مجله پژوهشهای گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)(علمی)

شناسایی ترکیبات شیمیایی و ارزیابی اثرات آللوپاتیک اندام های مختلف علف هرز پیچک صحرایی بر شاخص های رشد و فیزیولوژیک گندم نان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 استادیار، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی اهر، دانشگاه تبریز، اهر، ایران

چکیده

آللوپاتی به صورت اندرکنش‌های شیمیایی بین گیاهان بوسیله ترشح ترکیباتی موسوم به مواد آللوشیمیایی تعریف می‌شود. این مواد می‌توانند رشد و فرآیندهای فیزیولوژیک گیاهان هدف را تحت تأثیر قرار دهند. پژوهش حاضر با هدف شناسایی ترکیبات شیمیایی موجود در عصاره اتانولی ریشه، ساقه، برگ و گل پیچک صحرایی (Convolvulus arvensis L.) و اثرات آللوپاتیک آن بر رشد و فیزیولوژی دانه رست‌های گندم نان (Triticum aestivum L.) به صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. در مجموع 23 ترکیب شیمیایی در عصاره‌ها شناسایی شد که ترکیبات غالب شامل متیل پالمیتات، پالمیتیک اسید، 9- اوکتادکنال، 9- اوکتا دکانوئیک اسید، لینولئیک اسید، اولئیک اسید و استیریک اسید بودند. نتایج نشان داد که جوانه زنی و رشد گندم تحت غلظت‌های مختلف عصاره پیچک صحرایی بخصوص در غلظت های بالاتر (50 و 100 گرم بر لیتر) کاهش می‌یابد. همچنین محتوای رنگیزه‌های فتوسنتزی کاهش یافتند. اثر عصاره‌ها بر محتوای پروتئین محلول کل بیشتر افزایشی بود. فعالیت آنزیم کاتالاز در غلظت‌های پایین افزایش یافت ولی غلظت‌های بالاتر موجب مهار فعالیت این آنزیم شدند. در حالت کلی، فعالیت آنزیم پراکسیداز روند کاهشی از خود نشان داد. محتوای مالون دی آلدهید با افزایش غلظت عصاره‌ها افزایش یافت که نشانگر ایجاد تنش اکسیداتیو در دانه رست‌های گندم بود. نتیجه پژوهش حاضر نشان داد که عصاره اندام‌های مختلف پیچک صحرایی به شدت رشد و فرآیندهای فیزیولوژیک گندم را تحت تأثیر قرار می‌دهد و موجب ایجاد تنش اکسیداتیو می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Identification of chemical constituents and evaluation of allelopathic potential of field bindweed organs extract on growth and physiological parameters of bread wheat

نویسندگان [English]

  • Mohammad Pouresmaeil 1
  • Rouhollah Motafakkerazad 1
  • Mohsen Sabzi Nojadeh 2

1 Department of Plant Sciences, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz-5166616471, Iran

2 Ahar Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Tabriz, Ahar-5354854517, Iran

چکیده [English]

Allelopathy is defined as biochemical interactions among plants by releasing the chemical compounds known as allelochemical. These compounds can affect the growth and physiological processes of receiver plants. The present study was aimed at the identification of chemical constituents of ethanolic extract from root, stem, leaf, and flower of Convolvulus arvensis L. and its allelopathic activity on growth and physiological parameters of Triticum aestivum L. experimental design was completely randomized design with three replications. A total of 23 compounds were identified in ethanolic extracts which palmitic acid, 9-octadecenal, 9-octadecanoic acid, linoleic acid, oleic acid, and stearic acid were the major compounds. The results indicated that the germination and early growth of wheat were reduced by extracts especially in higher concentrations (50 and 100 g/L). Photosynthetic pigments content (chlorophyll a, b and carotenoids) was reduced. Total soluble proteins content was mostly increased by increasing the concentration of the extracts. Catalase activity was increased in low concentrations but decreased by high concentrations. A decreasing trend was observed in the peroxidase activity. Malondialdehyde content was increased with increasing the concentration of the extracts, indicating the occurrence of oxidative stress in both shoot and root of wheat seedlings. It was concluded that the extracts from different organs of field bindweed negatively affected the growth and physiological processes and cause oxidative stress in wheat seedlings.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Allelopathy
  • Physiology
  • Oxidative stress
  • Antioxidant enzymes
  • MDA

شناسایی ترکیبات شیمیایی و ارزیابی اثرات آللوپاتیک اندام های مختلف علف هرز پیچک صحرایی بر شاخص های رشد و فیزیولوژیک گندم نان

محمد پوراسمعیل1*، روح اله متفکرآزاد1 و محسن سبزی نوجه ده2

1 ایران، تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده علوم طبیعی، گروه علوم گیاهی

2 ایران، اهر، دانشگاه تبریز، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی اهر

تاریخ دریافت: 30/02/1399          تاریخ پذیرش: 21/03/1399

چکیده

آللوپاتی به صورت اندرکنش‌های بیوشیمیایی بین گیاهان بوسیله ترشح ترکیباتی موسوم به مواد آللوشیمیایی تعریف می‌شود. این مواد می‌توانند رشد و فرآیندهای فیزیولوژیک گیاهان هدف را تحت تأثیر قرار دهند. پژوهش حاضر با هدف شناسایی ترکیبات شیمیایی موجود در عصاره اتانولی ریشه، ساقه، برگ و گل پیچک صحرایی (Convolvulus arvensis L.) و اثرات آللوپاتیک آن بر رشد و فیزیولوژی دانه رست‌های گندم نان (Triticum aestivum L.) به صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. در مجموع 23 ترکیب شیمیایی در عصاره‌ها شناسایی شد که ترکیبات غالب شامل متیل پالمیتات، پالمیتیک اسید، 9- اوکتادکنال، 9- اوکتا دکانوئیک اسید، لینولئیک اسید، اولئیک اسید و استیریک اسید بودند. نتایج نشان داد که جوانه زنی و رشد گندم تحت غلظت‌های مختلف عصاره پیچک صحرایی بخصوص در غلظت های بالاتر (50 و 100 گرم بر لیتر) کاهش می‌یابد. همچنین محتوای رنگیزه‌های فتوسنتزی کاهش یافتند. اثر عصاره‌ها بر محتوای پروتئین محلول کل بیشتر افزایشی بود. فعالیت آنزیم کاتالاز در غلظت‌های پایین افزایش یافت ولی غلظت‌های بالاتر موجب مهار فعالیت این آنزیم شدند. در حالت کلی، فعالیت آنزیم پراکسیداز روند کاهشی از خود نشان داد. محتوای مالون دی آلدهید با افزایش غلظت عصاره‌ها افزایش یافت که نشانگر ایجاد تنش اکسیداتیو در دانه رست‌های گندم بود. نتیجه پژوهش حاضر نشان داد که عصاره اندام‌های مختلف پیچک صحرایی به شدت رشد و فرآیندهای فیزیولوژیک گندم را تحت تأثیر قرار می‌دهد و موجب القای تنش اکسیداتیو می‌گردد.

واژه های کلیدی: آللوپاتی، فیزیولوژی، تنش اکسیداتیو، آنزیم‌های آنتی اکسیدان، مالون دی آلدهید

* نویسنده مسئول، تلفن: 09148865160 پست الکترونیکی: modirmp93@ms.tabrizu.ac.ir

مقدمه

 

در سیستم­های زراعی و بیولوژیکی، استرس­های محیطی زیادی مانند شوری، خشکی، دما، پاتوژن­ها و غیره وجود دارند که رشد و عملکرد گیاهان را تحت تأثیر قرار می­دهند. این عوامل استرس زا می­توانند موجب تغییرات قابل توجهی در ریخت شناسی، پاسخ­های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاهان تحت تنش شوند (30). یکی از این عوامل، اندرکنش­های بیوشیمیایی بین گیاهان می­باشد. در این مکانیسم که با عنوان آللوپاتی یا دگرآسیبی شناخته می‌شود، گیاهان می­توانند از طریق ترشح ترکیبات بیوشیمایی موسوم به مواد آللوشیمیایی به محیط اطراف خود، رشد گیاهان و موجودات دیگر را تحت تأثیر قرار دهند (21). مواد آللوشیمیایی ممکن است در همه اندام­های گیاهان مانند ریشه، برگ، ساقه، گل و میوه تولید و از طریق تراوشات ریشه­ای، تبخیر از سطح برگ، تجزیه بقایای گیاهی و آبشویی به محیط آزاد شوند (31). ترکیبات شیمیایی دخیل در مکانیسم آللوپاتی می­توانند به گروه وسیعی از ترکیبات بیوشیمیایی مانند آلکالوئیدها، ترپنوئیدها، ترکیبات فنولی، بنزوکسازینون­ها و غیره تعلق داشته باشند (36).

