Document Type : Research Paper
Authors
University of Isfahan, Isfahan, I.R. of Iran
Abstract
Salt stress is one of the most serious environmental factors limiting the productivity of wheat plants. it is demonstrated associative relationship is one of the ways to decrease the detrimental effects of the saline condition. This study was carried out to determine the suitable bacteria strains and concentrations in 4 Iranian cultivars wheat (Sardari, Chamran, Shole and Roshan). Experiment was established as factorial on completely randomized design with three replicate to investigate effects of two levels of salinity (0 and 200 mM) and five concentrations (0, 105, 106, 107 and 108 CFU/ml) of both bacteria strains (Sp7 & Sp245) on some growth and biochemical indexes of wheat cultivars. Results showed dry weight, K+ content and chlorophyll a and b reduced with salinity while Na+ content, Na+/K+ ratio and antioxidant enzyme activities (Catalase, Ascorbate peroxidase, Phenylalanine and Tyrosine ammonia lyase), in most cases, significantly increased. The best associative relationship of both strains mainly was seen in 106 and 107 CFU/ml concentrations. At saline condition, Sp245 considerably improved root indexes whereas positives effects of sp7 mostly were observed in shoot indexes. Altogether, reduction in unfavorable effects of salinity on Sardari and Chamran cultivars after inoculation with Sp7 strain were markedly higher than Sp245 strain performance.
Keywords
Main Subjects
بررسی اثر همیاری باکتری آزوسپیریلوم برازیلنس (Azospirillum brasilense Sp7 and Sp245) بر شاخصهای رشد و برخی شاخصهای بیوشیمیایی دانهرستهای گندم (Triticum aestivum L.) در شرایط شوری
حمیدرضا قاسمی و اکبر مستاجران*
اصفهان، دانشگاه اصفهان، دانشکده علوم،گروه زیستشناسی
تاریخ دریافت: 27/2/95 تاریخ پذیرش: 27/12/95
چکیده
تنش شوری یک عامل محدودکننده رشدِ گیاهان بهویژه گندم بهشمار میرود. همزیستی گیاهان با میکروارگانیسمهای خاک از راههای بهبود اثرات زیانبار تنش شوری است. هدف این آزمایش تعیین غلظت و سویه مناسب باکتری آزوسپیریلوم برازیلنس با چهار رقم گندم نان (سرداری، چمران، شعله و روشن) است. آزمایشی بهصورت طرح فاکتوریل بر پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار در آزمایشگاه فیزیولوژی گیاهی دانشگاه اصفهان انجام شد تا اثر دو سطح تنش شوری (0 و 200 میلیمولار کلرید سدیم) و پنج غلظت (0، 105، 106، 107 و CFU ml-1 108) از دو سویه باکتری آزوسپیریلوم برازیلنس Sp7 و Sp245 بر شاخصهای رشد و بیوشیمیایی ارقام مختلف گندم بررسی شود. نتایج نشان داد که وزن خشک، مقدار پتاسیم و همچنین مقدار کلروفیلa و b در اثر تنش شوری کاهش یافت اما نسبت سدیم به پتاسیم، فعالیت آنزیمهای کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز، فنیلآلانین و تیروزین آمونیالیاز بهطور معنیداری در بیشتر موارد افزایش یافت. هر دو سویه باکتری اثرات مثبت همیاری را در بیشتر موارد در غلظتهای 106 تا CFU ml-1 107 نشان دادند. در شرایط شور، اثرات مثبت سویه Sp245 عمدتاً در شاخصهای رشد ریشه مشاهده شد، درحالیکه بیشترین اثرات همیاری ناشی از سویه Sp7 در بخش هوایی گیاه گندم دیده شد. همچنین رابطه همیاری بین سویه Sp7 و هر دو رقم سرداری و چمران بهطور مؤثرتری نسبت به سویه Sp245 آثار زیانآور تنش شوری را تعدیل کرد.
واژه های کلیدی: فنیلآلانین آمونیالیاز، تیروزین آمونیالیاز، کاتالاز، وزن خشک، نسبت سدیم به پتاسیم
* نویسنده مسئول، تلفن: 03137932456، پست الکترونیکی: mostajerana@yahoo.com
مقدمه
باکتریهای محرک رشد گیاه میتوانند در شرایط معمول و یا تنشزا اثرات مثبتی را روی رشد گیاه داشته باشند. مطالعات متعددی در مورد اثرات گونههای باکتری آزوسپیریلوم و دیگر گونههای ریزوباکتری محرک رشد انجام شده و اثرات مثبت همیاری بر رشد و تولید گیاهان تلقیحشده مشخص شدهاست. مثلاً عسکری و همکاران نشان دادند که مقدار پتاسیم، فسفر و نیتروژن دانهها و شاخصهای رشد دو رقم گندم پس از تلقیح و تلقیح توأم دو باکتری آزوسپیریلوم برازیلنس و ریزوبیوم ملیلوتی در شرایط شور افزایش یافت (6). احمدی و همکارانش (3) نیز نشان دادند که تنش شوری شاخص کلروفیل برگ و ویژگیهای فتوسنتزی گیاهان گندم را کاهش داد اما تلقیح گیاه گندم با ریزوباکتریهای محرک رشد (آزوسپیریلوم لیپوفروم، سودوموناس فلوریسنس) آثار منفی تنش شوری را با افزایش تولید رنگدانههای فتوسنتزی در شرایط شور و غیرشور کاهش داد. بنابراین، استفاده از باکتریهای محرک رشد میتواند ابزار مفیدی برای کاهش اثرات منفی تنش شوری باشد.
مشخص شدهاست که باکتریهای محرک رشد مانند آزوسپیریلوم ممکن است از راههایی مانند کمک به تثبیت نیتروژن (23)، تولید هورمونهای گیاهی (31)، آمینزدایی از پیشساز اتیلن یعنی 1-آمینوسیکلوپروپان 1- کربوکسیلات (11)، القاء تشکیل ریشههای جانبی (13)، جذب بهتر آب و املاح (34)، تغییر میزان فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان (30)، تسریع چرخه سلولی، تغییرات ظاهری و ساختمانی ریشه (38) به رشد بهتر گیاه کمک کنند.
سرئوس و همکارانش اثرات تنش شوری و اسمزی را بر دانه رستهای گندم مورد مطالعه قرار دادند. گیاهان سه روزه گندم را با باکتری آزوسپیریلوم برازیلنس تلقیح کردند و پس از سه روز شاخصهای رشد (وزن تر، وزن خشک و محتوای آب دانه رستها) را اندازهگیری کردند. آنان دریافتند که شاخصهای رشد گیاهان تلقیحشده با باکتری آزوسپیریلوم نسبت به گیاهان تلقیح نشده کمتر تحت تأثیر تنش شوری و تنش اسمزی قرار گرفته بودند (14). همچنین باسیلیو و همکارانش اثرات مفید آزوسپیریلوم لیپوفروم را در شرایط شور و در هفتههای اول، دوم و سوم بر دانه رستهای گندم نشان دادند. آنان نشان دادند که ابتدا طول گیاه و بعد وزن خشک بخش هوایی و ریشه در اثر تنش شوری کاهش یافت و این آثار منفی در گیاهان تلقیحشده بهطور معنیداری بهبود یافت (7).
