کاهش یافته و به دنبال آن سرعت رشد و نمو ، رشد طولی ساقه و رشد برگ در اثر کم شدن مقدار واحد فتوسنتز کننده تولید مواد فتوسنتزی و انتقال آنها به بخشهای مختلف کم شده و در نهایت عملکرد کاهش می یابد(۲۸ ).

حساسترین مرحله گیاه نسبت به تنش خشکی ، مرحله زایشی است که به شدت منجر به کاهش عملکرد
می شود و موجب کاهش دادن ماده خشک گیاه تقسیم و تخصیص کربوهیدراتها و نسبت بیشتر ریشه به اندامهای هوایی می گردد تنش خشکی همیشه زیان آور نبوده و گاهی سودمند می باشد . از جمله تنش ملایم خشکی درمرحله گیاهچه موجب افزایش تحمل آن نسبت به تنشهای محیطی می گردد (۲۸ ).
گیاهان مقاوم به خشکی برای بقاء خود با ایجاد مکانیسم هایی مثل کاهش تعرق ، سازگاری حاصل می کنند که این امر منجر به کاهش ارتفاع گیاه با سطح برگ بسیار محدود می گردد بنابراین بقاء گیاه به قیمت کاهش تولید ماده خشک تمام می شود (۲۸ ).

۱-۷-۲-توسعه ریشه ها:

رشد جانبی ( تعداد ریشه های فرعی ) و عمق نفوذ ریشه ( طول ریشه ) هر دو از خصوصیات مهم گیاه می باشند. اگر گیاه دارای یک سیستم ریشه گسترده و کارآمد باشد در یک خاک عمیق و با ساختمان خوب نفوذ می کند. این گیاه می تواند در شرایط جوی مساعد تا زمانی که رطوبت قسمت از محیط ریشه به نقطه پژمردگی برسد آب را به مقدار مطلوبی به قسمتهای هوایی خود برساند بدون آنکه به رشدش شدیداً لطمه وارد شود(۱۰).
گلیمروت در سال ۱۹۵۲ ملاحظه نمود که بین توانایی جذب آب و سیستم ریشه تراکم و پراکنش یا شبکه ریشه ها در لایه های زیرین خاک یک رابطه نزدیکی وجود دارد بنابر این مقاومت به خشکی به دلیل در اختیار داشتن مقدار فراوانی از آب نبوده بلکه به علت توانایی جذب آب می باشد . گاردنر در سال ۱۹۶۸ اظهار داشته است که چون در حالتی که محتوای آب خاکها کم است حرکت آن کند می باشد ، نتیجه گیری نموده که وضع مصرف آب در منطقه ریشه بستگی به پراکنش ریشه ، نفوذپذیری ریشه و خصوصیات نگهداری و انتقال آب دارد (۳۲).
از دیگر سازگاریهای بعضی ازگیاهان خشکی پسند واکنش سریع آنها به مرطوب شدن خاک از طریق تشکیل سریع ریشه های ثانویه می باشد. این ریشه ها ممکن است ۲ تا ۳ ساعت پس از بارندگی ظاهرشوند(۷).

 

۲-۷-۲-رشد برگها:
گزارش پژوهشگران مختلف روی گونه هایی از گیاهان دال بر کاهش سطح برگ در نتیجه خشکی می باشد(۲۵).
خصوصیات مورفولوژیکی برگ در کاهش شدت تعرق موثرند. تعداد برگها در واحد سطح ومیانگین سطح هر برگی ( اندازه برگ ) و غیره در این مورد مؤثر می باشند .
ساده ترین راه کاهش سطح تعرق کننده شاید پیچیدن یا تا شدن برگها در زمان تنش آب می باشد (۸).
فرگوسن و همکاران در سال ۱۹۷۴ به منظور توجیه رنگ به عنوان صفت سازگاری جو نسبت به مناطق خشک ، فتوسنتز تعدادی از لاینهای جو با رنگهای مختلف برگی را در گلخانه مورد آزمایش قرار دادند و
نتیجه گرفتند که میزان عملکرد لاینهای دارای برگ روشن در مناطق خشک از لاینهای تیره رنگ بیشتر است . این دانشمند اظهار نمود که درجه حرارت مزرعه جو روشن رنگ از جو تیره رنگ به خاطر انعکاس بیشتر نور بسیار کمتر است . در مورد برگ ، زاویه برگ نیز می تواند برای صفات مقاومت به خشکی مد نظر باشد (۸ و ۳۱ ).
در اثر توقف رشد برگ سطح فتوسنتز نیز کاهش می یابد که این امر موجب کم شدن رشد گیاه می گردد(۱۰).

 

۸-۲-خصوصیات دیواره سلولی:

مهمترین مسئله ای که در خاکهای شور و خشک وجود دارد مسئله افزایش منفی پتانسیل اسمزی محلول خاک می باشد که منجر به کاهش جذب آب و بدین ترتیب باعث توقف رشد می شود. اگرچه علت عمده اثر بازدارندگی افزایش غلظت محلول در خاک ماهیت اسمزی دارد ، با این وجود بعضی از انواع مواد محلول که نمونه آن املاح منیزیم است وقتی بیش از غلظت معین باشد اثرات سمی ثانویه خواهد داشت که رشد را بیشتر متوقف می سازد همچنین منفی بودن پتانسیل اسمزی محلول خاک روی پتانسیل اسمزی برگ ، محتوای رطوبت نسبی ( RWC) و پتانسیل آب برگ و پتانسیل تورژسانس برگ تأثیر گذاشته و در گیاهان حساس به خشکی و یا شوری موجب انهدام غشاء سیتوپلاسمی در سلولهای گیاه شده که موجب خروج مواد درون سلولی گشته و این خود یک مشخصه جهت انتخاب گیاهان مقاوم به شوری و خشکی می باشد (۶۵ و ۶۹ ). اکثر تنشهای محیطی در نهایت بر روی غشاء سیتوپلاسمی سلول آسیب می رساند: مثلاً سرما ، خشکی و شوری با تأثیر بر روی غشاء سیتوپلاسمی و ایجاد آسیب به آن موجب خروج محتویات سلول گشته که در نهایت مرگ سلولی را فراهم می سازد (۱۰).
وقتی که پتانسیل اسمزی ثابت نگه داشته شود بدون شک سلول نرمتر و دارای افزایش حجم بیشتری خواهد بود ( ۸ و ۴۲ ).

۹-۲-عملکرد و پایداری عملکرد :

بر روی ژنوتیپ های متحمل به تنش ، دو روش مستقیم (سنجش عملکرد ) و غیر مستقیم ( بر اساس صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک که با تحمل تنش همبستگی دارند ) انجام می شود (۱۷).
تحمل تنش در یک ژنوتیپ گیاهی مدیون شماری از ویژگی های فیزیولوژیکی و مورفولوژیک است و امروزه تلاش برای یافتن معیارهای که بتوان از آنها موثری در انتخاب ژنوتیپ های مقاوم بهره جست ادامه دارد. با این حال احتمال این که ژن های متحمل به خشکی در یک گیاه متجمع توسط روش های فیزیولوژیکی شناخته شوند بسیار کم است بنابراین پایداری و ثبات عملکرد و اجزای اصلاحی باقی خواهد ماند (۲۳ و ۷۵ ). به عبارت دیگر قابلیت تحمل به کمبود شدید آب رابطه منفی با عملکرد دارد (۷۰).
تنها ، عملکرد بالا در محیط های خشک نمی تواند بیانگر داشتن مکانیزم تحمل به خشکی یک رقم باشد. بررسی های به عمل آمده در چغندر قند نشان داد که لاین هایی که بیشترین تحمل را نسبت به خشکی دارند از عملکرد نسبتاً پایینی برخوردار بودند (۵).

زیاد بودن تعداد ژنوتیپ هایی که باید بررسی شوند باعث می شود که استفاده از عملکرد به عنوان شاخص گزینش ارقام از کارایی کمتری برخوردار شود زیرا ارزیابی آن در مراحل نهایی رشد گیاه بوده و نیز هزینه بر می باشد(۴۴).

۱۰-۲-تأثیرکم آبی در مراحل اولیه رشد و جوانه زنی :
رطوبت بستر بذر معمولا ممکن است از حد اشباع کمی پس از یک بارندگی تا بسیار خشک پس از یک دوره تغییر کند ، جوانه زنی و سبز شدن حداکثر گیاهان زراعی با افزایش مکش آب در خاک تدریجاً به تأخیر افتاده و کاهش می یابد. البته عکس العمل گیاه بویژه مکش بحرانی جهت جوانه زنی ، در گونه های مختلف وحتی در بعضی ارقام یک گونه تغییر می کند. برای مثال تعداد گل گیاه ذرت خوشه ای سبز شده ، با افزایش مکش رطوبت خاک از یک سوم به حدود ۸ اتمسفر از ۹۶ به ۸۶ درصد کاهش یافت و پس از این مکش تعداد گیاهان سبز شده به سرعت کاهش یافت (۷ و ۳۲ ). گزارشات متعددی حاکی از آن است که تحمل یک گیاه در یک مرحله مثلاً جوانه زدن لزوماً به معنی مقاومت کلی گیاه به تنشهای مختلف در سایر مراحل رشد نیست (۱۹).

دلجو (۱۳۶۶) نشان داد که همبستگی نزدیکی میان طول ریشه چه با رشد و نمو بعدی گیاه که در علکرد آن منعکس می گردد وجود دارد. در هر حال همبستگی اغلب این پارامترها با عملکرد ، متناقض بوده است (۲۶).
درصد جوانه زنی در محلول قند مانیتول به منظور حذف گیاهانی که خیلی حساس هستند در اوایل برنامه به نژادی می تواند روش مناسبی برای این مورد باشد. هارد ( ۱۹۷۶ – Hard ) گزارش داده است که برخی ارقام ، ریشه بیشتری را در مقایسه با دیگران در مرحله گیاهچه تولید نموده اند.
آزمایشات روی گیاهچه ها به منظور پیدا کردن رابطه بین میزان رشد اولیه و طول ریشه در مرحله رسیدن گیاه انجام گرفت. اگر رابطه مثبت بین این دو وجود داشت از آزمایشات روی گیاهچه می توان جهت انتخاب در مورد سیستم های ریشه گیاهان رسیده استفاده کرد (۹).
در گیاه پنبه تعداد کل گیاه سبز شده تحت تاثیر تغییرات مکش رطوبت خاک در دامنه بین ۳/۱- تا ۳- بار قرار نگرفت معهذا در مکش ۴- بار این تعداد بطور قابل ملاحظه ای کاهش یافت و در ۸- بار شدیدتر و در ۱۲- بار هیچ گیاهی سبز نشد. مکش های بحرانی آب درخاک برای تعدادی دیگر از گیاهان زراعی گزارش شده اند که عبارتند از ۵/۱۲- بار برای ذرت ، ۶/۶- بار برای سویا و ۵/۳- بار برای چغندر قند (۹).

 

۱۱-۲-اثر تنش خشکی بر فتوسنتز و تبادل دی اکسید کربن:

توانایی فتوسنتز یک گیاه اصولاً به وسیله برگ و میزان فعالیت آنها تعیین می شود. بک و ترنر (۱۹۸۷) متذکر شدند که کاهش اولیه در فتوسنتز به دلیل بسته شدن روزنه ها و کاهش جذب co2 است . اتولا و همکاران مشخص کرده اند که افزایش مقاومت روزنه ای عامل اولیه درکاهش فتوسنتز است اما عوامل غیر رزونه ای مانند افزایش مقاومت مزوفیلی و کاهش فعالیت RUBP کربوکسیلاز نیز نقش مشابهی را ایفا می کنند .
تنش آب انتقال مواد فتوسنتزی را تحت تأثیر قرار می دهد و موجب اشباع برگها از این مواد می گردد که ممکن است فتوسنتز را محدود نماید (۴۱). با افزایش تنش آب فتوسنتز تا نقطه جبرانی کاهش می یابد (۷۱).

رژیم رطوبتی نامناسب ضمن کاهش سطح برگها ، پیری آنها را هم تسریع کرده و بدین وسیله می تواند میزان تولید را خیلی بیشتر از آنچه که به علت ناشی از کاهش شدت فتوسنتز خالص تقلیل می یابد کاهش دهد(۳۷).
باور بر این است که از نظر بیوشیمیایی در همان زمانی که کمبود آب فتوسنتز کل برگ را تحت تأثیر قرار می دهد اثرات منفی خود را در سیستم فتوسنتز بر روی فتوسیستم II آشکار می کند (۳۸). در مقابل همزمان با فتوسیستم II ، فتوسیستم I به میزان کمتری تحت تأثیر کمبود آب قرار می گیرد .

۱۲-۲-اثرات مورفولوژیکی تنش آب:

۱-۱۲-۲- اثر بر روی برگها :

ریزش برگ یا تولید سطح برگ کمتری از برگ ، یک روش معمول برای کاهش اتلاف آب است . این کاهش در کل سطح برگ گیاه یکی از مهمترین عوامل در بقاء بعضی گیاهان بیابانی است (۴۱). کاهش سطح برگ یقیناً فتوسنتز کل گیاه را کاهش می دهد (۳۸).
پاراهلیوتروپیسم ( حرکت برگها ) که مانع قرار گرفتن مستقیم در برابر نور خورشید می شود مخصوص گیاهان لگومینوزه مانند لوبیاست و به عنوان یک مکانیزم اجتناب از تنش تعریف می شود (۱۰۷ ).

۲-۱۲-۲- رشد و توسعه ریشه :

 

 

در شرایط تنش نسبت ریشه به ساقه افزایش می یابد (۱۰۶). این امر به دلیل کاهش رشد ساقه یا افزایش رشد ریشه یا هر دو است . گزارش شده است که تحت تأثیر تنش آبی ارتفاع ساقه سویا بیش از ریشه کاهش یافته است. رشد بیشتر ریشه و گستردگی آن درخاک درتداوم بقاء گیاه نقش مؤثری ایفا می نماید (۴).
با افزایش تنش آب سرعت رشد ریشه ها کاهش می یابد. البته رشد ریشه نسبت به رشد قسمت هوائی گیاه کمتر تحت تأثیر قرار می گیرد به طوری که نسبت کل ساقه به ریشه افزایش می یابد (۱۲).

۱۳-۲-اثر تنش خشکی بر غشاء سیوتوپلاسمی و مقاومت دیواره سلولی:

اکثر تنش های محیطی در نهایت بر غشاء سیتوپلاسمی سلول آسیب می رساند. مثلاً سرما ، خشکی و یا شوری با تأثیر بر روی غشاء سیتوپلاسمی و ایجاد آسیب به آن موجب خروج محتویات سلول گشته که در نهایت مرگ سلول را فراهم می سازد (۱۰). همچنین تعداد روزهای تنش می تواند در میزان خرج محتویات
سلولی مؤثر بوده ودر اندازه هدایت الکتریکی محلول مؤثر باشد . لیائو در سال ۱۹۷۳ اثر تنش آب را روی سنتز دیواره سلولی مورد بحث قرار داده است . در این رابطه مشاهدات وی مبنی بر آن است که سنتز دیواره سلولی به تنش آب خیلی حساس است . سالیسبوری و راس در سال ۱۹۶۹ نشان داده اند که چگونه حجم
سلول ممکن است متضمن رشد باشد و تحت تأ ثیر سختی دیواره سلول قرارگیرد (۱۰). به طور کلی بیشترین اثر تنش آب روی رشد سلول می باشد. معمولاً رشد سلول تحت تأثیر عوامل زیر است :
۱- فشار تورگر
۲- الاستیسیته ( خاصیت انعطاف پذیری دیواره سلولی ) که خود تحت تأ ثیر عوامل ژنتیکی و اندازه سلول می باشد. هرچه اندازه سلول کوچکتر باشد الاستیسیته بیشتر خواهد بود و برعکس. به طور کلی گیاهانی که سلولهای کوچکتری دارند مقاومت بیشتری نسبت به تنش دارند (۱۰۲). به طور کلی تنش آب بر روی غشاء سیتوپلاسمی تأثیر می گذارد و تنش شدید آبی می تواند غشاء سلول را مضمحل نماید (۴۱). تنش کمبود آب باعث ایجاد سلولهایی

با دیواره ضخیم و بافتهای غیر آبدار می گردد. در رطوبت پایین افتراق ساختمان به صورت ضخیم شدن دیواره سلولی بر تقسیم و بزرگ شدن سلول برتری دارد (۳۷).

۱۴-۲-پسابیدگی پروتوپلاسم:

توانایی گونه های گیاهی در رابطه با مدت مقدار تحمل به پسابیدگی بسیار متفاوت است (۴). هرچه مقدار آبی را که گیاه می تواند در شرایط تنش نگهداری نماید بیشتر باشد توانایی تحمل پروتوپلاسم نسبت به صدمه دائمی در طول دوره تنش خشکی بیشتر خواهد بود . آب پیوندی مانع انعقاد نقاط فعال مولکولهای پروتئین می گردد (۱۳).
هرچه آب بیشتر اکسیده شود تراکم پروتوپلاسم افزایش یافته و لزج شدن آن تدریجاً بالا می رود . زمانی که پسابیدگی شدید می شود پروتوپلاسم کاملاً تبدیل به ژله شده و نهایتاً سخت گردیده و به حد شکنندگی می رسد (۱۳ و ۳۶).

