نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه زیستشناسی، دانشکده علومپایه، دانشگاه گیلان
2 دانشگاه تبریز -گروه زیست شناسی
3 دانشگاه گیلان
چکیده
بادرنجبویه از گیاهان دارویی مهمی است که باتوجه به عدم وجود مطالعات تکوینی در این گیاه، پژوهش حاضر نخست در جهت شناخت ساختار تشریحی و سپس نحوه پاسخدهی آن به تنش خشکی (صفر،fc 2/3،fc 1/3) و تاثیر کاربرد خارجی سالیسیلیک اسید ( صفر، 0.7و 1/5 میلی مولار) صورت گرفت. برای این منظور بذر گیاه بادرنجبویه پس از استریلیزاسیون در گلدانهای مناسب کشت گردید و اعمال تنش خشکی تیمار سالیسیلیک اسید در مرحله شش برگی انجام شد. همزمان تعدادی گلدان بدون تیمار برای مطالعات تشریحی کشت شد. آزمایشات به صورت فاکتوریل اسپلیت بلات در زمان با سه تکرار انجام شد. تشریح اندام های بادرنجبویه تشابه این گیاه با دیگر گیاهان خانواده نعناعیان را نشان داد و با پیشرفت مرحله نموی بتدریج بر ضخامت بافتهای استحکامی افزوده گردید و در ساقه، پیدایش یک دسته آوند چوب و آبکش جدید در حد فاصل دستجات آوندی قدیمی تایید شد. درقسمت بررسی تنش ها بر بافت شناسی، کاهش قطر دهانه آوند چوبی و افزایش طول کرکها مشاهده شد که تیمار سالیسیلیک اسید درکاهش آثار ناشی از تنش خشکی بسیار مطلوب بود. مطالعات مولکولی به کمک تکنیک qRT-PCR نشان داد که بیان ژن تیروزین آمینوترانسفراز (TAT) تغییر قابل ملاحظهای در شرایط تنش نداشته و بیشترین مقدار بیان آن در شرایط تنش خشکیfc 2/3 و غلظتmM0.7 سالیسیلیک اسید مشاهده شد. میتوان نتیجه گرفت تیمار سالیسیلیک اسید بر مطالعات بافت شناسی، در گیاهان تحت تنش خشکی اثر مثبت داشته، ولی بر روی بیان ژن TAT در گیاهان تحت تنش خشکی تاثیر معنیدار نداشته است.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Study of anatomical structure of Melissa officinalis and the effects of drought stress and salicylic acid treatment on its morphological and molecular characteristics
نویسندگان [English]
1 Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
2 departement of natural science, university of tabriz
3 University of Guilan
چکیده [English]
Melissa officinalis L. is an important medicinal plant. Due to the lack of developmental studies in this plant, the present study was first used to identify the structure and then how to respond to drought stress (0, fc 2/3, fc 1/3) and the effect External application of salicylic acid (0, 0.7 and 1.5 mM). For this purpose, the seeds of lemon balm were cultured in appropriate pots after sterilization .At the same time, a number of untreated pots were cultivated for anatomical studies. Experiments were performed as split plot split factorial with three replications. The description showed the similarity of this plant with other plants of the family of Lamiaceae, and with the advancement of the stage of development, gradually, the thickness of the sclerenchyma tissue was increased, In the study of stresses on histology, decreasing the diameter of the xylem and increasing the length of the trichomes, salicylic acid treatment was highly desirable in reducing the effects of drought stress. Molecular studies using the qRT-PCR technique showed that the expression of tyrosine aminotransferase (TAT) gene was not significantly altered under stress conditions and the highest expression was observed in drought stress conditions of 2/3 fc and salicylic acid 0.7 mM. It can be concluded that salicylic acid treatment has a positive effect on histological studies in plants under drought stress, but has no significant effect on TAT gene expression in plants under drought stress.
کلیدواژهها [English]
مطالعه تشریحی گیاه بادرنجبویه(Melissa officinalis L.) در مراحل مختلف نموی و تاثیر تنش خشکی و تیمار سالیسیلیک اسید بر برخی ویژگیهای
ریخت شناسی و مولکولی آن
فاطمه جمال امیدی1، هانیه محجل شجاء1* و ریحانه سریری2
1 ایران، تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده علوم طبیعی، گروه علوم گیاهی
2 ایران، رشت، دانشگاه گیلان، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی
تاریخ دریافت: 26/12/1397 تاریخ پذیرش: 13/07/1398
چکیده
بادرنجبویه از گیاهان دارویی مهمی است که باتوجه به عدم وجود مطالعات تکوینی در این گیاه، پژوهش حاضر نخست در جهت شناخت ساختار تشریحی و سپس نحوه پاسخدهی آن به تنش خشکی (صفر،fc 3/2،fc 3/1) و تاثیر کاربرد خارجی سالیسیلیک اسید ( صفر، 7/0 و 5/1 میلی مولار) صورت گرفت. برای این منظور بذر گیاه بادرنجبویه پس از استریلیزاسیون در گلدانهای مناسب کشت گردید و اعمال تنش خشکی تیمار سالیسیلیک اسید در مرحله شش برگی انجام شد. همزمان تعدادی گلدان بدون تیمار برای مطالعات تشریحی کشت شد. آزمایشات به صورت فاکتوریل اسپلیت بلات در زمان با سه تکرار انجام شد. تشریح اندام های بادرنجبویه تشابه این گیاه با دیگر گیاهان خانواده نعناعیان را نشان داد و با پیشرفت مرحله نموی بتدریج بر ضخامت بافتهای استحکامی افزوده گردید و در ساقه، پیدایش یک دسته آوند چوب و آبکش جدید در حد فاصل دستجات آوندی قدیمی تایید شد. درقسمت بررسی تنش ها بر بافت شناسی، کاهش قطر دهانه آوند چوبی و افزایش طول کرکها مشاهده شد که تیمار سالیسیلیک اسید درکاهش آثار ناشی از تنش خشکی بسیار مطلوب بود. مطالعات مولکولی به کمک تکنیک qRT-PCR نشان داد که بیان ژن تیروزین آمینوترانسفراز (TAT) تغییر قابل ملاحظهای در شرایط تنش نداشته و بیشترین مقدار بیان آن در شرایط تنش خشکیfc 3/2 و غلظتmM 7/0 سالیسیلیک اسید مشاهده شد. میتوان نتیجه گرفت تیمار سالیسیلیک اسید بر مطالعات بافت شناسی، در گیاهان تحت تنش خشکی اثر مثبت داشته، ولی بر روی بیان ژن TATدر گیاهان تحت تنش خشکی تاثیر معنیدار نداشته است.