گزارشهایی وجود دارد که نشان میدهد برای افزایش محصول، رشد و نمو ارقام گندم، انتخاب سویههای سازگار ضروریست (4, 27). بهعنوان مثال منگمنگ و همکارانش سه گونه گیاهی گوجهفرنگی، کاهو و خیار را در مرحله گیاهچهای مورد مطالعه قرار دادند. آنان این گونههای گیاهی را با غلظتهای متفاوت (106، 107 و CFU ml-1 108) سه سویه از باکتری آزوسپیریلوم برازیلنس (Sp7, Sp7-s, Sp245) تلقیح کرده و پس از 6 و 8 روز شاخصهای وزن و طول ساقه و ریشه را اندازهگیری کردند. آنان بیشترین اثرات مثبت همیاری را در غلظتهای 107 سویه Sp7-S، 106 سویه Sp7 و 107 سویه Sp245 بهترتیب در دانه رستهای خیار، کاهو و گوجهفرنگی مشاهده کردند (25). نابتی و همکارانش (27) گندم دوروم را با دو سویه Sp7 و NH از آزوسپیریلوم برازیلنس در شرایط شور تلقیح کردند. نتایج آنان نشان داد که شاخصهای مهم گیاه مانند وزن خشک ریشه و بخش هوایی، میزان کلروفیلa و b، در شرایط شور کاهش یافت ولی این اثرات زیانآور تنش شوری توسط سویه NH کاهش یافت، در حالیکه سویه Sp7 نتوانست اثرات تنش شوری را تعدیل کند. با توجه به مطالب ذکر شده، گرچه مطالعات مشابهی در این زمینه انجام شده است، اما تعیین غلظت بهینه برای رسیدن به نتایج مطلوبتر اثرات همیاری ارقام مختلف گیاهان زراعی با میکروارگانیسمهای ریزوسفر همچنان ادامه دارد.
به هرحال، سویههای متفاوتی از آزوسپیریلوم میتوانند با ارقام مختلف گندم رابطه همیاری برقرار کرده و به استقرار بهتر دانهرست در شرایط شور کمک کنند. از طرف دیگر، بهمنظور برقراری یک رابطه موفق و مناسب بین سویههای مختلف آزوسپیریلوم و ارقام مختلف گندم، تعیین غلظت مناسب سویههای گوناگون باکتری آزوسپیریلوم نیز اهمیت دارد. هدف اصلی این تحقیق تعیین بهترین غلظت باکتری، سویه آزوسپیریلوم مناسب در شرایط شور از طریق بهبود شاخصهای رشد برای ارقام مختلف گندم میباشد.
مواد و روشها
این تحقیق در آزمایشگاه فیزیولوژی گیاهی گروه زیستشناسی دانشگاه اصفهان در سال 95-1394 انجام شد.
کشت باکتری: دو سویه باکتری همیار با گیاه گندم (آزوسپیریلوم برازیلنس سویههای Sp7 و Sp245) برای انجام آزمایش انتخاب شد. باکتریها در محیط کشت مایع بدون نیتروژن در دمای 30 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت در یک انکوباتور شیکردار با سرعت 180 دور در دقیقه کشت داده شدند. سپس غلظتهای مورد نیاز از جمعیت باکتری تهیه و کنترل شدند.
استریل، تلقیح و کاشت بذرها: ابتدا بذرهای گندم به مدت 2 دقیقه در اتانل70 درصد غوطهور شدند. سپس 5 بار با آب مقطر استریل شستشو و بلافاصله در شرایط استریل به مدت 10 دقیقه در آبژاول 3 درصد قرار گرفتند. پس از شستشوی ذوباره بذرها، به مدت 3 ساعت در آب مقطر استریل خیسانده شدند. سپس بذرها در محیط کشت مایع بدون نیتروژن با غلظتهای مختلف باکتری که از قبل تهیهشده بود، قرار گرفتند (22). سپس بذرهای تلقیحشده و تلقیح نشده به گلدانهای حاوی پرلیت استریل منتقل شدند. به مدت چهار روز، گلدانها با محلول هوگلند 4/1 قدرت آبیاری شدند (21). این آزمایش بهصورت طرح فاکتوریل بر پایه کاملاً تصادفی و با سه تکرار طراحی شد.
آزمایش اول: تعیین سیستم همولگ برای شرایط شور و غیر شور: بذر چهار رقم گندم (سرداری، روشن، چمران و شعله) به روش بالا استریل، سپس با جمعیت (صفر،105، 106، 107 و CFU ml-1 108) از هریک از سویههای باکتری تلقیح و در گلدان کاشته شدند. روز پنجم علاوه بر گیاهان شاهد، تیمار شوری در سطح 200 میلیمولار روی سایر گیاهان اعمال شد و پس از سه روز کلیه گیاهان برداشت و وزن خشک ریشه و بخش هوایی اندازهگیری شد.
آزمایش دوم: بررسی شاخصهای بیوشیمیایی: بذر دو رقم گندم سرداری و روشن که همولگ با دو سویه باکتری و نسبت به شرایط شور بهترتیب حساس و مقاوم بودند انتخاب و مانند آزمایش اول استریل و با دو غلظت (صفر و CFU ml-1107) از هر یک از دو سویه باکتری آزوسپیریلوم تلقیح و شوری صفر و 200 میلیمولار سدیم کلراید در روز پنجم پس از کاشت در گلدان اعمال گردید. سه روز پس از اعمال تنش، گیاهان برداشت و به قسمت ریشه و قسمت هوایی تقسیم شدند و وزن خشک، مقدار سدیم و پتاسیم، کلروفیلهایa و b و همچنین فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان مانند کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز، فنیلآلانین و تیروزین آمونیالیاز اندازهگیری شد.
برای به دست آوردن وزن خشک، قسمتی از نمونهها به مدت 72 ساعت در دمای 70 درجه در آون نگهداری و بعد توزین شدند. برای اندازهگیری سدیم و پتاسیم، 01/0 گرم از بافت خشک ریشه و بخش هوایی را در 10 میلیلیتر سولفوسالسیلیک اسید 3 درصد ساییده و به مدت 24 ساعت در دمای اتاق نگهداری شد. سپس با دستگاه فلیمفتومتر مقادیر جذب به دست آمد و با استفاده از نمودار استاندارد تهیه شده برای سدیم و پتاسیم، مقدار سدیم و پتاسیم نمونهها اندازهگیری شد. برای اندازهگیری کلروفیل 1/0 گرم از بافت بخش هوایی گیاه را در 2 میلیلیتر استون 80 درصد ساییده و به حجم 10 میلیلیتر رساندیم. سپس کلروفیل استخراج شده را به مدت 10 دقیقه در سانتریفیوژ یخچالدار در دور g3500 سانتریفیوژ شد. در نهایت جذب محلول فوقانی را در طول موجهای 663، 680 و 645 نانومتر ثبت شد و با توجه به فرمول روابط 1 تا 3 مقدار کلروفیل و کارتنوئیدها محاسبه شد (5).
رابطه (1):
Chlorophyll a=(19.3×A663 - 0.86×A645)V/100W
رابطه (2):
Chlorophyll b=(19.3×A645 - 3.6×A663)V/100W
رابطه (3):
Carotenoids = 100(A470) - 3.27(mg chl. a) - 104(mg chl. b)/227
V = حجم محلول صاف شده (محلول فوقانی حاصل از سانتریفیوژ)
A = جذب نور در طول موجهای 663، 645 و 470 نانومتر
W = وزن تر نمونه بر حسب گرم
به منظور استخراج عصاره آنزیمی برای اندازهگیری آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیاز و تیروزین آمونیالیاز، یک گرم از بافتهای هر تیمار را در 3 میلیلیتر بافر تریس اسیدی (M 05/0، 4/7 pH =) حاوی 15 میلی مولار 2- مرکاپتواتانول له شد. محلول همگنشده ناشی از لهکردن بافت به مدت 20 دقیقه در g 12500 سانتریفیوژ یخچالدار سانتریفیوژ شد. سپس مایع فوقانی دوباره به مدت 10 دقیقه در g 10000 سانتریفیوژ شد.