۱۵-۲- اثر تنش خشکی بر میزان آب نسبی:

مارتین و همکاران در سال ۱۹۸۹میزان آب نسبی،پتانسیل آب برگ و مقاومت در مقابل انتشار آب برگ را برای اندازه گیری درجه مقاومت به خشکی در ارقام جو مورد مطالعه قرار دارند. نتایج به دست آمده نشان داد که میزان نسبی آب برگ و مقاومت در مقابل انتشار آب در برگها برای جدا کردن ارقام مقاوم و حساس به خشکی نتیجه مثبت دارد ولی پتانسیل آب برگ در هر دو گروه دارای تغییرات می باشد(۲۰).
کلارک و همکاران (۱۹۹۱) دریافتند که بین راندمان مصرف آب و مقدار تعرق ارتباطی وجود ندارد اما بین اثرات متقابل ژنوتیپ و تیمار تنش اختلاف وجود دارد. مقدار تعرق با میزان آب نسبی و همچنین پتانسیل اسمزی انعطاف نشان نداده است.
ودرلی در سال ۱۹۵۱ پیشنهاد نموده است که مقاطعی از برگ به کار برده شود که بتوان آنها را در آب شناور ساخت ولی از روی رابطه زیر آنچه که آماس نسبی نام نهاده قابل محاسبه است(۲۰).

( وزن خشک برگ-وزن تر برگ )
۱۰۰* = مقدار آب نسبی برگ
وزن خشک برگ-وزن آماس برگ

آزمایشات نشان داده است که همبستگی کاملاً معنی داری بین میزان آب نسبی برگ ، پتانسیل آب برگ و مقاومت در مقابل انتشار آب برگ در مقاومت به خشکی وجود

دارد (Watson,2003).

۱۶-۲-اثر تنش خشکی بر رشد و عملکرد:

اثرات تنش خشکی بر رشد ، مقدار عملکرد و کیفیت گیاه بسیار وسیع بوده و مهمترین فرآیند تنش خشکی کاهش سرعت نمو ، کاهش رشد طولی ساقه و کاهش رشد برگها و همچنین کاهش قطر منفذ روزنه ها می باشد. در رابطه با اثر خشکی بر مراحل مختلف رشد زایشی سه مرحله مهم از رشد را بایستی در نظر گرفت که تنش خشکی بر آنها اثرات ش

دیدی می گذارد که این مراحل عبارتند از :
الف ) پیدایش و تشکیل گل
ب ) گرده افشانی و لقاح
ج ) تشکیل غلاف و دانه( ۴ )
مرحله زایشی رشد گیاه حساسیت خاصی نسبت به تنش آب دارد. دلایل خوبی وجود دارد که تنش جزئی خشکی از میزان ظهور سلولهای بنیادی گل می کاهد. معهذا ثابت شده است که با رفع تنش جزئی سلولهای
بنیادی در مقایسه با گیاهان آبیاری شده با سرعت بیشتری تشکیل می گردند. تنش خشکی در مرحله گرده افشانی و لقاح تعداد غلافها و دانه ها را به علت پسابیدگی دانه های گرده کاهش می دهد. به علاوه تنش خشکی رشد لوله گرده در خامه و بافت تخمدان و تخمکها را نیز تحت تأ ثیر قرار می دهد. همچنین پژمردگی کلاله مانع رشد لوله های گرده می شود. گیاهانی که مدت گرده افشانی طولانی دارند در مقایسه با گیاهانی که دوره گرده افشانی آنها کوتاه است احتمالاً در اثر تنش صدمه کمتری می بینند. اثر تنش خشکی در مرحله تشکیل غلافها و پرشدن دانه ها بسیار بارز است چون عملکرد بالقوه بسته به وزن و تعداد دانه دارد که این مستلزم گرده افشانی کامل و تجمع مواد فتوسنتزی در دانه ها می باشد (۴). مواد جمع شده در دانه ها از دو منبع تأمین می گردد که عبارتند از:
الف – فتوسنتز خود دانه
ب – انتقال مواد غذایی از سایر قسمتهای گیاه به دانه .
ثابت شده است که تنش خشکی انتقال مواد غذایی را از برگها به دانه ها کاهش می دهد و با توجه به این که خشکی ، رسیدن دانه ها را تسریع می نماید این عکس العمل علاوه بر کاهش فتوسنتز به نقصان عملکرد هم کمک می نماید (۳۷). به طور کلی کمبود رطوبت در تمام مراحل رشد زیان آور است ولی کمبود آب در مرحله گلدهی و تشکیل غلاف ریزش گلها و غلافها و در مرحله تشکیل دانه سبب کاهش اندازه بذر می شود و در نتیجه عملکرد نهایی گیاه کاهش خواهد یافت (۴).

محققین نظر (داس و همکاران ، ۱۹۷۴ و سیونیت و کرامر ۱۹۷۷ ) نتیجه گرفتند که کمبود آب در بسیاری از مراحل نمو سویا عملکرد را کاهش می دهد. اما اثرات منفی تنش در طی گلدهی و تشکیل بذر و پر شدن دانه بسیار مهم است .
لوبیا در تنش آب در تمام مراحل رشد آسیب می بیند ولی تنش درست قبل از گلدهی تا غلاف دهی ظاهراً بیشترین صدمه را باعث می شود (۲).
تحقیقات نشان داده آبیاری در طی گلدهی و غلاف دهی عملکرد را افزایش می دهد در حالیکه کمبود آب عملکرد را کاهش می دهد (۳).

تحقیقات در سویا نشان می دهد که بیش از ۵۰% گلها و غلافهای کوچک سویا در اثر کمبود آب ریزش پیدا می کند. همچنین اسپیت و همکاران (۱۹۸۴) تغییر کمی را در شاخص برداشت ارقامی که در مراحل رشد و نمو گوناگون تحت تأثیر تنش قرار گرفته بودند مشاهده نمودند که بیان کننده این است که شاخص برداشت یک صفت ثابت و استوار است. در حالی که ایشان در سال ۱۹۸۶ دریافتند ، زمانی که تنش خشکی خیلی شدید است شاخص برداشت کاهش می یابد (۱۳).
تحقیقات بر روی گونه های بومی و کولتیوارهای لوبیا نشان داده است که تمام کولتیوارها تحت شرایط کمبود آب ، کاهش عملکرد داشته اند و وزن ۱۰۰ دانه آنها کاهش یافته است (۸۱).
اثر تنش آب بر میزان عملکرد طولانی چند جانبه است و تنش شدید و نسبتا طولاتی مدت ممکن است باعث کاهش شدید عملکرد شود (Watson,2003) ، از طرفی قابلیت تحمل به کمبود شدید آب رابطه منفی با عملکرد دارد (۷).
تنها عملکرد بالا در محیطهای خشک نمی تواند بیانگر داشتن مکانیزم تحمل به خشکی یک رقم باشد بررسی های به عمل آمده در چغندر قند نشان داد لاین هایی که بیشترین تحمل را نسبت به خشکی نشان دادند از عملکرد نسبتاً پائینی برخورداد بودند (۶).
درکمبودهای شدید آب ، کلروفیل سازی متوقف و به طور کلی تنفس ، پروتئین سازی ، جذب انیدریک کربنیک ، انتقال مواد فتوسنتزی و جذب کاتیونها کاهش می یابد و سبب بسته شدن روزنه ها می شود و همچنین در شرایط تنش ، اسید آمینه پرولین و ABA که سبب بسته شدن روزنه ها می شود افزایش می یابد و اکثر آنزیمهای هیدرولیز کننده کاهش می یابد (Stewart,1982).

۱۷-۲-اثر تنش بر تجمع ماده خشک:

 

انتقال مواد فتوسنتزی نسبت به فتوسنتز به تنش کمبود آب حساسیت کمتری دارد (۵۰). به طور کلی خشکی ، مقدار تجمع ماده خشک در دانه در حال رشد را کاهش می دهد. واردلا نشان داد که خشکی انتقال C14 را کاهش می دهد. اثر تنش کمبود آب به دلایل اثر بر سیستم هدایت مواد فتوسنتزی نبوده ، بلکه نتیجه اثر آن بر فتوسنتز و بارگیری مواد فتوسنتزی می باشد. بک و ترنر نیز این مسأله را تایید نموده و کاهش انتقال مواد فتوسنتزی را ناشی از سیستم هدایت نمی دانند .
تحقیقات میلاز و گاردنر ۱۹۷۲ نشان داد مقاومت

روزنه های فوقانی در پتانسیل آب برگ کمتر از ۸- بار افزایش یافت که این موضوع همزمان با کاهش سریع تولید ماده خشک بود. بسته شدن روزنه ها به علت تنش آب سرعت رشد را بیشتر از مقدار تعرق کاهش داد .

۱۸-۲-تاثیر تنش کم آبی در مراحل اولیه رشد

توانایی جوانه زدنه معمولاً با معیارهایی از قبیل طول ریشه چه (۱۰) طول کولئوپتیل (۶۳) و یا درصد سبز شدن (۶۲) تعریف می گردد. هرچند گزارشات متعددی حاکی از آن است که تحمل یک گیاه در یک مرحله مثلاً جوانه زدن لزوماً به معنی مقاومت کلی گیاه به تنش های مختلف در سایر مراحل رشد نیست (۳۵).دلجو (۱۳۶۶) نشان داد که همبستگی نزدیکی میان طول ریشه چه با رشد و نمو بعدی گیاه که در عملکرد آن منعکس می گردد وجود دارد. در هر حال همبستگی اغلب این پارمترها با عملکرد متناقض بوده است (۱۴).

درصدجوانه زنی در محلول قند مانیتول به منظور حذف گیاهانی که خیلی حساس هستند در اوایل برنامه به نژادی می تواند روش مناسبی برای این مورد باشد. هارد (۱۹۷۶ ) گزارش کرده است که برخی ارقام ریشه بیشتری را در مقایسه با دیگران در مرحله گیاهچه ای تولید نمودند .
بررسی های شافعی در سال ۱۳۸۴ بر روی سویا نشان می دهد بین ارقام و غلظت های مختلف مانیتول
در سطح ۵۰% اختلاف معنی داری از نظر طول ریشه چه وجود دارد و با کاهش پتانسیل اسمزی طول ریشه چه کاهش می یابد. حبیبی و همکاران (۱۳۷۲) با مطالعه روی چغندر قند به نتایج مشابهی دست یافته اند.
نتایج شافعی در مورد قوه نامیه نشان می دهد بالاتر بودن درصد جوانه زنی در یک رقم سویا تا حدودی مقاومت به خشکی آن رقم را تأیید می کند.
نتایج شیر مرد کرمانشاهی (۱۳۸۴) بر روی گلرنگ نشان می دهد بالا بودن درصد جوانه زنی می تواند نشانه مقاومت به خشکی نیز باشد.(۵۶) تکنیک اندازه گیری قوه نامیه در محلولهای پتانسیل اسمزی پایین به صورت یک روش مشخص جهت سلکسیون گیاهان مقاوم به خشکی و یا شوری در منابع ذکر گردیده است. همچنین نتایج نشان داد در تمامی ژنوتیپها پتانسیل اسمزی از صفرتا ۱۲- بار طول ریشه چه کاهش می یابد.
هیگارتی و راس در سال ۱۹۷۸ با مطالعه بر روی گیاه LEPIDIUM SATIVUM روش اندازه گیری طول ریشه چه را نسبت به قوه نامیه ارجح تر دانسته اند (۲۱).

۱۹-۲-اسید آبسزیک ( ABA ):

 

آبسزیک اسید همانند جیبرلین ، کلروفیل ، کاروتن و گزانتوفیل یک ترپنوئید است. شواهد حاکیست که ساختار بازدارنده رشد ، از اکسیداسیون بعضی گزانتوفیل ها مثل ویولاگزانتین نیز حاصل می گردد. نور تشکیل موثرترین شکل ABA را که همان شکل سیس – ترانس می باشد را زیاد می کند. به نظر می رسد که مکان ساخت در پلاستیدها به ویژه در کلروپلاستها باشد (۱۷). آزمایشات نشان می دهد که می توان از سطوح هورمونهای درونی گیاه برای ارزیابی مقاومت به خشکی گیاهان استفاده نمود (۹۷ و ۹۸ ). افزایش غلظت ABA در

برگها که با تنش خشکی همراه می باشد روزنه ها را وادار به کاهش شکاف می کند و به این ترتیب موجب کاهش اتلاف آب می گردد. به علاوه غلظت بالای ABA مانع رشد می شود و این امر موجب واکنش های سازگاری گیاه به صورت ذخیره بیشتر آب برای دوره طولانی خشکی می گردد. مشخص گردیده که مقدار ABA در برگها و اندام های گل در گیاهان تحت شرایط خشکی افزایش می یابد که این امر به علت افزایش تولید آن در برگها می باشد (۱۷).

۲۰-۲-برخی آثار منفی تنش خشکی در گیاهان:

کاهش سطح برگ ، یک واکنش اولیه به کمبود آب است. با کاهش آب گیاه سلول چروکیده شده ودیواره سلولی سست می شود . کاهش حجم سلول باعث می شود فشار هیدرو استاتیک یا پتانسیل فشار کمتر شود و هرچه تلفات آب و انقباض سلول بیشتر شود غلظت مواد محلول سلولها افزایش یافته و غشاء پلاسمایی به علت اینکه سطح کوچکتری را نسبت به قبل پوشش می دهد ضخیم تر و فشرده تر می شود و به علت اینکه کاهش پتانسیل فشاری اولین اثر مهم بیولوژیکی تنش آب است به نظر می رسد فعالیتهای وابسته به پتانسیل فشاری حساس ترین واکنشها نسبت به کمبود هستند.
تنش خشکی موجب بسته شدن روزنه ها ، محدودیت در دسترس بودن کربن در مکانهای کربوکسیلاسیون در کلروپلاستها و بنابراین موجب تحریک بیش از حد سیستم فتوسنتزی II می شود(۱۰۷).
به طور کلی می توان گفت که تنش خشکی رشد رویشی را بیشتر از رشد زایشی تحت تأثیر قرار می دهد و این به دلیل حساس بودن فرآیندهای تقسیم سلولی و رشد سلولی به تنش خشکی می باشد ولی کاهش عملکرد گیاه در اثر تنش خشکی در مرحله رشد رویشی نسبت به مرحله رشد زایشی کمتر می باشد (۳۵).

۱-۲۰-۲-خسارت اکسایشی به DNA:

 

گونه های فعال اکسیژن و عواملی نظیر تشعشعات یونیزه کننده که رادیکالهای آزاد اکسیژن را تولید می کنند،آسیبهای فراوانی در DNA به وجود آورده و باعث بروز ناهنجاریهایی همچون حذف شدن، جهش و اثرات ژنتیکی کشنده دیگر می شوند. بررسی خسارات وارده به DNA نشان می دهد که اسکلت قندی و بازهای نوکلئوتیدیDNA ،هر دو به اکسیداسیون حساس می باشند و این به دلیل تجزیه بازی، شکستگی حلقه منفرد و اتصال به پروتئین است. تجزیه بازی، محصولات فراوانی نظیر ۸-هیدروکسی گوانین، هیدروکسی متیل اوره، اوره، تیمین گلیکول، حلقه های باز تیمین و آدنین و فرآورده های اشباع شده را به وجود خواهد آورد.علت اصلی شکستگی

حلقه منفرد این است که اسکلت قندی به وسیله رادیکال هیدروکسیل،اکسید می شود. در آزمایشگاه نه تنها پراکسید هیدروژن، بلکه سوپر اکسید نیز باعث شکستگی رشته ها تحت شرایط فیزیولوژیکی نمی شوند. بنابر این سمیت آن در آزمایشگاه، بهترین نتیجه حاصل از واکنشهای فنتون با یک کاتالیزور فلزی است. حداقل در باکتری E.coli، واکنشهای فنتون می توانند به وسیله NADH شروع شوند. به عنوان مثال، در موتانت ndh باکتری E.coli به دلیل اینکه موتانت ها نمی توانند الکترونها را از NADH به مسیر های تنفسی انتقال دهند، لذا NADH تجمع می یابد. در نتیجه موتانت به پراکسید هیدروژن خیلی حساس است. مطالعه موتانت های دیگر E.coli منجر به این نتیجه گیری شده است که یک فلز فعال فنتون احتمالاً با پیوند فسفواستری با DNA ترکیب می شود. اگر فلز ترکیب شده، به وسیله یک مولکول قابل انتشار کوچک نظیر NADH یا سوپراکسید، احیاء شود ماده حاصله با پراکسید هیدروژن واکنش خواهد داد تا رادیکال هیدروکسیل را تشکیل دهد. رادیکال هیدروکسیل ناپایدار،سپس قند یا باز مجاور خود را به دلیل شکستگی زنجیره DNA اکسید می کند.
اتصال DNA به پروتئین نیز در نتیجه حمله رادیکال هیدروکسیل به DNA یا پروتئینهای مرتبط با آن می باشد.استفاده از تشعشعات یونیزه کننده یا عوامل دیگر تولید کننده رادیکال هیدروکسیل، باعث ایجاد پیوند کووالانسی نظیر تیمین-سیتئین بین DNA و پروتئین می شود. وقتی این اتصالات شکل می گیرد،جداسازی پروتئین ازDNA به وسیله روشهای گوناگون استخراج مؤثر نمی باشد. اگرچ

ه اتصالات پروتئین-DNA، از حجم و فراوانی کمتری نسبت به شکستگی رشته های منفرد برخوردارند ولی آنها به سادگی بازسازی نمی شوند و در صورت تقدم تکرار یا رونویسی بر بازسازی، ممکن است کشنده باشند.
DNAپیوند ضعیف مشخصی را در سلول ایجاد کرده و تحمل سلول را از این طریق به حمله رادیکال آزاد اکسیژن افزایش می دهد . ابتدا اینگونه به نظر می رسید که DNA موجود در اتصالات فلزی که در
واکنشهای فنتون مداخله می کنند، دارای نقش مؤثری باشد.
علاوه بر این ، DNA نسبت به مولکولهای دیگر خسارت کمتری را می تواند تحمل کند. در نتیجه سلول،یک یا تعدادی آنزیم بازسازی DNA را دارا می باشد. دلیل اینکه موجودات زنده یوکاریوت ،DNA را در هسته خود و به دور از محلهای چرخه اکسیداسیون و احیاء ،که در NADPH و دیگر احیاء کننده ها وجود دارند،تقسیم بندی کرده اند،شاید برای دوری از خسارت اکسایشی باشد (۲۷).