واژه های کلیدی: بادرنجبویه، خشکی، سالیسیلیک اسید، ساختار تشریحی، ژن TAT
* نویسنده مسئول، تلفن: 09141187433 ، پست الکترونیکی: mohajelh@yahoo.com
مقدمه
بادرنجبویه یا Lemon balm، با نام علمیL. Melissa officinalisگیاه دارویی به خوبی شناخته شده از خانواده نعناعیان (Lamiaceae) میباشد که بصورت بوتهای و چند ساله تا ارتفاع حدود 1 متر رشد میکند. برگهای قلبی شکل این گیاه نرم و کرکدار بوده و 2 الی 8 سانتیمتر طول دارند. سطح برگها، بزرگ و دارای رگههای عمیق میباشد و لبه های آنها تیز و دندانهدار است. گلهای سفید یا صورتی کمرنگ آن حاوی خوشههای کوچک دارای 4 الی 12 شکوفه میباشند. طعم و عطر این گیاه شبیه به لیمو بوده و همین امر در نامگذاری آن نقش داشته است (60و64). خشکی یکی از مهمترین استرسهای غیرزیستی است که رشد و تکوین گیاه را تحت تاثیر قرار میدهد (19و40). در سطح یاختهای، پاسخ گیاه به کمبود آب میتواند به صورت آسیبهای یاختهای (کوچک شدن یاخته) ظاهر شود، به طوریکه اندازه سلول در جریان کمبود آب از آوند چوب به سلولهای اطراف محدود گردد و تقسیم سلولی کاهش یابد (31و 51و 39). درپژوهشMakbul و همکاران روی گیاهان سویای تحت تنش کم آبی گزارش شده است که کورتکس این گیاهان توسط یک لایه کلانشیم، 4 تا 5 ردیف سلول های پارانشیم تخم مرغی شکل با فضای بین سلولی تشکیل شده است که نسبت به گیاهان شاهد افزایش در ضخامت پوست دیده شده است (43). تنش کم آبی در برگ های زیتون به افزایش تراکم کرک، کاهش اندازه سلولهای بشرهای و مزوفیلی منجر می شود (12). Al-Khalifah و همکاران نشان دادند که تنش کم آبی در comosum Calligonum باعث افزایش شدید تعداد آوندهای چوب باریک و بسیار باریک با دیواره سلولی ضخیم میشود (7). موفقیت گونه های گیاهی در شرایط تنش بستگی به تعداد فراوان آوندهای چوبی و همچنین باریک بودن این آوندها دارد. SA یک ترکیب فنلی است که در تکوین و رشد گیاه نقش دارد و پاسخ دهی گیاه را نسبت به عوامل زیستی و غیر زیستی سازماندهی میکند (45) و به عنوان مولکول سیگنالی، اثر گذاری مطلوبی بر رشد و گسترش گیاه دارد (37). همچنین، تقسیم و مرگ سلولی را نیز تنظیم کرده و در واقع بین رشد و پیری تعادل ایجاد مینماید (53). خصوصیات دارویی گیاه بادرنجبویه به دلیل وجود طیف وسیعی از مواد موثره در آن می باشد که مهمترین آنها ترکیبی به نام رزمارینیک اسید است که استر کافئیک اسید و 3و 4 دی هیدروکسی فنیل لاکتیک اسید می باشد. بیوسنتز رزمارینیک اسید از دو اسیدآمینهی فنیل-آلانین و تیروزین آغاز میشود که آنزیمهای کلیدی درگیر آن، آنزیم فنیل آلانین آمینو لیاز (PAL) و آنزیم تیروزین آمینو ترانسفراز (TAT) می باشند (63و62). به دلیل اهمیت دارویی و کاربردهای صنعتی رزمارینیک اسید، تولید آن در گونههای گیاهی مختلف و در شرایط تیماری متفاوت مورد بررسی قرار گرفته که می توان به مواردی همچون تاثیر یونهای آهن بر محتوای رزمارینیک اسید در گیاهچههایofficinalis Melissa(56)، تاثیر نانوذرات گوناگون در تولید رزمارینیک اسید در گونههای گیاهی (46و37و42) و تاثیر عصاره مخمر در تولید این متابولیت در گیاهان مختلف (49) اشاره نمود. پژوهشهای متعددی تاثیر کاربرد خارجی سالیسیلیک اسید را در گیاهان، مورد بررسی قرار داده و به این نتیجه رسیدهاند که این ترکیب نقش حفاظتی در گیاهان تحت تنش دارد و سبب مقاومت به تنش شوری در گیاهچههای گندم (58) تحمل به گرما در توتون (15) و مقاومت به تنش خشکی در گوجه فرنگی (26) میگردد. البته گونه گیاهی و مرحله نموی آن، همچنین غلظت سالیسیلیک اسید و نحوه استعمال آن در نحوهی پاسخدهی به تیمار سالیسیلیک اسید متفاوت است (39و29و27). با توجه به استقرار جغرافیایی ایران در منطقه خشک و نیمه خشک و مواجهه با شرایط کم آبی، لزوم استفاده از راهکارهایی جهت افزایش مقاومت گیاهان به تنش خشکی امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. علی رغم کاربرد دارویی وسیع گیاه بادرنجبویه در سطح کشور، مطالعات تکوینی-تشریحی در مورد آن بسیار اندک بوده و تاثیر تنش کم آبی در رشد و نمو این گیاه تابحال مورد بررسی قرار نگرفته است. هدف از پژوهش حاضر، مطالعه خصوصیات تکوینی- تشریحی اندامهای مختلف گیاه بادرنجبویه در مراحل متفاوت نموی و بررسی تاثیر تنش خشکی بر برخی پارامترهای رشدی و خصوصیات مولکولی این گیاه در حضور یا عدم حضور سالیسیلیک اسید میباشد.
مواد و روشها
تهیه بذرها و ضد عفونی کردن آنها: بذر گیاه بادرنجبویه از مرکزتحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان گیلان تهیه گردید. بذرها درون آب و مایع ظرفشویی به مدت 5-3 دقیقه قرار گرفته و 3 بار آبکشی گردیدند. سپس به مدت 20 دقیقه درون محلول هیپوکلریت سدیم % 5 گذاشته شده و پس از 3 بار آبکشی با آب مقطر استریل، به مدت 25-20 ثانیه در االکل % 70 قرار داده شدند و سپس با آب مقطر استریل 3 بار آبکشی شده و در یک گلدان به عنوانه خزانه کشت گردیدند (به دلیل ریز بودن بذرها در تمامی مراحل از پارچه مش استفاده شد). بعد از دوهفته بذر ها شروع به جوانه زدن نمودند، گلدانهای مناسب کشت با خاک مناسب بادرنجبویه با نسبت 3:1:1 ماسه، رس و لومن آماده گردید. در هر گلدان به قطر 20 سانتی متر سه جوانهی دو برگی کشت شد. پس از تعیین ظرفیت زراعی (field capacity, fc)، تیمار خشکی در سه سطح صفر، 3/1 ظرفیت مزرعهای (fc3/1) و 3/2 ظرفیت مزرعه ای (fc3/2) بعد از مرحله 6 برگی بر روی گیاهچهها اعمال شد (14). تیمارسالیسیلیک اسید نیز با سه غلظت صفر، 7/0 و 5/1 میلی مولار دو هفته بعد از اعمال تنش خشکی به صورت اسپری برروی قسمت هوایی گیاه اعمال گردید. (اثر ساده تیمارها به تنهایی و اثر متقابل آنها در سه مرحله تکوینی، سه سطح خشکی و سه سطح سالیسیلیک اسید در هر کدام از فاکتورهای اندازه گیری شده، مطالعه شد. سطوح صفر در تیمارسالیسیلیک اسید و تنش خشکی نشان دهنده نمونههای شاهد میباشند).
مطالعات تشریحی: به منظور انجام مطالعاتتشریحی، نمونهگیری از برگ، ساقه و دمبرگ گیاهچههای بدون تنش در سه مرحله تکوینی (مرحله قبل از گلدهی، مرحله گلدهی و مرحله بعد از گلدهی) انجام شد و نمونهها به مدت 30 روز در محلول فیکساتور FAA تثبیت گردیدند. سپس برشگیری به روش دستی انجام گرفت و برشها با محلول سبز متیل و قرمز کنگو رنگ آمیزی شدند. در نهایت مشاهده نمونههای مختلف با میکروسکوپ نوری انجام شد.