سنجش فعالیت آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیازو تیروزین آمونیالیاز: مخلوط واکنش برای اندازهگیری فنیلآلانین آمونیالیاز حاوی 6 میکرومول L- فنیلآلانین (برای تیروزین آمونیالیاز 5/5 میکرومول L-تیروزین)، 500 میکرولیتر بافر تریس اسیدی (01/8 =pH) و 100 میکرولیتر عصاره آنزیمی است که در نهایت حجم مخلوط واکنش به یک میلیلیتر رسید. سپس مخلوط واکنش 70 دقیقه در دمای 37 درجه سانتیگراد قرار گرفت و سرانجام برای پایان دادن به واکنش، 05/0 میلیلیتر اسیدکلریدریک 5 نرمال به مخلوط واکنش اضافه شد. سپس از دستگاه اسپکتوفتومتری برای اندازهگیری ترانس سینامیک اسید (محصول واکنش فنیلآلانین آمونیالیاز) در طول موج 290 نانومتر و کوماریک اسید (تیروزین آمونیالیاز) در طول موج 333 نانومتر استفاده شد. سپس فعالیت هر یک از این آنزیمها به ازاء تولید یک میکرومول ترانس سینامیک اسید و کوماریک اسید بر میلیگرم پروتئین موجود در عصاره آنزیمی در مدت زمان 1 دقیقه بیان شد (8).
بهمنظور استخراج عصاره آنزیمی برای اندازهگیری آنزیمهای کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز، ابتدا مقدار 100 میلیگرم بافت تازه در 1 میلیلیتر بافر سالین سرد (فسفات دیهیدروژن منو پتاسیم 8/1 مولار، فسفات هیدروژن دیسدیم 10 میلیمولار با 4/7= pH، حاوی کلرید پتاسیم 7/2 میلیمولار، کلرید سدیم 140 میلیمولار و پلیوینیل پلیپیرولیدون 1درصد وزنی - حجمی) ساییده شد. سپس عصاره حاصل با کاغذ صافی صاف شد و در 10000 دور در دقیقه به مدت 10 دقیقه سانتریفیوژ شد و در نهایت محلول فوقانی برای اندازهگیری فعالیت آنزیمی استفاده شد.
سنجش فعالیت آنزیم کاتالاز: بررسی میزان فعالیت آنزیم کاتالاز با بررسی کاهش مقدار پراکسید هیدروژن در طول موج 240 نانومتر انجام شد. مخلوط واکنش شامل بافر فسفات 50 میلیمولار (7=pH) و پراکسید هیدروژن 10 میلیمولار بود. واکنش با افزودن 100 میکرولیتر عصاره آنزیمی در حجم نهایی 1 میلیلیتر آغاز گردید. تغییرات جذب در 240 نانومتر به مدت 60 ثانیه ثبت شد. سپس فعالیت آنزیم به ازاء میکرومول پراکسید هیدروژن تجزیه شده بر میلیگرم پروتئین موجود در عصاره آنزیمی در مدت زمان 1 دقیقه بیان شد (9).
سنجش فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز: برای سنجش فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز، مخلوط واکنش (1 میلیلیتر) شامل بافر فسفات 50 میلیمولار (7=pH)، آب اکسیژنه 1/0 میلیمولار، اسید آسکوربیک 5/0 میلیمولار و EDTA 1/0 میلیمولار در حجم نهایی یک میلیلیتر و 100 میکرولیتر عصاره آنزیمی بود. با اضافه کردن آب اکسیژنه به مخلوط واکنش فعالیت آنزیمی شروع شد. کاهش جذب نور به علت کاهش مقدار اسید آسکوربیک در طول موج 290 نانومتر به مدت 60 ثانیه با دستگاه اسپکتروفتومتر خوانده شد. سپس فعالیت آنزیم به ازاء میکرومول آسکوربات تجزیه شده بر میلیگرم پروتئین موجود در عصاره آنزیمی در مدت زمان 1 دقیقه بیان شد (29).
تحلیلهای آماری: تحلیل دادهها و مقایسه میانگینها به کمک نرم افزار MSTAT-C نسخه 2 و در سطح 5% (آزمون کمترین تفاوت معنیدار یا LSD) انجام شد.
نتایج
نتایج آزمایش اول: تعیین سیستم همولوگ برای شرایط شوری و غیر شور: با توجه به جدول تحلیل واریانس (جدول 1)، بیشتر عوامل اصلی و همچنین اثرات متقابل آنها بر وزن خشک ریشه و قسمت هوایی اثرگذار بود. در ادامه مقایسه میانگین وزن خشک ریشه و بخش هوایی برای تیمارها و اثر متقابل آنها بررسی شده است.
جدول 1- تجزیه واریانس (مقادیر F) اثر پنج غلظت از دو سویه باکتری (A. brasilense Sp7 and Sp245) و تنش شوری (200 میلیمولار کلرید سدیم) بر وزن خشک ریشه و بخش هوایی چهار رقم گندم (سرداری، چمران، شعله، روشن).
وزن خشک بخش هوایی |
وزن خشک ریشه |
درجه آزادی |
منابع تغییرات |
**61/333 |
**46/18 |
3 |
رقم |
*91/4 |
**43/7 |
1 |
سویه باکتری |
**85/12 |
ns 85/1 |
3 |
رقم* سویه باکتری |
**58/34 |
**47/9 |
4 |
سطح باکتری |
**1/19 |
**86/9 |
12 |
رقم* غلظت باکتری |
ns 96 /1 |
*85/2 |
4 |
سویه باکتری*غلظت باکتری |
**57/4 |
**69/3 |
12 |
رقم*سویه باکتری*غلظت باکتری |
** 5/152 |
ns 48/1 |
1 |
سطح شوری |
** 67/45 |
*02/3 |
3 |
رقم*شوری |
**62/9 |
ns 11/0 |
1 |
سویه باکتری* شوری |
**89/17 |
**51/9 |
3 |
رقم*سویه باکتری*شوری |
**4/17 |
*68/2 |
4 |
غلظت باکتری*شوری |
**5/6 |
**84/5 |
12 |
رقم*غلظت باکتری*شوری |
**29/4 |
*91/2 |
4 |
سویه باکتری*غلظت باکتری*شوری |
** 92/4 |
*91/1 |
12 |
رقم*سویه باکتری*غلظت باکتری*شوری |
160 |
خطا |
||
57/5 % |
79/9 % |
ضریب تغییرات (%) |
ns: بدون اثر معنیدار، * و ** بترتیبمعنیدار در سطح احتمال 1 و 5 درصد.
وزن خشک ریشه: در شرایط کنترل، وزن خشک ریشه در رقم چمران (15/11 میلیگرم) و سرداری (39/8 میلیگرم) بهترتیب بیشترین و کمترین مقدار را نشان داد (05/0P <). در شرایط تنش شوری، وزن خشک ریشه گیاهان تلقیح نشده رقم چمران (31 درصد) کاهش قابلتوجهی نشان داد (05/0P <). در شرایط تلقیح بدون شوری، وزن خشک ریشه رقم روشن در نتیجه برقراری ارتباط همیاری با هر دو سویه Sp7 و Sp245 در غلظت CFU ml-1108 به طور معنیداری افزایش یافت (05/0P <). در شرایط شور، ارقام گندم به جز رقم شعله با هر دو سویه باکتری رابطه همیاری برقرار کرده و بیشترین مقدار وزن خشک ریشه در اثر غلظت CFU ml-1106 سویه Sp245 در رقم چمران حاصل شد (جدول 2). به این ترتیب، بیشترین اثر مثبت سویه Sp7 در شرایط شور در غلظتهای CFU ml-1106 و CFU ml-1 107 و در شرایط غیر شور در غلظت CFU ml-1106 به دست آمد، درحالیکه در سویه Sp245 در غلظتهای 106 و CFU ml-1107 بیشترین اثر مثبت روی وزن خشک ریشه به دست آمد.
جدول 2- میانگین وزن خشک (میلیگرم به ازاء هر گیاه) ریشهی چهار رقم گندم (سرداری، چمران، شعله، روشن) تلقیحشده با پنج غلظت از دو سویه باکتری (A. brasilense Sp7 and Sp245) در شرایط کنترل و شوری (200 میلیمولار کلرید سدیم). مقایسه میانگین با استفاده از روش آزمون کمترین تفاوت معنیدار (LSD) انجام شد. میانگینهایی که حروف بالانویس یکسانی دارند، به طور معنیداری با هم تفاوت ندارند (05/0P <). مقدار LSD برای تمام ردیفها و ستونهای جدول قابل استفاده است.
