بخشی از مقاله
مقدمه
شوري خاك یک مشکل روزافزون خاکهاي کشاورزي است که باعث کاهش سرعت رشد و تولید محصول مخصوصاً در مناطق خشک و نیمهخشک میشود .(4)
خاکهاي شور بیش از 7 درصد سطح خشکیهاي زمین شامل باتلاقهایی شور و مناطق شور شده در اثر فعالیتهاي انسانی را در برمی گیرند. پاشیدن نمک در زمستان براي جلوگیري از یخزدگی جادهها یکی دیگر از دلایل شوري خاك میباشد .(11) در زمینهاي کشاورزي که احتیاج به آبیاري مکرر دارند، اگرچه مقداري از نمک
در اثر شستشو پائین میرود اما مقداري نیز در اثر تبخیر آب در خاك میماند، در نتیجه بتدریج غلظت نمک در اطراف ریشه افزایش مییابد .(25) البته بخوبی مشخص شده که تولید محصول در خاکهاي شور کاهش مییابد.
دلیل اصلی این کاهش محصول، سمیت نمک براي گیاه است که منجر به کاهش توانایی گیاه در حفظ آب، عدم تعادل در جذب عناصر غذایی و سمیت یونها در پدیده فتوسنتز میباشد .(34)
ایجاد گیاهان متحمل به شوري از طریق مهندسی ژنتیک یا
142
مجله پژوهشهاي گیاهی (مجله زیست شناسی ایران) جلد 27، شماره 1، 1393
از بین بردن شوري خاك از طریق شستن نمک اضافی اگرچه موفقیتآمیز بوده است اما براي مقاصد کشاورزي اقتصادي نیست .(7) در کنار مهندسی ژنتیک استفاده از ارقام متحمل و یا استفاده از میکوریزها براي کاهش تنش شوري بهعنوان راهکارهاي زیستی مفید پیشنهاد شده است
.(9) قارچهاي میکوریزي وزیکولار آرباسکولار
[Vesicular-Arbuscular Mycorrhizal (VAM)] در بین میکروارگانیزمهایی که محیط ریزوسفر را اشغال میکنند منحصر بفرد هستند .(15) همزیستی یک گیاه با قارچهاي
VAM باعث میشود که گیاه بتواند مواد غذایی کم تحرك را در خاکهاي فقیر جذب کند .(19) این قارچها جزء مهمی از اکوسیستمهاي طبیعی هستند و در محیطهاي شور هم شناسایی شدهاند 18) و .(35 بعضی محققان گزارش کردهاند که قارچهاي VAM میتوانند توانایی گیاه را در مقابله با تنش شوري افزایش دهند 16)، 26 و .(36 افزایش مقاومت به تنش شوري می تواند از طریق بهبود جذب عناصر غذایی (5)، تعادل یونی (12)، حفظ فعالیت آنزیمها
(26) و تسهیل جذب آب (31) صورت بگیرد.
البته شرایط نامناسب محیطی ازجمله شوري میتواند اثرات منفی روي آغشتگی و زنده ماندن میکوریزها از یک دوره رشد ریشه تا دوره بعدي داشته باشد. دیکسون و همکارانش (9) (1993) گزارش کردند که اضافه کردن نمکهاي مختلف به خاك اثرات منفی روي آغشتگی میکوریزي دارد. همچنین ثابت شده است که نمکهاي داراي سدیم و کلر اثرات منفی روي جوانهزنی و زنده ماندن اسپور قارچهاي همزیست دارد. قارچهاي میکوریزي احتمالا" از طریق سازوکارهاي مختلف باعث بهبود رشد گیاه در شرایط شوري میشوند. ازجمله این سازوکارها میتوان به بهبود تغذیه معدنی بهخصوص فسفر و عناصر کم مصرف مثل روي و مس و تنظیم فشار اسمزي اشاره نمود 1) و .(21
هدف از این آزمایش مطالعه تأثیر میکوریزهاي خاکهاي با
منشأ جغرافیایی متفاوت (کرمان، بردسیر، بافت و رفسنجان) بر بهبود رشد گیاه ذرت (Zea mayze) در شرایط تنش شوري بود.
