نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

چکیده

با توجه به اینکه کمبود فسفر موجب کاهش توانائی جذب آب می¬شود، اثر تشدیدکنندگی احتمالی کمبود فسفر بر تنش خشکی در دو رقم گیاه گوجه فرنگی (ارقام بهتا و پیاذر) مطالعه گردید. گیاهان در شرایط تغذیه کافی (25/0 میلی¬مولار) و کمبود (05/0 میلی¬مولار) فسفر تحت شرایط آبیاری (100 درصد ظرفیت مزرعه¬ای) و خشکی (60 درصد ظرفیت مزرعه¬ای) در گلخانه¬ و بستر پرلیت به مدت 8 هفته کاشته و سپس برداشت شدند. وزن خشک اندام هوائی و ریشه، فلوئورسانس کلروفیل و فتوسنتز تحت تاثیر تیمارهای کمبود فسفر و خشکی کاهش یافت و شدت کاهش در رقم بهتا بیش از رقم پیاذر بود. غلظت کلروفیل تحت تاثیر کمبود فسفر بصورت معنی¬داری کاهش یافت ولی غلظت آنتوسیانین¬های برگ افزایش پیدا کرد. برعکس، خشکی موجب کاهش غلظت آنتوسیانین¬ها شد. غلظت قندهای محلول و آمینواسیدهای آزاد تحت تاثیر کمبود فسفر، خشکی و یا هردو افزایش یافت، ولی اجزای پتانسیل آب برگ تحت تاثیر تیمارها قرار نگرفتند. نتایج نشان داد که رقم بهتا به هر دو تنش کمبود فسفر و خشکی حساس-تر از رقم پیاذر بوده با این¬حال کمبود فسفر و خشکی موجب تشدید تاثیر یکدیگر نشدند. به نظر می¬رسد افزایش انباشتگی قندهای محلول و آمینواسیدهای آزاد و کاهش هدایت روزنه¬ای در شرایط کمبود فسفر که به ترتیب موجب افزایش توانائی جذب آب و کاهش اتلاف آن شدند، از عوامل جلوگیری از این اثر تشدید کننده بودند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Influence of phosphorus deficiency on drought stress tolerance in two tomato (Solanum lycopersum L.) cultivars

چکیده [English]

Phosphorus (P) deficiency reduces plants ability for water uptake. In this work, possible intensifying influence of P deficiency on the effect of drought stress was studied in two cultivars of tomato (Behta and Piazar) plants. Plants were cultivated at adequate (0.25 mM) or low (0.05 mM) P supply under well-watered (100% of field capacity) or drought stress (60% of field capacity) conditions for 8 weeks in perlite under greenhouse conditions. Shoot and root dry weight, chlorophyll fluorescence parameters and net photosynthesis rate decreased under both P deficiency and drought conditions more pronouncedly in Behta than Piazar. Leaf concentration of chlorophylls decreased while anthocyanins concentration increased under P deficiency conditions. In contrast, drought stress resulted in reduction of anthocyanins concentration. Soluble carbohydrates and free amino acids concentrations increased under P deficiency, drought conditions or both. However, components of leaf water relations were not influenced by these treatments. Results showed that, two studied cultivars were different regarding P deficiency and drought stress tolerance. However, P deficiency did not strengthen the effect of drought stress. Increase in the concentration of soluble sugars and free amino acids and reduction of stomatal conductance that promotes water uptake ability and reduces water loss, respectively, involved in prevention of the intensifying effect of P deficiency on drought stress in tomato plants.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drought
  • non-structural carbohydrates
  • phosphorus deficiency
  • Photosynthesis
  • Water relations

تأثیر کمبود فسفر بر تحمل تنش خشکی در دو رقم گیاه گوجه‌فرنگی
(
Solanum lycopersum L.)

رقیه حاجی بلند*، الناز رادپور و باهره پاسبانی

تبریز، دانشگاه تبریز، دانشکده علوم طبیعی، گروه زیست‌شناسی گیاهی

تاریخ دریافت: 11/6/91               تاریخ پذیرش: 9/9/92 

چکیده

با توجه به اینکه کمبود فسفر موجب کاهش توانایی جذب آب می­شود، اثر تشدیدکنندگی احتمالی کمبود فسفر بر تنش خشکی در دو رقم گیاه گوجه‌فرنگی (ارقام بهتا و پیاذر) مطالعه گردید. گیاهان در شرایط تغذیه کافی (25/0 میلی­مولار) و کمبود (05/0 میلی­مولار) فسفر در شرایط آبیاری (100 درصد ظرفیت مزرعه­ای) و خشکی (60 درصد ظرفیت مزرعه­ای) در گلخانه­ و بستر پرلیت به مدت 8 هفته کاشته و بعد برداشت شدند. وزن خشک اندام هوایی و ریشه، فلوئورسانس کلروفیل و فتوسنتز تحت تأثیر تیمارهای کمبود فسفر و خشکی کاهش یافت و شدت کاهش در رقم بهتا بیش از رقم پیاذر بود. غلظت کلروفیل تحت تأثیر کمبود فسفر بصورت معنی­داری کاهش یافت ولی غلظت آنتوسیانین­های برگ افزایش پیدا کرد. بعکس، خشکی موجب کاهش غلظت آنتوسیانین­ها شد. غلظت قندهای محلول و آمینواسیدهای آزاد تحت تأثیر کمبود فسفر، خشکی و یا هر دو افزایش یافت، ولی اجزای پتانسیل آب برگ تحت تأثیر تیمارها قرار نگرفتند. نتایج نشان داد که رقم بهتا به هر دو تنش کمبود فسفر و خشکی حساس­تر از رقم پیاذر بوده، با این­حال کمبود فسفر و خشکی موجب تشدید تأثیر یکدیگر نشدند. بنابراین به نظر می­رسد افزایش انباشتگی قندهای محلول و آمینواسیدهای آزاد و کاهش هدایت روزنه­ای در شرایط کمبود فسفر که به‌ترتیب موجب افزایش توانایی جذب آب و کاهش اتلاف آن شدند، از عوامل جلوگیری از این اثر تشدیدکننده بودند.

واژه‌های کلیدی: روابط آبی، خشکی، فتوسنتز، قندهای غیرساختاری، کمبود فسفر

* نویسنده مسئول، تلفن: 3392719 0411 ، پست الکترونیکی: ehsan@tabrizu.ac.ir 

مقدمه

 

فسفر یکی از عناصر پرمصرف غذایی است که دارای نقش­های متعددی در ساختار سلول و عملکرد کاتالیتیک در متابولیسم گیاهان است. این عنصر در ساختمان اسیدهای نوکلئیک و فسفولیپیدها شرکت می­کند، و جزء مهمی از مولکول­هایی مانند ATP و کوآنزیم­ها بوده و با تشکیل استر با ترکیباتی نظیر قندها، ایجاد مولکول­های واکنشگر می‌نماید و در نتیجه در متابولیسم انرژی دارای نقش کلیدی است (13).

کمبود فسفر موجب اختلال در رشد گیاه شده و جنبه­های مختلف متابولیسم آن را تحت تأثیر قرار می­دهد. البته فعالیت آنزیم­های مهم تثبیت دی­اکسیدکربن در شرایط کمبود فسفر کاهش می­یابد. همچنین کمبود بلندمدت فسفر موجب کاهش فتوسنتز به ­دلیل کاهش بازیافت ریبولوز بیس فسفات و ATP می­شود (16). صادرات فراورده­های فتوسنتزی نیز در کمبود فسفر به ­دلیل کاهش دسترسی به ATP و کاهش تقاضای اندام­های مخزن افت می­کند (29). با این­حال به دلیل این­ که کمبود فسفر همزمان موجب ممانعت از رشد گیاه و کاهش مصرف قندها می­شود، انباشتگی فراورده­های فتوسنتزی یکی از عوارض کمبود این عنصر در گیاهان است (13). همچنین کمبود فسفر موجب کاهش فعالیت ناقل همبر فسفات و تریوز فسفات در غشای کلروپلاستی شده و به دلیل انباشتگی گلیسرآلدئید-3- فسفات در استروما و تحریک فعالیت ADP- گلوکز پیروفسفریلاز، نشاسته بیشتری ساخته می شود (26).