به منظور اندازه گیری قطر دهانه آوند چوب و طول کرک،
از گیاهانی که در شرایط تنش خشکی و تیمار سالیسیلیک اسید قرار داشتند در سه مرحله نمونهبرداری شد (شکل1). برای این منظور از نمونههای فیکس شده در محلول FAA، برش گیری گردید و فاکتورهای مورد نظر (اندازه گیری قطر دهانه آوند چوب، و طول کرک) با استفاده از نرم افزار Image J بررسی شدند.
مطالعاتمولکولی: به منظور بررسی بیان ژن TAT، استخراج RNA کل از گیاهچههای منجمد شده در فریزر °C 80- با استفاده از ترایزول با استفاده از روش Chomczynski (1993) صورت گرفت. برای ساخت cDNA در حجم μl20، بر اساس پروتکل کیت Thermoscience Fisher، gµ 2از RNA با lµ 1 oligodT و آب DEPC مخلوط شد. میکروتیوبها به مدت 5 دقیقه در دمای °C 65 قرار گرفتند. سپس lµ 1 آنزیم رونوشتبردار معکوس (RT)، lµ 5/2بافر آنزیم،l µ 5/2 RNase inhibitor و در نهایت آب دیونیزه استریل تا رسیدن به حجم نهایی μl20 به تیوبها اضافه شد و تیوبها به مدت 60 دقیقه در دمای °C 42 قرار گرفتند. در مرحله آخر تیوبها به مدت 10 دقیقه در دمای°C 70 - قرار داده شدند تا آنزیم RT غیرفعال شود. برای نگهداری طولانی مدت، cDNA ها به فریزر °C 20- منتقل گردیدند. پرایمرها از طریق سایت NCBI طراحی شده و توسط شرکت پیشگام سنتز گردید (جدول 2).
برای اندازهگیری بیان ژن TAT سه تکرار از هر نمونهی مورد آزمایش استفاده شد. محتوای هر میکروتیوب با توجه
به جدول 1 تهیه وبا شرایط دمایی و زمانی 95 (10)، 59 (30)، 72 (30) به دستگاهReal Time (Light Cycler® 96) System Roche- Germany PCR منتقل شد.
آنالیزآماری: کشت گیاهان با سه تکرار در قالب بلوکهای کاملاً تصادفی انجام شد. تجزیه واریانس داده ها با استفاده از جدول 2. پرایمر های مربوط به ژن های تکثیر شده برنامهSAS 9.4 در قالب طرح اسپلیت بلات × زمان و مقایسه میانگین ها به روش LSD با در نظر گرفتن سطح اطمینان 95% مورد بررسی قرار گرفت.
شکل1- تصاویر نمونههای گیاهی سه مرحله رویشی (قبل گلدهی(مرحله اول نموی)، گلدهی(مرحله دوم نموی) و بعد از گلدهی(مرحله سوم نموی) در تیمارهای سالیسیلیک و تنش خشکی. تیمار 1 (سالیسیلیک اسید صفر، خشکی صفر)، تیمار 2( سالیسیلیک اسید 7/0، خشکی صفر)، تیمار 3 (سالیسیلیک اسید 5/1، خشکی صفر)، تیمار 4 (سالیسیلیک اسید صفر، خشکی 3/2)، تیمار 5 (سالیسیلیک اسید صفر، خشکی 3/1)، تیمار 6 (سالیسیلیک اسید 7/0، خشکی 3/2)، تیمار 7 (سالیسیلیک اسید 7/0، خشکی 3/1)، تیمار 8( سالیسیلیک اسید 5/1، خشکی 3/2)، تیمار 9 (سالیسیلیک اسید 5/1، خشکی 3/1).
جدول 1- مواد مصرفی در RT- PCR
حجم مورد نیاز برای یک واکنش |
مواد |
µl 25/6 |
Real-Time Mastermix 2X |
µl 25/2 |
آب مقطر استریل |
µl 5/0 |
Forward Primer |
µl 5/0 |
Reverse Primer |
µl 3 |
Template DNA |
µl 5/12 |
Total volume |
جدول 2- پرایمر های مربوط به ژن های تکثیر شده
توالی پرایمر |
نام پرایمر |
5´-CCTACAAGCTACCAGCCGACTC-3ˊ 5ˊ-GCCCGTAGATTGGGAAACACG-3ˊ 5ˊ -TGTATGTTGCCATCCAGGCCG-3´ 5´-AGCATGGGGAAGCGCATAACC-3´ |
TAT-f TAT-r Β-Actin-f Β-Actin-r |
نتایج
بررسی ریخت شناسی و بافت شناسی ساختمان ساقه، برگ و دمبرگ در مرحله قبل از گلدهی: طبق بررسیهای میکروسکوپی صورت گرفته مشخص گردید که ساقه گیاه بادرنجبویه چهار گوش میباشد که خارجی ترین قسمت آن توسط یک ردیف سلول اپیدرمی احاطه میشود. سطح اپیدرم توسط لایهای نازک از پوستک (کوتیکول) پوشیده میشود که فراوانی سلولهای کرک بر روی آن بسیار بالاست. در زیر اپیدرم، در ناحیه مریستم زمینه ای، سلولهای کلانشیم مشاهده میشوند که تراکم آنها در چهار گوشه نسبت به بخشهای دیگر بیشتر است و درزیر سلولهای کلانشیم در ناحیه پوست، سلولهای پارانشیمی به اشکال نامنظم و چند وجهی مشاهده میشوند که دارای منافذ بینسلولی هستند (شکل E2) .اندودرم آخرین لایه پارانشم زمینه است. استوانه آوندی شامل آوند چوب و آبکش بوده و لایه کامبیوم آوندی به شدت در حال تقسیم میباشد. دستجات چوب و آبکش در چهار گوشه به صورت منظم دیده میشوند که برروی آوندهای آبکش سلول های فیبر مستقر شده اند. در ناحیه مغز نیز سلول های پارانشیمی بزرگی مشاهده میشوند (شکل A2). کوتیکول در هر دو سطح اپیدرم به صورت ناصاف است و بر سطح کوتیکول تریکومهای محافظت کنندهای وجود دارند (شکلB2، F2). سلول های اپیدرم فوقانی مستطیلی شکل هستند و از کوتیکول نازکی پوشیده شده اند. در اپیدرم تحتانی سلولها کوچک و حالت موجی پیدا میکنند. در دو سطح اپیدرم علاوه بر تریکومهای غیرترشحی تریکومهای غدهای راسی نیز وجود دارند و کرکهای سپری شکل فقط در اپیدرم فوقانی دیده میشوند. کرکهای غده ای از پایه تک ردیفی و سر یک ردیفی تشکیل شده اند. در زیر اپیدرم پهنک، یک ردیف سلول پارانشیمی نردبانی و 2 تا 3 ردیف سلول پارانشیمی اسفنجی مشاهده میشود. در قسمت رگبرگ مرکزی، در زیر اپیدرم فوقانی و تحتانی 2 تا 3 لایه کلانشیم مشاهده میشود که در مراحل اولیه تشکیل میباشند. آوند چوبی به صورت نیم هلال در قسمت مرکزی قرار گرفته و شامل چندین گروه اشعه مغزی یک ردیفه، دو ردیفه و چند ردیفه میباشد و آوند آبکش در سطح آوند چوبی به طرف اپیدرم تحتانی مشاهده میشود. توسعه سلولهای اسکلرانشیمی (فیبر) در سطح آوند آبکش بسیار اندک است (شکل B2،G2). در برش عرضی دمبرگ، سطح مقطع، بیضوی است که توسط یک لایه سلول اپیدرمی کرکدار پوشیده شده است. ناحیه پوست، از سلول های پارانشیم کروی با فضای بین سلولی تشکیل شده و در قسمت میانی دمبرگ یک دسته آوند بزرگ هلالی شکل قرار دارد که در بخش های انتهایی هلال (کناره های دمبرگ) دو دسته آوند کوچک اما کامل مشاهده میشود (شکلC2).