مواد و روشها
کشت گیاه ذرت: خاك یکنواختی از مزرعه گندم واقع در جوپار کرمان برداشت و استریل گردید. خاکها در گلدانهاي پلاستیکی با ارتفاع 30 سانتیمتر به میزان مساوي تقسیم گردید. 48 گلدان براي انجام آزمایش آماده شد. جهت تیمار میکوریزي خاك زراعی از نقاط زراعتی واقع در بردسیر، رفسنجان، کرمان و بافت بهترتیب از مزرعه چغندر، باغ پسته، مزرعه گندم و باغ گردو برداشت و به آزمایشگاه آورده شد. خاکها براي اطمینان از حضور اسپورهاي قارچ مورد بررسی قرار گرفتند. به 12 گلدان 5
گرم خاك کرمان، 12 گلدان 5 گرم خاك بردسیر، 12
گلدان 5 گرم خاك بافت و 12 گلدان 5 گرم خاك رفسنجان اضافه شد. به 12 گلدان دیگر، خاك میکوریزي اضافه نشد، این گلدانها بهعنوان گیاهان شاهد (غیر میکوریزي) در نظر گرفته شد. در داخل هر گلدان 4 عدد بذر ذرت رقم کراس کاشته شد. گلدانها در شرایط گلخانه نگهداري شدند و با آب شیر آبیاري شدند تا سبز شوند.
پس از اینکه سن گیاهان به یک ماه و ارتفاع متوسط آنها به 15 سانتیمتر رسید تیمار شوري روي آنها اعمال شد.
هر گروه دوازده تایی تیمار میکوریزي به سه گروه چهارتایی تقسیم شد و هر گروه یکی از سه سطح شوري
0، 30 و 60 میلی مولار نمک (NaCl) را در هر بار آبیاري که هر سه روز یک بار انجام شد به اندازه مساوي بهعنوان تیمار شوري دریافت کرد. گیاهان دو ماهه تیمار شده با نمک براي بررسی پارامترهاي مورد نظر برداشت شدند.
اندازهگیري درصد آغشتگی ریشه: ریشههاي نازك هر گلدان بعد از شستشو، جهت اندازهگیري میزان آغشتگی آنها به قارچهاي VAM در داخل ظروف جداگانه محتوي
143
مجله پژوهشهاي گیاهی (مجله زیست شناسی ایران) جلد 27، شماره 1، 1393
گلیسرول ریخته و بعد با رنگآمیزي به روش راجاپاکز
(27) میزان آغشتگی آنها به قارچهاي میکوریزي
اندازهگیري شد.
اندازهگیري وزن خشک اندام هوایی و ریشه: براي
اندازهگیري وزن خشک ساقه و ریشه با ترازوي آزمایشگاهی پس از شستشوي ریشه، اندام هوایی و ریشه جداسازي و هر کدام به صورت مجزا در آون به مدت 24
ساعت و در 70 درجه سانتیگراد خشک شدند.
اندازهگیري میزان قندهاي احیا کننده ریشه و برگ:
سنجش میزان قندهاي احیا کننده در ریشه و برگ با استفاده از روش سوموگی (33) انجام شد. بهمنظور تهیه عصاره گیاهی مقدار 0/02 گرم بافت تر ریشه و برگ هر گیاه با 8 میلی لیتر آب مقطر در هاون چینی سائیده شد.
عصاره بدست آمده به کمک کاغذ صافی واتمن شماره یک صاف گردید و 2 میلی لیتر از هر عصاره تهیه شده به لولههاي آزمایش جداگانه منتقل و پس از افزودن 2 میلی لیتر سولفات مس به آنها در لولهها با پنبه مسدود گردید و لولهها به مدت 8 دقیقه در حمام آب گرم با دماي 100
درجه قرار داده شدند. پس از سرد شدن 2 میلی لیتر فسفو مولیبدیک اسید به آنها افزوده شد. احیا فسفو مولیبدیک توسط مس باعث ایجاد رنگ آبی میشود. سپس توسط اسپکتروفتومتر UV-Visible مدل Cary 50 جذب آن در طول موج 600 نانومتر تعیین و با استفاده از منحنی استاندارد میزان قند ریشه محاسبه گردید.
اندازهگیري پرولین: اندازهگیري پرولین با روش بیتس و همکاران (6) انجام شد. 0/01 گرم بافت خشک گیاه را در
10 میلی لیتر محلول 3 درصد سولفوسالیسیلیک اسید ساییده و مخلوط یکنواختی تهیه گردید. پس از صاف کردن محلول، 2 میلی لیتر از آن با 2 میلی لیتر معرف نین هیدرین و 2 میلی لیتر استیک اسید گلاسیال مخلوط گردید و یک ساعت در دماي 100 درجه در حمام آب گرم قرار گرفت . بعد از این مدت لولهها در حمام آب یخ قرار داده
شدند و پس از سرد شدن 4 میلی لیتر تولوئن به مخلوط اضافه گردید. با ثابت نگه داشتن لولهها دو لایه کاملاً مجزا در آنها تشکیل شد. از لایه رنگی فوقانی براي اندازهگیري جذب پرولین نمونهها در طول موج 520 نانومتر به وسیله اسپکتروفتومتر UV-Visible مدل Cary 50 استفاده شد.