یکی دیگر از مهمترین نتایج کمبود فسفر در گیاهان، کاهش گسترش سلول، جلوگیری از رشد برگ­ها و کوتاهی قد گیاهان است. این عوارض به دلیل کاهش هدایت هیدرولیک ریشه در شرایط کمبود فسفر است، بنابراین در دسترس نبودن آب کافی برای گسترش سلول­ها در اندام هوایی، موجب کوچک ماندن برگ­ها و جلوگیری از رشد اندام هوایی است (6). کمبود فسفر موجب افزایش انتقال آبسیزیک اسید در آوند چوب می­شود (17) که ممکن است مربوط به اختلال در روابط آبی گیاه باشد.

کمبودهای تغذیه­ای در گیاهان، موجب افزایش حساسیت آنها به تنش­های محیطی می­شود (10). این فرایند ممکن است بصورت غیرمستقیم رخ دهد، به نحوی که کاهش عمومی رشد و نمو و قدرت رقابت به دنبال کمبود تغذیه ای، موجب کاهش بیش از پیش تولید ماده خشک در شرایط تنش­بار محیطی می­گردد. در برخی شرایط تأثیر کمبود تغذیه‌ای بر افزایش حساسیت به تنش محیطی، مستقیم است؛ به‌طوری‌که به دلیل نقش ویژه یک عنصر در متابولیسم و کارکرد یک مسیر آنزیمی معین، کمبود عنصر فوق بطور مستقیم موجب افزایش حساسیت به تنش محیطی خاص می‌گردد (10). مثال­هایی از اثر کمبود تغذیه­ای روی افزایش حساسیت به تنش­های محیطی، تأثیر کمبود پتاسیم در افزایش حساسیت به تنش خشکی، کمبود ازت و مولیبدن در کاهش تحمل به سرما و کمبود روی در افزایش حساسیت به شدت­های بالای نور است (10). همچنین کمبودهای تغذیه­ای موجب برهم خوردن تعادل در تولید هورمون­ها شده و از این طریق رشد گیاهان و تحمل تنش تحت تأثیر قرار می­گیرد. کمبود ازت و فسفر موجب به­هم خوردن تعادل آبسیزیک اسید و سیتوکینین­ها می­شود (36).

خشکی یکی از تنش­های مهم محیطی است که تولیدات کشاورزی را به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک دنیا تهدید می­کند. تحمل تنش خشکی وابستگی زیادی به گونه گیاهی و نیز ژنوتیپ یا رقم آن دارد (2و5). علاوه بر این، وضعیت تغذیه­ای گیاه نیز روی درجه تحمل آن به خشکی مؤثر است. کمبود پتاسیم موجب تشدید اثر تنش خشکی می‌شود و یا کاربرد کودهای سدیمی موجب تحمل بیشتر کم آبی می­گردد که به دلیل افزایش فشار اسمزی سلول­ها و افزایش قدرت جذب آب است (35). با این­حال، گزارش منتشر شده­ای در مورد اثر کمبود فسفر روی تحمل تنش خشکی انجام نشده است. با توجه به اینکه کمبود فسفر موجب کاهش قدرت جذب ریشه ای آب می­شود، انتظار می‌رود توانایی مقابله با خشکی در گیاهان دچار کمبود فسفر به دلیل تأثیر مستقیم کمبود این عنصر بر هدایت هیدرولیک ریشه­ها، کاهش یابد. افزایش رشد ریشه و کاهش همزمان سطح برگ­ها به‌عنوان سطح تعرق کننده در شرایط خشکی، مشابه پاسخی است که در شرایط کمبود فسفر نیز در گیاهان دیده می­شود و هر دو با واسطه آبسیزیک اسید عملی می­گردد (36). در عین حال، افزایش انباشتگی قندها که در کمبود فسفر رایج است (13)، می تواند به دلیل نقش آنها به‌عنوان مواد ایجاد کننده فشار اسمزی در مقابله با خشکی مؤثر باشد. بنابراین تأثیر کمبود فسفر می­تواند موجب تشدید اثر خشکی به دلیل کاهش هدایت هیدرولیک ریشه­ها و یا موجب تخفیف آن به دلیل افزایش فشار اسمزی شود.  

گیاه گوجه­فرنگی گونه­ای اقتصادی است و تولید آن بصورت مزرعه­ای و گلخانه­ای در کشور مرسوم است. ارقام مختلفی از این گونه در ایران کشت می­شود که برخی از آنها به دلیل پرمحصول بودن، زودرس بودن و یا کیفیت میوه بر ارقام دیگر ترجیح دارند. با اینحال ویژگی‌های دیگر این ارقام از نظر تحمل کمبودهای تغذیه­ای و یا شرایط تنشی بندرت مورد بررسی قرار گرفته­اند (1). در این پژوهش اثرات کمبود فسفر در دو رقم گیاه گوجه‌فرنگی شامل یک رقم بومی و یک رقم وارداتی، مورد مطالعه قرار گرفته و علاوه بر بررسی درجه تحمل کمبود فسفر، اثر خشکی به تنهایی و یا در ترکیب با کمبود فسفر در این ارقام مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف از این پژوهش علاوه بر معرفی رقمی با تحمل بیشتر نسبت به کمبود فسفر و تنش خشکی، مطالعه اثرات فیزیولوژیک تیمار همزمان کمبود فسفر و تنش خشکی بوده است. به این منظور شاخص‌های فیزیولوژیک رشد و فتوسنتز گیاهان و روابط آبی آنها بررسی شده و تأثیر کمبود فسفر بر این شاخص‌ها در شرایط آبیاری و خشکی مورد مطالعه قرار گرفته است.

مواد و روشها

کشت گیاهان و تیمارها: دو رقم گیاه گوجه‌فرنگی (Solanum lycopersum L.) شامل رقم تجاری بهتا و رقم محلی پیاذر به‌ترتیب از فروشندگان بذر و زارعان محلی تهیه شد. پس از انتخاب بذرهای سالم و یکنواخت، با استفاده از هیپوکلریت سدیم تجاری (10 درصد) ضدعفونی سطحی شده و پس از شستشو با آب مقطر به تشتک­های حاوی پرلیت شسته شده و مرطوب برای جوانه­زنی در تاریکی منتقل شدند. دانه‌رست­های سه­روزه به روشنایی منتقل شدند و آبیاری آنها با محلول غذایی هوگلند (14) و یا آب مقطر انجام شد. پس از یک هفته پیش کشت، گیاهان به گلدان­های دو لیتری منتقل شده و دو تیمار فسفر شامل کفایت (25/0 میلی‌مولار) و کمبود (05/0 میلی‌مولار) فسفر اعمال گردید و دو تیمار آبیاری شامل شاهد (آبیاری در حد ظرفیت مزرعه‌ای) و خشکی (آبیاری در حد 60 درصد ظرفیت مزرعه‌ای) آغاز شد. حجم محلول غذایی مورد استفاده به ازای هر گیاه از 100 میلی­لیتر در هفته آغاز و در مراحل پایانی رشد به 300 میلی لیتر در هفته رسید. افزودن آب و یا محلول غذایی برای رساندن گلدان­ها به ظرفیت مزرعه­ای مورد نظر، بعد از توزین روزانه انجام شد. گیاهان در شرایط گلخانه با دوره روشنایی 16 ساعت/8 ساعت، رطوبت 40/30 درصد و دمای C° 28/C° 19 (به‌ترتیب در دوره روشنایی/تاریکی) و شدت نور 400 میکرومول/ مترمربع/ثانیه رشد داده شدند. هشت هفته پس از آغاز تیمارها، گیاهان برداشت شدند.

برای تعیین وزن خشک، نمونه‌ها در دمای 70 درجه سانتی‌گراد به مدت 48 ساعت خشک شدند، سپس وزن آنها تعیین گردید. سنجش شاخص­های فلوئورسانس کلروفیل و تبادل گاز بر روی سومین برگ جوان و قبل از برداشت و توزین گیاهان انجام شد و سنجش رنگیزه­ها و متابولیت­ها بر روی نمونه­های تازه برداشت شده و یا نگهداری شده در ازت مایع انجام گردید.