۲۱-۲- مقاومت به خشکی:

مقاومت به خشکی به توان تولید مثلی ، زنده ماندن و عملکرد اقتصادی یک گونه گیاهی در شرایط محدودیت آبی گفته می شود. لویت (۹۹) ابراز می دارد که گیاهان به دو طریق می توانند تحت شرایط محدودیت آب و خشکی زنده بمانند :
۱- مکانیسم گریز از خشکی (Drought escape )
2- مقاومت حقیقی به خشکی ( Real Drought Resistance)
درحالت گریز از خشکی،گیاه با داشتن خصوصیات رشدی خاص ازخشکی می گریزد و دوره زندگی خود را در زمانی که آب به اندازه مطلوب در دسترس آن است تکمیل می کند. در این رابطه می توان با تنظیم تاریخ کاشت اجازه گریز از خشکی را به ژنوتیپ های زودرس فراهم نمود .
مقاومت حقیقی به خشکی شامل اجتناب از خشکی ( Drought avoidance ) و تحمل به خشکی ( Drought tolerance ) می باشد . اجتناب از تنش به خصوصیات فیزیولوژیک و آناتومی گیاه مربوط می شود. این خصوصیات نیز نتیجه فرآیندهای فیزیولوژیک بوده که در اثر خشکی به وجود می آیند (۹۹). مکانیسم تحمل به خشکی زمانی به وجود می آید که گیاه در معرض پتانسیل آب کم قرار بگیرد اما گیاه از طریق تحمل یا تخفیف بتواند این تنش را تحمل کند . مکانیسمهای سازگاری و مقاومت به خشکی به طورخلاصه در شکل (۱-۲) نشان داده شده اند. اثر

تنش خشکی در گیاه را می توان به چهارگروه تقسیم نمود(۱۱۳):
۱-اثرات سازگاری که منجر به افزایش تحمل گیاه نسبت به تنش میگردد مانند نحوه رشد ریشه ، وجود موم بر روی برگها و داشتن کوتیکول ضخیم.
۲-اثرات سازگاری که در تحقق آنها ژنهای زیادی دخالت دارند. این ژنها با تغییر ساختار کلی گیاهان ، آن را با محیط سازگارمی کنند. مانند تغییر زمان گلدهی .
۳-اثرات متابولیکی که با تغییرات اساسی در فرآیندهای فیزیولوژیک حمل گیاه را

نسبت به تنش زیاد می کنند. مانند افزایش کارایی مصرف آب و تنظیم حرکات روزنه ای .
۴-اثرات بیوشیمیایی که طی آن تولید یک یا چند ماده شیمیایی در گیاه مانند پرولین سبب افزایش تحمل گیاه نسبت به تنش خشکی می گردد (۶). هرچه عملکرد گیاه کمتر تحت تنش خشکی قرار گیرد نشان دهنده مقاومت آن نبات می باشد(۹۴).
بیلز و همکاران در سال ۱۸۳۷ پس از مدتها مطالعه روی مقاومت گندم بهاره به خشکی ، مقاومت به خشکی را به شرح زیر تعریف نمودند : مقاومت به خشکی عبارتست از قدرت یک گیاه که بتواند بدون اثر سوء بر روی عمل فتوسنتز ، تعرق کمتری داشته باشد . به عبارت دیگر قدرت رشد یک نبات که بتواند آب را با مقدار بالاتر یا مساوی میزان تعرق گیاه از خاک جذب نماید. لذا گیاهان مقاوم به خشکی آنهایی هستند که قادرند در خلال شرایط تنش خشکی سبز گردیده و از نظر اقتصادی محصول اقتصادی تولید نمایند(۱۰).
حبیبی و همکاران در سال ۱۳۷۲ مقاومت به خشکی را اینگونه تعریف کرده اند : گیاهی دارای مکانیسم تحمل به خشکی است که عملکردش در شرایط خشک نسبت به شرایط طبیعی خیلی کاهش نیابد . به عبارت دیگر درصد پایداری عملکرد گیاه تحت تنش های محیطی یکی از مهمترین معیارهای انتخاب برای مقاومت به خشکی در برنامه های اصلاحی می تواند در نظر قرار گیرد .
هر چه تنش شدیدتر گردد سرعت تنفس کم می شود . هنگامی که گیاهان در معرض تنش شدید خشکی قرار می گیرند توقف کامل فعالیتهای فتوسنتزی صورت خواهد گرفت و سرانجام به دلیل محدودیت عرضه مواد فتوسنتزی رشد گیاه نیز کاهش می یابد (۱۳).

 

۲۲-۲- اصلاح برای مقاومت به خشکی در گیاهان:

درمورد روشهای اصلاحی برای مقاومت به تنش خشکی دیدگاه ها و نظرات متعددی وجود دارد فری رز و همکاران (۷۸) معتقد هستند که بررسی واکنش ارقام نسبت به خشکی اگر تنها بر مبنای حساسیت عملکرد آنها نسبت به خشکی باشد مفیدتر است . فیشر و مورر (۸۰) و همچنین روزیل و هامبیل(۱۱۰) معتقدند که درتحقیقات مربوط به تنش بهتر آن است که ژنوتیپ ها به طور معمول و در شرایط محیطی متوسط و مناسب رشد کنند و دوره های تنش زنده و غیر زنده به تدریج درمحیط رشد آنان ظاهر شود .
فیشر و مورر(۸۰) تهیه ارقام مقاوم به خشکی را در دو مرحله مطرح نمودند: ابتدا ارقام بر اساس عملکرد دانه در شایط تنش آبی به گونه های شدید و سریع غربال شوند سپس نمونه های باقیمانده بر اساس صفات مرغوب فیزیولوژیک مرتبط با عملکرد و موثر در مقاومت به خشکی غربال گردند .
در بررسی صفات موثر در مقاومت به خشکی باید روشهای اندازه گیری صفت مورد نظرسریع و دقیق و ساده باشد به طوری که تعداد زیادی ژنوتیپ را بتوان بر اساس آن ارزیابی کرد و ژنوتیپ هایی مقاوم هستند که عملکرد خود را در شرایط تنش حفظ نمایند همچنین صفت مورد نظر بایستی همبستگی زیادی با عملکرد داشته باشد(۱۸).
(Bielski,1993) و (Muench & Good,1994)عنوان کردند که ژنهایی نظیرآلانین آمینوترانسفراز در ریشه جو وهمچنین فروکتان که در گیاهانی مانند گندم و جو یافت می شوند گیاهان را مک می کنند تا در مقابل تنش اسمزی ایجاد شده در اثر خشکی یا سرما زنده بمانند.
لویت (۹۹) صفات مرتبط با مقاومت به خشکی در گیاه را صفات خشکی ریختی نامیده و معتقد بود که مقاومت به خشکی تنها از طریق بهبود و اصلاح این صفات حاصل می شود. وی مهمترین صفات خشکی ریختی را زودرسی و سیستم ریشه عمیق و فعال دانست .
به نظر متخصصین اصلاح نباتات یک شاخص معرفی شده و یا صفات مؤثر در مقاومت به خشکی بایستی دارای خصوصیات زیرباشد (۱۶):
الف ) تنوع ژنتیکی برای صفات مورد نظر بایستی زیاد باشد . به عنوان مثال اگر عملکرد مورد نظر است عملکرد رقم مقاوم حداقل بایستی با سایر ارقام ۲۰% اختلاف داشته باشد تا بتوان اثر متقابل محیط و ژنوتیپ را به خوبی تفسیر نمود .

ب ) روشهای اندازه گیری صفت مورد نظر بایستی سریع ، دقیق و ساده باشد به طوری که تعداد زیادی ژنوتیپ را بتوان بر اساس آن ارزیابی نمود .
ج) صفات مورد نظر بایستی همبستگی زیادی با عملکرد داشته باشند (۱۶).

۲۳-۲-ویژگیهای اساسی گیاهان مقاوم به خشکی:

انتخاب گیاهان زراعی با ویژگی مقاومت در این خشکی از بین ژنوتیپهای جدیدی که دارای ترکیبی از خواص مطلوب والدین خود هستند حاصل می شود .
در بررسی صفحات موثر در مقاومت به خشکی باید روشهای اندازه گیری صفت مورد نظر سریع ، دقیق و ساده باشد به طوری که تعداد زیادی ژنوتیپ را بتوان بر اساس آن ارزیابی کرد و ژنوتیپ های مقاوم آنهایی هستند که عملکرد خود را در شرایط تنش حفظ نمایند. همچنین صفت مورد نظر بایستی همبستگی زیادی با عملکرد داشته باشد (۱۸).

۲۴-۲-انواع مکانیزمهای مقاومت به خشکی:

گیاهان زارعی از راههای گوناگونی به تنش پاسخ می دهند . مکانیسم ها و واکنشهای آنها ممکن است باعث بروز تغییراتی در آنها شود که از اثرات بعدی تنش جلوگیری می کند. عکس العمل گیاه در برابر تنش آب با فعالیت متابولیکی ، مورفولوژیکی ، مرحله رشد و عملکرد بالقوه گیاه در ارتباط می باشد ( ۱۲ ) .
انواع مختلف مکانیزمهای مقاومت به خشکی عبارتند از :
الف ) مقاومت به خشکی : توانایی یک گیاه برای زنده ماندن ، رشد و داشتن عملکرد رضایت بخش با عرضه محدود آب یا تحت شرایط کمبود متناوب آب می باشد (۱۵). در اینجا تولید محصول گیاه مورد نظر ممکن است هیچگونه ارزشی در مقایسه با کشت گیاه مذکور در شرایط مطلوب رطوبتی نداشته باشد. بنابراین بهتر است که در این زمینه از درجه مقاومت به خشکی استفاده شود (۹).
ب ) فرار از خشکی : توانایی گیاه در اتمام دوره رشد قبل از اینکه تنش آب محدود کننده باشد (۱۰). فرار از خشکی مفیدترین شکل مقاومت است. زیرا ژنوتیپها می توانند قبل از محدودیت شدید آب به محصول دهی
برسند (۱۳ ).
پ ) اجتناب از خشکی : توانایی گیاه برای نگهداری آب بیشتر در طی دوره خشکی می باشد (۱۳ ) اجتناب از خشکی به بعضی از جنبه هایی اشاره دارد که ادامه رشد و یا تداوم فع

الیت نسبی متابولیک را در طی دوره
تنش فراهم می کند . اجتناب می تواند از طریق تغییر حالت برگ در جهت کاهش تلفات ناشی از تعرق و سایر تطابق ها نظیر بسته شدن روزنه که مصرف آب را کاهش می دهد اعمال گردد (۱۵).
ت ) تحمل خشکی : توانایی گیاه برای تاب آوردن در مقابل کمبود آب می باشد (۹).
ث ) بهبود پس از خشکی : توانایی گیاه برای از سرگیری رشد بعد از تنش خشکی که همراه با حداقل خسارت در عملکرد باشد (۱۳)

۲۵-۲-روشهای ارزیابی مقاومت به خشکی گیاهان

۱- بررسی گیاهان یا اسکرین کردن گیاهان بر اساس خصوصیات مورفولوژیکی و آناتومیکی آنها.
۲- اندازه گیری میزان عملکرد از نظر محصول و یا رشد در شرایط متفاوت خشکی در مقایسه با شاهد.
۳- اندازه گیری قدرت رویش بذر در شرایط خشکی . ( خاک خشک یا ترکیباتی از قبیل carbowax یا پلی اتیلن گلیکول PEG و یا مانیتول Mannitol )
4- قطع آب و شمارش روزها تا موقعی که گیاه به نقطه پژمردگی دائم برسد.
۵- اندازه گیری سرعت باز و بسته شدنه روزنه ها .
۶- اندازه گیری تنفس گیاهان در حضور نمکها یا مواد شیمیایی دیگر.
۷-اندازه گیری نسبت وزن ریشه به وزن قسمتهای هوایی گیاه.
۸-اندازه گیری اندیس پایداری کلروفیل.
۹- اندازه گیری درصد آب متابولیکی یا میزان نسبی آب گیاه .
۱۰- اندازه گیری مقاومت غشاء سیتوپلاسم.

۱۱- اندازه گیری پتانسیل آب برگ.
۱۲- اندازه گیری مقاومت انتشار آب در بافتهای برگ.
۱۳- اندازه گیری میزان تجمع هورمون اسید آبسزیک که با تأثیر گذاری روی بستن روزنه ها و کاهش تعرق و همچنین ریشه چه روی صفت مقاومت به خشکی مؤثر می باشد .
۱۴- تست اتاقک های حرارتی که بوته های جوان گونه ها و واریته های مختلف نباتی به منظورتعیین بوته های مقاوم به خشکی در معرض هوا با رطوبت نسبی کم و

درجات مختلف گرما قرار می گیرند .
۱۵- اندازه گیری میزان تبعیض co2.
16- اندازه گیری میزان قندهای محلول و اسیدهای آمینه.
۱۷- اندازه گیری مقاومت مزوفیلی ، مقاومت روزنه ای ، مقاومت لایه مرزی و مقاومت کوتیکولی (۴۰).

۲۶-۲-سلنیوم se و نقش سلنیوم در واکنشهای بیوشیمیایی:

سلنیوم یک عنصر غیر فلزی است که درگروه اکسیژن در جدول تناوبی قرار گرفته و دارای ظرفیت های اکسیداسیونی ۲ ، ۴ و ۶ می باشد که در سیستم های بیولوژیکی این عنصر در ساختمان اسیدهای آمینه ای که ساختمان پروتئین را تشکیل می دهند دیده شده است (۸۲).
مطالعات اولیه در مورد نقش سلنیوم در حدود سال ۱۹۳۰ آغاز شد. همچنین مطالعاتی در بروز بیماریهایی در جانواران در سال ۱۹۷۲ انجام و وظایف بیوشیمیایی این عنصر کشف گردید اهمیت سلنیوم در مرگ و میر انسان در سال ۱۹۷۹ آشکار گردید (۸۲ و۱۱۴).
مهمترین اشکال سلنیوم موجود در بدن جانوران و گیاهان که در بخشی از اسیدهای آمینه پروتئین ها فعالیت می کنند به صورت سلنومتیونین ( Selenomethionine ) و سلنوسیستئین (Selenocysteine ) می باشد (۶۸) یا (۶۲).
تحقیقات نشان داد که سلنیوم یکی از اجزاء ضروری

برای سیستم فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز است (۱۰۸).
این ماده برای آنزیم گلوتاتیون پراکسید از غیرفعال که بعنوان اکسیداسیون در واکنش اکسیژن – پراکسیداز به کار می رود لازم است ( ۵۲ و ۱۱۵).
در واقع تأثیر سلنیوم این است که زمان تنش اکسیداتیو و تشکیل رادیکالهای آزاد که منجر به صدمات و نابودی سلولها می شوند فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانت همچون گلوتاتیون پراکسیداز را فعال می کند. بدون سلنیوم آنزیم پراکسیداز نمی تواند به اندازه کافی تشکیل شده و سیستم آنتی اکسیدانتی را فعال کند ( ۱۱۴، ۱۰۸و ۱۱۵).
بنابراین سطح فعالیت این آنزیمها در حضور مقادیر مع

ینی از سلنیوم یک شاخص برای قدرت سیستم دفاعی گلوتاتیون پراکسیداز می باشد (۱۰۸).
بررسی ها در گندم بهاره تحت تنش خشکی نشان داد سلنیوم مانع کم شدن رشد گیاهان در اثر کمبود آب گردید و محتوای آب برگها را کاهش داد ( ۷۸ ).

۱-۲۶-۲-فواید سلنیوم در انسان و جانوران و گیاهان:

۱- سلنیوم به نظر می رسد در تعدیل سمیت داروها و فلزات سمی آلودگی های ناشی از جیوه نقش مهمی داشته باشد.
۲- سلنیوم کم درعلوفه مصرفی حیوانات باعث بیماری White muscle یا ماهیچه سفید می گردد.
۳- در بهبود بیماری ایدز سلنیوم نقش موثری در سیستم مصونیت بدن داشته است.
۴- جهت پیشگیری از بیماریهای قلبی مدارک کافی وجود دارد تا سفارش جهت استفاده از مکملهای سلنیوم شود.
۵- سلنیوم ممکن است به وسعت اکسیداسیون کلسترول LDL کمک کند و بدینوسیله از بیماری وریدهای کرونرها جلوگیری می کند.
۶- سلنیوم در سطوح کم باعث می گردد خطر کانسر(سرطان) کاهش یابد. در ایالات متحده آمریکا در خاکهایی که سطوح سلنیوم کمتری دارد درصد سرطان پوست بدون ملانوم مهم بوده است.
استفاده از مکملهای سلنیوم با دز ۲۰۰ میکرو گرم در روز اثری روی برگشت سرطان پوست ندارد اما در کاهش مجموع مرگ و میر نقش داشته است.
۷- افراد الکلی در بدنشان سلنیوم کمی دارند.
۸- سلنیوم و ویتامین E باهم متقابلاً در جاروب کردن رادیکالهای آزاد دخالت می کنند.
گوگرد احتمالا بر بالا گیری سلنیوم و متابولیسم حیاتی کمک می کند (۵۲ و ۸۷ و ۱۱۴).
کمبود در گیاهان وقتی اتفاق می افتد که سلنیوم خاک در سطوح پائین باشد. سلنیوم زیاد در خاک می تواند سبب کمبود عناصر دیگر مانند مس و آهن و روی و غیر ه گردد. گیاه سلنیوم را به صورت غیر محلول و سلنائیدها جذب نمی نماید (۸۷).