غلظت سویه |
سرداری |
|
چمران |
|
شعله |
|
روشن |
||||
|
کنترل |
شوری |
کنترل |
شوری |
کنترل |
شوری |
کنترل |
شوری |
|||
صفر |
T-b39/8 |
a-d64/7 |
ABC15/11 |
Z-d69/7 |
C-F44/10 |
E-O73/9 |
K-W00/9 |
M-X9/8 |
|||
SP7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
105 |
V-c18/8 |
J-W07/9 |
F-R47/9 |
F-Q58/9 |
E-L01/10 |
E-Q63/9 |
L-W96/8 |
R-a48/8 |
|||
106 |
V-c18/8 |
E-N94/9 |
E-L99/9 |
C-H29/10 |
C-I25/10 |
C-I19/10 |
J-W08/9 |
L-W97/8 |
|||
107 |
O-Y82/8 |
K-W00/9 |
A67/11 |
E-M96/9 |
A-D09/11 |
P-a61/8 |
D-K03/10 |
E-L99/9 |
|||
108 |
P-a61/8 |
cd16/7 |
C-I17/10 |
P-a66/8 |
H-U26/9 |
b-d36/7 |
C-J13/10 |
C-I15/10 |
|||
Sp245 |
|||||||||||
105 |
T-b31/8 |
Z-d74/7 |
I-V22/9 |
H-U29/9 |
T-b31/8 |
R-a48/8 |
K-W05/9 |
O-Z72/8 |
|||
106 |
R-a45/8 |
Y-d78/7 |
C-G36/10 |
A-E69/10 |
K-W06/9 |
U-b28/8 |
AB54/11 |
C-I16/10 |
|||
107 |
S-b41/8 |
B-F50/10 |
K-W02/9 |
E-P65/9 |
G-U30/9 |
W-d05/8 |
A71/11 |
F-S46/9 |
|||
108 |
Q-a58/8 |
e05/6 |
N-X88/8 |
K-W3/9 |
X-d86/7 |
de01/7 |
A70/11 |
G-T36/9 |
|||
065/1 = (05/0) LSD |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
وزن خشک قسمت هوایی: در شرایط کنترل، بیشترین و کمترین وزن خشک قسمت هوایی بهترتیب در ارقام روشن (6/22 میلیگرم) و سرداری (07/16 میلیگرم) مشاهده شد. پس از اعمال تنش شوری بر گیاهان تلقیحنشده، وزن خشک قسمت هوایی همه ارقام گندم مورد مطالعه کاهش معنیداری نشان داد (05/0P <) و همانند وزن خشک ریشه، بیشترین کاهش در وزن خشک قسمت هوایی رقم چمران (38 درصد) دیده شد. در شرایط غیر شور، پس از تلقیح ارقام، فقط رقم سرداری با سویه Sp7 رابطه مثبتی نشان داد که بیشترین وزن خشک در غلظت CFU ml-1108 (1/17 درصد) این سویه مشاهده شد. از طرف دیگر، سویه Sp245 با دو رقم سرداری و شعله قادر به برقراری رابطه همیاری شد که بیشترین وزن خشک قسمت هوایی در هر دو رقم سرداری (13 درصد) و شعله (5/10 درصد) در غلظت CFU ml-1107 مشاهده شد. در شرایط شور، وزن خشک قسمت هوایی رقم سرداری (25 درصد) در غلظت CFU ml-1 107 و رقم چمران در غلظت CFU ml-1106 بطور معنیداری در اثر همیاری با سویه Sp7 افزایش یافت (05/0P <). سویه Sp245 غیر از ارقام سرداری و چمران، با رقم شعله نیز موفق به برقراری رابطه همیاری شد که بیشترین اثرات این رابطه در غلظت CFU ml-1107 و با رقم سرداری (37 درصد) مشاهده شد. در مجموع، با توجه به وزن خشک ریشه و قسمت هوایی، شوری بخش هوایی (5/17 درصد) را بیشتر از بخش ریشه (85/12 درصد) کاهش داد و غظتهای 106 و CFU ml-1107 بهترین غلظت برای رسیدن به اثرات مثبت هر دو سویه در شرایط شور و غیر شور است (جدول 3).
با توجه به وزن خشک ریشه و بخش هوایی در شرایط شور، حاصل از ارقام مورد مطالعه (سرداری، چمران، شعله و روشن) در غلظتهای (صفر،105، 106، 107
و CFU ml-1 108) با سویههای Sp7 و Sp245 مشخص شد که رقم سرداری و چمران در غلظت CFU ml-1107 با سویههای Sp7 و Sp245 بهترتیب نسبت به تنش شوری حساس و مقاوم هستند. بنابراین، دو رقم سرداری و چمران و جمعیت CFU ml-1107 از دو سویههای Sp7 و Sp245 بهعنوان دو سیستم همولوگ حساس و مقاوم به شوری برای انجام آزمایش دوم یعنی بررسیهای بیوشیمیایی انتخاب شدند.
نتایج آزمایش دوم: ارزیابی بیوشیمیایی برای سیستم همولوگ حساس و مقاوم: با توجه به جدول تحلیل واریانس (جدول 4)، بیشتر عوامل اصلی و همچنین اثرات متقابل آنها بر برخی شاخصهای ریشه و قسمت هوایی اثرگذار بود. در ادامه میانگین شاخصهای مختلف برای تیمارها و اثر متقابل آنها بررسی شده است.
جدول 3- میانگین وزن خشک (میلیگرم به ازاء هر گیاه) قسمت هوایی چهار رقم گندم (سرداری، چمران، شعله، روشن) تلقیحشده با پنج غلظت از دو سویه باکتری (A. brasilense Sp7 and Sp245) در شرایط کنترل و شوری (200 میلیمولار کلرید سدیم). مقایسه میانگین با استفاده از روش آزمون کمترین تفاوت معنیدار (LSD) انجام شد. میانگینهایی که حروف بالانویس یکسانی دارند، به طور معنیداری با هم تفاوت ندارند (05/0P <). مقدار LSD برای تمام ردیفها و ستونهای جدول قابل استفاده است.