بررسی ریختشناسی و بافتشناسی ساختمان ساقه و برگ و دمبرگ در مرحله گلدهی: در این مرحله، در برش عرضی ساقه، اپیدرم به صورت یک لایه سلولی دیده میشود که بر روی آن سلول های کرک با فراوانی بالایی یافت میشوند و ضخامت کوتیکول بیشتر از مرحله قبل است. سلولهای کلانشیم در چهار گوشه برشها مشاهده می شوند (شکل D3) و در ناحیه استوانه آوندی آوندهای چوب و آبکش قرار گرفته اند که تجمع سلولهای فیبر بر روی سلولهای آبکش و چوب بیشتر از مرحله قبل میباشد (شکل E3).
شکل2- مرحله اول نموی (قبل از گلدهی).A. برش عرضی ساقه .B برش عرضی برگ C. برش عرضی دمبرگ (100 ×)D. سلول های کلانشیم و کرک ساقهE. سلول های پارانشیم و کرک پهنک برگF. دستجات آوندی رگبرگ مرکزی برگ (400×). مرحله اول نمونه برداری، متد قرمز کنگو- سبز متیل، ep= اپیدرم، Tri = کرک، = vbدستجات آوندی،= f فیبر،p = پارانشیم، xy= آوند چوب، ph= آوند آبکش، c = کلانشیم، pi = مغز
در ناحیه مغز نیز سلولهای پارانشیم با فشردگی بیشتری دیده می شوند (شکلA 3). برش عرضی برگها در این مرحله نشان داد که بر روی سلولهای اپیدرم، کرکها با تراکم بالا و طول بلند قرار دارند) شکلG3،B 3) و تراکم و ضخامت سلول های کلانشیم که در زیر اپیدرم قرار دارند، بیشتر گردیده و سلولهای فیبر بر روی آوند آبکش رگبرگ میانی مشاهده میشوند. آوند چوب با فشردگی بیشتر در مرکز رگبرگ میانی دیده میشود (شکل F3). در ناحیه پهنک ضخامت پارانشیم نردبانی بیشتر شده و کرکها کشیدهتر هستند (شکلC 3).
برش مقطع دمبرگها نشان داد که بر روی سطح سلولهای اپیدرم، فراوانی کرکها بیشتر از مرحله قبل شده و آوندهای جانبی دمبرگ به صورت کامل تشکیل شدهاند و دسته آوند مرکزی به وضوح مشاهده میگردد. سلولهای فیبر بر روی آوندهای مرکزی مشاهده شدند (شکلF3).
بررسی ریخت شناسی و بافت شناسی ساختمان ساقه، برگ و دمبرگ در مرحله بعد از گلدهی: مشاهدات میکروسکوپی ساقه در مرحله بعد از گلدهی یک تفاوت اساسی با دو مرحله قبل نشان داد و آن پدید آمدن یک دسته آوند چوب و آبکش در فاصله دو دسته آوند بود که علایم تشکیل آن از مراحل قبل نیز قابل تشخیص بود(شکلA4).
|
شکل3- مرحله دوم نموی (گلدهی)A. برش عرضی ساقهB. برش عرضی برگ C. برش عرضی دمبرگ (100 ×) D. سلول های کلانشیم ساقه E. آوند های چوبی ساقه F. دستجات آوندی رگبرگ مرکزی برگ G. کرک وسلول های پارانشیم پهنک ) 400 ×). مرحله دوم نمونه برداری، متد قرمز کنگو- سبز متیل، ep = اپیدرم، Tri = کرک، =vbدستجات آوندی،= f فیبر، p = پارانشیم، xy= آوند چوب، ph = آوند آبکش، c = کلانشیم، pi = مغز
تراکم و ارتفاع کرکها برروی سلول های اپیدرم زیاد و سلولهای فیبر بر روی آوند آبکش به صورت یک حلقه کامل مشاهده گردید. آوندهای چوب پیوسته تر و متراکم تر از مراحل قبل بودند (شکلD 4،F 4، A4). در مقطع عرضی برگ، سلولهای اپیدرم با کوتیکول ضخیم مشاهده شدند که کرکها با تراکم و طول زیاد دیده شد (شکلB4، G4). تراکم سلوهای پارانشیم نردبانی افزایش نشان داد و کنارههای آوند چوب و آبکش مرکزی، به صورت هلال به سمت اپیدرم فوقانی پیچیده شد (شکلE4، B4). سلولهای اپیدرمی دمبرگ در این مرحله کوتیکول ضخیمی داشته که بر روی آن کرکها با فراوانی نسبتا بالا مشاهده شدند. مقطع دمبرگ در ناحیه آوندهای جانبی به صورت زائده مانند دیده شد که دو دسته آوند کامل در داخل آن قرار داشت. تراکم بالایی از فیبر اطراف این دو دسته آوند مشاهده شد. دراین مرحله، تراکم بالایی از بافت کلانشیم در زیر سلول های اپیدرم دمبرگ قرار داشت (شکل C4).
شکل4- مرحله سوم نموی (بعد از گلدهی) .Aبرش عرضی ساقهB . برش عرضی برگ C. برش عرضی دمبرگ )100×( D. سلول های کلانشیم و کرک ساقه E. دستجات آوندی رگبرگ مرکزی یرگF . آوند چوبی ساقه G. پهنک برگ ( 400×). مرحله نمونه برداری، متد قرمز کنگو- سبز متیل، ep= اپیدرم، Tri = کرک، =vb دستجات آوندی،= f فیبر،p = پارانشیم، xy= آوند چوب، ph= آوند آبکش، c = کلانشیم، pi = مغز
مقایسه قطر دهانه آوند چوب و طول کرکها در ساقه نمونههای شاهد و تحت تنش: بمنظور آگاهی از نحوهی پاسخ دهی گیاه بادرنجبویه در مقابل تنش خشکی و نقش سالیسیلیک اسید در این رابطه، قطر دهانه آوند چوبی در ساقه، برگ و دمبرگ و نیز طول کرکهای ساقه و برگ در مراحل متفاوت نموی گیاه (قبل از گلدهی، گلدهی و بعد از گلدهی) در شرایط تنش و شاهد اندازه گیری شد.