(۱۱۴)سلنیوم به میزان ۷۵ میکرو گرم در روز برای عملکرد مناسب مواد غذایی مانند تولید آنزیمهایی که
در برابر تنش اکسیداتیو عمل مراقبتی دارند لازم و ضروری است در عین حال یک مطالعه بالینی در مورد اشخاص مختلف نشان داد که مصرف بیش از ۲۰۰ میکروگرم در روز سلنیوم احتمال بروز سرطان به خصوص سرطان به خصوص سرطان پروستات و روده را کاهش می دهد (۵۳) اگر چه سلنیوم به میزان کمی
مورد نیاز است اما در تشکیل آنزیمهای آنتی اکسیدانت که سلنوپروتئین نامیده می شوند و برای سلامتی مفید هستند لازم و ضروری است . سلنوپروتئین به کارکرد منظم تیروئید کمک کرده و در سیستم ایمنی بدن نقش مهم را ایفا می کند (۵۶ ) خود سلنیوم در حالت عادی سمی و خطرناک است ولی پس از جذب از طریق ریشه متابولیسم صورت گرفته و به صورت اسید آمینه در می آید که دیگر خطرناک نیست .
جذب سلنیوم توسط گیاهان ارتباط مستقیمی با میزان سلنیوم خاک دارد بنابراین خاکهایی که از نظر سلنیوم غنی هستند گیاهانی با میزان سلنیوم بالا تولید خواهند کرد (۵۳)
استفاده زیاد سلنیوم در بافتها بیشتر به صورت آنتی اکسیدانت می باشد. همچنین سلنیوم به صورت سینرژیستی با ویتامین E عمل می کند و در ساختار گلوتاتیون پراکسیداز که یکی از پالایشگرهای قوی H2O2 می باشد شرکت دارد . H2O2 یک رادیکال آزاد بسیار قوی است که موجب بروز سرطان می گردد . کمبود سلنیوم می تواند موجب افزایش خطر سرطان ، بیماریهای قلبی ، آب مروارید و کاهش عملکرد سیستم ایمنی بدن گردد (۵۳)
سلنیوم دارای اثر آنتاگونیستی نیز می باشد و به بیرون راندن فلزات سنگین مانند سرب ، جیوه ، آلومینیوم وکادمیوم از بدن کمک می کند. منابع غذایی گیاهی برای سلنیوم عبارتند از : جوانه گندم ، یولاف ، سبوس ، آب پرتقال ، جو ، سیر ، شلغم و برنج قهوه ای (۵۳). بررسیها نشان داده میزان سلنیوم در تولیدات دامی همچون گوشت نسبت به منابع گیاهی بیشتر است و مقادیر سلنیوم در گیاهان روغنی به عنوان یک عنصر ضد سرطان در حمایت از اثرات بهداشتی و تغذیه انسان حائز اهمیت است (۶۸).
کمبود سلنیوم در علوفه مصرفی حیوانات باعث بیماری (white muscle ) یا ماهیچه سفید می شود. در بیماری ایدز سلنیوم نقش مؤثری در سیستم مصونیت بدن دارد. سطوح کم سلنیوم باعث افزایش خطرسرطان می گردد. در ایالت متحده آمریکا در خاکهایی که سطح سلنیوم پایین است سرطان پوست بدون ملانین زیاد گزارش شده است.
احتمالاً گوگرد موجب افزایش جذب سلنیوم شده به متابولیسم حیاتی کمک می کند ولی جذب عناصری مانند آهن در حضور سلنیوم کاهش می یابد (۱۱ ).

 

در آزمایشی که در سال ۲۰۰۷ آقای ژائو و همکارانZhao et al.,2007)) بر روی ۴۵۲ نمونه دانه گندم در انگلستان انجام دادند مشاهده نمودند که دامنه ای از وزن خشک از۶ تا ۸۵۸g se/kg μ با میانگین و میانه ای به ترتیب برابر با ۳۲ و ۲۲ g se/kg μ به دست آمد.
ضمناً ۹۱درصد از دانه ها وزن خشکی کمتر از ۵۰g se/kg μ نشان دادند که این میزان برای تأمین احتیاجات انسان و حیوان کافی می باشد.
نتیجه ای که آقای ژائو و همکاران گرفتند نشان داد که با افزودن ۱۰-۲۰gr se/ha به صورت سلنات سدیم در مرحله طویل شدن ساقه میزان تجمع سلنیوم در گیاه ۳ تا ۲۷برابر افزایش یافت.
سلنات و سلنیت هر دو جذب گیاه می شوند و متعاقباً در پیکره گیاه منتقل می شوند.سلنات یک شبه سولفات می باشد که توسط ناقلین خانواده سولفات منتقل می شود. بعضی از گیاهان قادرند میزان زیادی از سلنیوم را در ساختار درونی خود تجمع دهند که به این گیاهان Hyper Accumulator می گویند. هرچند تنوع ژنتیکی در قابلیت جذب در میان گیاهانی مانند غلات که قدرت جذب ندارند کم می باشد.
در میان بافتهای گیاهی سلنیوم وارد مسیر جذب و متابولیسم سولفات می شود و جایگزین سیستئین و متیونین در پروتئینها می شود البته همراه با اثرات مضرش. سلنیوم ممکن است به عنوان مشتقات متیله شده یا برگرفته شده ازتصعید گیاهی تجمع یابد.
۱۵ آنزیم سلنیوم دار با توجه به وظایف زیستی خود طبقه بندی شده اند که شامل ۴ فرم از گلوتاتیون پراکسیداز(GPX)که از آنزیمهای آنتی اکسیدانت می باشند،۳فرم از تیوردوکسین ریداکتاز که نقشهای مهمی در احیاء سیستمهای آنتی اکسیدانتی و حفظ شیب ردوکس بین سلولی و ۳فرم از یدو تیرونین دیدیناز که در ساختار هورمون تیروئید فعال نقش دارند ، می باشند.
(Brown and Arthur,2001,FAO,WHO,2001and Rayman,2002)
در این پروتئینهای سلنیومی ، سلنیوم با آمینو اسید سلنو سیستئین ترکیب می شود (se-cys).
در سنتز پروتئین ریبوزوم واسطه که توسط کد UGAهدایت می شود به عنوان یک کد بازدارنده عمل می کند .(Low and Berry, 1996 and Stadtman,1996)
دو ساختار RNA ، توالی جایگزاری mrna Se-Cys و یک Selenocysteil trna یگانه برای این فرایند نیاز است.
تحت شرایط فیزیولوژیکی نرمال ، سلنیوم در Se-Cys تقریباً ًکاملاً یونیزه شده اس

ت. بنابر این یک کاتالیزور بیولوژیکی مناسب به میزان زیاد در جایگاه فعال سلنوپروتئینها باید آماده شود.
(Brown and Arthur, 2001 and Stadtman,1996).
در مقابل، هیچگونه نقش ساختاری برای سلنیوم در گیاهان مشخص نشده است. همکاری سلنو آمینو اسیدها در پروتئینهای گیاهی یک جایگزینی اتفاقی به جای سیستئین و متیونین می باشد ، هرچند که دارای توالی زیان آوری باشد.
آزمایشاتی به منظور مطالعه ارتباط میزان تجمع سلنیوم گیاه با فشردگی خاک و آبیار

ی صورت گرفته است که مشاهده شده است که آبیاری حدود ۳۰-۷۵ درصد تجمع سلنیوم را در دانه کاهش می دهد که این اثر احتمالاً در نتیجه رقیق شدن محتویات دانه می باشد.
در اثر یک رقابت بین سولفات اضافه شده در آب آبیاری روی جذب سلنیوم و افزایش خسارت آبشویی ، فشردگی خاک به طور معنی داری تجمع سلنیوم دانه را در یک فصل کاهش داد. (Zhao et al.,2006)
بیش از ۲۰ نوع پروتئین سلنیومی در پستانداران مشخص شده اند که شامل گلوتاتیون پراکسیداز و تیوردوکسین ریداکتازها می باشند که در کنترل تجمع بافتهای متابولیتهای دارای رادیکال آزاد اکسیژن نقش دارند.. (FAO and WHO,2001 and Fordyce,2005)
میزان موجود در خاک ارسنیک و سلنیوم در گیاهان تحت فرمان عوامل خاک نظیر:PH ، میزان اکسیدها و هیدروکسیدهای فلزات ، پتانسیل ردوکس ، ماده آلی و میزان رس می باشد.
(Gissel-Nielsen et al.1984 and Smith et al.,1998).
به نظر می رسد که عوامل شیمیایی خاک برای جذب سلنیوم و ارسنیک به وسیله گیاهان مؤثرتر از عوامل فیزیکی باشند. هرچند که عوامل فیزیکی خاک و آبیاری نیز مؤثرند. مطالعات نشان دادند که شرایط
فیزیکی خاک روی غلظت Se وAs در بذرهای گندم ، تأثیرات قابل ملاحظه اما متفاوتی دارند. فشرده تر کردن و چگال تر کردن خاک ، باعث افزایش در غلظت As وکاهش در غلظت Seموجود در بذرها می شود.
آبیاری کردن ، باعث کاهش قابل ملاحظه ای در میزان غلظت Se موجود در بذرها می شود.
طبق تحقیقات انجام شده آبیاری و فشردگی خاک هر دو به میزان زیادی اثر معنی داری بر روی میزان سلنیوم دانه داشتند و همچنین رابطه معنی داری نیز بین تیمارهای آبیاری و فشردگی خاک وجود داشته است.
اساساً سلنیوم دانه هم به وسیله آبیاری و هم فشردگی خاک کاهش یافت. به طور متوسط آبیاری معمولی و آبیاری با مقادیر زیاد به ترتیب ۵۹ درصد و ۶۹ درصد میزان سلنیوم در دانه را کاهش داد.
تأثیر فشردگی خاک در تیمارهایی که آبیاری نشده بودند بیشتر از تیمارهایی بود که به طور متوسط و یا به میزان بیش از معمول آبیاری شده بودند.

اثر منفی آبیاری روی میزان سلنیوم دانه می تواند به چند دلیل باشد: اول اینکه آبیاری، عملکرد دانه را به دلیل اثر رقیق شدن افزایش می دهد. این مسأله کاملاً با رابطه عکس بین میزان سلنیوم دانه و عملکرد دانه اثبات شده است.
این ارتباط بین تیمارهایی که از فشردگی خاک متفاوتی برخوردار بودند در سال ۲۰۰۳ متفاوت بود. همچنین همان طور که قبلاً ذکر شد این مسأله روی میزان سلنیوم به طور مستقیم تأثیر داشت.
در سال ۲۰۰۴ فشردگی خاک هیچ تأثیر معنی داری روی تجمع سلنیوم در دانه و ارتباط تجمع سلنیوم-عملکرد نداشت که می توان دلیل آن را با یک رگرسیون خطی(برگشتی) ساده شرح داد. در هر حال تأثیر رقیق شدن به تنهایی نمی تواند اهمیت کاهش میزان سلنیوم را توجیه کند. عملکرد دانه توسط آبیاری تقریباً دو برابر بیشتر شد ، در حالی که میزان سلنیوم دانه تقریباً ۱۰ برابر کاهش یافت.
توجیه دوم اینکه آبیاری مضاعف سبب گردید میزان قابل توجهی از گوگرد(s) در اثر ناسازگاری بین سولفات و سلنات مانع از جذب سلنات توسط گیاهان شود. شیرابه استفاده شده در آزمایشات حاوی میزان زیادی گوگرد بود (Adams et al.2002 and Broadley et al.,2006) .
دلیل سوم اینکه آبیاری می توانست آبشویی سلنیوم را از پروفیل خاک زیاد نماید. سلنیوم به میزان کمی در سطح خاکهای خنثی باقی می ماند و مستعد آبشویی است .(Neal and Sposito.,1989)
یک مطالعه Lysimeteric (آب سنجی) نشان داد که سولفات که یک مشابه شیمیایی سلنات است به راحتی به سمت آب زهکشی شده رفته و هدر می شود (Riley et al.,2002).
سلنیوم به طور عمده ای در ماده آلی خاک وجود دارد و مانند سولفور تبدیل به سلنات می شود و به طور مستحکمی با مواد معدنی خاک باند نمی شود و به آنها نمی چسبد. یعنی از لحاظ معدنی با مولکولهای خاک همبستگی نداشته و با آنها تشکیل باند نمی دهد.
اثر مشاهده شده روی سلنیوم دانه برای تغذیه انسان و حیوان مهم است.

۲۷-۲-متابولیسم های دفاعی گیاهان در برابر تنش های اکسیداتیو:

گیاهان برای مقابله با تنش های اکسیداتیو از دو نوع مکانیسم استفاده می کنند :
۱- Scavenging: که گیاه گونه های فعال اکسیژن را با استفاده از آنتی اکسیدانتهای آنزیمی و غیر آنزیمی جاروب می کند .
۲-Avoidance : اجتناب از تولید گونه های فعال اکسیژن (۱۱)

۲۸-۲-طبقه بندی آنتی اکسیدانتها:

به طور کلی آنتی اکسیدانتها در دو گروه اصلی قرار می گیرند :
۱-لیپوفیل ( چربی دوست )
۲-هیدروفیل ( آبدوست ) (۱۱ )
آنتی اکسیدانتها یا طبیعی هستند و یا مصنوعی در سالهای اخیر بنا به توجه ویژه به مسائل سلامتی ، توجه زیادی به آنتی اکسیدانتهای طبیعی معطوف گردیده است وتحقیقات گسترده ای به منظور بکارگیری این ترکیبات در مواد غذایی به جای آنتی اکسیدانتهای غیر طبیعی دردست اجرا قرار گرفته است (۱۱ )
آنتی اکسیدانتهای طبیعی شامل سه دسته می باشند :
۱-گونه های مولکولی مانند فلاونها ، ایزوفلاونها ، کومارین ، لیپیدها ، آلکالوئیدها ، ترکیبات فنلی ،کارتنوئیدها و غیره که در بین آنها ترکیبات فنلی از اهمیت بیشتری برخوردارند .
۲-سیستم های ضد اکسایشی آنزیمی : فعالترین آنزیم های این دسته از آنتی اکسیدانتها ، پروتئینهای حاوی فلز هستند که از جمله آنها می توان به SOD اشاره کرد .
۳-ویتامینها : جزء آنتی اکسیدانتهای طبیعی اند . توانایی به دام انداختن رادیکالهای آزاد اکسیژن در سلولهای گیاهی و حیوانی به وسیله ویتامینهای A ، E ، C ، K مورد تأیید قرار گرفته است که در بین آنها ویتامین E و به ویژه آلفاتوکوفرول موثرترین نوع آنتی اکسیدان طبیعی ویتامینی شناخته شده است.
ثابت شده اگر ویتامینهای C و E به صورت ترکیب با یکدیگر به کار برده شوند اثر بخشی بیشتری از خود نشان می دهند . ویتامین E به دلیل محلول بودن در چربی های و ویتامین C به دلیل محلول بودن در آب هر یک به طور جداگانه رادیکالهای آزاد را حذف خواهند کرد .
آنتی اکسیدانتهای مصنوعی عبارتند از :
۱- EDU: کاربرد این ماده به صورت تزریق به تنه گیاه یا خاک انجام گرفته است و نشان داده شد که این نوع آنتی اکسیدان قادر است نشانه های القایی ایجاد شده به وسیله فزونی اوزن در محیط را کاهش دهد
۲-تیوسولفات سدیم : بیشترین اثر بازدارنگی را بر قهوه ای شدن اکسایش وابسته به محتوای بالای فنل بافت گردو را دارا می باشد .
۳-دی بوتیل هیدروکسی تولوئن و پوپیل گالات واسید اسکوربیک.(۱۱)

 

۲۹-۲-تاثیر تنش بر فعالیت آنتی اکسیدانت ها

اینگونه تصور می شود که تاثیر منفی انواع تنش های زیست محیطی تا حدود

ی به خاطر تولید انواع اکسیژن های فعال یا کنشگر AOS ( Active Oxygen Species ) یا عدم اجرای سیستمی است که در برابر آنها مقاومت کند. AOS ها شامل سوپر اکسید ( -O2 ) ، رادیکالهای هیدروکسیل (OH∙ ) ، پراکسید هیدروژن (H2O2 ) و اکسیژن یکتایی O∙ می باشد.عدم فرونشانی یا غیر فعال سازی AOS می تواند منجر به تخریب غشاء سلولها ، پروتئینها ، لیپیدها و DNA شود که در نتیجه مرگ سلول را به همراه دارد ( ۱۷ و ۸۴ ).
واکنشهای انواع فعال و نیمه فعال را دیکالهای آزاد اکسیژن در فرایندهای تخریبی و آسیب دیدگی مانند پیری، سرطان، بیماری انسداد شرایین و آلزایمر نقش دارند (۱۷و ۷۳ ) تراکم (H2O2 ) از آنجا که می تواند منجر به صدمات اکسیداتیو و از بین رفتن سوخت و ساز شود زیان آور می باشد (۱۱۶ ) و در موجودات زنده پراکسید هیدروژن توسط کاتالاز و گلوتاتیون پراکسیداز سم زدایی می شود (۹۳).
سیستم ضد اکسایشی گیاهان عالی شامل آنزیم ها ، ترکیبات دی اکسیداتیو، ترکیبات دارای وزن مولکولی کم ( پپتیدها ، ویتامینها ، فلاوونوئیدها ، اسیدهای فنولیک ، آلکالوئیدها و … ) و ذخیره های سم زدایی درونی می باشد. و از بین رفتن سوخت و ساز های زیان آور می باشد ( ۶۴، ۱۱۶و ۱۱۸ ) و در موجودات زنده پراکسید هیدروژن توسط کاتالاز و گلوتاتیون پراکسیداز سم زدایی می شود (۹۳).
دفاع آنزیمی در گیاهان شامل آنزیمهایی است که قادرند حد واسط های اکسیژنی را حذف
( removing ) ، خنثی ( neutralizing ) و یا اسکونج (scavenging ) نمایند (بزدایند) ، که از مهمترین آنها می توان به کاتالاز و سوپر اکسید دیسموتاز اشاره کرد (۴۹ ، ۵۷ ، ۷۶ ). رادیکالهای آزاد منجر به آسیب سلولی از طریق مکانیسم پراکسیداسیون لیپیدی و انسداد سیستم های ضد اکسایشی طبیعی می شود ( ۵۷ و ۶۴ و۱۰۴ ).
گیاهان ، مشابه دیگر ارگانیسمهای هوازی ، جهت تولید انرژی به اندازه کافی ، به اکسیژن نیاز دارند. در طی احیاء اکسیژن به آب ، گونه های فعال اکسیژن( AOS ) از قبیل رادیکال سوپراکسید ، پراکسید هیدروژن و رادیکال هیدروکسیل تشکیل می گردند .در مراحل ابتدایی جهت شروع زنجیره واکنش به انرژی اولیه نیاز می باشد. حال آنکه مراحل بعدی واکنش شکل اگزوترمیک به خود گرفته و در صورت وجود یا فقدان واکنش کاتالیز ، به طور خود بخودی رخ می دهند و با صرف انرژی اضافی توسط اکسیژن مولکولی ، اکسیژن نوزاد شکل خواهد گرفت که نسبت به حالت پایه از واکنش پذیری بالاتری برخوردار است (۶۴ و ۶۶ و ۱۰۴ ).
اکسیژن نوزاد می تواند به مدت تقریباً ۴ میکرو ثانیه در آب و ۱۰۰ میکرو ثانیه در یک محیط غیر قطبی دوام بیاورد. به علاوه ترکیب مذکور می تواند انرژی تهییجی خود را به دیگر مولکولهای بیولوژی منتقل نماید و یا اینکه با آنها واکنش دهد و در نتیجه اندو پراکسید ها یا هیدرو پراکسیدها را تشکیل دهد (۶۴ و ۷۴ ).
رادیکالهای سوپر اکسید یک AOS نسبتاً واکنش پذیر و کوتاه عمر ( با نیمه عمر تقریباً ۴-۲ میکرو ثانیه)
می باشد که نمی تواند از غشاهای بیولوژیکی عبور کند و به سهولت به پراکسید