سنجش شاخص­های فلوئورسانس کلروفیل: برای تعیین فلوئورسانس کلروفیل، از دستگاه فلوئورسانس‌سنج (OPTI-SCIENCES, ADC, UK) استفاده گردید. شاخص­های فلوئورسانس کلروفیل در برگ­های سازش یافته با تاریکی شامل F0 (فلوئورسانس پایه) و Fm (فلوئورسانس بیشینه) و شاخص­های فوق در برگ­های سازش یافته با روشنایی شامل Ft (شدت فلوئورسانس پایه) و Fms (شدت فلوئورسانس بیشینه) اندازه­گیری شد. سپس محاسبات لازم برای بدست آوردن سایر شاخص­ها ازجمله نسبت فلوئورسانس متغیر به پایه (Fv/F0)، کارآیی بیشینه فتوسیستم II  (Fv/Fm)، کارآیی عملی فتوسیستم II (F′v/F′m)، خاموش‌شدگی فتوشیمیایی (qP) و غیر فتوشیمیایی (qNP) انجام گردید (27). برای اندازه‌گیری شاخص­های مختلف تبادل گاز فتوسنتزی از دستگاه مربوط (LCA4, ADC, UK) استفاده شد. شاخص­های اندازه‌گیری شده شامل شدت فتوسنتز (A) بر حسب mol m-2s-1µ، تعرق (E) بر حسب mmol m-2s-1 و  هدایت روزنه‌ای (gs)

برحسب molm-2s-1 بود.

سنجش رنگیزه‌های برگ : برای سنجش مقدار رنگیزه‌های برگ، نمونه­های گیاهی با آب دوبار تقطیر شستشو شده و بر روی کاغذ صافی خشک شدند. پس از اندازه‌گیری وزن تر (تقریباً 200 میلی‌گرم)، نمونه­ها در داخل ورقه آلومینیومی قرار گرفته و در ازت مایع تا زمان سنجش نگهداری شدند. استخراج ماده مورد نظر با استفاده از حلال مربوطه بر روی یخ و با هاون چینی سرد انجام شد. غلظت کلروفیـل و کاروتنوئیدها به وسیله اسپکتروفتومتر، بعد از 24 ساعت استخـراج در استن 100 درصد تعییـن شد. جذب در 662، 645 و 662 و 470 نانومتر اندازه‌گیـری شده و غلظت کلروفیل b, a و کاروتنوئیدها طبق فرمول‌های مربوطه محاسبه شد (20). برای سنجش فلاونوئید­ها نمونه­های برگ در متانول حاوی آلومینیوم کلرید 2 درصد (یک میلی­لیتر برای 200 میلی­گرم وزن تر) استخراج شده و پس از سانتریفوژ، روشناور برداشت و جذب آن در طول موج 415 نانومتر قرائت شد. از غلظت های مختلف کوئرستین (صفر تا 20 میلی­گرم در لیتر) به‌عنوان استاندارد استفاده گردید و مقدار فلاونوئیدها براساس mg quercetin g-1 FW محاسبه شد (34). برای سنجش آنتوسیانین، عصاره حاصل از استخراج در حلال متانول: هیدروکلریک اسید (v/v 98 : 2) به مدت 20 دقیقه در  g1000 سانتریفوژ گردید. 5/0 میلـی‌لیتر از محلـول روشناور با 5/49 میلـی‌لیتر از بافـر یک میلی­مولار 2-(N-morpholino) ethanesulfonic acid) MES با pHهای 1 و 5/4 در بالن ژوژه‌های 50 میلـی‌لیتری ریخته شد، پس از 30 دقیقه جذب در 510 نانومتر اندازه‌گیری گردید. مقدار آنتوسیانیـن بر اساسFW mg cyanidin-3-glucoside g-1 گزارش شد  (30).

سنجش قند­های محلول و نشاسته: برای استخراج عصاره گیاهی به‌منظور سنجش کربوهیدرات‌ها از بافر فسفات پتاسیم 100 میلی­مولار (5/7 pH) استفاده شد. محلول روشناور برای سنجش قند محلول کل با استفاده از معرف آنترن- سولفوریک اسید و رسوب حاصل برای سنجش نشاسته با استفاده از معرف یداین- هیدروکلریک اسید مورد استفاده قرار گرفت. معرف آنترن - سولفوریک و عصاره گیاهی (روشناور) به نسبت 5:1 در داخل لوله‌های آزمایش شیشه‌ای ریخته شد و به مدت 10 دقیقه در دمای 100 درجه سانتی‌گراد در درون حمام آب گرم قرار گرفت. بعد از سرد شدن، جذب در 650 نانومتر اندازه‌گیری شد. برای تهیه محلول‌های استاندارد از غلظت‌های 0 تا 20 میلی­گرم گلوکز (Merck) استفاده شد و نتایج برحسب
g glucose g-1 FWµ بیان شد. رسوب حاصل از مرحله استخراج، در دی متیل سولفوکسید: هیدروکلریک اسید 8 نرمال (V/V 1:4) حل شد و در g12000 به مدت 15 دقیقه سانتریفوژ گردید. معرف یداین، عصاره گیاهی و آب مقطر به نسبت 1:1:5 در سل شیشه‌ای ریخته شد و بعد از 15 دقیقه در دمای اتاق جذب نمونه­ها در 600 نانومتر اندازه‌گیری شد. نتایج برحسب mg g-1 FW ارائه گردید. برای تهیه محلول‌های استاندارد از غلظت‌های 0 تا 10 میلی‌گرم نشاسته (Merck) استفاده شد (22).

سنجش آمینواسیدهای آزاد و پروتئین محلول: برای سنجش غلظت آمینواسیدهای آزاد کل، نمونه­ها در بافر فسفات 50 میلی­مولار (8/6 pH) همگن و استخراج شده و بعد از سانتریفوژ بر روی نمونه­های روشناور معرف نین‌هیدرین (محلول 1:5 رقیق شده از 350 میلی‌گرم نین‌هیدرین در 100 میلی لیتر اتانول) اضافه گردید و 7-4 دقیقه در دمای 100-70 درجه سانتیگراد در حمام آب قرار گرفت. پس از سرد شدن در حمام آب سرد، جذب نمونه ها در طول موج 570 نانومتر قرائت شد. از غلظت های مختلف گلیسین برای ترسیم منحنی استاندارد استفاده گردید (15). غلظت پروتئین کل به روش برادفورد و با استفاده از سرم آلبومین گاوی (Merck) به‌عنوان استاندارد و معرف تجاری برادفورد (Sigma) سنجش گردید (4).

سنجش اجزای پتانسیل آب برگ: پتانسیل آب برگ با استفاده از دستگاه اتاقک فشار (DTK-7000, Japan) اندازه­گیری شد. برای تعیین پتانسیل اسمزی، برگ­ها در هاون چینی و در دمای 4 درجه سانتیگراد سائیده شده و شیره حاصل سانتریفوژ گردید. روشناور بدست‌آمده، برای تعیین فشار اسمزی با استفاده از اسمزسنج (Herman Roebling MESSTECHNIK, Germany) بکار رفت.

طرح آزمایشی و تجزیه داده­ها: آزمایش در طرح بلوک های کامل تصادفی با دو سطح فسفر و دو سطح خشکی و چهار تکرار اجرا شد. تجزیه و تحلیل داده­ها با کمک نرم‌افزار سیگما استات (نسخه 02/3) با استفاده از تست توکی در سطح پنج درصد انجام گردید.

نتایج

رشد گیاهان در شرایط کمبود فسفر و تنش خشکی: وزن خشک اندام هوایی و ریشه، تحت تأثیر هر دو کمبود فسفر و خشکی کاهش یافت. با این­حال، دو رقم مورد مطالعه تفاوت­هایی از این نظر از خود نشان دادند. کاهش وزن خشک اندام هوایی و ریشه و طول ریشه تحت تأثیر کمبود فسفر در رقم پیاذر بمراتب کمتر از آن در رقم بهتا بود. این کاهش در مورد وزن خشک اندام هوایی 57 و 59 درصد، در رقم پیاذر ولی 69 و 63 درصد و در رقم بهتا (به‌ترتیب در شرایط شاهد و خشکی) بود. در رقم پیاذر وزن خشک ریشه بصورت معنی­داری تحت تأثیر کمبود فسفر قرار نگرفت، در حالی که در مورد رقم بهتا کاهش وزن خشک ریشه و طول آن تحت تأثیر کمبود فسفر به بیش از 60 درصد رسید. تیمار خشکی تنها در رقم بهتا و در شرایط تغذیه کافی فسفر موجب کاهش وزن خشک اندام هوایی و ریشه گردید و در مورد رقم پیاذر تأثیر معنی­داری در هیچ کدام از شرایط تغذیه کافی و کمبود فسفر نداشت (شکل 1).