اندازهگیري یونها: 0/5 گرم از بافت گیاهی خشک ساییده شده در 10 میلی لیتر نیتریک اسید غلیظ قرار داده شد تا نمونهها به خوبی در اسید حل شوند. بعد محلول حاصل را گرم کرده تا بخارهاي اسیدي از محلول خارج شوند. حجم محلول را به 50 میلی لیتر رسانده و از کاغذ صافی عبور داده شد. از محتویات بهدست آمده براي اندازهگیري یونهاي فسفر، پتاسیم و سدیم با دستگاه Atomic Absorbtion Spectrophotometer مدل Varian Spectra
220 استفاده شد.
تحلیل آماري: آزمایش فاکتوریل 4×3 شامل 3 سطح شوري و 4 تیمار میکوریزي در قالب طرح کاملا تصادفی با 4 تکرار انجام شد. دادهها از نظر آماري با استفاده از آنالیز واریانس بررسی شدند و میانگین تیمارها از طریق آزمون دانکن مقایسه شدند.
نتایج
اثر خاکهاي میکوریزي و شوري بر درصد آغشتگی
ریشه: مطابق شکل 1 در شرایط غیر شور کمترین درصد آغشتگی مربوط به گیاهان میکوریزي شده با خاك میکوریزي بردسیر بود. هر دو سطح شوري باعث کاهش درصد آغشتگی در گلدانهاي داراي خاك میکوریزي کرمان شد. شوري 30 میلی مولار درصد آغشتگی ریشه را در گلدانهاي داراي خاك بردسیر افزایش داد و شوري 60
میلیمولار در این رابطه بی تأثیر بود. در گیاهانی که در خاك میکوریزي بافت رشد کرده بودند شوري 30
میلیمولار درصد آغشتگی را تغییر نداد و شوري 60 میلی مولار آن را کاهش داد. در گیاهان میکوریزي شده با خاك
144
مجله پژوهشهاي گیاهی (مجله زیست شناسی ایران) جلد 27، شماره 1، 1393
رفسنجان هر دو سطح شوري هیچ تأثیري در درصد آغشتگی ریشه نداشت.
-1 اثر سطوح مختلف شوري 0)، 30 و 60 میلی مولار) بر روي درصد آغشتگی ریشه گیاه ذرت رشد یافته در خاك میکوریزي مناطق جغرافیایی مختلف (هر عدد میانگین 4 تکرار و علائم روي ستونها خطاي معیار SE را نشان میدهد. مقایسه میانگین تیمارها براساس آزمون Duncan و با
حدود اطمینان 95 درصد انجام شد).
شکل -2 اثر سطوح مختلف شوري 0)، 30 و 60 میلی مولار) بر روي وزن خشک الف) اندام هوایی و ب) ریشه گیاه ذرت رشد یافته در خاك میکوریزي مناطق جغرافیایی مختلف و غیر میکوریزي (شاهد)
145
مجله پژوهشهاي گیاهی (مجله زیست شناسی ایران) جلد 27، شماره 1، 1393
اثر خاکهاي میکوریزي و شوري بر وزن خشک اندام
هوایی و ریشه: در همه گیاهان رشد کرده در خاکهاي میکوریزي بجز گیاهان رشد کرده در خاك رفسنجان در شرایط غیر شور وزن اندام هوایی بیشتر از حالت شاهد بود
(شکل 2 الف). براساس شکل 2 الف بیشترین وزن اندام هوایی در شرایط غیر شور بهترتیب در گیاهان رشد کرده در خاك بردسیر، بافت و کرمان دیده شد و وزن اندام هوایی گیاهان رشد کرده در خاك رفسنجان تفاوت معنیداري با گیاهان شاهد غیر شور نداشت. هر دو سطح شوري باعث کاهش در وزن اندام هوایی گیاهان شاهد و گیاهان رشد کرده در خاك میکوریزي کرمان شد. در گیاهان رشد کرده در خاك بردسیر شوري 30 میلی مولار تأثیري در وزن اندام هوایی نداشت و شوري 60 میلی مولار باعث کاهش وزن اندام هوایی شد. هر دو سطح شوري باعث افزایش معنیدار وزن اندام هوایی در گیاهان رشد کرده در خاك بافت و رفسنجان شد و این افزایش در شوري 30 میلی مولار بیشتر بود.