هیدروژن دیسموته می شود. این مکان نیز وجود دارد که رادیکال سوپراکسید ، کوئینون ها و کمپلکس های انتقالی فلز دار حاوی آهن سه ظرفیتی و مس دو ظرفیتی را احیاء کند و به این طریق فعالیت آنزیم های حاوی فلز را تحت تأثیر قرار دهد (۴۹ و ۶۴ و ۷۳).
رادیکالهای هیدروپراکسیل که به وسیله فرایند پروتون دار شدن رادیکال سوپراکسید در محلولهای آبکی تشکیل می شوند می توانند از غشاهای بیولوژیکی عبور کرده و اتمهای هی

دروژن را از اسیدهای چرب غیر اشباع و هیدرو پراکسیدهای لیپیدی جدا سازند که در نتیجه این فرآیند اتو اکسیداسیون لیپید آغازیده می شود .
پراکسید هیدروژن یک مولکول نسبتاً واکنش پذیر و با عمر طولانی می باشد ( با نیمه عمر تقریبا ۱ میلی ثانیه ) که قادر است از محل تولید خود به قستمهای دیگر انتشار یابد (۴۹ و ۶۶ ). پراکسید هیدروژن ممکن است آنزیم ها را به وسیله اکسید کردن گروههای تیول آنها غیر فعال سازد به عنوان مثال آنزیم های چرخه کالوین ( در مسیر فتوسنتزی ) ، از قبیل سوپر اکسید دیسموتازهای حاوی مس ، روی و آهن به وسیله این ترکیب غیر فعال می شود. فعالترین ترکیب از گروه AOS ها رادیکال هیدروکسیل می باشد که از پراکسید هیدروژن و به وسیله کاربرد تجزیه کننده های فلز دار و در طی واکنشهای فنتون یا هابر – ویز شکل می گیرد .
رادیکال مذکور می تواند به طور بالقوه با همه مولکول های بیولوژیک وارد واکنش شود و به دلیل اینکه سلولهای فاقد مکانیسم آنزیمی تاثیر گذار در حذف این AOS ها شدیداً واکنش پذیر می باشند ، تولید فزاینده آن درنهایت به مرگ سلول خواهد انجامید (۷۴ ، ۷۶ و ۱۰۴ ).
آزمایشات مختلف نشان می دهد که تأثیر منفی انواع تنش های محیطی حداقل تا حدودی به خاطر تولید انواع اکسیژنهای فعال و یا عدم اجرای سیستمی است که در برابر آنهامقاومت کند .AOS در طول متابولیسم و به وسیله کنشهای متقابل بین اکسیژن و الکترونهای آزاد شده از زنجیر انتقال الکترون در میتوکندری و کلروپلاست به وجود می آید. رادیکال سوپر اکسید در سطح غشایی بیشتر ارگانهای سلولهای گیاهی تولید می شود. عدم فرونشانی یا غیر فعال سازی AOS می تواند منجر به تخریب غشاء سلولهای پروتئین ها ، لیپیدها و DNA شود که در نتیجه مرگ سلولی را به همراه دارد (۶۳). رادیکالهای آزاد در طی متابولیسم نرمال به طور مداوم تولید می شوند. آنها نقش مهمی را در ایجاد بیماریهای تصلب شرایین ، سرطان و زوال مغز ( آلزایمر ) ایفا می کنند (۱۰۵،۷۳،۶۳،۵۹،۴۶،۴۵،۴۴).
گیاهان یک مکانیزم آنتی اکسیدانتی برای محو کردن فعالیت زیاد این اکسیژنهای فعال دارند(جوز ۱۹۹۹ ).
به طور کلی تنشهای محیطی تولید سوپر اکسید را افزایش می دهد. این تولید می تواند برای انجام و عملکرد غشاء مهلک باشد. زیرا عکس العملهای متفاوت بین پروتئین ها و لیپیدها ممکن است جایگاه های مولکولی متنوع را در لیپید دو لایه ای به طوری تغییر دهد که آنها بیشتر در معرض اکسیژن قرار بگیرند. (۱۹۸۷،ASADA AND TAKAHASHI ) بنابراین تولید رادیکال پروکسید افزایش می یابد .
توزیع فضایی آنزیمهایی نظیرسوپراکسید دیسموتاز و مالون دی آلدئید غشاها می تواند تا حدودی در
برقراری مقاومت نسبت به خشکسالی مهم باشد ( ۱۹۹۲ ، bowler ). تراکم پراکسید هیدروژن از آنجا که می تواند منجر به صدمات اکسیداتیو و از بین رفتن سوخت و ساز شود زیان آور می باشد (۱۱۶). در موجودات زنده پراکسید هیدروژن توسط کاتالاز و گلوتاتیون پراکسید سم زدایی می شود (۹۳).
گیاهان تحت تنشهای مختلف سطح رادیکالهای آزادشان افزایش یافته و در نتیجه باعث کاهش عملکرد خواهد گردید ( ۱۹۹۰ . halliwel et al )
تحقیقات روی آفتابگردان نشان داد فعالیت همه آنزیمهای آنتی اکسیدانت تحت شرایط استرس خشکی در تمام واریته ها افزایش یافت اما ارتباط بین پایداری عملکرد و محتوای کاتالاز ، گلوتاتیون ، پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز تحت شرایط خشکی وجود نداشت (۸۳ ).
نتایج بررسیها نشان داده حصول به تحمل خشکی با سازگاری سیستم دفاع

 

ی آنزیمهای آنتی اکسیدانت در ارتباط است. بذور خشک که متحمل به خشکی هستند فعالیت بالای کاتالاز و فعالیت کم سوپراکسید دیسموتاز را نشان می دهند در حالی که شرایط مخالفی در بذور نارس مشاهده می شود (۶۰).
طبق گزارشات برخی از پژوهشگران آنتی اکسیدانت افزایش یافته در تنش سرمایی بر گندم مانع افزایش آب اکسیژنه گردیده و از خطر تخریب سلولی جلوگیری کرده است ( ۱۹۹۴،foyer and harbinson )
Willekens در سال ۱۹۹۷ و corpas و همکاران در سال ۲۰۰۱ نشان دادند که در گیاهان روغنی تحت تنشهای مختلف سطح رادیکالهای آزاد پراکسید بافتها افزایش می یابد . این رادیکالها سبب اکسیداسیون لیپیدهای گیاه شده و ضمن تخریب آنها عملکرد را تحت تأثیر قرار می دهند. پس می توان گفت که تنشهای محیطی موجب افزایش پراکسید هیدروژن ، هیدروکسید و اکسیژن در بافتها می شوند. (۱۹۹۶ and Dat Et al2000 Rao et al . (

۱-۲۹-۲-کاتالاز (CAT ):

کاتالاز یک آنزیم تترامتریک می باشد که حاوی چهار واحد فرعی منظم مشابه با وزن مولکولی KDa 60 می باشد که در هر گروه فرعی یک فری پروتوپورفیرین و یک توده سلولی با وزن در حدود KDa 240 در آن وجود دارد (۹۳) .در گیاهان روغنی مخصوصاً آفتابگردان تحت تنش های مختلف سطح رادیکالهای آزاد سوپراکسید و پراکسید در بافت افزایش می یابد. این رادیکالها سبب اکسیداسیون لیپیدهای گیاه آفتابگردان شده ضمن تخریب آنها عملکرد و فرآیند طبیعی آنها را تحت تأثیر قرار می دهد.
پراکسید و کاتالاز در چندین سیکل فیزیولوژیکی ، شامل پاسخ به تنش های زنده و غیر زنده یافت می شوند. در نتیجه تنش های محیطی محصولات واسطه ای از قبیل O2 وH2O2 و OH و غیره افزایش می یابد. نتایج تحقیقات انجام شده روی شش رقم گندم نشان می دهد که میزان فعالیت آنزیم کاتالاز در درجه
حرارتهای بالا (شب۳۰ درجه سانتیگراد و روز ۴۰ درجه سانتیگراد ) تحت شرایط تنش خشکی تفاوت معنی داری با فعالیت آنزیم فوق در درجه حرارت پایین ( شب ۵- درجه و روز ۵ درجه سانتیگراد ) داشته و فعالیت آنزیم در حرارتهای پایین بیشتر بود (۱۷)
آنزیم کاتالاز از سلولها در برابر پراکسید هیدروژن محافظت می کند. کاتالاز برای برخی انواع سلولها تحت شرایط طبیعی الزامی بوده و نقش مهمی در کسب مقاومت در برابر تنش اکسایشی در واکنشهای تطبیقی سلولها بازی می کند. یافته های بیوشیمیایی نشان می دهد که کاتالاز در سلولهای گیاهی تنها در پراکسی زوم وگلی اکسی زوم مستقر می باشد .احتمالا کاتالاز در این دو اندامک ، تخریب H2O2 تولید شده از فعالیت اکسیدازهای فلاوین را کاتالیز می کند .کاتالاز آنزیمی است که از یونهای فلزی به عنوان کوفاکتور استفاده می نماید(۱۷)
تحقیقات انجام شده نشان داد افزایش فعالیت کاتالاز جهت کاهش اثرات

پراکسیداز در هنگام تنشهای مختلف گیاهان زراعی گندم ،جو ، سویا و نخود در مقاومت گیاه به تنش نقش مهمی ایفا نموده است (کافی و مهدوی ۱۳۷۹ ).
نتایج تحقیقات انجام شده روی پنج رقم توت تحت شرایط تنش خشکی نشان می دهد که کلیه آنتی اکسیدانتهای کاتالاز ، سوپر اکسیددیسموتاز ، گلوتاتیون ردکتاز تحت شرایط تنش خشکی افزایش می یابد .
نتایج مقایسه ارقام فوق با فعالیت تک تک آنزیمها از نظر میزان فعالیت یکسان بوده است. یعنی رقمی که بیشترین فعالیت آنزیم SOD را داشت فعالیت سایر آنزیمهای آن نیز در بالاترین سطح بود (۱۰۹ ).

۲-۲۹-۲-سوپر اکسید دیسموتاز (SOD) Super Oxide Dismutase :

SOD باعث پایداری غشاء سلولهای گیاهان در خشکی می شود و در استرس سرما ، افزایش سطوح سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز در گیاهان مقاوم شده به سرما به جلوگیری از آسیب های فتودینامیکی کمک می کند. زیرا ممکن است سطوح سوپر اکسید و مواد اکسید شده تک اکسیژنه در بافت سرمازده افزایش یابد (۹۳).
نتایج نشان داده است که در گیاهان تولید کننده روغن مخصوصاً آفتابگردان که تحت شرایط تنش خشکی قرار داشته سطح رادیکال های آزاد سوپر اکسید و پراکسید در بافت افزایش یافته است . این رادیکال ها سبب اکسید اسیون لیپیدهای دانه آفتابگردان شده که ضمن تخریب آنها عملکرد و فرآیند تشکیل طبیعی دانه ها را تحت تاثیر قرار می دهد (۷۹).
تجزیه آنیون سوپر اکسید را کاتالیز کرده و نخسین دیواره دفاعی را علیه سمیت اکسیژن مهیا می نماید SOD آنزیمی است که دیسموتاسیون دو آنیون سوپراکسید ( O2 ) را به پراکسید هیدروژن و اکسیژن مولکولی کاتالیز می نماید (۹۳).
۲O2 + 2 H

سوپر اکسید دیسموتاز می تواند با انواع رادیکالهای هیدروکسیل خطرناک و H2O2 که فسفولیپیدها را نابود می کند به طور غیر آنزیماتیک مقابله نماید (۱۰۵).
عوامل موثر در افزایش فعالیت SOD را می توان شامل موارد ذیل دانست :
۱- ۱- استفاده از علف کشهایی مانند پاراکوات
۲- ۲- افزایش غلظت SO2 در اتمسفر
۳- ۳- ایجاد تنش خشکی
۴- در کولتیوارهای ذرت که مقاومت های متفاوتی به خشکی داشتند در غلظت های بالای روی و منگنز دامنه افزایش ABA آبسیزیک اسید جدا شده از برگهای گیاهان مقاوم بیشتر بوده است (۹۸).
کاهش در سمیت O2 یک سیستم دفاعی مهم در برابر تنش اکسیدی می باشد بنابراین نقش تکنیک سنجش سوپراکسید دیسموتاز تغییرات در محتویات پروتئینی و پتانسیل آب برگ در رشد واریته های حساس به خشکی RT و KK (KYO KKO و RATAN ) و واریته های مقاوم به خشکی VF (VF-134-1-2 و TMO 126) گوجه فرنگی مورد مطالعه قرار گرفت. درتیمارتنش آبی پتانسیل آب برگ در RT و KK بسیار سریع و قابل ملاحظه تر از کاهش یافته بود. فعالیت های SOD در اثرتنش آبی در تمام ارقام افزایش یافت اما در ارقام VF و TM بسیار سریع تر و قابل ملاحظه

تر از RT و KK بود. آنالیز و رگرسیون SOD و پتانسیل آب برگ دال بر ممکن بودن استفاده از فعالیت های SOD به عنوان یک معیار جهت بهبود مقاومت در برابر خشکی در گوجه فرنگی گزارش گردید (۱۰۰ ).
گیاهان گروهی از سازشهای مورفولوژیکی ، بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی را در پاسخ به تنش آب نشان می دهند که از آن جمله می توان به تغییرات برخی آنزیمها مانند پراکسیدازها اشاره نمود (اصغری و ابراهیم زاده ۱۳۸۱ ). آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز در گیاهان نقش حفاظتی به عهده دارد. SOD یک آنزیم ضد اکساینده می باشد که آنیونهای سوپر اکسید بسیار فعال را کاتالیز نموده و تبدیل آن به اکسیژن و انواع کم فعالیت پراکسید هیدروژن را به عهده دارد (۹۳ ).
برخی از محققین گزارش نمودند که میزان فعالیت سوپراکسید دیسموتاز با انتقال بوته های برنج از دمای ۵ به ۲۵ درجه سانتی گراد افزایش نشان داده است که این پدیده نیز درگیاها

نی چون نخود ، ذرت ، چاودار و گندم مشابه بود (کافی و مهدوی در سال ۱۳۷۹).
بولر (۱۹۹۲) نشان داد که برخی از آنتی اکسیدانتها در مقابل تنش سرمایی عکس العمل نشان داده و تغییراتی در میزان فعالیت آنها صورت گرفت. سوپراکسید دیسموتاز می تواند با انواع رادیکالهای هیدروکسیل خطرناک و H2O2 که فسفولیپیدها را نابود می کنند به طور غیر آنزیماتیک مقابله نماید (۱۰۵).
فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در گیاه با به کار بردن علف کشهایی نظیر پاراکوات ، افزایش غلظت دی اکسید گوگرد در اتمسفر ، تنش خشکی و یا قرار گرفتن در غلظت بالایی از روی و منیزیم افزایش می یابد(۹۸).

۳-۲۹-۲ – گلوتاتیون پراکسیداز :Glutathione Peroxidase

 

 

گلوتاتیون پراکسیداز حاوی سلنیوم ، دارای پس ماند سلنوسیستئین در هر چهار واحد فرعی می باشد که برای فعالیت آنزیم ها ضرروی است. GPX کاهش پراکسید هیدروژن را با استفاده از گلوتاتیون احیاء شده (GSH ) کاتالیز می کند. بنابراین سلول ها را در برابر آسیب ناشی از اکسایش حفاظت می کند (۷۷). در موجودات زنده پنج ایزو آنزیم GPX یافت شده است. این ترکیبات درهمه جا حاضر می باشد. سطوح هر دو آنزیم بر حسب تنوع بافت فرق می کند. گلوتاتیون پراکسیداز میتوکندریال و سیتوزولیک(GPX و CGPX ) هیدروپراکسیداز، هیدروپراکسید ، فسفولیپید در اکثر بافتها یافت می شود. افزایش فعالیت گلوتاتیون ریداکتاز در پنبه و گندم که در معرض تنش خشکی قرار گرفته اند نشان می دهد که همزمان با تولید H2O2 این افزایش می تواند منجر به جذب الکترون های فرودوکسین توسط NADP گردد و در نتیجه میزان تولید سوپراکسید را کاهش دهد (۱۷).
افزایش مقاومت به سرما قبل از جوانه زنی در بذرهای ذرت مربوط به فعالیت آنزیم های کاتالاز و گلوتاتیون ریداکتاز بوده است. اخیراً یک رابطه قوی بین گلوتاتیون و تغییرات سرما در ذرت یافت شده است (۹۶).
افزایش مقاومت به سرما قبل از جوانه زنی در بذرهای ذرت مربوط به فعالیت آنزیم های کاتالاز و گلوتاتیون ریداکتاز بوده است. اخیراً یک رابطه قوی بین گلوتاتیون و تغییرات سرما در ذرت یافت شده است (۹۶).