غلظت سویه |
سرداری |
|
چمران |
|
شعله |
|
روشن |
||||
|
کنترل |
شوری |
کنترل |
شوری |
کنترل |
شوری |
کنترل |
شوری |
|||
صفر |
c-g07/16 |
gh01/15 |
I-P87/19 |
i31/12 |
G-M39/20 |
Y-e02/17 |
A-D60/22 |
E-K79/20 |
|||
SP7 |
|||||||||||
105 |
d-g95/15 |
b-f25/16 |
L-R39/19 |
h08/14 |
N-T08/19 |
c-g04/16 |
D-G42/21 |
G-M37/20 |
|||
106 |
R-X26/18 |
U-a79/17 |
G-M49/20 |
V-a61/17 |
J-Q64/19 |
X-b30/17 |
AB63/23 |
E-G81/20 |
|||
107 |
P-U82/18 |
P-V77/18 |
G-M27/20 |
f-h12/15 |
G-M47/20 |
T-Z95/17 |
ABC63/22 |
E-I99/20 |
|||
108 |
Q-W61/18 |
Z-e87/16 |
X-d16/17 |
f-h09/15 |
K-Q61/19 |
X-e12/17 |
DE96/21 |
F-K70/20 |
|||
Sp245 |
|||||||||||
105 |
X-c15/17 |
R-X22/18 |
T-Z92/17 |
b-f20/16 |
U-a75/17 |
U-a81/17 |
AB27/23 |
a-d66/16 |
|||
106 |
V-a59/17 |
G-M49/20 |
M-S35/19 |
W-a44/17 |
C-F81/21 |
U-a82/17 |
AB53/23 |
I-N08/20 |
|||
107 |
S-Y19/18 |
G-L57/20 |
Z-e93/16 |
cg11/16 |
BCD52/22 |
O-U86/18 |
AB49/23 |
I-O03/20 |
|||
108 |
X-d13/17 |
U-Z89/17 |
fgh20/15 |
fg94/15 |
G-M29/20 |
H-N21/20 |
A74/23 |
E-H31/21 |
|||
185/1=(05/0) LSD |
|
|
|
|
|
|
|
|
سدیم ریشه و قسمت هوایی: در شرایط کنترل، تفاوتی بین مقدار سدیم ریشه هر دو رقم مشاهده نشد (05/0P <). در گیاهان تلقیح نشده، تنش شوری بطور قابلتوجهی مقدار سدیم ریشه هر دو رقم چمران (50 درصد) و سرداری (61 درصد) را در مقایسه با کنترل افزایش داد (05/0P <). در شرایط غیر شور، مقدار سدیم ریشه رقم چمران پس از تلقیح با سویههای Sp7 و Sp245 بهترتیب 24 و 23 درصد کاهش نشان داد. سویه Sp7 نیز توانست مقدار سدیم ریشه رقم سرداری (8/25 درصد) را بطور معنیداری کاهش دهد (05/0P <). در شرایط شور، هر دو سویه مقدار سدیم ریشه ارقام سرداری و چمران را بطور قابلتوجهی کاهش دادند (جدول 5). بنابراین، مقدار سدیم ریشه رقم سرداری در شرایط شور و غیر شور پس از تلقیح با سویه Sp7 کاهش یافت (05/0P <).
در شرایط کنترل، مقدار سدیم قسمت هوایی رقم چمران بطور معنیداری کمتر از رقم سرداری بود (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، تنش شوری بطور قابلتوجهی مقدار سدیم قسمت هوایی هر دو رقم چمران (3/89 درصد) و سرداری (5/20 درصد) را در مقایسه با کنترل افزایش داد (05/0P <).
جدول 5- میانگین مقدار سدیم، پتاسیم، نسبت سدیم به پتاسیم ریشه و بخش هوایی دو رقم گندم (سرداری، چمران) تلقیحشده با غلظت CFU ml-1 107 از دو سویه باکتری (A. brasilense Sp7 and Sp245) در شرایط کنترل و شوری (200 میلیمولار کلرید سدیم). مقایسه میانگین با استفاده از روش آزمون کمترین تفاوت معنیدار (LSD) انجام شد. در هر ستون، میانگینهایی با حروف بالانویس یکسانی دارند، از لحاظ آماری تفاوت معنیداری نشان نمیدهند (05/0P <). NI: تلقیحنشده
تیمارها |
ریشه (mg/l) |
بخش هوایی (mg/l) |
||||||
رقم |
سطح و نوع تلقیح |
شوری |
Na+ |
K+ |
Na+/K+ |
Na+ |
K+ |
Na+/K+ |
سرداری |
NI |
0 |
F11/1 |
BCD27/6 |
D18/0 |
DE49/0 |
B02/18 |
CDE027/0 |
200 |
A79/1 |
EF82/4 |
A37/0 |
BC59/0 |
C71/15 |
C033/0 |
||
Sp7 |
0 |
G823/0 |
A78/9 |
E08/0 |
I21/0 |
A54/21 |
G01/0 |
|
200 |
BC62/1 |
C-F3/5 |
BC31/0 |
HI28/0 |
B07/18 |
FG017/0 |
||
Sp245 |
0 |
EF19/1 |
BC42/6 |
D19/0 |
CD55/0 |
B84/17 |
CD03/0 |
|
200 |
D45/1 |
EF81/4 |
C3/0 |
B63/0 |
F52/13 |
B05/0 |
||
چمران |
NI |
0 |
EF14/1 |
B67/6 |
D17/0 |
GH34/0 |
EF94/13 |
DEF023/0 |
200 |
AB71/1 |
EF82/4 |
AB36/0 |
B65/0 |
G06/12 |
B053/0 |
||
Sp7 |
0 |
G86/0 |
F32/4 |
D2/0 |
I24/0 |
E14/14 |
EF02/0 |
|
200 |
EF14/1 |
B-E58/5 |
D20/0 |
FG39/0 |
F53/13 |
CD03/0 |
||
Sp245 |
0 |
G88/0 |
DEF1/5 |
D17/0 |
EF45/0 |
D99/14 |
CD03/0 |
|
200 |
CD51/1 |
B-F5/5 |
C28/0 |
A89/0 |
G56/12 |
A07/0 |
در شرایط غیر شور، مقدار سدیم قسمت هوایی ارقام سرداری و چمران پس از تلقیح با سویه Sp7 بهترتیب 8/56 درصد و 31 درصد کاهش نشان داد (05/0P <). در شرایط شور، برخلاف سویه Sp245، سویه Sp7 مقدار سدیم قسمت هوایی ارقام سرداری (7/51 درصد) و چمران (5/39 درصد) را بطور قابلتوجهی کاهش دادند (جدول 5).
پتاسیم ریشه و قسمت هوایی: در شرایط کنترل، تفاوتی بین مقدار پتاسیم ریشه هر دو رقم مشاهده نشد (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، تنش شوری بطور قابلتوجهی مقدار پتاسیم ریشه هر دو رقم چمران (28 درصد) و سرداری (23 درصد) را در مقایسه با کنترل کاهش داد (05/0P <). در شرایط غیر شور، مقدار پتاسیم ریشه رقم سرداری پس از تلقیح با سویه Sp7 (56 درصد) افزایش یافت. در شرایط شور، هیچیک از سویههای باکتری نتوانستند افزایش معنیداری در مقدار پتاسیم ریشه هر دو رقم ایجاد کنند (جدول 5).
در شرایط کنترل، مقدار پتاسیم قسمت هوایی رقم سرداری بطور معنیداری بیشتر از رقم چمران بود (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، تنش شوری بطور قابلتوجهی مقدار سدیم قسمت هوایی هر دو رقم چمران (5/13 درصد) و سرداری (8/12 درصد) را در مقایسه با کنترل کاهش داد (05/0P <). در شرایط غیرشور، سویه Sp7 توانست مقدار پتاسیم قسمت هوایی رقم سرداری (5/19 درصد) و سویه Sp245 مقدار پتاسیم قسمت هوایی رقم چمران (5/7 درصد) را بطور معنیداری افزایش دهد (05/0P <). در شرایط شور، برخلاف سویه Sp245، سویه Sp7 مقدار پتاسیم قسمت هوایی ارقام سرداری (15 درصد) و چمران (2/12 درصد) را بطور قابلتوجهی افزایش داد (جدول 3). بنابراین، با توجه به مقدار پتاسیم ریشه و بخش هوایی، تلقیح سرداری با سویه Sp7 میتواند اثر مثبت همیاری را در افزایش پتاسیم گیاه در شرایط شور نشان دهد
(05/0P <).
نسبت سدیم به پتاسیم ریشه و قسمت هوایی: در شرایط کنترل، تفاوتی بین نسبت سدیم به پتاسیم ریشه هر دو رقم مشاهده نشد (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، تنش شوری بطور قابلتوجهی نسبت سدیم به پتاسیم ریشه هر دو رقم چمران (106 درصد) و سرداری (111 درصد) را در مقایسه با کنترل افزایش داد (05/0P <). در شرایط غیر شور، نسبت سدیم به پتاسیم ریشه رقم سرداری پس از تلقیح با سویه Sp7 (53 درصد) کاهش معنیداری نشان داد (05/0P <). در شرایط شور، هر دو سویه نسبت سدیم به پتاسیم ریشه ارقام سرداری و چمران را بطور قابلتوجهی کاهش دادند (جدول 5).