با توجه به شکل 2 ب وزن ریشه در تمام گیاهان رشد کرده در گلدانهاي حاوي خاك اسپوردار بیشتر از گیاهان شاهد بود (هم در شرایط شور و هم غیر شور). در گیاهان رشد کرده در خاك کرمان شوري 30 میلی مولار وزن ریشه را کاهش داد ولی شوري 60 میلی مولار در این رابطه بی تأثیر بود (شکل 2 ب). هر دو سطح شوري باعث کاهش معنیدار وزن ریشه در گیاهان رشد کرده در خاك بردسیر شد (شکل 2 ب). در گیاهان رشد کرده در خاك بافت تنها شوري 60 میلی مولار و در گیاهان رشد کرده در خاك رفسنجان هر دو سطح شوري وزن خشک ریشه را افزایش داد (شکل 2 ب).
اثر خاکهاي میکوریزي و شوري بر مقدار قندهاي احیا
کننده: مطابق شکل 3 الف در شرایط غیر شور میکوریزي شدن، تجمع قندهاي احیا کننده را در برگ گیاهان میکوریزي شده نسبت به گیاهان شاهد افزایش داد. هر دو
سطح شوري باعث افزایش مقدار قندهاي احیا کننده در برگ گیاهان شاهد و گیاهان رشد کرده در خاك میکوریزي کرمان شد (شکل 3 الف). ولی در گیاهان رشد کرده در خاكهاي میکوریزي بردسیر، بافت و رفسنجان هر دو سطح شوري مقدار قندها را در برگ کاهش داد.
در ریشه نیز مانند برگ مقدار قندهاي احیا کننده در شرایط غیر شور در گیاهان میکوریزي بیش از گیاهان شاهد بود
(شکل 3 ب). با افزایش سطح شوري، مقدار قندهاي احیا کننده ریشه گیاهان رشد کرده در خاك میکوریزي کرمان افزایش یافت و در این رابطه شوري 30 میلی مولار تأثیر بیشتري داشت. هر دو سطح شوري باعث کاهش مقدار قندهاي احیا کننده در ریشه گیاهان رشد کرده در خاك هاي میکوریزي بردسیر، بافت و رفسنجان شد (شکل 3 ب).
اثر خاکهاي میکوریزي و شوري بر مقدار پرولین:
براساس شکل 4 الف در شرایط شور و غیر شور برگ گیاهان میکوریزي نسبت به گیاهان شاهد غلظت بالاتري از پرولین داشت. افزایش سطح شوري تأثیري در مقدار پرولین برگ گیاهان شاهد نداشت. هر دو سطح شوري مقدار پرولین را در برگ گیاهان رشد کرده در خاك کرمان و بافت کاهش داد. در گیاهان رشد کرده در خاك بردسیر شوري 30 میلی مولار باعث افزایش مقدار پرولین و در گیاهان رشد کرده در خاك میکوریزي رفسنجان شوري 30
میلی مولار باعث افزایش و شوري 60 میلی مولار باعث کاهش مقدار پرولین برگ شد (شکل 4 الف).
در شرایط غیر شور تنها مقدار پرولین ریشه گیاهان رشد کرده در خاك میکوریزي بافت بیشتر از گیاهان شاهد بود
(شکل 4 ب). در گیاهان رشد کرده در خاك کرمان و بافت شوري 30 میلی مولار بر مقدار پرولین ریشه بی تأثیر بود و شوري 60 میلی مولار پرولین ریشه را کاهش داد. مقدار پرولین ریشه گیاهان رشد کرده در خاك بردسیر در هر دو سطح شوري افزایش یافت. شوري 30 میلی مولار باعث افزایش و 60 میلی مولار باعث کاهش مقدار پرولین ریشه
146
مجله پژوهشهاي گیاهی (مجله زیست شناسی ایران) جلد 27، شماره 1، 1393
گیاهان رشد کرده در خاك میکوریزي رفسنجان شد (شکل 4 ب).
شکل -3 اثر سطوح مختلف شوري 0)، 30 و 60 میلی مولار) بر روي میزان قند الف) برگ ب) ریشه گیاه ذرت رشد یافته در خاك میکوریزي مناطق جغرافیایی مختلف و غیر میکوریزي (شاهد).
147
مجله پژوهشهاي گیاهی (مجله زیست شناسی ایران) جلد 27، شماره 1، 1393
شکل -4 اثر سطوح مختلف شوري 0)، 30 و 60 میلی مولار) بر روي غلظت پرولین الف) برگ ب) ریشه گیاه ذرت رشد یافته در خاك میکوریزي مناطق جغرافیایی مختلف و غیر میکوریزي (شاهد).