با توجه به جدول تجزیه واریانس (جدول 5)، اثر تنش خشکی و تیمار سالیسیلیک اسید و مرحله نموی (زمان نمونه برداری) هرکدام به تنهایی و نیز تاثیر متقابل بین سالیسیلیک اسیدÍخشکی و یا سالیسیلیک اسیدÍخشکیÍ زمان نمونه برداری بر قطر دهانه آوند چوبی و طول کرکهای ساقه در سطح احتمال %5 معنیدار بود. با توجه به جدول 3-الف بزرگترین مساحت دهانه آوند چوب مربوط به ساقه گیاهان تیمار شده با اسید سالیسیلیک mM 7/0در مرحله گلدهی (µm 17/78) و کوچکترین مساحت آن مربوط به ساقه گیاهان تحت تیمار کم آبی با 3/1 ظرفیت مزرعه ای و در مرحله گلدهی (µm 9/44) مشاهده گردید. بهترین نتیجه از برهمکنش بین تیمارهای خشکی و سالیسیلیک اسید نیز برای گیاهان تحت تیمار خشکی با 3/1 ظرفیت مزرعهای و سالیسیلیک اسید mM 7/ 0و در مرحله بعد از گلدهی مشاهده شد (µm 79/67). در مورد صفت طول کرکها، کوتاهترین طول کرکهای ساقه برای گیاهان شاهد قبل از مرحله گلدهی (µm 05/15) و بلندترین کرکها مربوط به گیاهان تحت تنش خشکی با 3/2 ظرفیت مزرعهای و در مرحله پس از گلدهی بود (µm 66/27). بهترین نتیجه از برهمکنش بین تیمارهای خشکی و سالیسیلیک اسید نیز برای گیاهان تحت تیمار خشکی با 3/2 ظرفیت مزرعهای و سالیسیلیک اسید mM 7/ 0و در مرحله بعد از گلدهی مشاهده شد (µm 42/30).
مقایسه قطر دهانه آوند چوب و طول کرکها در برگ نمونههای شاهد و تحت تنش: قطر دهانه آوند چوبی و طول کرکها در برگ نمونههای شاهد و تحت تنش خشکی در سه مرحله قبل از گلدهی، گلدهی و پس از گلدهی اندازه گیری شد و تاثیر تیمار سالیسیلیک اسید بر تغییر اندازه این پارامتر بررسی گردید. با توجه به جدول تجزیه واریانس (جدول 5)، اثر تنش خشکی و تیمار سالیسیلیک اسید و زمان هرکدام به تنهایی بر قطر دهانه آوند چوبی و طول کرکهای برگی در سطح احتمال %5 بصورت معنیدار بود اما اثرات متقابل آنها، تنها برای طول کرکها معنیدار بوده و برای قطر دهانه آوندها معنیدار نبود. با توجه به جدول 3-ب بزرگترین مساحت دهانه آوند چوبی برگها مربوط به گیاهان تیمار شده با اسید سالیسیلیک mM 7/0 در مرحله بعد از گلدهی (µm 8/54) و کوچکترین مساحت آن مربوط به برگ گیاهان تحت تیمار کم آبی با 3/1 ظرفیت مزرعهای و در مرحله قبل از گلدهی (µm 92/23) بود. بهترین نتیجه از برهمکنش بین سالیسیلیک اسید و خشکی نیز، در مرحله قبل از گلدهی و برای گیاهان تحت تیمار کم آبی با 3/1 ظرفیت مزرعهای و تیمار 5/1 mMسالیسیلیک اسید مشاهده شد (µm 52/43). در مورد صفت طول کرکها، کوتاهترین طول مربوط به برگ گیاهان شاهد قبل از مرحله گلدهی (µm 61/15) و بلندترین طول مربوط به گیاهان تحت تنش خشکی 3/1 ظرفیت مزرعهای و در مرحله بعد از گلدهی بود (µm 61/37). بهترین نتیجه از برهمکنش بین تیمارهای خشکی و سالیسیلیک اسید نیز در مرحله گلدهی برای گیاهان تحت تنش خشکی با 3/2 ظرفیت مزرعهای و سالیسیلیک اسید mM7/0 مشاهده شد (µm 51/38).
مقایسه قطر دهانه آوند چوب در دمبرگ نمونههای شاهد و تحت تنش: قطر دهانه آوند چوبی در دمبرگ نمونههای شاهد و تحت تنش خشکی در سه مرحله قبل از گلدهی، گلدهی و پس از گلدهی اندازه گیری شد و تاثیر تیمار سالیسیلیک اسید بر تغییر اندازه این پارامتر بررسی گردید. با توجه به جدول تجزیه واریانس (جدول 5)، تاثیر تنش خشکی و تیمار سالیسیلیک اسید و زمان هرکدام به تنهایی و نیز تاثیر متقابل بین سالیسیلیک اسیدÍخشکی بر قطر دهانه آوند چوبی در دمبرگ معنیدار بود اما اثر متقابل تنش خشکیÍتیمار سالیسیلیک اسیدÍ زمان در صفت مذکور معنی دار نبود (با احتمال 5 %). با توجه به جدول 3-ج بزرگترین قطر آوند چوبی در دمبرگ مربوط به گیاهان تیمار شده با سالیسیلیک اسید در مرحله گلدهی (µm 82/50) و کمترین مقدار مربوط به گیاهان تحت تنش خشکی با 3/1 ظرفیت مزرعهای و در مرحله قبل از گلدهی بود (µm 95/25). بهترین نتیجه از برهمکنش بین سالیسیلیک اسید و خشکی نیز در مرحله گلدهی در گیاهان تحت تنش خشکی3/2 ظرفیت مزرعه ای و تیمار mM5/1 سالیسیلیک اسید به دست آمد (µm 07/47).
جدول 3- مقایسه میانگین برخی از صفات تشریحی بررسی شده تحت شرایط تنشی مختلف در ساقه (الف)، برگ (ب) و دمبرگ (ج) گیاهان بادرنجبویه در مراحل مختلف نموی. مقادیرSA براساس میلی مولار و مقادیر خشکی بر اساس ظرفیت مزرعهای می باشند. حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی دار بااستفاده از آزمون LSD است.