۳۰-۲-مالون دی آلدئید MDA (Malon dialdehyde ):

یکی ازمهمترین بیومارکرهای استفاده شده برای دستیابی به یک شاخص کلی سطح پراکسیداسیون لیپیدی ، سنجش غلظت مالون دی آلدئید است که یکی از محصولات فرعی و جانبی فرآیندهای پراکسیداسیون لیپیدی می باشد ( ۱ و ۸۵ ). در اثر اکسیداسیون ، اسید

های چرب دارای چند پیوند دوگانه ، تخریب و قطعه قطعه و ترکیبات آلدئیدی متعددی از آنها تولید می شود که از جمله آنها MDA است که در ضمن بیشترین مقدار ترکیب آلدئیدی تولید شده نیز می باشد که به عنوان یکی از مناسب ترین مواد در بررسی پراکسیداسیون لیپیدی مورد استفاده

 

قرار می گیرد MDA با اسید تیوباربیتوریک (TBA) در PH اسیدی و دمای بالا واکنش داده و یک کمپلکس صورتی رنگ را بوجود می آورد که برای ارزیابی مقادیر MDA مورد استفاده قرار می گیرد. جذب نوری کمپلکس حاصله در ۵۳۲ نانومتر می باشد. موقعی که دفاع آنتی اکسیدانتی کاهش می یابد یا تشکیل رادیکال آزاد افزایش می یابد. در اینگونه موارد حالتی موسوم به اکسیداتیو پدید می آید تنش اکسیداتیو منجر به آسیب بافتی می شود و از طرفی دیگر آسیب های بافتی خود نیز می تواند باعث ایجاد استرس اکسیداتیو گردد وقتیکه استرس اکسیداتیو رخ می دهد پراکسیداسیون اسیدهای چرب غیر اشباع لیپیدها افزایش می یابد. در اثر حمله رادیکال های آزاد به لیپید ها ، آلدئید های گوناگونی از جمله MDA ایجاد می شوند ( ۱ و ۴۹).

۳۱-۲-دی هیدروکسی گوانوزین(۸-OH-dG):

تنش اکسیداتیو سبب افزایش خطر بیماریهای مربوط به روش زندگی می شود.برای اندازه گیری تنش اکسیداتیو Invivo ،۸-هیدروکسی د اکسی گوانوزین(۸-OH-dG) در DNA یکی از بهترین بیومارکرها (نشانگرهای زیستی) است .در هر حال مشکلاتی در تجزیه و تحلیل های تکرار پذیر و دقیق ۸-OH-Dg در
DNA وجود دارد.
۸- هیدروکسی گوانوزین یک بیومارکر(نشانگر زیستی) Invivo برای تخریب اکسیداتیو DNA است.
فراوان ترین دگرگونی دیده شده در پایهDNA در اثر ROS (رادیکالهای آزاد اکسیژن)، تشکیل
۸-oxo-7,8-dihydro-2′-deoxy guanine(8-oxodG) است.
در مطالعات Invivo (روی موجود زنده) این تغییر پایه DNA به وسیله مکانیزم قطع و برش بازسازی می شود و در نتیجه دفع ۸-oxodG از طریق ادراربدون تغییر باقی می ماند.بنابراین،روند دفع۸-oxodG
به عنوان یک بیومارکر( نشانگر زیستی) کامل برای تشخیص میزان تخریب اکسیداتیو DNA در بدن شناخته شده است. عوامل محیطی مختلفی مانند اشعه گاما،اشعه ماوراء بنفش در دامنه ۳۲۰-۳۸۰nm ،ازن،گرما و مواد شیمیایی مختلف،سبب تخریب اکسیداتیو سلولی DNA می شوند.در شرایط مشابه،رادیکالهای آزاد اکسیژن،رادیکالهای هیدروکسیل و سوپراکسید و گونه های اکسید نیتریک تولید شده در شرایط Invivo سبب تخریب اکسیداتیو DNA می شود.

(Friedberg,E.et al., in DNA repair and mutagenesis,American society of Microbiology press,Washington D.C,pages 14-19,1995)
ساختار دقیق بازسازی DNA بسته به اینکه در معرض چه عاملی قرار بگیرد و یا اینکه با چه واکنشگری واکنش انجام دهد تغییر می کند.چنین بازسازی و اصلاحی در اثر شکستن باند فسفو دی استر گزارش شده است. (Ouchane,s.et al.,EMBO J.16:4777-4787,1997)
در هر حال،متداولترین نتیجه تخریب اکسیداتیو،اکسید شدن نوکلئوتیدها وقندها می باشد.
(۸-o

xo-7,8dihydrodeoxyguanosine,8- hydroxyguanine ,Formamidopyrimidine) (Fapy)، از متداولترین نوکلئوتیدهای بازسازی کننده (پیرایشگر) مشاهده شده در حین تخریب اکسیداتیو هستندکه از بین اینها ۸- هیدروکسی گوانین قویاً به عنوان یک عامل جهش زا (موتاژنیک) مطرح شده است. ۸- هیدروکسی گوانین سبب می شد که باند گوانین-سیتوزین (G:C) به آدنین-تیمین (A:T) تغییر آرایش دهد زیرا ۸-Hydroxyguanine می تواند با نوکلئوتیدهای آدنین و سیتوزین تقریباً با مقادیر مساوی در طول رونوشت DNA جفت شود.
(Shibutani,A.et al.,Nature 349:431-434-1991:Maki,H.and Sekiguchi M.,Nature 355:273-275,1992)
در E.coliسه ژن با نامهای mutM،mutY وmutT آنزیمهای مسئول حذف آسیبها و تخریبهای Formamidopyrimidine (Fapy) و۸-Hydroxyguanine هستند. ژنهای تولید شده از خانواده گلیکوزیلاز DNA هستند. محصول ژن mutY ، به طور اختصاصی آدنین پیرایش نشده را از جفت(پیوند)
۸-hydroxyguanosine-Aحذف می کند.
از طرف دیگر محصول ژن mutt ، هیدرولیز ۸-oxo-7,8 dihydrodeoxyguanosine را از طریق ممانعت از ترکیب شدن با DNA امکان پذیر می سازد.
جهش یافته های E.coli این ژنها یک فنوتیپ جهش زا را با یک افزایش ۱۰ الی ۱۰۰۰ برابری transversion را نسبت به انواع وحشی نشان دادند.
نتیجتاً تمامی موجودات زنده معابر آنزیمی ویژه گسترده ای برای حذف چنین آسیبهایی مانند آسیبهای ناشی از تنش اکسیداتیو و همچنین برای نگهداری پایداری ژنتیکی خود دارند.این معابر آنزیمی در باکتری بسیار تخصصی و در یوکاریوتهایی مانند مخمر کمتر اختصاصی هستند.این معابر در گیاهانی مانند ذرت هنوز به طور کامل مطالعه نشده اند.

۳۲-۲- : Dityrosine

میتوکندریهای جدا شده،منابع پایداری از اکسیدانتهایInvitro هستند.

شواهد کمی وجود دارد که میتوکندری سبب پیشرفت تنش اکسیداتیو می گردد.مطالعات نشان می دهد که ارتوتیروزین-متاتیروزین،o,o’ dityrosine در پروتئینهای اکسید شده به وسیله رادیکالهای هیدروکسیل افزایش می یابند.
میتوکندری در حال تنفس (Respiring) جدا شده،میزان قابل توجهی از گونه های اکسیژن واکنشی(رادیکال آزاد اکسیژن)،شامل پراکسید هیدروژن (H2O2) و سوپراکسید(O2˙ˉ) را تولی

د می کنند.
o,o’ dityrosine هنگامی که رادیکال هیدروسیل دوتایروزین را کراس لینک می کنند به وجود می آید.
همچنین o,o’ dityrosine به وسیله رادیکال تیروزیل که به وسیله تعدادی از سیستمهای اکسیداتیو تولید می شود به وجود می آید که این سیستمهای اکسیداتیو شامل پراکسیدازها و دیگر پروتئینهای هم مانند سیتوکروم c می باشند.به عنوان مثال،پراکسید هیدروژن می تواند سیتوکروم c را برای تولید پروتئین حاصل از رادیکال تیروزیل،اکسید کند که ۱۰ شکل از آنها در اثر کراس لینک o,o’ dityrosine بود.
ارتوتیروزین،متاتیروزین وo,o’ dityrosine نشانگرهای مفید اکسیداسیون پروتئین هستند.زیرا آنها اسید پایدار هستند و معمولاً در سطوح پایینی از پروتئینها حاضر می شوند.
سطوح آنها(ارتوتیروزین،متاتیروزین وo,o’ dityrosine) به طرز شدیدی در مدل پروتئینهای اکسید شده به وسیله رادیکال هیدروکسیل افزایش می یابد.
برای تعیین اینکه آیا فعالیت شدید، ساختار اکسیدانتی میتوکندریایی را افزایش می دهد یا خیر، ارتوتیروزین، متاتیروزین وo,o’ dityrosine در پروتئنهای سیتوزولیک و میتوکندریایی قلبهای جدا شده از حیوانات شاهد و ورزش کرده (فعال) با استفاده از محلول ایزوتوپ گاز کروماتوگرافی/اسپکترومتری جرمی(GC/MS) اندازه گیری شدند ( Christiaan Leeuwenburgh et al.).
گلوتنینهای HMW از لحاظ تیروزین غنی هستند و این اسیدهای آمینه ممکن است در ساختار فعل و انفعالات(اثرات متقابل) کووالانسی دخالت داشته باشند. این اسیدهای آمینه شامل تیروزیل و کراس لینکهای تیروزیل در شبکه گلوتنی هستند.
فاز معکوس HPLC برای تعیین مقدار دی تیروزین و مشتقات ایزو دی تیروزین تولید شده تحت تیمارهای مختلف در طول تشکیل گلوتن استفاده می شود.
رابطه ها و همبستگیهایی بین مقدار گلوتن حاضر در آرد و مقدار دی تیروزین های تغییر یافته(تشکیل شده)به خوبی بین این آمینو اسیدهای اصلاح شده و میزان کل گلوتنینهای HMW و نوع پتاس های جزء گلوتنین (xHMW (High Molecular Weight وجود دارد.
اضافه کردن برومات پتاسیم به آرد هیدراته شده، تشکیل کراس لینکهای تیروزین را با استفاده از افزایش ظهور مشتقات تیروزین تحریک می کند.
از لحاظ کمی،کراس لینک کردن بین بقایای تیروزین ظاهر می شود.برای کوچک شدن و اهمیت کم در ساختار شبکه گلوتن در مقایسه با باندهای دی سولفید که بین بقایای سیستئین ساخته می

شود.
به علاوه،تیروزین یک نقش مهم در حوزه مرکزی پروتئین به عنوان قسمتی از بخشهای آمینو اسید کوتاه دخیل در –helicesβ(…YYPTS…,…GYYPTSPQQ…)
(Tilley et al. 2001)
گندم عموماً مهمترین غله در جهان است. این محصول ویژه است. به دلیل خصوصیات ویژه آرد آن که خمیر چسبنده ای را برای استفاده در پخت نان عرضه می دارد. شبکه گلوتنی خمیر به وسیله گرد آوردن (تراکم) انواع و مقادیر مختلفی از پروتئینها خصوصاً گلوتنینها و گلیادینها که با هم خمیرهای مختلفی را به دلیل خواص چسبندگی و کشسانی خود موجب می شوند.
گلوتنینها ترکیبی از دو نوع زیرواحد هستند، یکی دارای وزن مولکولی بالا(HML) و دیگری با وزن

مولکولی پایین (LML) که برای ژنهای مختلف کد شده اند.
زیرواحدهای HMW روی مناسبت تغییر شکل ماده (خمیر) گندم تأثیر می گذارند.
به طور گسترده ای پذیرفته شده است که هر دو بخش حل نشدنی پلیمر گلوتنین HMW و گلیادینهای تکپار(تک قسمتی) مسئول تفاوت کیفیت پخت نانوایی هستند که به طور وسیعی به تفاوتها در قدرت و چسبندگی و کشسانی خمیر نسبت داده شده اند.
زیر واحدهای HMW دارای محتویات گلوتامین،پرولین،گلایسین زیاذی هستند اما دارای مقدار لایسین(لیزین) کمی هستند.
ساختار اولیه آنها شامل دو حوزه نهایی غیر تکراری که شامل بیشترین بقایای سیستئین هستند،همراه با یک حوزه مرکزی که ترکیبی از موتیفها(مایه های اصلی) و پلی پپتیدهای تکرار شده هستند.تجزیه و تحلیلهای پروتئینی و مطالعات نانوایی نشان می دهد که باندهای دی سولفیدی (نمکی یا گوگردی) به وسیله کراس لینکهایی بین بقایای سیستئین موجود در گلوتنین و ترکیبات پروتئینی گلیادین مهمترین عناصر ساختاری شبکه گلوتنی هستند.به علاوه، تیروزین یک نقش مهم را در محدوده مرکزی پروتئین به عنوان قسمتی از بخشهای آمینواسید درگیر در چرخه
β(–helicesβ)←,…GYYPTSPQQ…)…YYPTS…) ایفا می کند(Tilley et al. 2001).
نسبت تبادل سهمهای دی سولفید-سولفیدریل و تیروزین-باندهای تیروزین به ساختار شبکه گلوتنی در طول مخلوط کردن(هم زدن) و پخت نان بسیار مورد بحث قرار گرفته است. در هر حال مکانیسم مولکولی دقیق مسئول تفاوتها در خواص تغییر شکل ماده خمیر به طور کامل شناخته شده

نیست و این بیشتر به این دلیل است که اطلاعات روی ساختار مولکولی شبکه گلوتنی حل نشدنی(نامحلول) غیر قابل دسترس به وسیله تکنیکهای شناخت رایج است.
زیر واحدهای پروتئین های گلوتنین،غنی از تیروزین هستند و این اسیدهای آمینه می توانند در تبدیل پیوندهای کووالانسی و همچنین در تبدیل بقایای تیروزیل در کراس لینکهای کاتالیز شده به وسیله یک یا تعداد بیشتری از پراکسیدازها نیز شرکت کنند.(Belli et al.,2003;Held et al.,2004)
در آزمایشات Invivo (غیر آزمایشگاهی -عملی) معلوم شده است که دی تیروزین در پروتئینهای بسیاری از لگامنتهای(پیوندهای) کشسان طبیعی وجود دارد.
(Andersen,1964,Devoren and Gruebel,1978;Stewart et al.,1997;Wells-Knecht et al.,1993)

دی تیروزین همچنین در خمیرها و آردهای گندم ایجاد می گردد و شاید نقش یک نوع تثبیت کننده کراس لینک در ساختار گلوتن گندم به علاوه آنهایی که به وسیله باندهای دی سولفید به وجود آمده اند،دارد.(Tilley et al.,2001)
معمول است که در طول مخلوط کردن(ورز دادن) و نانوایی خمیر،عوامل اکسید کننده به خمیر اضافه شود.
دی تیروزینها و ایزوتیروزینها محصولاتی از اکسیداسیون تیروزین هستند. بنا بر این تیروزینهای کراس لینک شده درون مولکولی و بین مولکولی ممکن است در ساختار شبکه گلوتنی پخش شوند.
اخیراً Hanft and Koehler(2005) یک روش برای تعیین میزان دی تیروزین باند پروتئین در آرد گندم و خمیر گندم و همچنین برای مشخص کردن تأثیرات حالت دهنده های مختلف خمیر اکسیداتیو روی تغییر شکل دی تیروزین در طول هم زدن خمیر گزارش داده اند.این نویسندگان شرح دادند که یک پراکسید هیدروژن و هگزوز اکسیداز((HOX,EC1.1.3.5 منجربه یک افزایش قابل توجه محتویات دی تیروزین شدند. درحالیکه هیچ افزایش بعدازاضافه کردن اسید آسکوربیک یا برومات پتاسیم انجام نشـد کمتر از۱ درصد از بقایای تیروزین پروتئین گندم کراس لیک شـد وآن شامل این بود که بقایای دی تیروزین تنها نقش کمی را در ساختار گلوتن گندم ایفا می کند.
جالب است بدانید که گلوتنین های نوع XHMW سیستیئن کمتـر و تیروزینهای بیشتری در ساختار اولیه خود نسبت به گلوتنینهای نوع y دارند.اینها واقعیتی است که تیروزینها می توانند کراس لینکهای در حضور عوامل اکسید کننده،آنهایی که ممکن است در تغییر شکل شبکه گلوتن در طول مخلوط خمیر پیشنهاد شوند دخیل است.
در یک تحقیق نشان داده شد که اگرچه یک افزایش بارز در تغییر شکل مشتقات دی تیروزین وجود دارد خواص تغییر شکل دادن گلوتن تحت تأثیر قرار نگرفت.( W and Pill)
کاتالاز(یک زداینده H2O2) و آزید(یک سم Heme) مانع سنتز o,o’ dityrosine شدند که سیستم Myeloperoxidase-H2O2 را در مسیر واکنش درگیر می کنند.
به نظر می رسد که همه مواد فلورسانس شده در نشان دادن o,o’ dityrosine و یک مول H2O2 برای اکسید کردن یک مول تیروزین به رادیکال تیروزیل مورد نیاز است.
محاسبه شد که نیمی از H2O2 تولید شده بوسیله سلولها کاملاً برای سنتز o,

o’ dityrosine استفاده شد .اضافه کردن سوپر اکسید دیسموتازبه مخلوط واکنش برای محاسبه تبدیل سوپر اکسید محصول ابتدای NADPH Oxidase به H2O2 به طور شاخصی سنتز o,o’ dityrosine را افزایش می داد.
این نتایج نشان می دهد که سوپر اکسید مانع سنتزo,o’ dityrosine می شود و این احتمالاً به دلیل زدودن رادیکالهای تیروزیل است.
متناوباً سوپراکسید دیسموتاز ممکن است تولید H2O2 یا بهینه سازی فعالیت Myeloperoxidase را افزایش دهد.
همچنین سوپراکسید دیسموتاز ممکن است مانع اضافه شدن سوپراکسید به رادیکال تیروزیل شود.
(Winter bourn et al.,1997)
سوپراکسید دیسموتاز، اکسیداسیون L-tyrosine را به وسیله نوتروفیلهای فعال شده تحریک می کنند و به نظر می رسد که سوپر اکسید در مسیر واکنش ممانعت به عمل می آورد.
مدارکی وجود دارد که نوتروفیلها، o,o’ dityrosine را به رادیکال Dityrosylاکسید می کنند و این رادیکال تیروزیل، با رادیکال تیروزیل واکنش می دهد.