در شرایط کنترل، نسبت سدیم به پتاسیم قسمت هوایی در هر دو رقم سرداری و چمران مشابه بود (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، برخلاف رقم سرداری، نسبت سدیم به پتاسیم قسمت هوایی رقم چمران در پاسخ به تنش شوری افزایش یافت (05/0P <). در شرایط غیر شور، سویه Sp7 توانست نسبت سدیم به پتاسیم قسمت هوایی رقم سرداری (5/62 درصد) را بطور معنیداری کاهش دهد (05/0P <). در شرایط شور، برخلاف سویه Sp245، سویه Sp7 نسبت سدیم به پتاسیم قسمت هوایی ارقام سرداری (50 درصد) و چمران (44 درصد) را بطور معنیداری کاهش داد (جدول 5).
رنگدانههای کلروپلاست: در شرایط کنترل، میانگین مقدار کلروفیل a در رقم سرداری کمتر از رقم چمران بود (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، برخلاف رقم سرداری، تنش شوری بطور قابلتوجهی مقدار کلروفیل a را در رقم چمران (7/28درصد) در مقایسه با کنترل کاهش داد (05/0P <). در شرایط غیر شور، هیچیک از سویههای باکتری تغییری معنیدار در مقدار کلروفیل a در دو رقم ایجاد نکردند. در شرایط شور، مقدار کلروفیل a در اثر همیاری سویه Sp245 و رقم سرداری (8/22درصد) و همچنین همیاری سویه Sp7 و رقم چمران (6/47 درصد) افزایش معنیداری داشتند (جدول 6).
در شرایط کنترل، میانگین مقدار کلروفیل b نیز در رقم سرداری کمتر از رقم چمران بود (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، برخلاف رقم سرداری، تنش شوری بطور قابلتوجهی مقدار کلروفیل b را در رقم چمران (7/26 درصد) در مقایسه با کنترل کاهش داد. در شرایط غیرشور، در اثر همیاری سویه Sp7 مقدار کلروفیل b در رقم سرداری (2/68 درصد) افزایش معنیدار نشان داد. در شرایط شور، مقدار کلروفیل b رقم سرداری در اثر همیاری سویههای Sp7 (3/52 درصد) و Sp245 (37 درصد) و همچنین در اثر همیاری سویه Sp7 با رقم چمران (7/47 درصد) افزایش معنیداری نشان داد (جدول 6).
در شرایط کنترل، مقدار کارتنوئیدها در رقم سرداری بیشتر از رقم چمران بود (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، تنش شوری تغییر معنیداری در مقدار کارتنوئیدهای هر دو رقم گندم ایجاد نکرد (05/0P <). در شرایط غیر شور، در اثر همیاری سویه Sp7 مقدار کارتنوئیدهای رقم سرداری (5/26 درصد) افزایش معنیدار نشان داد (05/0P <). در شرایط شور، مقدار کارتنوئیدها در رقم سرداری در اثر همیاری سویههای Sp245 (49 درصد) افزایش یافت، در حالیکه مقدار کارتنوئیدها در رقم چمران پس از تلقیح با سویه Sp7 (5/54 درصد) افزایش معنیداری نشان داد. بنابراین، سویه Sp245 مقدار کارتنوئیدها، کلروفیل a و b را در رقم سرداری و سویه Sp7 مقدار این رنگدانهها را در رقم چمران به طور معنیداری افزایش داد (جدول 6).
فعالیت آنزیمهای کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز: در شرایط کنترل، تفاوتی بین فعالیت آنزیم کاتالاز در بخش هوایی دو رقم همولوگ حساس و مقاوم مشاهده نشد (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، تنش شوری بطور قابلتوجهی فعالیت آنزیم کاتالاز رقم سرداری (51 درصد) را افزایش داد (05/0P <). فعالیت آنزیم کاتالاز در رقم سرداری پس از تلقیح با سویه Sp7 در شرایط غیر شور (5/41 درصد) و همچنین در شرایط شور (4/35 درصد) بطور قابلملاحظهای کاهش یافت (05/0P <). در شرایط شور و غیرشور، تلقیح رقم چمران با هر دو سویه باکتری منجر به کاهش چشمگیری در فعالیت آنزیم کاتالاز نشد (جدول های 7 و 8).
جدول 6- میانگین رنگدانههای کلروفیل a و b و کارتنوئیدهای دو رقم گندم (سرداری، چمران) تلقیحشده با غلظت CFUml-1 107 از دو سویه باکتری (A. brasilense Sp7 and Sp245) در شرایط کنترل و شوری (200 میلیمولار کلرید سدیم). مقایسه میانگین با استفاده از روش آزمون کمترین تفاوت معنیدار (LSD) انجام شد. در هر ستون، میانگینهایی که حروف بالانویس یکسانی دارند، بطور معنیداری با هم تفاوت ندارند (P < 0.05). NI: تلقیحنشده
تیمارها |
پاسخهای گیاه (میلیگرم بر گرم وزن تر) |
||||
رقم |
سطح تلقیح و سویه |
شوری |
کلروفیل a |
کلروفیل b |
کارتنوئیدها |
سرداری |
NI |
0 |
F 12/1 |
DEF 44/0 |
CD 52/4 |
200 |
F 14/1 |
F 394/0 |
CD 38/4 |
||
Sp7 |
0 |
DEF 31/1 |
A 74/0 |
AB 72/5 |
|
200 |
EF 25/1 |
BC 6/0 |
CDE 3/4 |
||
Sp245 |
0 |
F 1/1 |
EF 41/0 |
BC 69/4 |
|
200 |
CDE 4/1 |
B-E54/0 |
A 52/6 |
||
چمران
|
NI |
0 |
AB 74/1 |
BC 6/0 |
EFG 28/3 |
200 |
EF 24/1 |
DEF 44/0 |
G 31/2 |
||
Sp7 |
0 |
ABC 6/1 |
B-E54/0 |
FG 99/2 |
|
200 |
A83/1 |
AB65/0 |
DEF 57/3 |
||
Sp245 |
0 |
BCD 53/1 |
BCD55/0 |
FG 74/2 |
|
200 |
DEF 29/1 |
C-F 48/0 |
G 41/2 |
.
در شرایط کنترل، فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در دو رقم سرداری و چمران تفاوت معنیداری نشان نداد (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در اثر تنش شوری در دو رقم چمران (3/74 درصد) و سرداری (6/67 درصد) افزایش یافت (05/0P <). در شرایط غیر شور، فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در دو رقم چمران و سرداری پس از تلقیح با هر دو سویه باکتری افزایش یافت، در حالیکه میزان فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز در شرایط شوری پس از تلقیح گیاهان با هر دو سویه نسبت به شرایط تنش کاهش یافت که بیشترین کاهش در رقم چمران (11 درصد) و پس از تلقیح با سویه Sp7 مشاهده شد (جدول 7 و 8).
فعالیت آنزیمهای فنیلآلانین و تیروزین آمونیالیاز: در شرایط کنترل، فعالیت آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز در رقم سرداری پایینتر از رقم چمران بود (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، فعالیت آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز در اثر تنش شوری بطور قابلملاحظهای هر دو رقم چمران (7/10 درصد) و سرداری (81/16 درصد) را در مقایسه با کنترل افزایش داد (05/0P <). در شرایط غیر شور، فعالیت آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز در رقم سرداری پس از تلقیح با سویه Sp7 (5/24 درصد) و Sp245 (22 درصد) کاهش معنیداری نشان داد (05/0P <). در شرایط شور، فعالیت آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز در رقم سرداری پس از تلقیح با سویه Sp7 (8/20 درصد) کاهش معنیداری نشان داد (جدول های 7 و 8).