ترکیبات آللوشیمیایی می­توانند بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاهان مانند جوانه زنی، فتوسنتز، تقسیم سلولی، جذب مواد غذایی، تنفس، پایداری غشاها و فعالیت آنزیم­ها را تحت تأثیر قرار داده و موجب کاهش رشد گیاهان هدف شوند (18). این ترکیبات می­توانند در فرآیند جوانه­زنی گیاهان هدف اختلال ایجاد کرده و موجب کاهش میزان جوانه­زنی شوند. همچنین مواد آللوشیمیایی  پتانسیل بالایی در کاهش محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی دارند که متعاقباً موجب کاهش فتوسنتز در گیاهان هدف و در نتیجه باعث کاهش رشد می­شوند. از طرفی حضور مواد آللوشیمیایی می­تواند موجب تنش اکسیداتیو در گیاهان هدف شود که نتیجه آن افزایش تولید کنترل نشده گونه های فعال اکسیژن در سلول­های گیاهان تحت تنش می­باشد. یکی از دلایل اصلی افزایش گونه­های فعال اکسیژن در گیاهانی که با مواد آللوشیمیایی  مواجه شده­اند این است که این ترکیبات می­توانند فرآیند زنجیره انتقال الکترون در ساختار فتوسنتزی را مختل کرده و موجب افزایش رادیکال­های آزاد اکسیژن شوند (35). گیاهان در پاسخ به تنش­ها که معمولاً به دنبال افزایش غلظت پراکسید هیدروژن در داخل سلول ترارسانی می شود، می­توانند مکانیسم­های دفاعی (هر دو مکانیسم آنزیمی و غیر آنزیمی) خود را برای مقابله با اثرات مخرب گونه­های فعال اکسیژن فعال کنند. در مکانیسم دفاعی آنزیمی، آنزیم­های آنتی اکسیدان شامل کاتالاز، پراکسیداز، سوپر اکسید دیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز و غیره نقش مهمی ایفا می­کنند. در حالت کلی این آنزیم‌ها می­توانند موجب خنثی شدن گونه­های فعال اکسیژن شده و آن­ها را به ترکیبات کم خطر تبدیل کنند. یکی از پیامدهای افزایش کنترل نشده رادیکال­های آزاد اکسیژن در سلول­های گیاهی، تخریب ساختارهای غشایی سلول بویژه پراکسیداسیون لیپیدها می­باشد. مالون دی آلدهید یکی از محصولات واکنش بین فسفولیپیدها و رادیکال­های آزاد اکسیژن می­باشد و به عنوان مهمترین نشانگر برای ارزیابی میزان تخریب غشاها مورد استفاده قرار می­گیرد (19، 25، 28).

مطالعات بسیاری وجود دارند که نشان داده اند عصاره آبی و الکلی گیاهان دیگر می‌تواند جوانه‌زنی و رشد گندم را تحت تأثیر قرار دهد. صفاهانی لنگرودی و همکاران (4) نشان داده‌اند که عصاره علف‌های هرز توق، تلخه و پیر بهار موجب کاهش جوانه زنی و رشد گندم می‌شود. در پژوهشی دیگر مشخص شده است که صفات مورفولوژیک گیاه گندم با افزایش عصاره آفتابگردان روند کاهشی معنی داری از خود نشان ‌می‌دهد (6). همچنین اثرات آللوپاتیک عصاره آبی سورگوم و تلخه بر رشد گیاهچه‌های گندم و فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدان گندم بررسی شده و نشان داده شده است که با فزایش غلظت عصاره‌ها، رشد گیاهچه‌های گندم کاهش و فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدان افزایش می‌یابد (3).

پیچک صحرایی یک از مهمترین علف­های هرز موجود در مزارع گندم می­باشد. در پژوهش­های پیشین اثرات آللوپاتیک این علف هرز بر جوانه­زنی و رشد برخی گیاهان زراعی از جمله گندم اثبات شده است (1، 5). این پژوهش­ها نشان داده اند که این علف هرز پتانسیل آللوپاتیکی بالایی دارد و می‌تواند موجب کاهش عملکرد گیاهان زراعی شود. از آنجائیکه پژوهش­های گذشته بیشتر بر صفات مورفولوژیکی گیاهان هدف متمرکز شده­اند و شناسایی مواد آللوشمیایی عصاره‌ها زیاد مدنظر نبوده است، بنابراین بررسی پاسخ­های فیزیولوژیکی گیاهان تیمار شده با عصاره علف هرز پیچک صحرایی می‌تواند کمک شایانی در درک مکانیسم عمل مواد آللوشیمیایی در ایجاد تنش اکسیداتیو کند. بنابراین هدف از پژوهش حاضر شناسایی ترکیبات موجود در عصاره اتانولی اندام‌های مختلف پیچک صحرایی و ارزیابی اثرات آللوپاتیک آن بر برخی شاخص‌های رشد و فیزیولوژیک دانه رست‌های گندم نان می­باشد.

مواد و روشها

مواد گیاهی و طرح آزمایشی: علف هرز پیچک صحرایی (Convolvulus arvensis L.) از مزارع گندم  اطراف روستای جاجان، شهرستان ورزقان، استان آذربایجان شرقی جمع آوری و سپس به ریشه، ساقه، برگ و گل تفکیک شد. اندام­های مختلف گیاه در سایه به مدت دو هفته خشک و به صورت جداگانه با آسیاب برقی پودر شدند. برای ارزیابی اثرات آللوپاتیک پیچک صحرایی، گیاه گندم نان (Triticum aestivum L.) به عنوان گیاه هدف انتخاب شد. بذرهای گندم از نوع رقم میهن از مرکز تحقیقات جهاد کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان شرقی، تبریز تهیه شدند. این پژوهش در دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی اهر، دانشگاه تبریز در سال 1398 انجام شد. تیمارها شامل غلظت های 25، 50 و 100 گرم بر لیتر عصاره اتانولی ریشه، ساقه، برگ و گل پیچک صحرایی بودند و از آب دو بار تقطیر، اتانول و DMSO 1/0 درصد به عنوان شاهد استفاده گردید و در مجموع چهار تیمار در هر اندام در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار ارزیابی شدند. تجزیه واریانس و مقایسه میانگین تیمارها برای هر اندام به طور مجزا انجام شد.

تهیه عصاره اتانولی: به منظور تهیه غلظت­های مختلف (25، 50 و 100 گرم بر لیتر) عصاره الکلی اندام­های مختلف گیاه پیچک صحرایی، پودر خشک هر اندام توزین و در یک لیتر اتانول حل و به مدت 24 ساعت در شیکر قرار داده شد. هر کدام از عصاره­ها به صورت جداگانه یک بار با استفاده از تنزیپ چهارلایه و بار دیگر با استفاده از کاغذ صافی واتمن شماره یک صاف گردیدند. سپس عصاره ها با استفاده از دستگاه روتاری تغلیظ و در DMSO 1/0 درصد حل و با استفاده از آب استریل دو بار تقطیر به حجم یک لیتر رسانده شد (12). عصاره­های تهیه شده بلافاصله پس از تهیه و به صورت تازه استفاده شدند.