الف:
طول کرک ساقه (میکرومتر) |
قطر دهانه آوند چوبی ساقه (میکرومتر) |
تیمار |
|||||
بعد از گلدهی |
گلدهی |
قبل از گلدهی |
بعد از گلدهی |
گلدهی |
قبل ازگلدهی |
|
|
36/20ab |
9/20ab |
05/15b |
33/70ad |
51/65ah |
06/53gj |
شاهد |
|
87/21ab |
20ab |
81/15b |
39/71ac |
78/17a |
14/69ae |
سالیسیلیک اسید 7/0(mM) |
|
03/26ab |
66/24ab |
42/16b |
42/66ag |
95/77ab |
62/70ad |
سالیسیلیک اسید 5/1(mM) |
|
66/27ab |
36/23ab |
10/18ab |
53/63j |
74/57j |
25/59j |
3/2 fcخشکی |
|
69/23ab |
81/23ab |
20ab |
63/46bi |
9/44cj |
45/49cj |
3/1 fc خشکی |
|
42/30a |
25/26b |
65/21ab |
63/61j |
14/57cj |
73/54ej |
خشکی fc3/2 و سالیسیلیک اسید 7/0(mM) |
|
97/29a |
28ab |
33/25ab |
31/63hj |
06/66ci |
09/58fj |
خشکی fc3/2 و سالیسیلیک اسید 5/1(mM) |
|
39/25ab |
14/24ab |
81/25ab |
79/67ij |
7/58cj |
76/56ej |
خشکی fc3/1 و سالیسیلیک اسید 7/0(mM) |
|
68/24a |
24ab |
11/24ab |
56/58ci |
18/62ah |
66/53cj |
خشکی fc 3/1 و سالیسیلیک اسید 5/1(mM) |
|
ب:
طول کرک برگ (میکرومتر) |
تیما ر برگ (قطر دهانه آوند چوبی (میکرومتر ) |
||||||
بعد از گلدهی |
گلدهی |
قبل از گلدهی |
بعد از گلدهی |
گلدهی |
قبل از گلدهی |
|
|
29/22gj |
25/18hj |
61/15j |
47/41bg |
34/53ab |
68/48ad |
شاهد |
|
14/20gj |
19/16ij |
11/17hj |
8/54a |
19/53eh |
5/49ad |
سالیسیلیک اسید 7/0(mM) |
|
46/25ej |
20gj |
06/23gj |
63/47ae |
38/48ad |
97/50ac |
سالیسیلیک اسید 5/1 (mM) |
|
66/25ej |
51/23gj |
84/24gj |
12/33fh |
92/31eh |
61/30h |
3/2 fc خشکی |
|
61/37a |
45/34ab |
71/31ab |
11/31 fh |
85/35fh |
92/23gh |
خشکی fc3/1 |
|
51/38a |
31/38a |
73/31cd |
55/34 eh |
76/41ag |
50/38bg |
خشکیfc3/2 و سالیسیلیک اسید 7/0(mM) |
|
9/30cd |
88/28cd |
26/26f |
47/34fh |
69/34cg |
85/35b |
خشکیfc3/2 و سالیسیلیک اسید 5/1(mM) |
|
76/26de |
13/33cd |
54/30cd |
16/35dg |
42/42bg |
73/41cg |
خشکیfc3/1 و سالیسیلیک اسید 7/(mM)0 |
|
62/36ab |
28/31cd |
70/32cd |
56/35fh |
24/40fh |
52/43eh |
خشکیfc3/1 و سالیسیلیک اسید 5/1(mM) |
|
ج:
|
قطر دهانه آوند چوبی دمبرگ (میکرومتر) |
تیمار |
|
بعد از گلدهی |
گلدهی |
قبل از گلدهی |
|
51/45ab |
20/41bf |
gh 51/38 |
شاهد |
21/38ab |
19/41a |
42/41hi |
سالیسیلیک اسید 7/0 (mM) |
35/45be |
82/50a |
39/49ab |
سالیسیلیک اسید 5/1 (mM) |
98/31j |
89/31ij |
35/28hi |
خشکی fc3/2 |
02/30bg |
71/35di |
95/25ch |
خشکی fc3/1 |
45/43hj |
97/46cf |
75/42ej |
خشکی fc3/2وسالیسیلیک اسید 7/0(mM) |
18/39 ch |
07/47bg |
98/33gj |
خشکی fc3/2و سالیسیلیک اسید 5/1(mM) |
96/42hj |
23/45di |
25/41fj |
خشکی fc 3/1و سالیسیلیک اسید 7/0(mM) |
46/31 bg |
13/39be |
47/38dh |
خشکی fc3/1و سالیسیلیک اسید 5/1(mM) |
بررسی بیان ژن تیروزین آمینو ترانسفراز (TAT) در گیاهان شاهد و تحت تیمار در مراحل مختلف نموی: به منظور بررسی الگوی بیان ژن تیروزین آمینوترانسفراز (TAT) RNA از نمونههای شاهد و تحت تیمار در سه مرحله نموی (قبل از گلدهی، گلدهی و پس از گلدهی) استخراج شد و کیفیت آن بر روی ژل آگارز بررسی گردید. پس از کسب اطمینان از خلوص بالای RNA استخراج شده، سنتز cDNA از روی آن صورت پذیرفت. واکنش RT-PCR با پرایمرهای اختصاصی ژن خانه دار اکتین و ژن تیروزین آمینوترانسفراز (TAT) انجام گرفت. با توجه به جدول آنالیز واریانس (جدول 5)، تاثیر تنش خشکی و تیمار سالیسیلیک اسید به تنهایی بر میزان بیان ژن معنی دار نبود، اما تاثیر متقابل بین سالیسیلیک اسیدÍخشکی تفاوت معنیداری در بیان ژن مذکور در شرایط تنشی مختلف نشان داد (در سطح احتمال 5 %). با توجه به جدول 4 بیشترین میزان بیان نسبی ژنTAT در شرایط تیمار با تنش خشکی 3/2 ظرفیت مزرعهای و سالسیلیک اسید mM 7/0 در مرحله گلدهی (000527/0) و کمترین میزان آن در شرایط تنشی خشکی 3/2 ظرفیت مزرعه ای و سالسیلیک اسیدmM 5/1 و در مرحله بعد از گلدهی (000225/0) مشاهده شد. بر اساس نتایج همین جدول میزان بیان نسبی ژن TAT در تمام شرایط تنشی، در مرحله پس از گلدهی کمتر از مرحله گلدهی و قبل از آن بود (جدول 5).
شکل4- اثر تنش خشکی DRU)) (0، fc 3/1 و fc3/2) و تیمار سالیسیلیک اسید (SA) (7/0 و 5/1 میلی مولار) بر بیان نسبی ژن TAT درگیاه بادرنجبویه در سه مرحله قبل گلدهی (مرحله I)، مرحله گلدهی (مرحله II) و بعد از گلدهی (مرحلهIII). مقادیر، میانگین
3 تکرار SE± است.
بحث و نتیجه گیری
مطالعات تشریحی گیاهان شاهد: مطالعات تکوینی بر روی ساقه، برگ و دمبرگ گیاه بادرنجبویه در سه مرحله نموی نشان داد که این اندامها از نظر ساختار تشریحی مشابه با سایر گیاهان خانواده نعناعیان میباشند. در مرحله قبل از گلدهی سلولهای اپیدرمی کوچک با تقسیمات فراوان و همراه با کوتیکول نازک در ساقه مشاهده شدند و به تدریج که بر سن گیاه افزوده شد، ضخامت کوتیکول نیز افزایش پیدا کرد. تعداد زیادی کرک غده ای و غیر غده ای بر روی اپیدرم وجود داشت که با پیشرفت مرحله نموی بر طول آنها افزوده شد. درزیر اپیدرم، سلولهای کلانشیمی قرار داشت که در مراحل اولیه شامل لایه های با ضخامت کمتر و با افزایش سن گیاه بر تعداد لایههای آن افزوده شد که بدلیل نقش استحکامی این لایه در مراحل پیشرفته رشد گیاه میباشد. در قسمت های درونیتر، بافت پارانشیمی قرار داشت که سلولهای اندودرم داخلی ترین بخش آن را تشکیل داده و در داخل اندودرم دایره محیطیه قرار داشت که آوند چوب و آبکش را احاطه کرده بود و دستجات آوندی به صورت کولترال، در چهار گوشه ساقه استقرار داشتند. به تدریج با پیشرفت مرحله نموی گیاه بر تعداد دستجات چوب و آبکش افزوده شد، بطوریکه در مرحله پس از گلدهی یک دسته آوند چوب و آبکش جدید در حد فاصل دستجات آوندی قدیمی، قابل مشاهده بود (6 و52). بررسی ساختار تشریحی برگ در مراحل نموی مختلف نشان داد که کرکهای اپیدرمی بر روی این اندام، شامل کرکهای ساده ی تک سلولی یا چندسلولی بودند که با تراکم نسبتا بیشتر در سطح زیرین پهنک و خصوصا در ناحیه رگبرگ اصلی قرار داشتند و کرکهای غدهای ترشح کننده نیز برروی اپیدرم مشاهده گردید.
جدول 5. جدول تجزیه واریانس برخی صفات بررسی شده تحت تنش خشکی و سالیسیلیک اسید گیاه بادرنجبویه. **بیانگر وجود اختلاف معنیدار در سطح 5 درصد و ns بیانگر عدم معنیداری میباشد.