جدول 7- تجزیه واریانس (مقادیر F) اثر دو غلظت (0 و CFU ml-1107) از دو سویه باکتری (A. brasilense Sp7 and Sp245) و تنش شوری (200 میلیمولار کلرید سدیم) بر فعالیت چهار آنزیم تیروزین آمونیالیاز (TAL) و فنیلآلانین آمونیالیاز (PAL)، کاتالاز (CAT) و آسکوربات پراکسیداز (APX) بخش هوایی دو رقم گندم (سرداری و چمران).
APX |
CAT |
PAL |
TAL |
درجه آزادی |
منبع تغییرات |
24/7 * |
46/3 ns |
02/260** |
82/1289** |
1 |
رقم |
01/0 ns |
83/23 ** |
8/4* |
45/6* |
1 |
سویه باکتری |
34/0 ns |
65/28 ** |
83/27** |
36/0 ns |
1 |
رقم* سویه باکتری |
32/33 ** |
28/3 ns |
32/88** |
14/18** |
1 |
سطح باکتری |
72/6 * |
44/12 ** |
02/7* |
16/5* |
1 |
رقم* غلظت باکتری |
01/0 ns |
8/23 ** |
7/4* |
7/57** |
1 |
سویه باکتری*غلظت باکتری |
34/0 ns |
65/28 ** |
06/11** |
89/2 ns |
1 |
رقم*سویه باکتری*غلظت باکتری |
11/1011 ** |
87/198 ** |
8/4* |
45/6* |
1 |
سطح شوری |
18/1 ns |
98/44 ** |
26/7* |
79/0 ns |
1 |
رقم*شوری |
88/0 ns |
54/7 ** |
82/2 ns |
4/27** |
1 |
سویه باکتری* شوری |
11/0 ns |
74/7 ** |
02/7* |
16/5* |
1 |
رقم*سویه باکتری*شوری |
78/206 ** |
52/3 ns |
3/2 ns |
37/1 ns |
1 |
غلظت باکتری*شوری |
43/0 ns |
31/2 ns |
64/6* |
94/4* |
1 |
رقم*غلظت باکتری*شوری |
88/0 ns |
54/7 ** |
26/7* |
79/0 ns |
1 |
سویه باکتری*غلظت باکتری*شوری |
11/0 ns |
74/7 ** |
3/2 ns |
37/1 ns |
1 |
رقم*سویه باکتری*غلظت باکتری*شوری |
|
32 |
خطا |
ns: بدون اثر معنیدار، * و ** بترتیبمعنیدار در سطح احتمال 1 و 5 درصد.
جدول 8- میانگین فعالیت آنزیمهای فنیلآلانین (PAL)، تیروزین آمونیالیاز (TAL)، کاتالاز (CAT) و آسکوربات پراکسیداز (APEX) بخش هوایی دو رقم گندم (سرداری، چمران) تلقیحشده با غلظت CFU ml-1 107 از دو سویه باکتری (A. brasilense Sp7 and Sp245) در شرایط کنترل و شوری (200 میلیمولار کلرید سدیم). مقایسه میانگین با استفاده از روش آزمون کمترین تفاوت معنیدار (LSD) انجام شد. در هر ستون، میانگینهایی با حروف بالانویس یکسانی دارند، از لحاظ آماری تفاوت معنیداری ندارند (05/0P <). NI: تلقیحنشده
تیمارها |
پاسخهای گیاه (میکرومول بر میلیگرم پروتئین عصاره در یک دقیقه) |
|||||
رقم |
سطح و نوع تلقیح |
شوری |
PAL |
TAL |
CAT |
APEX |
سرداری |
NI |
0 |
E 59/21 |
CD9/10 |
DEF 395/0 |
D 36/0 |
200 |
D 22/25 |
C 1/12 |
B 596/0 |
A 603/0 |
||
Sp7 |
0 |
F 3/16 |
EF 45/9 |
G 231/0 |
C 48/0 |
|
200 |
E 97/19 |
F 47/8 |
EF 385/0 |
B565/0 |
||
Sp245 |
0 |
F 84/16 |
DE 64/10 |
F 347/0 |
C 481/0 |
|
200 |
BC 74/27 |
CD 42/11 |
A 753/0 |
B 577/0 |
||
چمران |
NI |
0 |
BC9/27 |
B 15/16 |
EF 388/0 |
D 35/0 |
200 |
A89/30 |
A 04/19 |
CDE 471/0 |
A 61/0 |
||
Sp7 |
0 |
BCD 65/27 |
A 4/19 |
DEF 409/0 |
C 455/0 |
|
200 |
AB 86/28 |
A 2/19 |
C 503/0 |
B 544/0 |
||
Sp245 |
0 |
CD 25/26 |
A 64/19 |
DEF 4/0 |
C 438/0 |
|
200 |
AB48/29 |
A 2/19 |
CD 485/0 |
B 55/0 |
در شرایط کنترل، فعالیت آنزیم تیروزین آمونیالیاز در رقم سرداری کمتر از رقم چمران بود (05/0P <). در گیاهان تلقیحنشده، برخلاف رقم سرداری، فعالیت آنزیم تیروزین آمونیالیاز در اثر تنش شوری بطور قابلملاحظهای در رقم چمران (9/17درصد) افزایش یافت (05/0P <). فعالیت آنزیم تیروزین آمونیالیاز در رقم سرداری پس از تلقیح با سویه Sp7 در شرایط غیرشور (3/13 درصد) و همچنین شرایط شور (30 درصد) کاهش معنیداری نشان داد (05/0P <). اما فعالیت آنزیم تیروزین آمونیالیاز در شرایط شور در اثر همیاری دو سویه باکتری با رقم چمران کاهش قابلتوجهی نشان نداد (جدول 7 و 8).
بحث
شوری خاک یکی از بزرگترین مشکلات کشاورزی در نواحی خشک و نیمهخشک دنیا است (36) و گیاهان در مراحل مختلف رشد به ویژه هنگام جوانه زدن و استقرار گیاهچه بیشترین حساسیت را نسبت به شوری نشان میدهند (18). یکی از راههای تعدیل اثرات منفی شوری، بهکارگیری باکتریهای محرک رشد مانند آزوسپیریلوم است (4, 6) که در این مطالعه اثر دو سویه SP7 و SP245 در کمک به گیاه گندم برای کاهش اثرات سوء تنش شوری استفاده شد.
نتایج مربوط به وزن خشک نشان دادند که در برابر تنش شوری، رقم چمران حساسترین به شوری بوده اما میزان حساسیت در بخشهوایی بیشتر بود (جدول 1 و 2). زیرا بر اثر تنش شوری باعث محدود رشد بخش هوایی و در نتیجه میزان فتوسنتز میگردد که این محدودیت با تأخیر در سیستم ریشهای مشاهده میشود (32،2). تلقیح گیاه گندم با سویههای Sp245 و Sp7 بطور معنیداری اثرات مثبت خود را بر وزن خشک گیاه گندم در سطوح 106 و 107 نشان داد (جدول 1 و 2). عموآقایی و همکاران نیز با تلقیح گیاه گندم نشان دادند که وزن خشک ریشه و بخش هوایی در اثر تلقیح با برخی سویههای آزوسپیریلوم افزایش معنیداری نشان داد (4). کاتانتی و همکاران نیز به نتایج مشابهی رسیدند و دریافتند که آزوسپیریلوم وزن خشک ریشه و همچنین طول ریشه و بخش هوایی را افزایش میدهد (17). همچنین مانگ منگ و همکاران نشان دادند که بیشترین اثرات مفید آزوسپیریلوم برازیلنس بر شاخصهای رشد مانند طول و همچنین وزن خشک ریشه و بخش هوایی گیاه گوجهفرنگی، کاهو و خیار در غلظتهای 106 و CFU ml-1 107 مشاهده میشود (25). نتایج به دست آمده در این مطالعه نیز اثرات مثبت آزوسپیریلوم را در غلظت CFU ml-1 107 بهویژه در شرایط تنش شوری نشان میدهد.