غلظت رنگیزه‌های برگ، شاخص­های فلوئورسانس کلروفیل و تبادل گاز: غلظت کلروفیل a و b هر دو تحت تأثیر کمبود فسفر بصورت معنی­داری کاهش یافت، ولی اثر این تیمار روی غلظت کاروتنوئید و فلاونوئید برگ معنی دار نبود. این تغییرات در هر دو رقم بدون تفاوت قابل توجه مشاهده شد. بعکس سایر رنگیزه­ها، غلظت آنتوسیانین در گیاهان دچار کمبود فسفر و در هر دو رقم تحت شرایط شاهد و خشکی افزایش یافت.

 

جدول 1- غلظت (میلی­گرم/گرم وزن تر) رنگیزه­های مختلف برگ شامل کلروفیل a و b، کاروتنوئید، آنتوسیانین و فلاونوئید در دو رقم گیاه گوجه فرنگی (Solanum lycopersicum L.) که در شرایط تغذیه کافی (25/0 میلی­مولار) و کمبود (05/0 میلی­مولار) فسفر در شرایط آبیاری کافی (شاهد، 100 درصد ظرفیت مزرعه­ای) و خشکی (60 درصد ظرفیت مزرعه­ای) به مدت 8 هفته رشد کرده­اند. تفاوت بین اعداد مربوط به یک ستون و یک رقم که با حروف یکسانی مشخص شده­اند از نظر آماری معنی­دار نبوده است (P<0.05).

فلاونوئید 

آنتوسیانین

کاروتنوئید  

کلروفیل   b

کلروفیل   a

تیمار فسفر

تیمار آبیاری

 رقم پیاذر

9/10±3/2 b

71/3±20/1 b

128±9 a

98/0±06/0 a

77/1±28/0 a

تغذیه کافی فسفر

شاهد

3/9±7/0 b

68/6±35/1 a

115±12 ab

43/0±03/0 b

96/0±06/0 b

کمبود فسفر

1/11±5/0 b

23/1±64/1 b

98±9 ab

83/0±11/0 a

28/1±13/0 a

تغذیه کافی فسفر

خشکی

5/15±8/2 a

83/3±02/1 b

88±5 b

33/0±07/0 b

92/0±07/0 b

کمبود فسفر

رقم بهتا

 

 

8/10±5/1 ab

34/3±49/2 b

100±10 a

93/0±12/0 a

43/1±18/0 a

تغذیه کافی فسفر

شاهد

7/9±8/0 b

81/11±79/1 a

109±17 a

50/0±08/0 b

93/0±10/0 b

کمبود فسفر

8/12±1/1 a

23/3±64/1 b

126±19 a

82/0±13/0 a

68/1±15/0 a

تغذیه کافی فسفر

خشکی

8/9±4/0 b

83/6±02/1 b

114±10 a

43/0±09/0 b

97/0±09/0 b

کمبود فسفر


 

 

 

شکل 1- وزن خشک اندام هوایی، ریشه و طول ریشه در دو رقم گیاه گوجه فرنگی (Solanum lycopersicum L.) که در شرایط تغذیه کافی (25/0 میلی­مولار) و کمبود (05/0 میلی­مولار) فسفر در شرایط آبیاری کافی (شاهد، 100 درصد ظرفیت مزرعه­ای) و خشکی (60 درصد ظرفیت مزرعه­ای) به مدت 8 هفته رشد کرده­اند. تفاوت بین اعداد مربوط به یک ستون و یک رقم که با حروف یکسانی مشخص شده­اند از نظر آماری معنی­دار نبوده است (P<0.05).

 

خشکی تأثیر قابل توجهی روی غلظت کلروفیل، کاروتنوئید و فلاونوئید نداشت، ولی موجب کاهش غلظت آنتوسیانین شد که در گیاهان دچار کمبود فسفر و در هر دو رقم، این کاهش معنی­دار بود (جدول 1).

نسبت فلوئورسانس متغیر به پایه (Fv/F0) و کارآیی بیشینه فتوسیستم II (Fv/Fm) در هر دو رقم و در هر دو رژیم آبیاری تحت تأثیر کمبود فسفر کاهش یافت. با این­حال، کارآیی عملی فتوسیستم II (F'v/F'm) و خاموش­شدگی فتوشیمیایی (qP) تنها در رقم بهتا تحت تأثیر کمبود این عنصر افت کرد. خاموش­شدگی غیر فتوشیمیایی (qN) بر خلاف شاخص­های دیگر تحت تأثیر کمبود فسفر افزایش نشان داد که در هر دو رقم تنها در شرایط خشکی معنی­دار بود. همچنین تأثیر خشکی بصورت افزایش معنی­دار شاخص اخیر تنها در گیاهان دچار کمبود فسفر در رقم بهتا مشاهده شد. تیمار خشکی همچنین موجب کاهش شاخص­های Fv/F0 ، Fv/Fm  و  qPدر هر دو شرایط تغذیه کافی و کمبود فسفر در هر دو رقم شد که در مورد Fv/F0  و qP این تغییرات بطور عمده معنی­دار بود (جدول 2).


جدول 2- شاخص­های مختلف فلوئورسانس کلروفیل شامل نسبت فلوئورسانس متغیر به پایه (Fv/F0)، کارآیی بیشینه فتوسیستم II (Fv/Fm)، کارآیی عملی فتوسیستم II (F'v/F'm)، خاموش‌شدگی فتوشیمیایی (qP) و خاموش­شدگی غیرفتوشیمیایی (qN) در دو رقم گیاه گوجه­فرنگی
(Solanum lycopersicum L.) که در شرایط تغذیه کافی (25/0 میلی­مولار) و کمبود (05/0 میلی­مولار) فسفر در شرایط آبیاری کافی (شاهد، 100 درصد ظرفیت مزرعه­ای) و خشکی (60 درصد ظرفیت مزرعه­ای) به مدت 8 هفته رشد کرده­اند. تفاوت بین اعداد مربوط به یک ستون و یک رقم که با حروف یکسانی مشخص شده­اند از نظر آماری معنی­دار نبوده است (P<0.05).

qN

qP 

F'v/F'm  

Fv/Fm

Fv/F0 

تیمار فسفر

تیمار آبیاری

 رقم پیاذر

22/0±02/0 b

91/0±06/0 a

68/0±05/0 a

83/0±03/0 a

04/5±05/0 a

تغذیه کافی فسفر

شاهد

29/0±04/0 ab

88/0±03/0 a

63/0±02/0 a

63/0±09/0 c

93/1±76/0 c

کمبود فسفر

22/0±05/0 b

78/0±02/0 b

63/0±02/0 a

79/0±02/0 b

68/3±12/0 b

تغذیه کافی فسفر

خشکی 

39/0±07/0 a

70/0±06/0 b

62/0±04/0 a

70/0±03/0 bc

99/1±37/0 c

کمبود فسفر

رقم بهتا

 

 

18/0±01/0 b

90/0±04/0 a

78/0±01/0 a

83/0±01/0 a

90/4±22/0 a

تغذیه کافی فسفر

شاهد 

17/0±09/0 b

73/0±04/0 b

69/0±05/0 a

69/0±04/0 bc

27/2±51/0 c

کمبود فسفر

20/0±05/0 b

72/0±05/0 b

73/0±06/0 a

75/0±03/0 ab

24/3±17/0 b

تغذیه کافی فسفر

خشکی 

46/0±08/0 a

47/0±08/0 c

55/0±09/0 b

63/0±06/0 c

57/1±23/0 d

کمبود فسفر

 


هر سه شاخص تبادل گاز شامل تثبیت دی اکسید کربن، تعرق و هدایت روزنه­ای تحت تأثیر تیمارهای مستقل کمبود فسفر و تیمار خشکی کاهش یافت، با این­حال شدت کاهش و معنی­دار بودن آن از نظر آماری بستگی به رقم مورد بررسی و ترکیب تیماری نیز داشت. البته در شرایط آبیاری کافی، شدت کاهش هر سه شاخص­ در رقم بهتا (58، 50 و 85 درصد به‌ترتیب در مورد تثبیت دی اکسید کربن، تعرق و هدایت روزنه­ای) بیش از رقم پیاذر (49، 13 و 13 درصد) بود. در شرایط خشکی، با این­حال، تأثیر کمبود فسفر در کاهش این شاخص­ها در برخی ترکیب­های تیماری معنی­دار نبود (شکل 2).