میانگین مربعات |
درجه آزادی |
||||||
بیان نسبی ژن TAT |
طول کرک برگ |
طول کرک ساقه |
مساحت آوند چوب دمبرگ |
مساحت آوند چوب برگ |
مساحت آوند چوب ساقه |
منبع تغییرات |
|
3/039097E-10ns |
2181048/4 |
27022/2 |
699338/17 |
570494/48 |
4921181/2 |
2 |
تکرار |
3/8827779E-8ns |
0819284/95** |
695822/42** |
942168/550** |
821786/356** |
204544/386** |
2 |
سالیسیلیک اسید |
5/7276229E-9ns |
9065168/202** |
226479/1165** |
253516/340** |
759453/1717** |
484270/1361** |
2 |
خشکی |
6/1529214E-8** |
1798089/1** |
911901/201** |
296842/209** |
804996/44ns |
097004/250** |
4 |
سالیسیلیک اسید×خشکی |
1/2154202E-8 |
3410516/13 |
578749/12 |
007566/28 |
759762/23 |
260651/7 |
16 |
خطا (1) |
1/2183587E-7** |
0492446/197** |
520787/300** |
414631/142** |
770612/80** |
232159/183** |
2 |
زمان نمونه برداری |
5/2778419E-9ns |
0827559/23** |
858666/24** |
937573/38ns |
263783/40ns |
181593/53** |
4 |
زمان نمونه برداری×سالیسیلیک اسید |
7/9646266E-9ns |
5672271/39** |
109536/14** |
754183/23ns |
591894/11ns |
389774/43** |
4 |
زمان نمونه برداری×خشکی |
1/0648574E-8ns |
9767277/14** |
661766/61** |
071998/25ns |
980398/44ns |
762624/80** |
8 |
زمان نمونه برداری×سالیسیلیک اسید×خشکی |
1/4078286E-8 |
0816782/11 |
892907/7 |
129255/1 |
091818/3 |
880024/17 |
4 |
تکرار(زمان) |
1/3876436E-8 |
555795/16 |
627182/10 |
026251/23 |
099105/15 |
796750/10 |
32 |
خطا(2) |
با پیشرفت مرحله نموی گیاه بر طول کرکهای برگی افزوده شد. در زیر اپیدرم فوقانی و تحتانی سلول های کلانشیمی قرار داشتند که ضخامت لایههای آن نیز بتدریج با پیشرفت مرحله نموی گیاه افزوده گشت و در بخش میانی آنها سلول های بافت پارانشیم استقرار داشتند. در قسمت استوانه آوندی برگ، آوند آبکش با دیواره نازک سلولزی قرار داشت که بر روی سلول های آن لایه نازکی از بافت اسکلرانشیم بود که بتدرج بر ضخامت آن افزوده شد و آوند چوب نیز در مجاورت آوندهای آبکش قرار گرفته و در بین سلول های آن، اشعه مغزی یک یا دوسلولی با دیواره نازک سلولزی مشاهده شد. مقطع عرضی دمبرگ به صورت گرد یا بیضوی با دو زایده کناری بود که بر روی سلول های اپیدرمی آن کرک های ساده و غدهای قرار داشت. در قسمت مریستم زمینه سلول های کلانشیم و در بخش درونی تر بافت پارانشیم مشاهده شد که سلول های دایره محیطیه داخل پارانشیم وجود داشت. اطراف دستجات آوندی مرکزی و
کناری دمبرگ سلولهای اسکلرانشیمی مشاهده شدند (6و52).
مطالعات تشریحی گیاهان تحت تنش: تحقیقات بسیاری در زمینه تنش خشکی و نقش مهاری آن در فرآیندهای رشدی گیاهان انجام گرفته که اهمیت آب را در نگهداری فشار اسمزی سلول و گسترش صحیح سلولی به اثبات رساندهاند (17و50). در شرایط کم آبی، شیوه های مقابله و سازگاری گیاهان بسیار متنوع بوده و شامل تغییر در محتوای متابولیتی و افزایش فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان (4و 25)، افزایش میزان پروتئین و اسیدآمینه هایی همچون (16)، کاهش میزان فتوسنتز و مقدار رنگیزههای فتوسنتزی (2و65)، افزایش محتوای قندی گیاهان(9) و تغییرات وسیع هورمونی (47) میباشد.Makbul و همکاران با تحقیقی که بر روی سویاهای تحت تنش کمآبی انجام دادند، کاهش تعداد سلولهای بافت آوند چوبی را نسبت به شاهد مشاهده کردند (43). در گیاه بادرنجبویه تنش خشکی سبب کاهش سطح برگ و کاهش دوره رشدی آن میگردد (1). افزایش تراکم و طول کرکها در مراحل مختلف رشد گیاهان نسبت به شرایط محیطی مختلف دستخوش تغییرات عمدهای میگردند (48).Banon و همکاران (2004) افزایش تعداد، تراکم و اندازه کرک ها در اثر تنش کم آبی را گزارش دادند (10). اما مطالعات Shirzadi نشان دادکه تفاوت معنیداری در تولید بیومس بادرنجبویه در شرایط خشکی وجود ندارد (59). مطالعات ستایش مهـر و گنجعلـی در رابطه با گیـاه دارویـی شـوید (Anethum graveolens L.) نشـان داد کـه بـا افزایش تنش خشکی کلیه صفات ظاهری مانند طـول ساقه، طول ریشه، سطح برگ و تعداد برگ کاهش یافت (57).
در تحقیقی که بر روی گیاه نخود توسط مداح و همکاران (1385) انجام شد، اسپری سالیسیلیک اسید باعث افزایش سلول های بافت پارانشیم گردید (3). در گیاه سویا و ذرت، محلول پاشی با سالیسیلیک اسید بر افزایش طول و ارتفاع ریشه موثر نبود، اما سطح برگ افزایش پیدا کرد (35). لیان در سال 2000 تاثیر مثبت اسپری سالیسیلیک اسید بر روی افزایش سطح برگ سویا را نشان داد (41). محلولپاشی گیاه گندم با سالیسیلیک اسید، میزان تقسیم سلولی مریستم رأسی ریشه های اولیه را که منجر به افزایش رشد طولی میشوند، را زیاد کرد (58) در یک بررسی دیگرکاربرد سالیسیلیک اسید بر گیاه خربزه، اثر معنیدار بر رشد گیاهچه و وزن خشک ریشه داشت (36). در بررسی تأثیر اسیدسالیسیلیک بر صفات ریختشناسی بنفشه آفریقایی((Saintpaulia onantha، گزارش شده است که غلظت 5-10مولار از اسیدسالیسیلیک باعث افزایش در تعداد برگها، قطر رزت، تعداد غنچه های گل و کاهش تعداد روز تا گلدهی میشود (32).