 

فصل سوم

مواد و روشها

Material & Methods

۱-۳-زمان،موقعیت و محل اجرای طرح:

این آزمایش در سال زراعی ۸۶-۸۵ در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج واقع در ماهدشت انجام پذیرفت. این منطقه در عرض جغرافیایی ۳۵ درجه و ۴۸ دقیقه شمالی و طول جغرافیایی ۵۱ درجه و ۱۰ دقیقه شرقی واقع گردیده و ارتفاع آن از سطح دریا ۱۳۲۱ متر می باشد. این منطقه دارای تابستان های نسبتاً گرم و زمستان های سرد می باشد و اکثر نزولات آسمانی در فصول زمستان و بهار انجام می گیرد.

۲-۳-مشخصات خاک:

پس از چند نمونه گیری از عمق ۳۰ سانتیمتری خاک و انتقال به آزمایشگاه خاک شناسی مشخص گردید خاک محل اجرای آزمایش دارای بافت لومی رسی بوده و پتاسیم و فسفر قابل جذب آن در حد متوسط می باشد، ضمنا از لحاظ میزان نیتروژن، خاکی ضعیف به حساب می آید.
بعضی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی دیگر خاک مورد نظر در عمق ۳۰-۰ سانتیمتری به شرح ذیل می باشد:

عمق خاک
(Cm) نوع بافت درصد شن درصد رس درصد سیلت PH خاک EC خاک
(میلی موس برسانتیمتر)
۳۰-۰ شنی-لومی ۳۸ ۲۴ ۳۸ ۹۹/۷ ۹۵/۱

درصد ازت کل
N درصد کربن آلی
OC فسفر قابل جذب
P(ava) پتاسیم قابل جذب
K (ava)
08/0 95/0 mg/kg)) 14 (mg/kg)255

۳-۳-مشخصات اقلیمی و آب و هوایی:

منطقه ماهدشت دارای اقلیم نیمه خشک با متوسط بارندگی سالانه ۲۷۵ میلی متر می باشد که پراکنش آن معمولاً از اواخر مهرماه شروع و تا اواسط بهار ادامه دارد. میانگین حداقل درجه حرارت سالانه در دی ماه ۲/۱ درجه سانتیگراد و میانگین حداکثر درجه سالیانه در تیرماه ۲۶ درجه سانتیگراد می باشد.

۴-۳-خصوصیات ارقام:

۱- پیشتاز: این رقم در سال ۱۳۸۱ معرفی شد و شجره آن Alvand//Aldan/Ia558 می باشد.میانگین ارتفاع بوته آن ۹۲سانتیمتر،میانگین وزن هزار دانه آن ۵/۴۴گرم و میانگین درصد پروتئین دانه آن ۵/۱۱درصد می باشد. این رقم متحمل به ریزش و همچنین متحمل به خشکی آخر فصل می باشد. میانگین عملکرد دانه آن ۴/۷تن در هکتار است. این رقم نسبت به زنگهای زرد و قهوه ای وسیاهک پنهان گندم مقاوم است.
مناطق مورد کشت این رقم اقلیم معتدل کشورمان شامل استانهای اصفهان ، یزد و مناطقی از استانهای خراسان ، تهران ، مرکزی ، سمنان ، کرمانشاه و لرستان می باشد. مبدأ این رقم کرج ، بخش تحقیقات غلات می باشد. رنگ دانه آن زرد روشن است و به خوابیدگی نیز مقاوم است.
۲-آذر۲: این رقم در سال ۱۳۳۵ معرفی شد و شجره آن توده بومی می باشد. میانگین ارتفاع بوته آن۵/۱۱۲سانتیمتر می باشد. میانگین وزن هزار دانه آن ۳۹گرم و میانگین درصد پروتئین دان

ه آن ۱/۱۱درصد می باشد.کیفیت نانوایی آن متوسط تا خوب می باشد. به تنش خشکی بسیار متحمل و به سرما نیز نسبتاً مقاوم است. میانگین عملکرد دانه آن، بر اساس آمار مؤسسه اصلاح نهال و بذر شهرستان کرج ۳۵/۱تن در هکتار است. نسبت به خوابیدگی حساس می باشد. نسبت به امراضی چون زنگ زرد ، سیاه و قهوه ای و سیاهک پنهان گندم حساس می باشد.
مناطق مورد کشت این رقم شامل مناطق دیم آذربایجان ، کردستان ، لرستان ، کرمانشاه

، همدان ، قسمتی از خراسان و مناطق مرتفع نسبتاً سردسیر با نزولات کم می باشد. مبدأ این رقم خوی می باشد. رنگ دانه آن زرد و مقاوم به ریزش می باشد.

۵-۳-عملیات آماده کردن زمین و کاشت:

پس از بررسی های انجام شده طرح به صورت اسپلیت فاکتوریل در ۴ تکرار انتخاب گردید. در مجموع ۲۴کرت با ابعاد ۵*۲متر (۱۰متر مربع) در قطعه زمینی در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج واقع در ماهدشت ایجاد گردید که در هر کرت دو رقم کشت شد. جهت آماده سازی زمین ، عملیات شخم ، دیسک زدن زمین به منظور خرد شدن کلوخه ها و ماله کشی در آبان ماه ۸۵ اقدام گردید. بر اساس آزمون خاک توزیع کود پایه شامل ۲۵۰کیلوگرم کود دی آمونیم فسفات در هکتار به زمین داده شد. پس از کود دهی توسط روتیواتور اقدام به خرد نمودن کلوخه ها و ترکیب نمودن کود و خاک شد. توسط نهرکن کرتهای مورد نظر در زمین ایجاد شدند. سپس توسط نهرکن مسیرهای آبیاری مشخص شدند. کاشت بذر بر اساس توصیه مؤسسه تحقیقات اصلاح نهال و بذر در آبان ماه و به صورت خشکه کاری انجام شد.
در هر کرت اقدام به کشت دو رقم بذر گندم با تراکم ۳۰۰ بوته در متر مربع به صورت نواری گردید. در هر کرت ۱۰ خط کاشت وجود داشت که ۵خط مربوط به رقم آذر و ۵ خط دیگر مربوط به رقم پیشتاز بودند
که بین دو رقم یک پشته ۵۰ سانتیمتری ایجاد شده بود. فاصله خطوط کشت از یکدیگر۱۵ سانتیمتر و طول آنها ۵ متر بود.
فاصله بین دو تکرار با یک نهر به عرض ۳ متر از هم جدا شده بود.دادن کود سرک اوره به صورت دستی در مرحله طویل شدن ساقه به طور یکسان برای تمامی تیمارها به میزان ۵/۲ کیلوگرم برای ۲۴ کرت اعمال گردید.
در تاریخ ۱۶ اردیبهشت ماه ۸۶ نسبت به محلول پاشی سلنیوم Na2O3Se.5H2O) ) در سه سطح شاهد،۲۰میلی گرم در لیتر و ۲۵ میلی گرم در لیتر درابتدای مرحله شکم خوش (Booting stage) اقدام گردید.

 

۶-۳-طرح آماری به کار رفته:

این تحقیق به منظور بررسی اثر سلنیوم در ارتقاء مقاومت به خشکی دو رقم مختلف گندم در قالب طرح اسپلیت فاکتوریل در ۴تکرار انجام شد که به ترتیب اهمیت ، تنش خشکی و سلنیوم به صورت فاکتوریل در کرتهای اصلی و ارقام گندم در کرتهای فرعی در نظر گرفته شدند.
۴تکرار
(۲*۳*۲*۴) ۲سطح آبیاری

۳سطح سلنیوم
۲
رقم
۷-۳-نرم افزارهای آماری به کار رفته:

جهت پردازش داده های اولیه و تجزیه و تحلیل داده ها از نرم افزارهای MSTATC ، SPSS، MINITAB ، SAS و EXCEL استفاده گردید.

۸-۳-نقشه طرح به شکل زیر می باشد:

تکرار یکم
a1b1 a2b2 a1b2 a2b1 a2b3 a1b3
V1 V2 V2 V1 V2 V1 V1 V2 V2 V1 V1 V2

تکرار دوم
a2b2 a1b2 a1b1 a1b3 a2b1 a2b3
V2 V1 V2 V1 V1 V2 V1 V2 V2 V1 V1 V2

تکرار سوم
a2b3 a2b2 a1b2 a1b1 a1b3 a2b1
V2 V1 V2 V1 V1 V2 V1 V2 V2 V1 V1 V2

تکرار چهارم
a1b3 a2b1 a1b1 a1b2 a2b2 a2b3
V2 V1 V1 V2 V2 V1 V1 V2 V2 V1 V2 V1

۹-۳- عملیات داشت:

بلافاصله پس ازکاشت بذر ، آبیاری نشتی انجام گردید. با توجه به بارندگی زیاد در پاییز وزمستان سال ۸۵ ، هیچگونه آبیاری دیگری تا بهار سال ۸۶ صورت نپذیرفت. کنترل علفهای هرز نیز به صورت مکانیکی و وجین توسط کارگر به طرز یکنواخت در کلیه کرتها انجام گردید. همچنین در ۲۲ اردیبهشت ماه ۸۶ نسبت به دفع آفات نباتی اقدام لازم صورت گرفت.

۱۰-۳-عملیات برداشت:

دو هفته پس از محلول پاشی سلنیوم اقدام به جمع آوری نمونه برگهای هر کرت و کرتهای فرعی جهت ارائه به آزمایشگاه به منظور اندازه گیری میزان آنزیمهای آنتی اکسیدانت و برخی بیومارکرها گردید.
عملیات برداشت در تیرماه سال ۸۶ و پس از خشک شدن رسیدن کامل فیزیولوژیکی بوته ها انجام گردید. روش کار بدین صورت بود که از هر کرت از دو خط کناری(حاشیه ها) و همچنین از ۵/۰متر از هر طرف ردیف نیز به دلیل جلوگیری از اثر حاشیه ای صرف نظر گردید.
از سه ردیف میانی باقیمانده ، ۲ ردیف به منظور ارزیابی عملکرد از یک ردیف برای ارزیابی اجزای عملکرد از قبیل تعداد پنجه ، طول سنبله ، تعداد سنبله ها در هر بوته ها استفاده گردید. پس از برداشت و دسته بندی محصول هر کرت روی هر دسته ، اتیکت هایی نصب گردید

که معرف شماره تیمار و تکرار بود.

۱۱-۳-توزین محصول:

پس از برداشت دو ردیفی که به منظور ارزیابی عملکرد ، کف بر شده بودند ، نمونه های برداشت شده از هر کرت جهت ارزیابی عملکرد ابتدا درون کیسه قرار داده شدند و شماره گذاری گردیدند و سپس تمامی نمونه ها در یک روز توزین شدند و وزن کل ردیف محاسبه گردید و پس از کسر وزن سنبله ها از کل وزن گیاهان ، وزن کاه و کلش به دست آمد. در مرحله بعدی با روش کوبیدن اقدام به جدا نمودن بذرها از سنبله گردید. دانه های استحصال شده به صورت جداگانه در داخل کیسه ها قرار داده شدند و روی آنها برچسب نصب شد و سپس اقدام به توزین آنها گردید. نتایج حاصله از توزین را که بر حسب گرم بر ۶/۰ متر مربع بود تبدیل به کیلوگرم در هکتار کردیم.

۱۲-۳- محاسبه وزن هزار دانه:

جهت محاسبه وزن هزار دانه اقدام به شمارش ۲۰۰ دانه از هر کرت که به صورت تصادفی و درهم انتخاب شده بودند، گردید. سپس با ترازوی دیجیتال وزن ۲۰۰ دانه را به دست آوردیم و در ۵ ضرب کردیم تا وزن هزار دانه آنها به دست آید.

۱۳-۳-اندازه گیری شاخص برداشت (HI):

پس از اینکه یک ردیف کاشت را برداشت کردیم ، آنها را در پاکتهای بزرگ قرار دادیم و پاکتها را به مدت ۳۶ ساعت در اتو ۸۰ درجه سانتیگراد قرار دادیم تا به طور یکنواخت خ

شک گردد. سپس وزن دانه های یک ردیف و همچنین وزن کل بوته های یک ردیف را به دست آوردیم ، اقدام به محاسبه شاخص برداشت نمودیم. جهت اندازه گیری درصد شاخص برداشت نیز از فرمول ذیل استفاده گردید:

۱۰۰× HI=

۱۴-۳-وزن ماده خشک کلTDW)):

 

پس از اینکه یک ردیف کاشت از هرکرت را برداشت کردیم ( به جز اثرات حاشیه ای) و کل بوته های یک ردیف را وزن کردیم، اعداد به دست آمده که بر حسب گرم بر ۶/۰ متر مربع بود را تبدیل به کیلوگرم در هکتار کردیم و وزن ماده خشک کل را به دست آوردیم.

۱۵-۳-میانگین تعداد پنجه کل:

تعداد ۱۰ بوته از یک ردیف از هر کرت را برداشت کردیم. تعداد پنجه های هر کدام از بوته ها را شمارش کردیم . پس از جمع تعداد پنجه های ۱۰ بوته ، از آنها میانگین گرفته و میانگین تعداد پنجه های هر بوته از هر کرت را به دست آوردیم.

۱۶-۳-میانگین تعداد پنجه بارور در هر بوته:

تعداد ۱۰ بوته از یک ردیف از هر کرت را برداشت کردیم.تعداد پنجه های بارور هر کدام از بوته ها را شمارش کردیم.پس از جمع تعداد پنجه های بارور ۱۰ بوته ، از آنها میانگین گرفته و میانگین تعداد پنجه های بارور هر بوته از هر کرت را به دست آوردیم.

۱۷-۳-میانگین طول سنبله در هر کرت:

سنبله های برداشت شده از هر ردیف هر کرت را جدا نموده و پس از اینکه با خط کش طول سنبله ها را اندازه گرفتیم ، از آنها میانگین گرفته و میانگین طول سنبله در هر کرت را محاسبه کردیم.

۲۲-۳-عملیات آزمایشگاهی:

۱-۲۲-۳- اندازه گیری محتوای رطوبت نسبی برگ:

جهت تعیین رطوبت نسبی برگ ابتدا ۱۵ برگ توسعه یافته و جوان را با یک دستمال مرطوب تمیز نموده، سپس با ترازوی دیجیتالی آنها را وزن کرده تا وزن تازه برگها را به دست آوریم. نمونه های توزین شده را درون ظرف پلاستیکی قرار داده و در داخل هر ظرف به میزان یکسان آب مقطر ریخته و به منظور اینکه برگها کاملاً در آب قرار گیرند بر روی هر یک از ظرفها به ابعاد مناسب کاغذ صافی قرار می دهیم. پس از ۲۴ساعت ، برگها را از ظروف در می آوریم و اجازه می دهیم آب روی برگهای آنها خارج شود. سپس وزن اشباع یا آماس برگها را با کمک ترازوی دیجیتالی به دست می آوریم. پس از توزین،نمونه ها را در آون با دمای ۷۰ الی۸۰ درجه سانتیگراد قرار می دهیم تا خشک شوند. پس از ۴۸ ساعت،برگهای خشک شده را توزین کرده و وزن خشک برگها را به دست می آوریم. سپس با استفاده از رابطه زیر ، درصد محتوای رطوبت نسبی برگ را محاسبه می کنیم :
۱۰۰×( وزن خشک – وزن اشباع/وزن خشک – وزن تر )= RWC

۲-۲۲-۳- بررسی های آزمایشگاهی:

جهت بررسی درصد جوانه زنی و قوه نامیه بذور مورد نظر،دو رقم گندم آذر۲ و پیشتاز در دو سطح پتانسیل اسمزی ۰)ψ و-۸ψ) مورد کشت قرار گرفتند.

۳-۲۲-۳ – طرح آزمایشی به کار رفته:

تحقیقات آزمایشگاهی همزمان با آزمایشهای مزرعه ای به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با چهار تکرار انجام گرفت. دو رقم گندم آذر۲ و پیشتاز در دو سطح پتانسیل اسمزی ۰ و ۸- بار در ۴ تکرار به عنوان فاکتورهای مورد نظر تحت بررسی قرار گرفتند.