زیست سنجی جوانه زنی و رشد دانه رست­ها: بذرهای گیاه گندم با استفاده از سدیم هیپوکلریت 5/2 درصد به مدت پنج دقیقه استریل و سپس چندین بار با آب مقطر به طور کامل شستشو داده شدند. مقدار پنج میلی لیتر از هر کدام از غلظت‌های مختلف اندام­ها در داخل ظرف پتری هشت سانتی متری حاوی دولایه کاغذ صافی اضافه و سپس 20 عدد از بذر گندم بر روی کاغذ صافی قرار داده شدند. پتری­ها با استفاده از پارافیلم به طور کامل درز گیری و به داخل ژرمیناتور با دمای 27 درجه سانتیگراد منتقل شدند. پتری­ها به مدت 24 ساعت در تاریکی و پس از جوانه­زنی در فتوپریود 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی جمعاً به مدت 7 روز قرار داده شدند. بعد از هفت روز، درصد جوانه­زنی، طول اندام هوایی، طول ریشه و طول دانه رست، وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه اندازه گیری شدند. همچنین برخی شاخص­های فیزیولوژیک شامل رنگیزه­های فتوسنتزی (کلروفیل های a و b و کاروتنوئیدها)، پروتئین محلول کل، فعالیت آنزیم­های کاتالاز و پراکسیداز و محتوای مالون دی آلدهید اندازه گیری شدند.

سنجش محتوای کلروفیل­ها و کاروتنوئیدها: برای استخراج و سنجش رنگیزه­های فتوسنتزی، اندام هوایی هر یک از دانه‌رست‌ها در پنج میلی‌لیتر استون 80 درصد استخراج و به مدت 12 ساعت در تاریکی قرار داده شدند.  بعد از این مدت از محلول بالایی سه میلی‌لیتر برداشته و جذب توسط دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج‌های 470، 645 و 662 نانومتر قرائت شد. غلظت کلروفیل­ها و کاروتنوئیدها طبق فرمول ‌های زیر محاسبه گردید (14).  

Chlorophyll a= 11.75A662- 2.35A645

Chlorophyll b= 18.61A645- 3.96A662

Carotenoids= (1000A470- 2.27chlo a- 81.4chlo b)/227

استخراج پروتئین محلول کل و آنزیم­های آنتی اکسیدان: برای استخراج پروتئین محلول کل و آنزیم­های کاتالاز و پراکسیداز، اندام هوایی و ریشه دانه رست­ها به صورت جداگانه بعد از وزن کردن، در دو میلی لیتر بافر فسفات پتاسیم 51 میلی مولار با پی اچ 8/6 روی یخ و داخل هاون چینی به خوبی ساییده و به مدت پنج دقیقه با  دور g 10000 سانتریفیوژ شد. سپس محلول رویی جهت سنجش شاخص­های مذکور استفاده شد.

سنجش محتوای پروتئین محلول کل: برای سنجش محتوای پروتئین محلول کل، 20 میکرولیتر از محلول رویی عصاره اندام هوایی و ریشه دانه رست­های گندم همراه با 180 میکرولیتر آب در داخل لوله آزمایش مخلوط شد و سپس به آن یک میلی‌لیتر معرف برادفورد اضافه گردید. همزمان نمونه شاهد نیز به صورت 200 میکرولیتر آب و یک میلی‌لیتر معرف برادفورد تهیه شد. با اضافه شدن معرف برادفورد به نمونه‌ها محلول به رنگ آبی درآمد. بعد از 15 دقیقه، دستگاه اسپکتروفتومتر با نمونه شاهد در طول موج 595 نانومتر صفر شد و جذب بقیه نمونه­ها قرائت گردید (11). غلظت پروتئین هر نمونه با استفاده از منحنی استاندارد بر حسب میکروگرم بر میلی گرم وزن تر گزارش گردید. منحنی استاندارد پروتئین با استفاده از سرم آلبومن گاوی تهیه و رسم گردید.

سنجش فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان: برای اندازه‌گیری میزان فعالیت آنزیم کاتالاز (EC: 1.11.16)، 100 میکرولیتر از عصاره گیاهی به همراه 600 میکرولیتر بافر فسفات 5/83 میلی‌ مولار و 300 میکرولیتر پراکسید هیدروژن با غلظت 33 میلی ‌مولار در داخل سل کوارتز مخلوط و جذب در طول موج 240 نانو‌متر به مدت سه دقیقه قرائت شد (13). فعالیت آنزیم کاتالاز بر حسب میزان هیدروژن پراکسید مصرف شده و ضریب خاموشی در غلظت پروتئین در دقیقه گزارش گردید.

سنجش آنزیم پراکسیداز (EC: 1.11.1.7) با استفاده از روش تبدیل گایاکول به تتراگایاکول انجام گرفت. محلول سنجش شامل بافر فسفات 57/28 میلی ‌مولار با پی اچ 7، پراکسید هیدروژن 6/16 میلی‌مولار و گایاکول 3/13 میلی ‌مولار بود. برای سنجش ابتدا 350 میکرو‌لیتر بافر فسفات سنجش، 300 میکرو‌لیتر پراکسید هیدروژن و 300 میکرولیتر گایاکول در داخل سل پلاستیکی باهم مخلوط شدند و بلافاصله 50 میکرولیتر از عصاره به آن اضافه شد. با افزودن عصاره گیاهی تغییر رنگ محلول قابل مشاهده بود. جذب نمونه در طول موج 470 نانومتر به مدت 3 دقیقه هر 30 ثانیه یک بار قرائت شد (13). در نهایت فعالیت آنزیم پراکسیداز با استفاده از ضریب خاموشی تتراگایاکول با واحد میکرو مولار تتراگایاکول بر میلی گرم پروتئین بر دقیقه گزارش گردید.

سنجش محتوای مالون دی آلدهید: غلظت مالون دی آلدهید معیار مناسبی برای بررسی میزان پراکسیداسیون لیپید‌ها در شرایط تنش اکسیداتیو می­‌باشد. برای استخراج و سنجش محتوای مالون دی آلدهید، ریشه و اندام هوایی دانه ‌رست­ها به صورت جداگانه در دو میلی‌لیتر محلول تری کلرو استیک اسید 1/0 درصد استخراج و به مدت پنج دقیقه سانتریفیوژ شدند. نسبت 1 به 4 از محلول روشناور با محلول 20 درصد از تری کلرو استیک اسید حاوی 5/0 درصد از محلول تیوباربیوتریک اسید در داخل لوله آزمایش باهم مخلوط شده و به مدت 30 دقیقه در حمام آب گرم با دمای 96 درجه سانتیگراد قرار داده شدند. سپس محلول سریعاً در یخ سرد شد و به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ گردید. سپس یک میلی لیتر از محلول روشناور در داخل سل پلاستیکی ریخته شد. جذب نمونه‌ها در طول موج 532 نانومتر قرائت گردید (10). همزمان منحنی استاندارد با استفاده از مالون دی آلدهید بیس  (دی متیل استال) رسم گردید.