سالیسیلیک اسید با تولید انواع گونه های فعال اکسیژن موجب پیام رسانی در گیاه و افزایش سنتز متابولیت های ثانویه شده و با کاهش pH دیواره سلولی فعالیت آنزیمهایی همچون اکسیدازها و پر اکسیدازها را افزایش میدهد (30و11و55). در این پژوهش، تاثیر تنش خشکی و تیمار سالیسیلیک اسید هرکدام به تنهایی و نیز اثر متقابل آنها در گیاه بادنجبویه بر روی برخی پارامترهای مورفولوژیک-تکوینی و مولکولی نشان داد که خشکی به تنهایی سبب کاهش قطر دهانه آوند چوبی شده و تیمار سالیسیلیک اسید به تنهایی افزایش قطر دهانه آوند چوبی را در پی داشت، اگرچه مرحله تکوینی گیاه نیز در این امر موثر بود. بر اساس مطالعات، تیمار خشکی در گیاهان عمدتا باعث تخریب بافتهای درونی و افزایش بافت استحکامی و چوبی شدن میگردد (20و24). کاهش قطر دهانه آوند چوبی بدلیل افزایش چوبی شدن نشان دهنده سازگاری گیاه با شرایط تنشی و جلوگیری از هدر رفتن آب است که میتواند به دلیل افزایش بالای بیان ژنهای مختلفی همچون ژن فنیل آلانین آمونیالیاز (PAL) و افزایش فعالیت آنزیم مربوطه و بدنبال آن افزایش میزان لیگنیفیکاسیون دیواره سلولی صورت گیرد (19). کاهش قطر دهانه آوندی بدلیل افزایش شدت چوبی شدن در اثر تنشهایی همچون کم آبی و شوری در گیاهان مختلف همچون گیاه آفتابگردان (42) و گیاه Ctenanthe setosa(38) نیز گزارش شده است. تاثیر کاربرد خارجی سالیسیلیک اسید در گیاهان با شرایط مختلف تنشی (شوری، خشکی، اشعه فرابنفش و پاتوژنها) به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. وابسته به گونه گیاهی، مرحله نموی گیاه، غلظت به کار رفته هورمون و نحوه استعمال آن (محلول پاشی یا آبیاری) این تاثیرات متفاوت است. هرچند مکانیسم عمل این ترکیب فنولی هنوز بطور دقیق مشخص نشده است، اما شواهد نشان میدهد که افزایش تقسیمات سلولی و توسعه سلولی بهمراه عمل هورمونهایی نظیر اکسین (22و27و61)، تحریک سنتز ترکیبات لیگنینی (30) و افزایش میزان متابولیتهای ثانویه (66) میتواند پاسخگوی عملکردهای SA در گیاهان باشد. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که کاربرد غلظت اندک این هورمون در افزایش قطر دهانه آوندهای چوبی نسبت به غلظت بالای آن موثرتر بوده و نیز در شرایط حضور توام خشکی و تیمار با سالیسیلیک اسید، غلظت پایین سالیسیلیک اسید، در اغلب موارد افزایش قطر دهانه آوندها را باعث گردید. مطالعات انجام گرفته در گیاه لوبیا تحت تنش خشکی (5) و گیاه کانولای آفت زده (23) نیز نشان دادند که محلول پاشی سالیسیلیک اسید در غلظتهای پایین سبب بهبود پارامترهای مورفولوژیک-تشریحی گیاهان تحت تنش شده و افزایش تعداد آوندهای چوبی و قطر دهانه آوندها را باعث میشود. افزایش تعداد آوندهای چوبی در حضور سالیسیلیک اسید نقش موثر این هورمون را در تکوین و توسعه بافت گزیلم بدلیل دخالت آن در سنتز لیگنین دیواره سلولی آوندهای چوب و بدنبال آن افزایش انتقال آب و مواد غذایی در گیاه خاطر نشان میسازد (30). البته گزارشات متعددی مبنی بر مسمومیت سالیسیلاتی و کاهش اثرات مثبت این ترکیب فنولی در حضور غلظتهای بالای آن نیز وجود دارد (8و21و54). کرکها زایده سلولهای اپیدرمی گیاهان می باشند که دارای نقش پوششی یا ترشحی بوده و در مراحل مختلف رشد گیاهان و نیز نسبت به شرایط محیطی مختلف دستخوش تغییرات عمده ای میگردند (54). در پژوهش حاضر گیاهان تحت تنش (خشکی یا سالیسیلیک اسید یا هر دو تواما) افزایش طول کرکها را نسبت به نمونه شاهد از خود نشان دادند که از دلایل آن میتوان به جلوگیری از تبخیر و تعرق بیشتر و حفظ آب درون سلولی اشاره در شرایط تنشی نمود (42و47). افزایش تراکم و طول کرکهای برگی در شرایط تنشی دیگری همچون رویارویی با تشعشعات فرابنفش جهت محافظت از لایههای زیرین برگ و یا در هوای آلوده جهت جلوگیری از ورود آلایندههای گازی از طریق روزنهها به درون برگ مشاهده شده است (34و44).
مطالعات مولکولی در گیاهان تحت تنش
تنشهای مختلف در گیاهان، طیف وسیعی از تغییرات در سطح مولکولی را موجب میگردند که طی آن بیان مجموعه ای از ژنها کاهش، برخی افزایش و عده ای نیز بدون تغییر باقی میمانند. افزایش محتوای متابولیتی مانند ترکیبات ثانویه (فنل،فلاونوئید و آنتوسیانین،) گیاه بادرنجبویه تحت تنش خشکی و تیمار سالیسیلیک اسید که در مطالعه پیشین به آن اشاره نمودیم (33) میتواند ناشی از تغییر بیان ژنهای کلیدی درگیر در مسیر بیوسنتز رزمارینیک اسید (RA) و افزایش فعالیت آنزیمهای مربوطه باشد. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که بیان ژن تیروزین آمینو ترانسفراز (TAT) که مسیر تیروزینی سنتزRA را هدایت میکند، تغییر قابل ملاحظهای در هیچ کدام از شرایط تنشی نداشته و بیشترین مقدار بیان معنیدار آن در شرایط تنش خشکی و تیمار با غلظت پایین سالیسیلیک اسید (خشکی fc3/2 وSA 7/0 mM) مشاهده شد که آن نیز تفاوت چشمگیری با شرایط شاهد نداشت. مقداربیان ژن TAT در مرحله گلدهی نسبت به مرحله قبل و بعد از گلدهی افزایش داشته ولی هورمون سالیسیلیک اسید در افزایش بیان TAT موثر نبوده و فقط تنش خشکی سبب افزایش مقدار بیان ژن TAT در مرحله گلدهی بوده است. بر اساس گزارشات متعدد، فعالیت آنزیمهای درگیر در مسیرهای بیوسنتزی متابولیتهای ثانویه، از گیاهی به گیاه دیگر و در شرایط تنشی گوناگون بسیار متفاوت است. نتایج بدست آمده با نتایجی که نصیری (2014) برروی بیان ژن TAT در گیاه بادرنجبویه که تحت تیمار با عصاره مخمر بود همخوانی ندارد، در نتایج آنها گزارش شده بود که بیان ژن TATبا تولید رزمارینیک اسید هماهنگ است (49). اما در تحقیقی دیگرکمال زاده و همکاران بیان کردند که در گیاه بادرشبو تیمار شده با نانو ذرات بیان ژن PAL روند افزایشی داشته اما بیان ژن TAT از الگوی خاصی پیروی نکرد (18). در گیاه مریم گلی تیمار شده با عصاره مخمر، فعالیت آنزیم PAL بدون تغییر و فعالیت آنزیم TAT چندین برابر شد (63).
به طور کلی میتوان چنین نتیجه گیری نمود که استعمال غلظتهای پایین سالیسیلیک اسید در شرایط تنش خشکی در گیاه بادرنجبویه تاثیر مطلوبی بر ویژگیهای ریخت شناسی-بافت شناسی گیاه داشته و سازگاری و تحمل هر چه بیشتر گیاه به شرایط تنشی را موجب میگردد.
سپاسگزاری
از دانشگاه گیلان و تبریز که شرایط را برای کار آزمایشگاهی نویسندگان آماده نمودند، تشکر و قدردانی میشود.