غلظت مواد ایجاد کننده فشار اسمزی و روابط آبی گیاهان: غلظت قندهای محلول و نشاسته تحت تأثیر کمبود فسفر در هر دو اندام هوایی و ریشه افزایش یافت، هرچند این افزایش در برخی موارد تا بیش از ده برابر بوده ولی در موارد دیگر این تغییرات بمراتب کمتر و از نظر آماری نیز معنی­دار نبود.

 

 

 

 

شکل 2- شاخص­های تبادل گاز برگ شامل شدت تثبیت دی اکسید کربن، شدت تعرق و درجه گشودگی روزنه­ها در دو رقم گیاه گوجه‌فرنگی

 (Solanum lycopersicum L.) که در شرایط تغذیه کافی (25/0 میلی­مولار) و کمبود (05/0 میلی­مولار) فسفر در شرایط آبیاری کافی (شاهد، 100 درصد ظرفیت مزرعه­ای) و خشکی (60 درصد ظرفیت مزرعه­ای) به مدت 8 هفته رشد کرده­اند. تفاوت بین اعداد مربوط به یک ستون و یک رقم که با حروف یکسانی مشخص شده­اند از نظر آماری معنی­دار نبوده است (P<0.05).


با این­حال، مقایسه دقیق داده­ها نشان داد که تأثیر کمبود فسفر در افزایش غلظت قندهای محلول بمراتب بیش از آن در مورد نشاسته بوده است. از سوی دیگر در رقم پیاذر، تیمار خشکی نیز به‌ویژه در ترکیب با کمبود فسفر موجب افزایش غلظت قندهای محلول شد و به همین دلیل در بسیاری از موارد بیشترین غلظت قندهای محلول در این رقم در تیمار همزمان کمبود فسفر و خشکی مشاهده گردید. کمبود فسفر مشابه اثر بر روی غلظت قندهای محلول، موجب افزایش غلظت نشاسته البته با شدت کمتر و تنها در مورد اندام هوایی گردید. ولی خشکی، برخلاف اثر آن روی قندهای محلول موجب افزایش مقدار نشاسته نیز نشد (جدول 3).

 

جدول 3- غلظت (میلی­گرم/گرم وزن تر) قند محلول کل و نشاسته در اندام هوایی و ریشه در دو رقم گیاه گوجه­فرنگی
(Solanum lycopersicum L.) که در شرایط تغذیه کافی (25/0 میلی­مولار) و کمبود (05/0 میلی­مولار) فسفر در شرایط آبیاری کافی (شاهد، 100 درصد ظرفیت مزرعه­ای) و خشکی (60 درصد ظرفیت مزرعه­ای) به مدت 8 هفته رشد کرده­اند. تفاوت بین اعداد مربوط به یک ستون و یک رقم که با حروف یکسانی مشخص شده­اند از نظر آماری معنی­دار نبوده است (P<0.05).

نشاسته 

قند محلول 

 

 

ریشه 

اندام هوایی 

ریشه 

اندام هوایی

تیمار فسفر

تیمار آبیاری

 

 رقم پیاذر

77/0±57/0 a

54/1±08/0 b

6/1±6/1 c

8/8±75/0 c

تغذیه کافی فسفر

شاهد

56/1±71/0 a

77/2±58/0 a

7/7±6/1 b

17/9±25/1 c

کمبود فسفر

35/0±08/0 a

45/1±20/0 b

1/3±9/1 c

9/12±52/1 b

تغذیه کافی فسفر

خشکی

28/1±94/0 a

03/2±38/0 ab

6/11±4/1 a

2/17±59/0 a

کمبود فسفر

 

رقم بهتا

 

 

73/0±50/0 a

44/1±29/0 b

1/4±96/0 b

2/9±4/1 b

تغذیه کافی فسفر

شاهد

04/1±36/0 a

29/2±02/0 a

9/12±2/1 a

7/13±7/1 a

کمبود فسفر

38/0±06/0 a

20/1±05/0 ab

5/4±0/1 b

6/9±6/1 b

تغذیه کافی فسفر

خشکی

47/0±16/0 a

72/1±09/0 ab

1/13±2/2 a

6/15±8/1 a

کمبود فسفر

 

 

مشابه قندهای محلول، غلظت آمینواسیدهای آزاد در پاسخ به کمبود فسفر در هر دو رقم افزایش یافت. تأثیر تیمار خشکی به اندام مورد نظر و رقم بستگی داشت. به نحوی که در اندام هوایی رقم پیاذر خشکی اثر معنی­داری در غلظت آمینواسیدهای آزاد نگذاشت و در ریشه حتی کاهش را (در گیاهان دچار کمبود فسفر) موجب گردید. در مورد رقم بهتا، با این­حال، خشکی موجب افزایش غلظت آمینواسیدهای آزاد در اندام هوایی شد ولی در ریشه مشابه رقم پیاذر، کاهش آن را (در گیاهان دچار کمبود فسفر) موجب گردید. برخلاف آمینواسیدهای آزاد، کمبود فسفر موجب کاهش غلظت پروتئین­های محلول در اندام هوایی در هر دو رقم و در ریشه رقم بهتا گردید، ولی خشکی تأثیر معنی‌داری روی این شاخص نداشت. در ریشه نیز خشکی تأثیر معنی­داری روی غلظت پروتئین­های محلول نداشت ولی کمبود فسفر منحصرا در رقم بهتا غلظت پروتئین­های محلول را کاهش داد، در حالی که در رقم پیاذر، موجب افزایش آن گردید (جدول 4).

پتانسیل آب برگ تحت تأثیر کمبود فسفر اندکی افزایش یافت، ولی خشکی موجب کاهش مختصر آن شد، به هر حال هیچ­کدام از این تغییرات از نظر آماری معنی‌دار نبود. در رقم بهتا، با این­حال، پتانسیل اسمزی برگ در تیمار همزمان کمبود فسفر و خشکی از گیاهان شاهد و تغذیه شده با فسفر کافی بصورت معنی­داری کمتر بود (جدول 5).


جدول 4- غلظت (میلی­گرم/گرم وزن تر) آمینواسید کل و پروتئین محلول در اندام هوایی و ریشه در دو رقم گیاه گوجه­فرنگی (Solanum lycopersicum L.) که در شرایط تغذیه کافی (25/0 میلی­مولار) و کمبود (05/0 میلی­مولار) فسفر در شرایط آبیاری کافی (شاهد، 100 درصد ظرفیت مزرعه­ای) و خشکی (60 درصد ظرفیت مزرعه­ای) به مدت 8 هفته رشد کرده­اند. تفاوت بین اعداد مربوط به یک ستون و یک رقم که با حروف یکسانی مشخص شده­اند از نظر آماری معنی­دار نبوده است (P<0.05).

پروتئین محلول

آمینواسید کل

 

 

ریشه

اندام هوایی

ریشه

اندام هوایی

تیمار فسفر

تیمار آبیاری

 رقم پیاذر

74/2±65/0 b

3/23±6/2 a

8/4±8/0 c

2/15±8/1 b

تغذیه کافی فسفر

شاهد

72/4±22/0 a

3/17±7/2 b

9/16±1/1 a

2/34±6/2 a

کمبود فسفر

47/3±11/1 ab

4/23±1/2 a

9/3±7/0 c

8/17±7/2 b

تغذیه کافی فسفر

خشکی

65/4±22/1 a

5/19±4/2 ab

1/13±6/0 b

6/36±3/5 a

کمبود فسفر

رقم بهتا

 

 

6/6±8/1 a

5/24±9/2 a

5/5±6/0 c

2/7±85/0  d

تغذیه کافی فسفر

شاهد

7/3±74/0 b

8/17±9/2 b

1/15±5/1 a

5/27±5/3  b

کمبود فسفر

1/4±1/1 ab

4/24±3/3 a

6/6±5/1 c

4/20±4/4 c

تغذیه کافی فسفر

خشکی

4/3±0/1 b

2/18±4/1 b

1/11±0 /2 b

1/36±5/3  a

کمبود فسفر

 

جدول 5- پتانسیل آب و پتانسیل اسمزی (مگاپاسکال) برگ در دو رقم گیاه گوجه فرنگی (Solanum lycopersicum L.) که در شرایط تغذیه کافی (25/0 میلی­مولار) و کمبود (05/0 میلی­مولار) فسفر در شرایط آبیاری کافی (شاهد، 100 درصد ظرفیت مزرعه­ای) و خشکی (60 درصد ظرفیت مزرعه­ای) رشد کرده‌اند. تفاوت بین اعداد مربوط به یک ستون که با حروف یکسانی مشخص شده­اند از نظر آماری معنی­دار نبوده است (P<0.05).