شناسایی ترکیبات شیمیایی با استفاده از کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی: برای شناسایی ترکیبات شیمیایی مقدار 20 گرم از پودر اندام‌های مختلف در 40 میلی لیتر اتانول با روش اولتراسونیک استخراج و سپس صاف گردید. سپس محلول بدست آمده بوسیله روتاری تغلیظ و دوباره مقدار 40 میلی لیتر اتانول به آن اضافه ش. برای شناسایی ترکیبات شیمیایی عصاره اتانولی اندام­های مختلف پیچک صحرایی مقدار یک میکرولیتر از هر عصاره با نسبت جداسازی یک به پنج به دستگاه GC/MS تزریق شد. دستگاه GC-MS از نوع Agilent 6890N متصل به دتکتور جرم از نوع Agilent 5973N بود. ستون مورد استفاده از نوع HP-5MS بود. هلیوم به عنوان گاز حامل با نرخ انتشار 8/0 میلی لیتر بر دقیقه استفاده شد. دمای اینجکتور و دتکتور بر روی 280 درجه سانتیگراد تنظیم گردید. برنامه دمایی به این صورت بود که ابتدا دما در 50 درجه سانتیگراد به مدت 18 دقیقه نگه داشته شد سپس تا 146 درجه سانتیگراد با  نرخ هشت درجه سانتیگراد بر دقیقه ، تا 200 درجه سانتیگراد با نرخ سه درجه سانتیگراد بر دقیقه، تا 250 درجه سانتیگراد با نرخ 5 درجه سانتیگراد بر دقیقه و تا 280 درجه سانتیگراد با نرخ سه درجه سانتیگراد بر دقیقه تنظیم شد. در نهایت به مدت 20 دقیقه در دمای 280 درجه سانتیگراد نگه داشته شد. انرژی یونیزاسیون 70 الکترون ولت و محدوده اسکن جرم بین 20 تا 550 amu بود (34). شناسایی ترکیبات با استفاده از جستجو در کتابخانه NIST و WILEY و مقایسه آنها با منابع پیشین انجام گرفت.

آنالیز آماری: از نرم افزار SPSS نسخه 22 برای آنالیز آماری استفاده گردید. برای مقایسه میانگین از آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد استفاده شد. آنالیزهای آماری به صورت جداگانه و مستقل از یکدیگر برای غلظت‌های مختلف هر اندام انجام شد. تمامی نمودارها با استفاده از نرم افزار Excel 2013 رسم شدند.

نتایج

ترکیبات شیمیایی: نتیجه بررسی ترکیبات عصاره اتانولی اندام­های مختلف پیچک صحرایی با دستگاه GC-MS در جدول 1 نشان داده شده است. در مجموع 23 ترکیب شناسایی شد که متعلق به گروه­های آلکان­ها، آلکن­ها، ترپن­ها و اسیدهای چرب بود. ترکیبات غالب در همه اندام­ها متعلق به گروه اسیدهای چرب بود (17/73 درصد در برگ تا 93/94 درصد در ساقه). ترکیباتی همچون متیل پالمیتات، پالمیتیک اسید، 9- اوکتادکنال، 9- اوکتا دکانوئیک اسید، لینولئیک اسید، اولئیک اسید و استیریک اسید که متعلق به خانواده اسیدهای چرب می­باشند، اجزای عمده تشکیل دهنده عصاره­های اتانولی بودند. دو ترکیب لینولئیک اسید (13/23 درصد در گل تا 60/35 درصد در برگ) و اولئیک اسید (45/16 درصد در برگ تا 85/39 درصد در ریشه) دارای بیشترین فراوانی در مقایسه با ترکیبات دیگر بودند.

جوانه زنی و رشد دانه رست­ها: اثر غلظت های مختلف عصاره اندام­های پیچک صحرایی بر جوانه­زنی و برخی شاخص­های رشد دانه رست­های گندم در شکل 1 نشان داده شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش غلظت عصاره­ها جوانه زنی و رشد دانه رست­ها کاهش یافت. از میان عصاره اندام­های مختلف، غلظت 100 گرم بر لیتر گل بیشترین اثر بازدارندگی را بر جوانه زنی بذرهای گندم داشت بطوریکه نسبت به شاهد به اندازه 33/51 درصد کاهش یافته بود (شکل 1 الف). همه غلظت­های عصاره تمامی اندام­ها به غیر از غلظت 25 گرم بر لیتر ریشه موجب کاهش معنی­دار طول اندام هوایی دانه رست­های گندم شد بطوریکه این کاهش در غلظت 100 گرم بر لیتر به حداکثر رسید. بیشترین کاهش در این شاخص در غلظت 100 گرم بر لیتر عصاره ساقه به اندازه 55/90 درصد مشاهده گردید (شکل 1 ب). همانند طول اندام هوایی، طول ریشه دانه رست­ها نیز در مواجه با غلظت­های مختلف عصاره اندام­های پیچک صحرایی کاهش یافت با این تفاوت که فقط عصاره 25 گرم بر لیتر ساقه اثر معنی­داری بر رشد ریشه نداشت.

 

جدول 1- ترکیبات شناسایی شده بوسیله دستگاه GC-MS در عصاره اتانولی اندام های مختلف پیچک صحرایی

محتوی نسبی (درصد)

شاخص کواتس

ترکیبات شیمیایی

ردیف

ریشه

ساقه

برگ

گل

 

 

 

 

 

آلکان­ها/آلکن­ها

 

-

36/0

-

-

1100

Undecane

1

85/7

66/0

-

90/4

1793

1-Octadecene

3

-

86/0

-

-

1891

1-Nonadecene

5

-

-

99/4

-

2285

5-Eicosene, (E)-

6

85/7

88/1

99/4

90/4

 

جمع

 

 

 

 

 

 

ترپن ها

 

-

-

55/0

-

1024

o-Cymene

7

51/0

34/0

-

-

1025

m-Cymene

8

-

-

64/0

-

1050

Eucalyptol

9

53/0

-

64/0

-

1051

γ-Terpinene

10

-

41/0

-

-

1027

1, 8- Cineole

11

-

43/0

-

-

931

α-Pinene

12

-

24/0

36/0

-

1413

Thujone

13

-

-

65/0

41/0

1383

α-Copaene

14

-

-

-

30/0

1418

β-Funebrene

15

-

-

47/0

-

1537

β-Sesquiphellandrene

16

-

-

05/6

94/1

1480

Germacrene D

17

-

-

08/1

-

2122

Phytol

18

04/1

42/1

89/9

65/2

 

جمع

 

 

 

 

 

 

اسیدهای چرب

 

17/1

72/0

62/1

80/8

1908

Methyl Palmitate

19

27/0

13/0

34/1

12/2

1942

Palmitic acid

20

-

-

-

22/9

1991

9-Octadecenal

21

99/10

23/19

72/6

30/11

2095

9-Octadecenoic acid, (E)-

22

67/32

15/30

60/35

83/23

2071

Linoleic acid

23

85/39

80/33

45/16

89/29

2113

Oleic acid

24

37/1

90/10

44/11

11/4

2143

Octadecanoic acid (Stearic Acid)

25

32/86

93/94

17/73

27/89

 

جمع

 

21/98

23/98

05/88

82/96

 

کل

 

 

 

بیشترین کاهش معنی دار در طول ریشه در غلظت 100 گرم بر لیتر عصاره ریشه به اندازه 42/96 درصد مشاهده شد (شکل 1 پ). در مجموع اثر بازدارندگی غلظت­های مختلف عصاره اندام های پیچک صحرایی بر طول دانه رست­های گندم به وضوح مشاهده گردید بطوریکه غلظت 100 گرم بر لیتر عصاره ریشه موجب کاهش 02/91 درصدی نسبت به شاهد شد (شکل 1 ت). همانند دیگر شاخص­ها، وزن تر اندام هوایی، وزن تر ریشه، وزن خشک اندام هوایی و وزن خشک ریشه نیز تحت تیمار غلظت­های مختلف عصاره اندام­های پیچک صحرایی کاهش یافت که این کاهش بیشتر در غلظت­های 50 و 100 گرم بر لیتر معنی­دار بود. بیشترین کاهش در وزن تر اندام هوایی، وزن خشک اندام هوایی و وزن خشک ریشه در غلظت 100 گرم بر لیتر عصاره برگ مشاهده شد که میزان کاهش به ترتیب به اندازه 10/97، 13/89 و 01/82 درصد بود (به ترتیب شکل­های 1ث، 1چ و 1ح). وزن تر ریشه نیز در تیمار غلظت 100 گرم بر لیتر عصاره گل به اندازه 96/90 درصد نسبت به شاهد کاهش یافت (شکل 1ج).

 

شکل 1- اثر غلظت­های مختلف عصاره اندام­های پیچک صحرایی بر جوانه­زنی (الف)، طول اندام هوایی (ب)، طول ریشه (پ)، طول دانه رست (ت)، وزن تر اندام هوایی (ث)، وزن تر ریشه (ج)، وزن خشک اندام هوایی (چ) و وزن خشک ریشه (ح) گندم. حروف متفاوت روی ستون­ها نشان دهنده اختلاف معنی­دار در سطح احتمال 5 درصد می باشد. آنالیز آماری به صورت جداگانه و مستقل از یکدیگر برای غلظت‌های مختلف هر اندام انجام شده است.

 

شاخص­های فیزیولوژیک

رنگیزه های فتوسنتزی: جدول 2 اثر غلظت­های مختلف عصاره اندام­های پیچک صحرایی بر محتوی رنگیزه­های فتوسنتزی دانه رست­های گندم را نشان می­دهد. همانطور که دیده می­شود، با افزایش غلظت عصاره­ها محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی کاهش یافتند که این کاهش در غلظت 100 گرم بر لیتر به حداکثر رسید. بیشترین کاهش معنی­دار در محتوای کلروفیل a، کلروفیل b و کاروتنوئیدها در غلظت 100 گرم بر لیتر عصاره گل به ترتیب به اندازه 04/96، 51/93 و 18/93 درصد مشاهده گردید.

 

جدول 2- اثر غلظت­های مختلف عصاره اندام های پیچک صحرایی بر محتوی کلروفیل a، کلروفیل b و کاروتنوئیدها. حروف مختلف در هر ستون نشان دهنده اختلاف معنی­دار در سطح احتمال 5 درصد می­باشد.

تیمارها

کلروفیل a

(µg mg-1 FW)

کلروفیل b

(µg mg-1 FW)

کارتنوئیدها

(µg mg-1 FW)

ریشه

شاهد

 a18/5±25/150

 b56/3±33/62

 a25/0±14/30

25 گرم بر لیتر

b13/1±33/93

a60/2±33/85

 a21/0±88/29

50 گرم بر لیتر

 c01/2±33/31

 c54/0±57/16

 b17/0±88/14

100 گرم بر لیتر

 d52/0±54/10

 d63/0±25/7

 c06/0±38/6

ساقه

شاهد

 a36/4±72/148

 a45/1±87/60

 a91/0±20/33

25 گرم بر لیتر

 b66/1±58/92

 b98/0±56/47

 b27/0±10/25

50 گرم بر لیتر

 c65/2±41/52

 c74/0±45/41

 c74/0±69/15

100 گرم بر لیتر

 d02/1±65/19

 d34/0±65/19

 d08/0±20/7

برگ

شاهد

 a18/5±98/151

 a20/1±41/65

 a75/0±88/29

25 گرم بر لیتر

 b08/1±45/43

 b54/0±78/22

 b06/0±84/15

50 گرم بر لیتر

 c03/1±41/15

 c14/0±47/10

 c04/0±55/6

100 گرم بر لیتر

 d65/0±21/8

 d24/0±32/6

 d02/0±68/3

گل

شاهد

 a32/4±54/149

 a74/0±47/63

 a85/0±78/30

25 گرم بر لیتر

 b98/0±50/45

 b36/0±42/18

 b36/0±32/12

50 گرم بر لیتر

 c31/1±68/15

 c19/0±88/9

 c07/0±96/5

100 گرم بر لیتر

 d78/0±92/5

 d14/0±12/4

 d01/0±13/2

حروف متفاوت در هر ستون­ نشان دهنده اختلاف معنی­دار در سطح احتمال 5 درصد می باشد. دادها به صورت mean±SE نشان داده شده است. آنالیز آماری به صورت جداگانه و مستقل از یکدیگر برای غلظت‌های مختلف هر اندام انجام شده است.

 

پروتئین محلول کل، فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدان و محتوای مالون دی آلدهید: اثر غلظت­های مختلف عصاره اندام­های پیچک صحرایی بر محتوای پروتئین محلول کل، فعالیت آنزیم­های کاتالاز و پراکسیداز و محتوای مالون دی آلدهید اندام هوایی و ریشه دانه رست­های گندم به ترتیب در جدول­های 3 و 4 نشان داده شده­اند. آنالیز آماری داده­ها نشان دهنده تغییرات معنی­دار در شاخص­های فیزیولوژیک ذکر شده تحت تیمارهای مختلف می­باشد. پروتئین محلول کل اندام هوایی تغییرات معنی­داری در هیچ یک از غلظت های عصاره ریشه نداشت. در مقابل تقریباً اکثر غلظت های عصاره ساقه، برگ و گل بخصوص غلظت های 50 و 100 گرم بر لیتر موجب افزایش معنی­دار در محتوای پروتئین محلول کل اندام هوایی دانه رست­های گندم شدند. غلظت 50 گرم بر لیتر عصاره برگ بیشترین تأثیر را در افزایش پروتئین محلول کل اندام هوایی داشت بطوریکه موجب افزایش 78/43 درصدی نسبت به شاهد شد (جدول 2). مشابه محتوای پروئین محلول کل اندام هوایی، این شاخص در ریشه دانه رست­های گندم نیز با افزایش غلظت عصاره­ها افزایش یافت. از میان تیمارهای مختلف، غلظت 100 گرم بر لیتر عصاره گل بیشترین تأثیر را در افزایش محتوای پروتئین محلول کل ریشه داشت که این افزایش به اندازه 29/61 درصد نسبت به شاهد بود (جدول 3).

در حالت کلی غلظت پایین (25 گرم بر لیتر) عصاره­ها موجب افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز در هر دو اندام هوایی و ریشه شد. بیشترین افزایش در فعالیت آنزیم کاتالاز اندام هوایی (جدول 1) و ریشه (جدول 2) به ترتیب در غلظت 25 گرم بر لیتر عصاره ساقه و برگ مشاهده گردید که به ترتیب به اندازه 42/41 و 80/42 درصد نسبت به شاهد بود. بیشترین کاهش معنی­دار در فعالیت آنزیم کاتالاز اندام هوایی (جدول 1) و ریشه (جدول 2) به ترتیب در غلظت 100 گرم بر لیتر عصاره­های برگ و گل مشاهده گردید که به اندازه 92/97 و 03/96 درصد نسبت به شاهد بود. فعالیت آنزیم پراکسیداز تقریباً در همه غلظت­های عصاره اندام­های مختلف روند کاهشی از خود نشان داد که در غلظت 100 گرم بر لیتر به کمترین میزان خود رسید. غلظت 100 گرم بر لیتر عصاره اندام­های برگ و گل به ترتیب بیشترین اثر کاهشی بر فعالیت آنزیم پراکسیداز اندام هوایی (جدول 1) و ریشه (جدول 2) داشت که به ترتیب به اندازه 34/94 و 73/89 درصد نسبت به شاهد بود.

 

جدول 3- اثر غلظت­های مختلف عصاره اندام­های پیچک صحرایی بر محتوای پروتئین محلول کل، فعالیت آنزیم کاتالاز، پراکسیداز و محتوای مالون دی آلدهید اندام هوایی دانه رست­های گندم. حروف مختلف در هر ستون نشان دهنده اختلاف معنی­دار در سطح احتمال 5 درصد می­باشد.

تیمارها

پروتئین محلول کل

(mg g-1 FW)

فعالیت کاتالاز

(mM H2O2 mg-1 pr min-1)

فعالیت پراکسیداز

(mM tetraguiacol mg-1 pr min-1)

مالون دی آلدهید

(µg mg-1 FW)

ریشه

شاهد

a03/0±54/6

b91/0±00/17

a18/0±59/19

c01/0±18/3

25 گرم بر لیتر

a05/0±25/7

a78/0±81/25

b11/0±33/15

c02/0±25/3

50 گرم بر لیتر

a15/0±43/7

c04/0±82/1

b08/0±51/14

b02/0±45/5

100 گرم بر لیتر

a05/0±12/6

c01/0±50/0

c01/0±31/2

a03/0±84/7

ساقه

شاهد

ab02/0±82/6

b63/0±50/18

a09/0±11/20

bc11/0±21/4

25 گرم بر لیتر

a25/0±65/7

a47/0±58/31

b02/0±28/17

c03/0±89/3

50 گرم بر لیتر

ab01/0±59/6

c21/0±56/2

b02/0±22/16

b03/0±48/5

100 گرم بر لیتر

a06/0±21/5

c02/0±63/0

c01/0±20/3

a09/0±04/8

برگ

شاهد

c04/0±89/5

a98/0±73/19

a08/0±13/17

d08/0±08/3

25 گرم بر لیتر

b07/0±96/8

a14/0±23/19

b07/0±02/13

c07/0±04/6

50 گرم بر لیتر

a09/0±48/10

b03/0±03/1

c03/0±50/9

b11/0±57/10

100 گرم بر لیتر

ab03/0±52/9

b01/0±41/0

d00/0±97/0

a12/0±09/14

گل

شاهد

b01/0±05/6

b69/0±58/17

a10/0±54/18

c04/0±21/3

25 گرم بر لیتر

ab05/0±51/7

a02/1±74/29

a07/0±98/18

c04/0±97/3

50 گرم بر لیتر

a07/0±27/9

c06/0±01/2

b02/0±86/12

b06/0±25/6

100 گرم بر لیتر

a03/0±32/9

c02/0±54/0

c02/0±11/4

a03/0±41/9

حروف متفاوت در هر ستون­ نشان دهنده اختلاف معنی­دار در سطح احتمال 5 درصد می باشد. دادها به صورت mean±SE نشان داده شده است. آنالیز آماری به صورت جداگانه و مستقل از یکدیگر برای غلظت‌های مختلف هر اندام انجام شده است.

 

غلظت‌های مختلف عصاره اندام­های پیچک صحرایی بخصوص غلظت­های 50 و 100 گرم بر لیتر موجب افزایش معنی­دار در محتوای مالون دی آلدهید اندام هوایی و ریشه شد که مشابه شاخص‌های فیزیولوژیک دیگر بیشترین اثر در غلظت 100 گرم بر لیتر مشاهده گردید. غلظت 100 گرم بر لیتر عصاره برگ و گل به ترتیب موجب افزایش 14/78 و 82/63 درصدی در محتوای مالون دی آلدهید اندام هوایی (جدول 1) و ریشه (جدول 2) دانه رست­های گندم شد.

 

جدول 4- اثر غلظت­های مختلف عصاره اندام­های پیچک صحرایی بر محتوای پروتئین محلول کل، فعالیت آنزیم کاتالاز، پراکسیداز و محتوای مالون دی آلدهید ریشه دانه رست­های گندم. حروف مختلف در هر ستون نشان دهنده اختلاف معنی­دار در سطح احتمال 5 درصد می­باشد.

تیمارها

پروتئین محلول کل

(mg g-1 FW)

فعالیت کاتالاز

(mM H2O2 mg-1 pr min-1)

فعالیت پراکسیداز

(mM tetraguiacol mg-1 pr min-1)

مالون دی آلدهید

(µg mg-1 FW)

ریشه

شاهد

b01/0±80/4

b02/0±78/20

a30/0±89/25

c04/0±11/3

25 گرم بر لیتر

ab05/0±50/5

a12/0±03/32

b16/0±65/20

c03/0±74/3

50 گرم بر لیتر

ab02/0±62/5

c01/0±72/8

c03/0±88/17

b04/0±65/5

100 گرم بر لیتر

a07/0±01/6

d04/0±25/1

d07/0±65/8

a05/0±01/8

ساقه

شاهد

c08/0±18/4

b20/0±32/19

a02/0±54/23

b01/0±85/3

25 گرم بر لیتر

bc03/0±63/5

a10/0±25/28

b05/0±33/20

ab01/0±11/4

50 گرم بر لیتر

ab01/0±67/6

c04/0±33/7

c01/0±70/18

b02/0±79/3

100 گرم بر لیتر

a07/0±13/7

d00/0±42/1

d01/0±45/7

a10/0±52/5

برگ

شاهد

c04/0±11/5

b07/0±33/20

a14/0±12/24

c01/0±06/4

25 گرم بر لیتر

b04/0±02/7

a05/0±54/35

b04/0±00/19

c02/0±73/4

50 گرم بر لیتر

a05/0±06/9

c01/0±14/11

c03/0±70/14

b02/0±28/6

100 گرم بر لیتر

a01/0±25/9

d01/0±25/3

d02/0±25/6

a04/0±47/8

گل

شاهد

c03/0±25/4

a14/0±41/21

a13/0±14/25

b02/0±19/3

25 گرم بر لیتر

b04/0±98/7

a10/0±73/22

b09/0±02/18

b04/0±45/3

50 گرم بر لیتر

a09/0±58/10

b06/0±14/4

c10/0±86/12

a03/0±37/7

100 گرم بر لیتر

a08/0±98/10

c02/0±85/0

d04/0±58/2

a07/0±82/8

حروف متفاوت در هر ستون­ نشان دهنده اختلاف معنی­دار در سطح احتمال 5 درصد می باشد. دادها به صورت mean±SE نشان داده شده است. آنالیز آماری به صورت جداگانه و مستقل از یکدیگر برای غلظت‌های مختلف هر اندام انجام شده است.

 

بحث و نتیجه گیری

در پژوهش حاضر عصاره اندام­های مختلف علف هرز پیچک صحرایی، جوانه زنی، رشد، محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی، پروتئین محلول کل، فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدان و محتوای مالون دی آلدهید دانه رست­های گندم را تحث تأثیر قرار داد. همچنین ترکیبات شیمیایی عصاره اندام­های مختلف با استفاده از دستگاه GC-MS شناسایی شد. ترکیبات غالب در عصاره اندام­ها بیشتر متعلق به اسیدهای چرب بودند. ترکیباتی همچون لینولئیک اسید و اولئیک اسید و مشتقات آنها که متعلق به خانواده اسیدهای چرب هستند بیشترین فراوانی را از خود نشان دادند. در مطالعه‌ای ترکیبات شیمیایی عصاره الکلی علف هرز پیچک صحرایی با استفاده از تکنیک GC/MS مطالعه شده و ترکیباتی مانند اولئیک اسید، لینولئیک اسید، لینولنیک اسید، پالمیتیک اسید و استیریک اسید از اندام­های مختلف پیچک صحرایی گزارش شده است (22). نتایج  نشان دادند که اثر عصاره اندام‌های مختلف پیچک صحرایی بر جوانه‌زنی و رشد دانه رست‌های گندم یکسان نیست و بسته به نوع اندام متفاوت می‌باشد. یکی از دلایل این موضوع می‌تواند به تفاوت در نوع و غلظت ترکیبات آللوشیمیایی موجود در اندام‌های مختلف مربوط باشد. به عبارتی مواد آللوشمیایی تولید شده در اندام‌های مختلف یک گیاه می‌توانند به لحاظ ترکیب و غلظت متفاوت باشند و اثرات آللوپاتیکی متفاوتی از خود نشان دهند. در برخی از پژوهش­های پیشین اثرات آللوپاتیک گیاهان بخصوص علف­های هرز گزارش شده است. یارنیا و همکاران (8) گزارش کرده‌اند که اثرات آللوپاتیکی عصاره اندام­های مختلف پیچک صحرایی (ریشه، ساقه، برگ و کل گیاه) کاملاً متفاوت بوده و رشد و عملکرد گندم را هم در شرایط گلخانه و هم در شرایط مزرعه به شدت تحت تأثیر قرار می­دهد. در مطالعه­ای دیگر نشان داده شده است که عصاره گیاه بومادران پتانسیل بالایی در کاهش جوانه زنی و رشد علف هرز تاج خروس وحشی دارد (7). بر اساس یافته­های پژوهش حاضر، ترکیبات آللوشیمیایی موجود در عصاره اتانولی اندام‌های مختلف گیاه پیچک صحرایی پتانسیل بالایی در کاهش جوانه زنی و رشد گندم دارند. از مکانیسم‌های شناخته شده برای ترکیبات آللوشیمایی در کاهش جوانه زنی بذرها می‌توان به مهار فعالیت آنزیم آلفا-آمیلاز، کاهش جذب آب، تغییر در محتوای جیبرلیک اسید، مهار آنزیم‌های درگیر در گلیکولیز و مهار تنفس در میتوکندری اشاره کرد (9، 27، 29، 33).

کلروفیل­ها اجزای اصلی کمپلکس رنگیزه-پروتئین در گیاهان هستند که در غشاهای فتوسنتزی قرار گرفته و نقش عمده ای در فتوسنتز دارند. در این پژوهش محتوای کلروفیل های a و b دانه رست­های گندم تحت تیمار عصاره الکلی اندام‌های مختلف پیچک صحرایی کاهش یافت که همسو با نتایج پژوهش­ فرهودی (5) می­باشد که اظهار کرده است عصاره الکلی اکالیپتوس موجب کاهش کلروفیل گیاه توق می­شود. از نتایج حاضر می‌توان دریافت که مواد آللوشیمیایی موجود در عصاره پیچک صحرایی قادر هستند بیوسنتز کلروفیل را مختل کنند. به عقیده مبارک و همکاران (26) عصاره گیاهان می­توانند از طریق مهار بیوستنز کلروفیل، افزایش تخریب و تجزیه کلروفیل و یا هر دو روش منجر به کاهش محتوای کلروفیل شوند. یکی از دلایل کاهش رشد دانه رست­های گندم تحت تیمار عصاره پیچک صحرایی می­تواند به کاهش میزان کلروفیل­ها مربوط باشد. از طرفی تیمار دانه رست‌های گندم با عصاره الکلی پیچک صحرایی موجب کاهش در محتوای کاروتنوئیدها شد. کاهش شدید در محتوی کاروتنوئیدها می­تواند اثرات تنش و به دنبال آن کاهش رشد را شدت بخشد. کاروتنوئیدها یکی از رنگیزه های مهم فتوسنتزی هستند که بیشتر نقش محافظتی از ساختارهای فتوسنتزی را بر عهده دارند (37). کاهش میزان کاروتنوئیدها منجر به کاهش محافظت نوری شده و به دنبال آن موجب القای تنش اکسیداتیو و متعاقباً کاهش رشد می­شود.  

بر اساس نتایج حاضر بیشتر عصاره­ها اثر افزایشی بر محتوای پروتئین محلول کل دارند که احتمالاً می­تواند یک نوع پاسخ مثبت به تنش ایجاد شده توسط مواد آللوشیمیایی باشد تا از اثرات تنش بکاهد. مطالعات پیشین هر دو اثرات کاهشی و افزایشی در محتوای پروتئین محلول کل گیاهان تحت تیمار مواد آللوشیمیایی را گزارش کرده اند (16، 17). فعالیت آنزیم­های کاتالاز و پراکسیداز اندام هوایی و ریشه دانه رست­های گندم در پاسخ به عصاره اندام­های پیچک صحرایی تغییرات معنی­داری داشت. این آنزیم­ها مسئول جاروب کردن گونه­های فعال اکسیژن در سلول هستند. گونه‌های فعال اکسیژن که در سلول­های تحت تنش به صورت کنترل نشده تولید می­شوند، می­توانند موجب تخریب غشاهای سلول شده و نشت غشاها را افزایش دهند. افزایش فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدان در پاسخ به تنش­های محیطی از جمله آللوپاتی گزارش شده است (23). در پژوهش حاضر فعالیت آنزیم کاتالاز در غلظت­های پایین عصاره­ها افزایش یافت و غلظت­های بالاتر فعالیت این آنزیم را مهار کردند. فعالیت آنزیم پراکسیداز بیشتر روند کاهشی داشت و احتمال می­رود که مواد آللوشیمایی موجود در عصاره پیچک صحرایی باعث مهار فعالیت این آنزیم­ها شده باشند. نتایج حاضر همسو با یافته های لیو و همکاران  (25) می­باشد که اظهار کرده­اند فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدان در غلظت­های پایین عصاره­ها افزایش و غلظت­های بالاتر فعالیت این آنزیم­ها را مهار می­کند. یکی از پیامدهای تنش­های محیطی مانند آللوپاتی، افزایش کنترل نشده گونه­های فعال اکسیژن در سلول می­باشد. گیاهان در پاسخ به تولید کنترل نشده گونه‌های فعال اکسیژن طیف وسیعی از سیستم‌های دفاعی را فعال می‌کنند. یک از این این سیستم‌های دفاعی، سیستم دفاعی آنزیمی می‌باشد. آنزیم‌های آنتی اکسیدان می‌توانند به طور مستقیم رادیکال‌های آزاد مانند پراکسید هیدروژن را به ترکیبات کم خطر تبدیل کنند. افزایش گونه­های فعال اکسیژن موجب تخریب لیپیدها و یا به عبارتی پراکسیداسیون لیپیدها می­شود که نتیجه آن افزایش محتوی مالون دی آلدهید می­باشد (24، 32). ماالون دی آلدهید نشانگر مناسبی برای درک میزان پراکسیداسیون لیپیدها و میزان تنش اکسیداتیو در گیاهان می­باشد. تخریب غشاهای سلولی صدمات جبران ناپذیری به سلول وارد می­کند بطوریکه موجب افزایش نشت غشایی شده و در نهایت منجر به مرگ سلول­ها می شود. نتایج حاضر نشان داد که با افزایش غلظت عصاره­ها محتوای مالون دی آلدهید در هر دوی اندام هوایی و ریشه افزایش یافت که همسو با یافته های دینگ و همکاران (15) حسین و همکاران  (20) می­باشد. افزایش محتوای مالون دی آلدهید در اندام هوایی و ریشه دانه رست­های گندم نشان دهنده پتانسیل بالای مواد آللوشیمیایی موجود در عصاره پیچک صحرایی در ایجاد تنش اکسیداتیو در دانه رست­های گندم می­باشد با توجه به نتایج حاضر، به نظر می‌رسد افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز در غلظت پایین عصاره‌ها مانع از افزایش غلظت رادیکال‌های آزاد در سلول شده و مانع از پراکسیداسیون لیپیدها شده است. در غلظت‌های بالاتر عصاره که فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز به شدت مهار شده است، افزایش مالون دی آلدهید در اندام هوایی و ریشه دانه رست‌های گندم مشاهده شد که نشان دهنده نقش این آنزیم ها در خنثی سازی رادیکال‌های آزاد اکسیژن و جلوگیری از پراکسیداسیون لیپیدها می‌باشد.  

از نتایج پژوهش حاضر نتیجه گیری می‌شود که مواد آللوشیمیایی موجود در عصاره اتانولی اندام­های مختلف علف هرز پیچک صحرایی پتانسیل بالایی در کاهش رشد و همچنین اختلال فرآیندهای فیزیولوژیک دانه رست­های گندم دارد و موجب تنش اکسیداتیو می­شود.

1- احمدی، خ؛ امینی دهقی، م و علیپور گراوند، س. 1397. ارزیابی اثر آللوپاتی عصاره اندام‌های پیچک و پنیرک صحرایی بر خصوصیات جوانه‌زنی و پارامترهای رشد سه رقم کنجد. تحقیقات بذر، 8(29): 7-14.
2- بابایی نژاد، ب؛ دادخواه، ع؛ آلبوغبیش، ج و رستمی، م. 1395. اثر دگرآسیبی بقایای چغندرقند و کلزا بر پیچک صحرایی در شرایط آزمایشگاه. بوم شناسی گیاهان زراعی، 12(4): 19-26.
3- حاتمی همپا، ا؛ جوانمرد، ع؛ آل ابراهیم، م و سفالیان، ا. 1397. اثرات آللوپاتیک عصاره آبی سورگوم و تلخه بر رشد گیاهچه و فعالیت‌ آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت در گندم، چغندرقند، سلمه‌تره و تاج خروس. مطالعات حفاظت گیاهان، 32(1): 101-119.
4- صفاهانی لنگرودی، ع و قوشچی، ف. 1393. تأثیر عصاره آبی و بقایای چند گونه علف هرز بر جوانه‌زنی و رشد گیاهچه گندم. مجله پژوهشهای گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، 27(1): 100-109.
5- فرهودی، ر. 1394. بررسی تاثیر عصاره الکلی اکالیپتوس (Eucalyptus camaldulesis) بر فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان، فعالیت آنزیم ساکاروز سنتتاز و تخریب غشاهای سلولی گیاهچه توق (Xantium strumarium). مجله پژوهش‌های گیاهی، 28(5): 1077-1087.
6- ممتازی، ف. 1397. بررسی اثر آللوپاتی بقایای آفتابگردان بر جوانه زنی و رشد گیاهچه گندم و کلزا. مجله علمی- پژوهشی اکوفیزیولوژی گیاهی، 10(34): 260-264.
7- نیازی پور، غ؛ اهتمام، م ح و کریم مجنی، ح. 1397. مقایسه اثرات دگرآسیبی عصاره دوگونه بومادران Achillea pachycephala Rech. F.) و (Achillea nobilis L) بر علف هرز تاج خروس (Amaranthus retroflexus L.). مجله پژوهشهای گیاهی، 31(2): 359-372.
8- یارنیا، م؛ فرج‌زاده معماری تبریزی، ا؛ احمدزاده، و و نوبری، ن. 1389. اثر آللوپاتی علف هرز پیچک صحرایی ( Convolvulus arvensis L.) بر گندم  .(Triticum aestivum L.)دانش کشاورزی وتولید پایدار، 20(1): 153-167.
 
9- Bakkali F, Averbeck S, Averbeck D, and Idaomar, M. 2008. Biological effects of essential oils - A review. Food and Chemical Toxicology, 46(2), 446–475.
10- Boominathan R and Doran P. 2002. Ni-induced oxidative stress in roots of the Ni hyperaccumulator, Ayssum bertolonii. New Phytologist. 156(2): 205–215.
11- Bradford M M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein using the principle of protein dye binding. Analytical Biochemistry. 72(1): 248–254.
12- Carvalho MSS, Andrade-Vieira LF, Santos FE, dos Correa FF, das Graças Cardoso M, and Vilela LR. 2019. Allelopathic potential and phytochemical screening of ethanolic extracts from five species of Amaranthus spp. in the plant model Lactuca sativa. Scientia Horticulturae. 245:90-98.
13- Chance B and Maehly AC. 1955. Assays of catalases and peroxidases. Methods of Biochemical Analysis. 1(2): 773–775.
14- Dere Ş, Güneş T and Sivaci R. 1998. Spectrophotometric determination of chlorophyll a, b and total caretenoid contents of some algae species using different solvents. Turkish Journal of Botany, 22: 13–17.
15- Ding H, Cheng Z, Liu M, Hayat S, and Feng H. 2016. Garlic exerts allelopathic effects on pepper physiology in a hydroponic co-culture system. Biology Open. 5(5): 631–637.
16- El-Kenany ET, El-Darier SM, Abdellatif AA, and Shaklol SM. 2017. Allelopathic potential of invasive species: Nicotiana glauca Graham on some ecological and physiological aspects of Medicago sativa L. and Triticum aestivum L. Rendiconti Lincei. 28(1): 159–167.
17- Ghayal NA, Biware MV and Dhumal KN. 2014. Effect of leachates of alien weeds on seed germination, seedling growth and physiology in mungbean. International Journal of Agriculture and Biosciences. 3(4): 141-148. 
18- Gniazdowska A, and Bogatek R. 2005. Allelopathic interactions between plants. Multi site action of allelochemicals. Acta Physiologiae Plantarum. 27(3): 395–407.
19- Hua Q, Liu YG, Yan, ZL, Zeng GM, Liu SB, Wang WJ, Tan XF, Deng JQ, Tang X and Wang QP. 2018. Allelopathic effect of the rice straw aqueous extract on the growth of Microcystis aeruginosa. Ecotoxicology and Environmental Safety.148: 953-959.
20- Hussain I, Singh NB, Singh A, and Singh H. 2017. Allelopathic potential of sesame plant leachate against Cyperus rotundus L. Annals of Agrarian Science. 15(1): 141-147.
21- Inderjit CRM, and Vivanco JM. 2006. Can plant biochemistry contribute to understanding of invasion ecology? Trends in Plant Science. 11(12): 574–580.
22- Kaur M, and Kalia A. 2012. Convolvulus arvensis: A useful weed. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. 4(1): 38–40.
23- Li J, and Jin Z. 2010. Potential allelopathic effects of Mikania micrantha on the seed germination and seedling growth of Coix lacryma-jobi. Weed Biology and Management. 10(3): 194–201.
24- Lin CC, and Kao CH. 2000. Effect of NaCl stress on H2O2 metabolism in rice leaves. Plant Growth Regulation. 30: 151-155.
25- Liu J, Li D, Wang D, Liu Y and Song, H. 2017. Allelopathic Effects, Physiological Responses and Phenolic Compounds in Litter Extracts of Juniperus rigidaSieb. et Zucc. Chemistry and Biodiversity. 14(8): 1-9.
26- M’barek K, Zribi I, Ullah MJ and Haouala R. 2019. The mode of action of allelochemicals aqueous leaf extracts of some Cupressaceae species on lettuce. Scientia Horticulturae. 252: 29-37.
27- Madany MMY and Saleh AM. 2015. Phytotoxicity of Euphorbia helioscopia L. on Triticum aestivum L. and Pisum sativum L. Annals of Agricultural Sciences. 60(1): 141–151.
28- Mitra S, Mobarak SH, Karmakar A and Barik A. 2019. Activities of antioxidant enzymes in three species of Ludwigia weeds on feeding by Altica cyanea. Journal of King Saud University-Science. 31(4): 1522-1527.
29- Muscolo A, Panuccio M. R. & Sidari M. 2001. The effect of phenols on respiratory enzymes in seed germination. Respiratory enzyme activities during germination of Pinus laricio seeds treated with phenols extracted from different forest soils. Plant Growth Regulation. 35: 31-35
30- Omezzine F, Ladhari A, and Haouala R. 2014. Physiological and biochemical mechanisms of allelochemicals in aqueous extracts of diploid and mixoploid Trigonella foenum-graecum L. South African Journal of Botany. 93: 167–178.
31- Rice, EL. 1984. Allelopathy (2nd ed.). Academic press.
32- Shah K, Kumar RG, Verma S, and Dubey RS. 2001. Effect of cadmium on lipid peroxidation, superoxide anion generation and activities of antioxidant enzymes in growing rice seedlings. Plant Science. 161(6): 1135-1144.
33- Tawaha A. M., and Turk M. A. 2003. Allelopathic Effects of Black Mustard (Brassica nigra) on Germination and Growth of Wild Barley (Hordeum spontaneum). Journal of Agronomy and Crop Science, 189(5), 298–303.
34- Wang Q, Xu Z, Hu T, Rehman HU, Chen H, Li Z, Ding B and Hu H. 2014. Allelopathic activity and chemical constituents of walnut (Juglans regia) leaf litter in walnut-winter vegetable agroforestry system. Natural Product Research. (28)22: 2017-2020.
35- Weir TL, Park SW and Vivanco JM. 2004. Biochemical and physiological mechanisms mediated by allelochemicals. Current Opinion in Plant Biology, 7(4): 472–479.
36- Yoneyama K, and Natsume M. 2019. Allelochemicals for plant-plant and plant-microbe interactions. pp. 1-18. In Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering. Elsevier.  
37- Young AJ. 1991. The photoprotective role of carotenoids in higher plants. Physiologia Plantarum. 83(4): 702-708.
مجله پژوهشهای گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)(علمی)
دوره 34، شماره 3
مهر 1400
صفحه 618-632
  • تاریخ دریافت: 30 اردیبهشت 1399
  • تاریخ پذیرش: 21 خرداد 1399