مقدار سدیم، پتاسیم و نسبت سدیم به پتاسیم گیاه در شرایط تنش شوری تغییر میکند، بهطوریکه با افزایش مقدار سدیم محیط، به دلیل کاهش قدرت انتخابگری پروتئینهای ناقل سدیم و پتاسیم، از ورود پتاسیم به مقدار کافی جلوگیری میشود و نسبت سدیم به پتاسیم افزایش خواهد یافت و عملکرد آنزیمهای کلیدی مختل میشود (12). در این مطالعه نیز در گیاهان تحت تنش شوری، مقدار سدیم افزایش و مقدار پتاسیم بهویژه در رقم چمران کاهش یافت و همچنین نسبت سدیم به پتاسیم ریشه و بخش هوایی افزایش یافت (جدول 3). در اثر همیاری گیاه گندم با هر دو سویه آزوسپیریلوم مقدار سدیم ریشه و بخش هوایی در رقم سرداری کاهش یافت، درحالیکه مقدار پتاسیم آنها بهویژه در شرایط شور، فقط در اثر سویه SP7 و در رقم سرداری افزایش یافت. با توجه به نسبت سدیم به پتاسیم ریشه و قسمت هوایی، تلقیح ارقام چمران و سرداری با سویه Sp7 بطور مؤثرتری نسبت به سویه SP245 در حفظ تعادل سدیم و پتاسیم گیاه اثر مثبتی داشت (P < 0.05) (جدول 3). زیرا آزوسپیریلوم با تغییر میزان جذب یونهای سمی و عناصر غذایی (40)، تغییر مقدار سدیم و بهبود شرایط فیزیک ریزوسفر از راه تولید اگزوپلیساکاریدها (37)، باعث تنظیم اسمزی گیاه میشود. نیدمن نیز نشان داد که ریزوباکتریهای محرک رشد میتوانند با افزایش جذب پتاسیم، نیتروژن و فسفات و در نتیجه کاهش نسبت سدیم به پتاسیم اثرات منفی شرایط شور را کاهش دهند (28). آمور گزارش داد که تلقیح گیاه فلفل شیرین با آزوسپیریلوم براسیلنس در شرایط شور، منجر به بهبود کاهش شاخصهای رشد به ویژه وزن خشک و کاهش نسبت سدیم به پتاسیم شد (15).
در سلولهای گیاهی در شرایط عادی و تنشی بطور مداوم مقداری پراکسید هیدروژن تولید میشود که توسط آنتیاکسیدانهای آنزیمی (کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز) و غیر آنزیمی تجزیه میشود. در شرایط تنشی مقدار پراکسید هیدروژن افزایش یافته و سلولهای گیاهی مقدار برخی از این ترکیبات محافظ را افزایش داده و تا رسیدن به تعادلی که منجر به حفظ بقای سلول میشود، ادامه مییابد (35). در این مطالعه نیز مقدار فعالیت دو آنزیم آسکوربات پراکسیداز و کاتالاز در شرایط تنش شوری بیشتر از حالت کنترل بود (جدول 4). گونهها و سویههای مختلف آزوسپریلوم با تعدیل شدت تنش، بر مقدار آنتیاکسیدانها اثر میگذارند. این باکتریها از راه تولید آنزیم 1-آمینوسیکلوپروپان 1-کربکسیلیک اسید دآمیناز پیشساز اتیلن مصرف کرده، بنابراین مانع از تولید اتیلن شده و در نهایت باعث کاهش سطح آنزیمهای آنتیاکسیدان میشوند (20). در این مطالعه نیز در شرایط شور، در اثر همیاری رقم سرداری با سویه Sp7 مقدار فعالیت آنزیم کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز کاهش معنیداری نشان داد و این نتیجه توسط عمر و همکارانش نیز تأیید شدهاست (30). آنان نشان دادند که در شرایط شور، مقدار فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان مانند کاتالاز و پراکسیداز در گیاهان جوِ تلقیحشده با آزوسپیریلوم برازیلنس کاهش یافت.
فنیلآلانین آمونیالیاز آنزیم اصلی و اولیه در کنترل سرعت ساخت ترکیبات فنلی است که خاصیت آنتیاکسیدانی دارد. فعالیت این آنزیم در سلولهای گیاهی با توجه به تنشهای زیستی و غیر زیستی مانند شوری تغییر میکند (19). در این مطالعه نیز مقدار فعالیت آنزیمهای فنیلآلانین و تیروزین آمونیالیاز در اثر تنش شوری در رقم چمران بیشتر از رقم سرداری افزایش یافت ولی در اثر فعالیت سویه Sp7 مقدار فعالیت این آنزیمها در رقم سرداری کاهش یافت و این نشانده کاهش سطح تنش درک شده توسط گیاه میباشد. میزان فعالیت این آنزیمها موج مانند بوده و در شرایط شور توأم با ریزوباکترهای محرک رشد نسبت به کنترل گاهی کمتر و گاهی بیشتر است که این نتیجه توسط لیانگ و همکارانش تأیید شده است (24).
مقدار رنگدانههای کلروپلاست مانند کلروفیل a و b و کارتنوئیدها در پاسخ به عوامل محیطی مانند تنش شوری ممکن است کم یا زیاد شوند (32). تنش شوری میتواند از راه تغییر در میزان ساخت، افزایش سرعت تجزیه کلروفیل و همچنین سمیت یون سدیم (33،1)، تغییر مقدار و نسبت انواع کارتنوئیدها (10) بر فتوسنتز اثر بگذارد. برخلاف رقم سرداری، تنش شوری مقدار کلروفیلهای a و b را در رقم چمران بطور معنیداری کاهش داد، در حالیکه در شرایط شور، مقدار کارتنوئیدهای هر دو رقم سرداری و چمران تغییر معنیداری نشان نداد (جدول 5). تغییر مقدار و نسبت انواع کارتنوئیدها نیز با تأثیر مثبت بر سیالیت غشاهای تیلاکوئیدی دستگاه فتوسنتزی را در برابر آسیبهای اکسیداتیو حفظ میکند (26) و در شرایط شور ممکن است کاهش یا افزایش نشان دهد (16). در گیاهان تلقیحشده، سویه Sp7 با حفظ مقدار رنگدانهها و همچنین افزایش مقدار برخی از آنها اثرات تنش شوری را تعدیل کردند. گرچه آمور (15) و همکاران نشان دادند که تنش شوری نسبتا ملایم اثر معنیداری بر مقدار کلروفیل ندارد اما زارع و همکارانش (39) اثرات منفی تنش شوری را بر مقدار کلروفیل مشاهده کردند و نتایج آنان نشان داد که باکتری آزوسپیریلوم مقدار کلروفیل a و b گندم رقم سرداری را افزایش میدهد. احمدی و همکارانش نیز نشان دادند که تلقیح گیاه گندم با ریزوباکتریهای محرک رشد (آزوسپیریلوم لیپوفروم، سودوموناس فلوریسنس) آثار منفی تنش شوری را با افزایش تولید رنگدانههای فتوسنتزی در شرایط شور و غیرشور کاهش داد (3).
نتیجه گیری
تلقیح ارقام مختلف گندم با غلظتها و سویههای متفاوت باکتری اندوفیت آزوسپیریلوم برازیلنس نشان داد که در شرایط تنش شوری مقدار بیوماس افزایش یافت و میزان افزایش به غلظت و نوع سویه و همچنین رقم مورد مطالعه بستگی دارد. بهطور کلی، پاسخ دو رقم گندم به دو سویه Sp7 و Sp245 در هر شاخص اندازهگیری شده خاص بوده و ممکن است هر سویه فقط بر تعدادی از پاسخهای گیاه اثر مثبت بگذارد. بنابراین، بهمنظور استفاده از باکتریهای محرک رشد بهعنوان کود زیستی و همچنین افزایش محصول، لازم است که غلظت مناسب از هر سویه باکتری و رقم گیاهی سازگار با آنها مورد ارزیابی قرار گیرد.