رقم بهتا

رقم پیاذر

تیمار فسفر

تیمار آبیاری

پتانسیل اسمزی

پتانسیل آب

پتانسیل اسمزی

پتانسیل آب

61/0±07/0 b

49/0±04/0 ab

66/0±06/0 a

51/0±08/0 a

تغذیه کافی فسفر

شاهد

73/0±05/0 ab

40/0±09/0 b

69/0±03/0 a

50/0±04/0 a

کمبود فسفر

73/0±04/0 ab

59/0±03/0 a

68/0±07/0 a

54/0±07/0 a

تغذیه کافی فسفر

خشکی

81/0±07/0 a

51/0±05/0 ab

71/0±04/0 a

52/0±06/0 a

کمبود فسفر

 

 

بحث و نتیجه‌گیری

تحمل کمبود فسفر بین دو رقم بررسی شده متفاوت بود و رقم محلی پیاذر مقاومت بیشتری به کمبود فسفر از خود نشان داد که از کاهش کمتر وزن خشک اندام هوایی و ریشه در این رقم در مقایسه با رقم بهتا مشخص گردید. تفاوت بین ژنوتیپ­ها و ارقام مختلف در تحمل کمبود فسفر تاکنون در چند گونه مطالعه شده و سازوکارهای مختلفی برای آن معرفی شده است (17، 24 و 28). از مهمترین این سازوکارها می­توان به کارکرد مؤثرتر ناقلین مسئول جذب فسفات، افزایش جذب فسفر به دنبال توسعه بیشتر ریشه‌ها و آزاد سازی بیشتر ترکیبات حل­کننده فسفات نامحلول به خاک اشاره کرد (31). در بررسی حاضر و برخلاف گزارش­ها در مورد چند گونه دیگر (19)، ریشه‌ها توسعه بیشتری در شرایط کمبود از خود نشان ندادند و از این نظر دو رقم بررسی شده نیز تفاوتی با یکدیگر نداشتند. از سوی دیگر نقش ترکیبات آزادکننده فسفات مانند اسیدهای آلی و فسفاتازها می­تواند تنها در مورد گیاهان رشد یافته در خاک موجب تفاوت­های بین رقمی شود. بالاتر بودن بهره‌وری داخلی که به معنای اختصاص یافتن بیشتر فسفر به فعالیت‌های متابولیسمی به جای ذخیره، تخصیص بیشتر فسفر در شرایط کمبود به اندام­های فتوسنتزی (به جای اندام‌های ذخیره­ای) و نیز بازچرخش فسفر از برگ­های مسن به برگ­های در حال رشد است (23 و 32)، می­تواند از دیگر دلایل احتمالی چنین تفاوت بین رقمی باشد و نیازمند مطالعه بیشتری است.

رقم پیاذر علاوه بر کمبود فسفر، تحمل بیشتری نسبت به خشکی در مقایسه با رقم بهتا داشت. نشان داده شده است که این رقم همچنین تحمل بیشتری به شوری در مقایسه با رقم بهتا دارد (12). سازوکارهای احتمالی تحمل بیشتر به تنش خشکی در رقم پیاذر در مقایسه با رقم بهتا در محدوده­ای که در این پژوهش مطالعه شده­اند، در زیر مورد بحث قرار خواهند گرفت.

با در نظر گرفتن داده­های وزن خشک می­توان نتیجه گرفت که تنش خشکی موجب تشدید اثر کمبود فسفر نشد. همچنین کمبود فسفر اثر تنش خشکی را تشدید ننمود، بلکه بعکس تأثیر آن را کاهش داد، به نحوی که رشد گیاهان در شرایط کمبود فسفر تحت تأثیر تنش خشکی قرار نگرفت و از این نظر دو رقم تفاوتی نداشتند. این موضوع نشان‌دهنده عملکرد سازوکارهایی است که موجب شده گیاهان دچار کمبود فسفر مقاومت بیشتری نسبت به تنش خشکی پیدا کنند. در زیر به تعدادی از این سازوکارها اشاره خواهد شد.

کاهش غلظت کلروفیل در گیاهان دچار کمبود فسفر نشان می­دهد که با وجود کاهش وزن و سطح برگ­ها که در گیاهان دچار کمبود فسفر رایج است (21) و در بررسی حاضر نیز مشاهده گردید، کلروفیل در ماده تر گیاه انباشته نشد، بلکه کاهش یافت. این موضوع نشان‌دهنده کاهش بیشتر سنتز کلروفیل در مقایسه با رشد برگ­ها بود. با این­که فسفر برخلاف عناصری مانند منیزیم و یا آهن که جزء سازنده کلروفیل بوده و یا در مراحل بیوسنتز این ترکیب دخالت می­کنند (13)، بطور مستقیم در سنتز و ساختار کلروفیل نقش ندارد، اما کاهش بیوسنتز آن می­تواند به دلیل کاهش عمومی متابولیسم و دسترسی کمتر به ATP و یا کاهش سنتز غشاهای کلروپلاستی (3) که محل استقرار کلروفیل است، باشد. در برخی گونه­ها نه تنها غلظت کلروفیل در شرایط کمبود فسفر کاهش نمی­یابد، بلکه به دلیل کاهش شدیدتر رشد برگ، افزایش نشان می­دهد که با تیره‌تر شدن رنگ برگ­ها قابل تشخیص است (13). برخلاف کلروفیل، غلظت آنتوسیانین­ها در کمبود فسفر افزایش یافت. افزایش غلظت آنتوسیانین­های برگ و تغییر رنگ آن به ارغوانی از عوارض شناخته شده کمبود فسفر است و به سنتز بیشتر آنتوسیانین­ها و نیز جلوگیری از رشد برگ و گسترش آن که به نوبه خود موجب انباشتگی بیشتر این رنگیزه در واحد وزن و سطح برگ می­شود، نسبت داده شده است (13). برخلاف کمبود فسفر، خشکی موجب کاهش غلظت آنتوسیانین­ها شد. این کاهش می­تواند موجب افزایش حساسیت به شدت­های بالای نور در گیاهان دچار تنش خشکی شود، زیرا آنتوسیانین­ها موجب حفاظت برگ­ها در برابر نور آفتاب می­شوند، بنابراین بازدارندگی نوری را کاهش می­دهند (9).

کمبود فسفر موجب تغییرات معنی­داری در واکنش­های فتوشیمیایی برگ شد که بخوبی در شاخص­های فلوئورسانس کلروفیل منعکس گردید. کاهش نسبت Fv/F0 نشانگر کاهش تعداد مراکز واکنشی و کاهش نسبت Fv/Fm بیانگر آسیب جدی به دستگاه فتوسنتزی است (25). اثر فسفر بر روی واکنش­های فتوشیمیایی می­تواند بطور عمده غیرمستقیم باشد. کمبود فسفر موجب توقف کم و بیش در واکنش­های تاریکی فتوسنتز که از نظر آنزیمی و کوآنزیمی به فسفر به‌عنوان یک عنصر ساختاری وابسته می­باشند، می­گردد (13) و این امر موجب تولید الکترون­های مازاد و خاموش نشده به دلیل کاهش خاموش­شدگی فتوشیمیایی (qP) می­شود. از طرف دیگر بسته شدن روزنه­ها که تحت تأثیر هر دو کمبود فسفر و تنش خشکی مشاهده شد، برگ را دچار کمبود دی اکسید کربن می­نماید (7) که به نوبه خود دلیل دیگری برای کاهش سرعت واکنش­های تاریکی، افزایش الکترون­های مازاد، بازدارندگی نوری و آسیب دستگاه فتوسنتزی است. در این بررسی، تفاوت­های بین رقمی در تحمل کمبود فسفر، در شاخص­های فلوئورسانس کلروفیل نیز منعکس گردید، به طوری­ که کاهش خاموش شدگی فتوشیمیایی (qP) تنها در رقم بهتا معنی­دار بود و کاهش کارآیی بیشینه فتوسیستم II (Fv/Fm) در رقم بهتا بیش از پیاذر بوده است. تنش خشکی نیز به نوبه خود موجب مهار واکنش­های فتوشیمیایی برگ شد، همچنین تأثیر کمبود فسفر در گیاهان دچار تنش خشکی در کاهش شاخص­های Fv/F0، F'v/F'm و qP در رقم بهتا بمراتب بیش از رقم پیاذر بوده است.

کاهش سرعت تثبیت تاریکی (به دلایل ذکر شده در بالا) در شرایط کمبود فسفر و تنش خشکی باعث تولید الکترونهای مازاد و خاموش نشده می­شود (18). در این شرایط برگ­ها با افزایش واکنش­های غیرفتوشیمیایی (qN) موجب خاموشی الکترون­های پرانرژی از طریق تبدیل به انرژی گرمایی و کاهش آسیب آنها به دستگاه فتوسنتزی می‌شوند (18). در بررسی حاضر افزایش qN تنها در شرایط تیمار همزمان کمبود فسفر و خشکی معنی‌دار بود که علاوه بر تأیید تولید بیشتر الکترون­های پرانرژی و مازاد در تیمار همزمان فوق، می­تواند از آسیب بیش از پیش دستگاه فتوسنتزی جلوگیری کند، چنانکه نسبت Fv/Fm که کاهش در آن شاخص آسیب به دستگاه فتوسنتزی است، در شرایط تنش خشکی بیش از شاهد نبوده است.

کاهش تثبیت خالص دی اکسید کربن که در هر دو شرایط کمبود فسفر و خشکی مشاهده شد، می­تواند هم به دلیل محدودیت روزنه­ای (کاهش هدایت روزنه­ای) و هم غیر روزنه­ای (کاهش واکنش­های فتوشیمیایی) باشد. کاهش هدایت روزنه­ای در شرایط کمبود فسفر بطور عمده به کاهش فعالیت تلمبه­های پروتون در گیاهان دچار کمبود نسبت داده شده است که به نوبه خود موجب کاهش ورود مواد ایجاد کننده فشار اسمزی مانند یون پتاسیم شده و روزنه­ها در طی روز در حالت بسته و یا نیمه باز باقی می مانند (13). همچنین کاهش بیشتر تثبیت خالص دی اکسید کربن در رقم بهتا در مقایسه با پیاذر که در بررسی حاضر مشاهده گردید، با تفاوت در هدایت روزنه­ای بین این دو رقم همراه بود. البته مهار بیشتر واکنش­های فتوشیمیایی (چنانچه در بالا به آن اشاره گردید) در رقم بهتا در مقایسه با پیاذر نیز می­تواند دلیل دیگر سرعت تثبیت پایین­تر در رقم بهتا باشد.

کمبود فسفر حتی در شرایط آبیاری کافی، موجب کاهش هدایت هیدرولیک ریشه و افت توانایی جذب و هدایت آب در این اندام می­شود (36). با این­حال، کاهش تعرق که از دیگر عوارض کمبود فسفر بوده و در بررسی حاضر نیز مشاهده گردید، ممکن است قادر به ابقای پتانسیل آب در این گیاهان بوده و از کاهش بیش از پیش پتانسیل آب به‌ویژه در شرایط تنش خشکی جلوگیری نماید. البته در داده‌های بررسی حاضر نیز پتانسیل آب گیاهان در شرایط کمبود فسفر تا حد زیادی ثابت باقی ماند.

غلظت قندهای محلول در شرایط کمبود فسفر و تنش خشکی، هر دو افزایش یافت و به همین دلیل بیشترین غلظت این ترکیب در تیمار همزمان کمبود فسفر و خشکی مشاهده شد. انباشتگی فراورده­های فتوسنتزی در کمبودهای تغذیه­ای دیگر مانند بور (11) نیز رایج است و به کاهش مصرف فراورده­ها و کاهش تقاضای اندام­ها به دلیل کاهش رشد برمی­گردد (8). این انباشتگی نه تنها در ریشه به‌عنوان یک اندام مخزن دیده شد، بلکه در اندام­های منبع (برگ) نیز احتمالا به دلیل کاهش کمتر فتوسنتز در مقایسه با متابولیسم و مصرف فراورده­ها (8) رخ داد. منشأ قندهای محلول ریشه، برگ­هاست که در شرایط کمبود فسفر انتقال آبکشی آنها به ریشه افزایش می­یابد که به نوبه خود موجب گسترش بیشتر ریشه در برخی گونه­ها می­شود (19). در این بررسی، با این­حال، افزایش انتقال قندهای محلول به ریشه بدون تأثیر مثبت بر رشد ریشه بوده است. انباشتگی قندهای محلول در ریشه می­تواند موجب افزایش فشار اسمزی و توانایی بیشتر جذب آب از بستر خشک شود، چنانچه افزایش (هرچند مختصر) فشار اسمزی (کاهش پتانسیل اسمزی) در داده­های بررسی حاضر نیز می­تواند در کنار تعرق، عامل دیگری در ابقای پتانسیل آب گیاهان در تیمار کمبود فسفر و خشکی و نیز تیمار همزمان، بوده باشد.

مشابه آنچه در مورد فراورده­های فتوسنتزی مشاهده گردید، آمینواسیدهای آزاد در برگ گیاهان دچار کمبود فسفر (هر دو رقم) و نیز تحت تنش خشکی (تنها در رقم بهتا) انباشته گردید. با این­حال، در ریشه تنها کمبود فسفر موجب انباشتگی آمینواسیدهای آزاد شد و خشکی چنین تأثیری نداشت. کاهش سنتز پروتئین در شرایط کمبود فسفر (13) از دلایل انباشتگی آمینواسیدهای آزاد بوده، چنانچه در کمبود ازت و پتاسیم نیز گزارش شده است (33). البته در شرایط کمبود فسفر، غلظت تمام انواع آمینواسیدها بصورت برابر افزایش نمی­یابد، در این میان افزایش گلوتامین و آرژینین بیش از سایر آمینواسیدها و آمیدها در کمبود این عنصر رایج است (33)، به‌طوری‌که کاهش غلظت پروتئین های محلول در ریشه رقم بهتا برخلاف رقم پیاذر، مجددا منعکس کننده حساسیت بیشتر این رقم به کمبود فسفر است.

با توجه به نقش مهم غلظت عوامل ایجاد کننده فشار اسمزی در ریشه برای جذب آب، نتایج بررسی حاضر نشان می‌دهد که قندهای محلول ریشه می­توانند در افزایش جذب آب توسط ریشه هم در شرایط کمبود فسفر (برای جبران کاهش هدایت هیدرولیک آب ریشه­ها) و هم در شرایط خشکی (و نیز تیمار توام) نقش مهمی ایفا نمایند. آمینواسیدهای آزاد، با این­حال، چنین نقشی را تنها در شرایط کمبود فسفر (و یا تیمار همزمان) ایفا می­نمایند و نقشی در افزایش توانایی جذب ریشه­ای آب در شرایط خشکی ندارند. البته در مورد برگ­ها، آمینواسیدهای آزاد (مشابه قندهای محلول)، می­توانند با افزایش پتانسیل اسمزی، تبخیر از سطح داخلی سلول­های این اندام را کاهش و بنوبه خود نقشی در کاهش تعرق در هر دو تیمار (بصورت منفرد و یا همزمان) ایفا نمایند؛ هرچند کاهش هدایت روزنه­ای در کمبود فسفر و خشکی نیز به نوبه خود در کاهش اتلاف آب و ابقای پتانسیل آب برگ­ها به‌ویژه در تیمار همزمان، مؤثر بوده است.

1-   مختاری، ا. گنجعلی، ع. ابریشم­چی، پ. (1389) تاثیر بهبود دهنده کلرید و سولفات کلسیم بر رشد، میزان پروتئینهای محلول، قندهای محلول، پرولین و برخی عناصر معدنی (سدیم، پتاسیم) در برگ گیاه گوجه فرنگی (Lycopersicum esculentum var Mobile) تحت تنش شوری. مجله زیست شناسی ایران دوره 23، شماره 1، صفحه 72-62.

2-   میرزایی، م.  معینی، ا. قناتی، ف. (1392) اثر تنش خشکی بر میزان پرولین و قندهای محلول گیاهچه­های کلزا (Brassica napus). مجله زیست شناسی ایران دوره 26، شماره 1، صفحه 90-98.

 

3-   Andersson, M.X., Stridh, M.H., Larsson, K.E., CLiljenberg, C., Sandelius, A.S.  (2003) Phosphate-deficient oat replaces a major portion of the plasma membrane phospholipids with the galactolipid digalactosyldiacylglycerol. FEBS Letters, 537: 128–132.

4-   Bradford, M.M. (1976) A rapid and sensitive method for the quantitative titration of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72: 248-254.

5-   Chaves, M.M., Marco, J.P., Periera, S. (2003) Understanding plant responses to drought from genes to the whole plant. Funct. Plant Biol. 30: 239–264.

6-   Chiera, J., Thomas, J., Rufty, T. (2002) Leaf initiation and development in soybean under phosphorus stress. J. Exp. Bot. 53: 473–481.

7-   Cornic, G. (1994) Drought stress and high light effects on leaf photosynthesis. In: Photoinhibition of photosynthesis (eds. Baker, N. R. and Bowyer, J. R.) 297–313. Oxford BIOS, Scientific Publishers Ltd. U.K.

8-   Engels, C., Kirkby, E., White, P. (2012) Mineral nutrition, yield and source-sink relationship. In: Marschner's mineral nutrition of higher plants (ed. Marschner, P.) 85-134. Academic Press, London, U.K.

9-   Farrant, J.M. (2000) A comparison of mechanisms of desiccation tolerance among three angiosperm resurrection plant species. Plant Ecol. 151: 21–39.

10-Hajiboland, R. (2012) Effect of micronutrient deficiencies on plants stress responses. In: Abiotic stress responses in plants: metabolism, productivity and sustainability. P. Ahmad and M.N.V. Prasad (eds), Springer, New York, pp. 283–331.  

11-Hajiboland, R., Farhanghi, F. (2010) Remobilization of boron, photosynthesis, phenolic metabolism and anti-oxidant defense capacity in boron-deficient turnip (Brassica rapa L.) plants. Soil Sci. Plant Nutr. 56: 427–437.

12-Hajiboland, R., Aliasgharzadeh, N., Farsad Laiegh, S., Poschenrieder, C. (2010) Colonization with arbuscular mycorrhizal fungi improves salinity tolerance of tomato (Solanum lycopersicum L.) plants. Plant Soil 331: 313–327.

13-Hawkesford, M., Horst, W., Kichey, T., Lambers, H., Schjoerring, J., Skrumsager Moller, I. White, P. (2012) Functions of macronutrients. In: Marschner's mineral nutrition of higher plants (ed. Marschner, P.) 135–189. Academic Press, London, U.K.

14-Hoagland, D.R., Arnon, D.I. (1950) The water culture method for growing plants without soil. California Agricultural Experimental Station Circular 347, Berkeley, CA, U.S.A.

15-Hwang M., Ederer, G.M. (1975) Rapid hippurate hydrolysis method for presumptive identification of group B streptococci. J Clin Microbiol 1: 114–115.

16-Jacob, J., Lawlor, D.W. (1992) Dependence of photosynthesis of sunflower and maize on phosphate supply, ribulose-1,5-biphosphate carboxylase/ oxygenase activity, and ribulose-1,5-biphosphate pool size. Plant Physiol. 98: 801–807.

17-Jeschke, W.D., Peuke, A.D., Pate, J.S., Hartung, W. (1997) Transport synthesis and catabolism of abscisic acid (ABA) in intact plants of castor bean (Ricinus communis L.) under phosphate deficiency and moderate salinity. J. Exp. Bot. 48: 1737–1747.

18-Krause, G.H., Jahns, P. (2004) Non-photochemical energy dissipation determined by chlorophyll fluorescence quenching: characterization and function. In: Chlorophyll a fluorescence: A signature of photosynthesis (eds. Papageorgiou G. C. and Govindjee, P.) 463–495. Springer, Dordrecht, Netherland.

19-Lambers, H., Shane, M.W. (2007) Role of root clusters in phosphorus acquisition and increasing biological diversity in agriculture. In: Scale and complexity in plant systems research: gene-plant-crop relations (eds. Spiertz, J. H. J., Struik, P. C. and van Laar, H. H.) 237–250. Springer, Berlin, Germany.

20-Lichtenthaler, H.K., Wellburn, A.R. (1985) Determination of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf in different solvents. Biochem. Soc. Transact. 11: 591–592.

21-Lynch J., Läuchli, A., Epstein E. (1991) Vegetative growth of the common bean in response to phosphorus nutrition. Crop Sci. 31: 380–387.

22-Magné, C., Saladin, G., Clément, C. (2006) Transient effect of the herbicide flazasulfuron on carbohydrate physiology in Vitis vinifera. Chemosphere 62: 650–657.

23-Marschner, H., Kirkby, E.A., Engels, C. (1997) Importance of cycling and recycling of mineral nutrients within plants for growth and development. Bot. Acta 110: 265–273.

24-Martinez, H.E.P., Novais, R.F., Rodrigues, L.A., do Sacramento, L.V.S. (2005) Phosphate forms in plant and their internal buffering in five soybean cultivars. R. Bras. Ci. Solo, 29: 249–257.

25-Maxwell, K., Johnson, G.N. (2000) Chlorophyll fluorescence—a practical guide. J. Exp. Bot. 51:659–668.

26-Nielsen, T.H., Krapp, A., Roper-Scwarz, U., Stitt, M. (1998) The sugar mediated regulation encoding the small sub-unit of Rubisco and the regulatory subunit of ADP glucose pyrophosphorylase is modified by phosphate and nitrogen. Plant Cell Environ. 21: 443–454.

27-Oxborough, K. (2004) Imaging of chlorophyll a fluorescence: theoretical and practical aspects of an emerging technique for the monitoring of photosynthetic performance. J. Exp. Bot. 55: 1195–1205.

28-Peng, Z., Li, C. (2005) Transport and partitioning of phosphorus in wheat as affected by P withdrawal during flag-leaf expansion. Plant Soil 268: 1–11.

29-Pieters, A.J., Paul, M.J., Lawlor, D.W. (2001) Low sink demand limits photosynthesis under Pi deficiency. J. Exp. Bot. 52: 1083–1091.

30-Plessi, M., Bertelli, D., Albasini, A. (2007) Distribution of metals and phenolic compounds as a criterion to evaluate variety of berries and related jams. Food Chem. 100: 419–427.

31-Raghothama, K.G. (1999) Phosphate acquisition.  Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 50: 665–93.

32-Rose, T.J., Rose, T.M., Pariasca-Tanaka, J., Heuer, S., Wissuwa, M. (2011) The frustration with utilization: why have improvements in internal phosphorus utilization efficiency in crops remained so elusive? Front. Plant Nutr. 2: 1–5.

33-Ruamrungsri, S., Ohyama, T., Ikarashi, T. (1996) Nutrients, free amino acids, and sugar contents in Narcissus roots affected by N, P, K deficiency during winter. Soil Sci. Plant Nutr. 42: 765–771.

34-Sarikurkcu, C., Tepe, B., Daferera, D., Polissiou, M., Harmandar, M. (2008) Studies on the antioxidant activity of the essential oil and methanol extract of Marrubium globosum subsp. Globosum (Lamiaceae) by three different chemical assays. Bioresour. Technol. 99: 4239-4246.

35-Waraich, E.A., Amad, R., Ashraf, M.Y., Ahmad M. (2011) Improving agricultural water use efficiency by nutrient management. Acta Agr. Scand. 61: 291–304.

36-Wittenmayer, L. Merbach, W. (2005) Plant responses to drought and phosphorus deficiency: contribution of phytohormones in root-related processes. J. Plant Nutr. Soil Sci. 168: 531–540.