۴-۲۲-۳-نحوه کشت بذور در آزمایشگاه:

تعداد ۱۶ عدد پتری دیش برای کشت بذرها در نظر گرفته شد که ۸عدد از آنها برای کشت بذر آذر۲ و
۸ عدد دیگر به منظور کشت بذر پیشتاز در نظر گرفته شد. در کف تمامی پتری دیشها کاغذ کشت(کاغذ صافی)تعبیه گردید. سپس تعداد ۲۰ عدد بذر سالم در روی کاغذ های کشت قرار دادیم و مجدداً یک لایه کاغذ کشت روی آنها قرار دادیم. تعداد ۸ عدد آنها که برای کشت در پتانسیل اسمزی ۰ در نظر گرفته شده بودند را با آب مقطر مرطوب کردیم و در پتری دیشها را بستیم و هر ۳-۲ روز یکبار به منظور حفظ رطوبت ظرفها با پیست آبیاری صورت گرفت. برای کشت بذور مورد نظر در پتانسیل اسمزی ۸- بار از ماده مانیتول به میزانgr/litr 8/58 استفاده گردید. مقدار ۴/۲۹ گرم مانیتول را در نیم لیتر آب مقطر حل کردیم و با پیست ۸ ظرف باقیمانده را مرطوب

کردیم و هر ۲-۳ روز یکبار به منظور حفظ رطوبت ظرفها با پیست محتوی محلول مانیتول آبیاری صورت گرفت.

۵-۲۲-۳- اندازه گیری قوه نامیه:

تعداد بذور جوانه زده در کلیه تیمارها در دمای آزمایشگاه (۲۵ درجه سانتیگراد) شمارش و

یادداشت برداری گردید. سپس درصد بذور جوانه زده محاسبه شد.

۲۳-۳-اندازه گیری فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت(CAT,SOD and GPX) و سطح بیومارکرهای تخریب(MDA, 8-OH-dG and Dityrosine):

محل آزمایش: کلیه اندازه گیری های آنزیمهای آنتی اکسیدانت و بیو مارکرهای شیمیایی در آزمایشگاه بیوشیمی دانشگاه تربیت معلم واقع در شهرستان کرج انجام گرفت.

۱-۲۳-۳- آماده سازی نمونه ها جهت اندازه گیری پروتئین و آنزیم ها :

برای اندازه گیری آنزیم های آنتی اکسیدانت تعداد برگهایی از گیاه را جدا کرده و بعد از شستشو با آب مقطر بلافاصله در بافر فسفات تریس ۱۶/۰ مولار با ۵/۷ = PH وارد و خرد کرده و هموژن شد و حجم مشابهی از همان بافرحاوی دی جی تونین و آنزیم هضم کنند دیوار اجازه داده شد تا فرآیند هضم غشاء و دیواره سلول را انجام دهد در پایان مقدار ۵/۰ میلی لیتر از محلول هموژن برای سنجش پروتئین توسط روش LOWRY (1951) برداشته و مقدار پروتئین آن برحسب میلی گرم بر میلی لیتر تعیین گردید. پس از آن در باقیمانده محلول استخراجی مقدار هر یک از آنزیم ها به روش های مخصوص تعیین شد (۸۵).

۲-۲۳-۳-سنجش فعالیت آنزیم کاتالاز :

اندازه گیری کاتالاز بر اساس روش Paglia ( 1987) انجام گرفت. در این روش شدت واکنش حذف آب اکسیژنه به عنوان سوبسترا ارزیابی شد.
بافر زمینه برای کارحاوی ۱۷/۰ میلی مول فسفات دی سدیک ( ۵/۷ = PH ) همراه ۱۵/۰ مول EDTA و ۱۱/۰ میلی مول کلرید منیزیم بود. یک واحد فعالیت آنزیم کاتالاز معادل نسبت تبدیل آب اکسیژنه در مدت یک دقیقه هنگامی که واکنش درجه اول پیش برود در نظر گرفته شد (۹۱).

۳-۲۳-۳-سنجش فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز (SOD )

جهت اندازه گیری آنزیم SOD از روش Misra (1972) استفاده شد. محلول زمینه بافر تریس (Tris Base ) حاوی فسفات دی سدیک ( ۲/۷ = PH ) به همراه ۳/۱ میلی مول (EDTA ) به همراه ۱/۰ میلی مول کربنات منوسدیک تهیه و از اپی نفرین با غلظت ۲۵/۰ میلی مول به عنوان سوبسترا استفاده شد. سپس مجموعه عصاره به آنها اضافه و تغییرات جذب نوری حاصل از اکسیداسیون اپی نفرین اندازه گیری و به عنوان فعالیت آنزیم ارزیابی شد. از آنزیم استاندارد و خالص برای استاندارد شدن نتایج استفاده گردید که هر واحد آن قادر به اکسیداسیون ۵/۰میلی مول اپی نفرین در یک دقیقه می باشد (۸۸).

۴-۲۳-۳-سنجش فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز ( GPX)

این سنجش بر اساس روش Paglia ( 1987) انجام گرفت. در این روش عصاره استخراجی به محلول بافرحاوی فسفات منوپتاسیک ۶۵۶ مول و ۷=PH همراه ۲/۱ میلی مول EDTA و یک میلی مول NANO3 و ۲ میلی مول از NADPH وارد شد. سپس به آن ۲ میلی لیتر گلوتاتیون احیاء همراه ۱/۰ میلی مول از آب اکسیژنه اضافه گردید. بلافاصله میزان اکسیداسیون NADPH از طریق تعیین مقدار جذب در ۳۴۰ نانومتر در ۳۰ درجه توسط دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه گیری گردید.

همزمان یک محلول بلانک حاوی تمام مواد فوق بدون حضور عصاره استخراجی برای تصحیح و حذف خطاهای احتمالی مورد استفاده قرار گرفت. یک واحد از فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسید از معادل مقدار آنزیمی که بتواند یک میکرومول از سوبسترا NADPH را در یک دقیقه کاتالیز کند در نظر گرفته شده است. برای استاندارد شدن از نمونه آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز استاندارد استفاده شد.

 

۵-۲۳-۳-سنجش تغییرات مالون دی آلدئید:

تنش خشکی اثر تخریبی بر روی پروتئین ، DNA ؛ غشاهای سلولی و کلروفیل برجا می گذارد. جهت شناسایی ارقام مقاوم به خشکی در نخود می توان از بیومارکرهای مولکولی مانند مالون دی آلدئید استفاده نمود .
برای سنجش مالون دی آلدئید ( MDA ) از روش کروماتوگرافی HPLC براساس روش Steven 1988)) استفاده می گردد. عصاره ای که برای سنجش استفاده می شود از روش (۲۰۰۰) Bogdanov بر
اساس واکنش تیوباربتیوریک اسید با MDA در اسپکتروفتومتر در طول موج ۵۳۲ نانومتر شناسایی و بر اساس سطح زیر منحنی آن پیک اندازه گیری می شود.محصول این واکنش پس از عاری شدن از پروتئین به وسیله تری کلرو استیک اسید ۱۲ مول به ستون سیلیکاژل اکتا دسیل منتقل می شود. پس از به تعادل رسیدن ستون، این ستون با فاز متحرک شامل فسفات بافر خاصی متانول شستشو می شود و پیک (حداکثر میزان ) DNA در اسپکترو فتومتر با دتکتور مرئی در طول موج ۵۳۲ نانومتر شناسایی و بر اساس سطح زیر منحنی پیک اندازه گیری می گردد. جهت استاندارد کردن ، مالون دی آلدئید خالص با نسبتهای مختلف در بافر شستشو و منحنی استاندارد رسم می گردد( ۱۹۸۸Steven ).

۶-۲۳-۳-سنجش دی هیدروکسی گوانوزین:

عصاره به دست آمده جهت سنجش ۸-OH-dG بر اساس روش (۱۹۹۹) Bogdanov و BM انجام می شود. در این مورد، عصاره را از ستون کربن شماره ۸ (C8) عبور داده ، این ستون مخصوص جذب پورین ها است. پس از به تعادل رسیدن و عبور تمامی حلال موجود در عصاره آنگاه ستون با عبور از فاز متحرک جدید حاوی Tris HCL با PH=8/2 ماده ۸-OH-dG از این ستون خارج می شود و به ستون جدید کربن ۸ منتقل می گردد. پس از به تعادل رسیدن ، ستون با فاز متحرک حاوی آدنوزین با غلظت ۶۵/۰ مول شستشو می گردد. این امر سبب جدا شدن اختصاصی ماده مورد نظر به عنوان یک پیک اختصاصی شده به طوری که این پیک به دستگاه دتکتور از نوع Colometric منتقل و شناسایی می گردد.
جداسازی عصاره برای ( ۸-OH-dG ): بافت مورد نظر توزین و پس از تعیین نسبت کل پروتئین یک قسمت از بافت در محلول بافر فسفات بی کربنات (منو سدیک) ۶/۱ مول با ۴/۷ PH=خرد و سپس به سرعت در حضور یخ و شرایط سرد ، همگن می گردد. به محلول همگن ، ماده دی متیل سولفوکساید به غلظت ۴/۰ مول اضافه می شود. پس از اضافه کردن بافر جدید به نام استات منو سدیک با ۶/۵ PH=آن را در حضور آب مقطر به مدت ۶ ساعت دیالیز کرده و سپس محتوای باقی مانده به مدت ۱۰ دقیقه در سانتریفیوژ ۱۵۰۰ دور در ثانیه و ۱۵ دقیقه در سانتریفیوژ ۳

۰۰ دور در ثانیه سانتریفیوژ می گردد. محلول ذکر شده در بالا در اسپکتروفتومتر با طول موجهای به ترتیب ۲۸۰ و ۲۶۰ نانومتر جذب می گردد. آنگاه با اضافه کردن تری کلرو استیک اسید ۳۵/۰ مول از پروتئین عاری می شود. این محلول پس از سانتریفیوژ با سرعت ۳۰۰ دور در ثانیه به مدت ۱۵ دقیقه سانتریفیوژ شده و محلول ذکر شده در بالا جهت سنجش ۸-OH-dG مورد استفاده قرار می گیرد.

۷-۲۳-۳-سنجش دی تیروزین:

جهت اندازه گیری دی تیروزین ، دو برگ از گیاه ، استخراج و آب مقطر شستشو دادهشد و بلافاصله در بافر فسفات تریس ۱۶/۰ مولار با ۵/۷PH= وارد ، خرد و همگن شد. سپس اجازه داده شد با استفاده از حجم مشابهی از همان بافر حاوی دیجیتوتین و آنزیم هضم کننده دیواره ، فرآیند هضم غشاء دیواره سلول صورت گیرد. در پایان مقدار ۵/۰ میلی لیتر در محلول همگن برای سنجش توسط روش Steven 1978)) برداشته شده و مقدار پروتئین بر اساس میلیگرم بر لیتر تعیین شد. پس از آن در باقیمانده محلول، مقدار دی تیروزین بر اساس روش Steven 1978)) مورد ارزیابی قرار گرفت. در این روش، میزان فعالیت بر اساس واکنش به مایع کروماتوگرافی ارزیابی شد. بافر زمینه برای کار، حاوی تریس اسید کلریدریک با ۲/۷PH= ، ۲/۰ میلی مول بر لیتر سدیم دی سدیک بود.

فصل چهارم

نتایج و بحث

Results & Discussion

فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت:

آنزیمهای آنتی اکسیدانت به عنوان دیوار دفاعی سلولهای گیاهی درمقابل افزایش و تراکم غلظت H2O2 که منجر به صدمات اکسیداتیو و از بین رفتن سوخت و ساز می شود عمل نموده و سنجش میزان فعالیت این آنزیمها می تواند به انتخاب ارقام مقاوم به خشکی کمک نماید .

۱-۱-۴-کاتالاز:

کاتالاز یکی از مهمترین آنزیم هایی است که درنتیجه پر اکسید های سلولی( در شرایط تنش محیطی ) نقش دارد . آنزیم کاتالاز در اندامکهای سلولی چون میتوکندری ، پراکسی زوم و گلی اکسی زوم وجود دارد .
با توجه به نتایج به دست آمده از( جدول۱-۴) بین تیمارهای آبیاری در سطح احتمال ۱% اختلاف معنی داری مشاهده شد که میزان کاتالاز در شرایط تنش خشکی به شدت افزایش یافت( جدول۱-۴). از نظر سطوح سلنیوم ، کاتالاز در سطح احتمال ۱% اختلاف معنی داری از خود نشان داد و بیشترین میزان فعالیت کاتالاز در شرایط شاهد بود که میزان آن u/mg.protein143.611 بود. (شکل ۲-۴ ). در شرایطی که سلنیوم به میزان۲۰ میلی گرم در لیتر محلول پاشی شده بود میزان کاتالاز به u/mg.protein 113.996 تقلیل یافت. در شرایطی که سلنیوم به

میزان ۲۵ میلی گرم در لیتر محلول پاشی شده بود کمترین میزان کاتالاز دیده شد و میزان آن u/mg.protein 78.879 بود. همچنین بین ارقام گندم نیز اختلاف معنی داری در سطح احتمال ۱% در میزان کاتالاز مشاهده گردید و مشخص شد که رقم آذر میزان کاتالاز بیشتری داشت. میانگین میزان کاتالاز در رقم آذر۲،u/mg.protein 120.065 و در رقم پیشتاز u/mg.protein 104.259 بود(شکل ۳-۴). اثر متقابل آبیاری در سلنیوم در سطح احتمال ۱% اختلاف معنی داری از خود نشان داد(شکل ۴-۴ و جدول۱-۴).همچنین اثر متقابل آبیاری در سلنیوم در رقم نیز در سطح احتمال ۵% دارای اختلاف معنی داری بود(شکل ۵-۴ و جدول۱-۴).
با توجه به شکل(۶-۴) بین صفات محتوای رطوبت نسبی برگ و آنزیم کاتالا

ز همبستگی منفی ضعیفی وجود داشت(۲/۰r2=).
همچنین با توجه به شکل(۷-۴) بین آنزیم کاتالاز و آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز همبستگی زیادی وجود داشت(۹/۰r2=).
افزایش فعالیت آنزیم CAT جهت کاهش پراکسیداز در تنش های مختلف محیطی، در مقاومت گیاه نقش مهمی ایفاء می نماید. این آنزیم یکی از آنزیم هایی است که در تجزیه پراکسیدهای سلولی(در شرایط تنش محیطی) نقش دارد. نتایج عطایی شیخ(۱۳۸۳) نشانگر این نکته است که بین تیمارهای آبیاری در سطح احتمال ۱% اختلاف معنی داری وجود دارد و تیمار تنش خشکی با فعالیت ۸۴/۱۰۳ واحد بر گرم پروتئین و تیمار بدون تنش خشکی با فعالیت ۹۵/۵۹ واحد برگرم پروتئین به ترتیب بیشترین و کمترین فعالیت آنزیم CAT را دارند . بر طبق نتیجه گیری عطایی شیخ در بین ژنوتیپ ها اختلاف معنی داری مشاهده نگردید ولی سطوح مختلف سلنیوم برای این آنزیم اختلاف معنی داری در سطح ۱% نشان داد که با توجه به مقایسه میانگین در شرایط بدون سلنیوم ۹۴/۸۸ واحد بر گرم پروتئین و در شرایط سلنیوم دار میزان ۸۵/۷۴ واحد بر گرم پروتئین به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار را برای صفت دارا بود که این نتایج با نتایج به دست آمده از این پایان نامه مطابقت دارد..
راماچاندرا(۲۰۰۴) و عمان(۱۳۸۳) و ساعی(۱۳۸۳) و شافعی(۱۳۸۴) نیز به این نتیجه رسیدند که در شرایط تنش خشکی فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت افزایش می یابد.
دیسنا و موتو( ۱۹۸۱، Disna&Motowo ) میزان فعالیت دو آنزیم کاتالاز و سوپراکسید را در دو گونه خزه مقاوم و حساس به خشکی در ضمن تنش خشکی بررسی کردند. نتایج این آزمایش نشان داد که در گونه مقاوم به خشکی خزه، افزایش تنش خشکی سبب کاهش پراکسیداسیون چربی ها و در عوض افزایش فعالیت دو آنزیم مذکور می شود و درست عکس نتایج در مورد خزه حساس به خشکی صادق است.
مطالعات ساعی(۱۳۸۳) بر روی سورگوم نشان داد که تنش خشکی باعث افزایش میزان فعالیت آنزیم کاتالاز می گردد و همچنین ارقام مورد مطالعه نیز از نظر فعالیت این آنزیم اختلاف معنی داری داشته اند و رقم اسپیدفید بیشترین میزان فعالیت آنزیم و رقم Kfs2 کمترین میزان فعالیت را داشته است .
مطالعات عمان(۱۳۸۳) برروی آفتابگردان نشان داد که تنش خشکی باعث افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز می گردد و بین ارقام مورد مطالعه بر روی فعالیت آنزیم کاتالاز هیچ اختلاف معنی داری مشاهده نشد. مطالعات شافعی (۱۳۸۴) بر روی سویا نشان داد که تنش خشکی باعث افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز می گردد و مصرف ۲۱ گرم در هکتار سلنیوم سطح فعالیت این آنزیم را افزایش می دهد .
مطالعات کافی و مهدوی دامغانی(۱۳۷۹) بر روی ارقام جو زراعی ، گندم ، سویا و نخود نشان می دهد که فعالیت کاتالاز جهت کاهش اثرات بد ناشی از تنش های مختلف موثر است .
نتایج کاظمی(۱۳۸۵) نشان می دهد که بین ارقام مختلف لوبیا از نظر میزان فعالیت آنزیم کاتالاز اختلاف معنی داری در سطح ۱% وجود دارد . طبق نتایج کاظمی بین تیمار تنش خشکی و شاهد اختلاف معنی داری مشاهده نمی شود ولی اثر متقابل بین تیمار آبیاری و ارقام در سطح ۵% اختلاف معنی داری دارند . کاظمی(۱۳۸۵) همچنین نتیجه گیری کرد که محلول پاشی سلنیوم با تیمار شاهد اختلاف معنی داری از نظر میزان فعالیت آنزیم کاتالاز ندارد.

 

 

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 18700 تومان در 141 صفحه
187,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد