نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 کارشناس ارشد فیزیولوژی گیاهی، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه فردوسی مشهد
2 عضو هیئت علمی دانشگاه فردوسی مشهد
3 عضو هیئت علمی گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
گیاه درمنه (Artemisia) از جنس های متنوع و وسیع خانواده ی کاسنی می باشد. برخی گونه های این جنس با وجود دارا بودن خاصیت دگرآسیبی، شرایط مناسبی برای استقرار سایر گیاهان مرتعی در زیر اشکوب خود ایجاد می کنند. به این ترتیب بررسی چگونگی تاثیر آللوپاتی گیاهان پرستار نظیر درمنه خراسانی Krasch.) Artemisia korassanica)، بر گونه های زیر اشکوب خود مانند بروموس کپه داغی ) Bromus kopetdaghensis Drobov.) ضروری به نظر می رسد. به این منظور، نمونه های اندام هوایی و ریشه درمنه در چهار مرحله مختلف رشد و نموی از مراتع بهارکیش در شهرستان قوچان جمع آوری شدند. سپس تاثیر عصاره آبی 3% (W/V) اندام هوایی و ریشه این گیاه بر وزن خشک، مقدار کلروفیل و میزان قندهای محلول در برگ و ریشه گیاهچه های بروموس در شرایط آزمایشگاه بررسی گردید و هم چنین مقدار ترکیبات فنلی گیاه درمنه در مراحل مختلف رشد و نمو سنجش شد. نتایج نشان دادند که عصاره اندام هوایی درمنه نسبت به عصاره ریشه با شدت بیشتری موجب کاهش رشد وزن خشک برگ و ریشه و مقدار کلروفیل برگ گیاهچه های بروموس شد ولی محتوای قندهای محلول به افزایش تنش آللوپاتی زیاد شد. مقدار کل ترکیبات فنلی موجود در عصاره اندام هوایی و اثر بازدارنده آن ضمن عبور از مرحله رویشی، گل دهی و بذردهی به طرز معنی داری کاهش یافت. درنتیجه، توصیه می شود که کشت سایر گیاهان علفی مرتعی در زیر اشکوب درمنه در مهرماه که گیاه در مرحله بذردهی است و کم ترین تاثیر بازدارندگی را دارد، انجام شود.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Relation to phonology, phenolics content and alleopathic effect of Artemisia khorassanica Krash. on growth and physiology of Bromus kopetdaghensis Drobov.
نویسندگان [English]
1 MSc of Plant Physiology, Biology Department, Ferdowsi University of Mashhad
3 Assistant Professor of Range and Watershed Management Departement, Source Nature Faculty, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]
Artemisia is a widely distributed genus from Asteraceae. Some species of the genus despite having allelopathic effects ,provide favorable microclimatic conditions for the establishment of range plants under its canopy. Therefor, study of nurse plant ,s allelopathic effect such as Artemisia korassanica Krasch. on understory like Bromus kopetdaghensis Drobov. is necessary. In this research, sampling was carried out in a range site in Baharkish, Ghochan by systemic randomized method at four different stages of the growth and development of shoot and root of A. khorassanica. we studied effect of water extraction on level (3% W/ V) of shoot and root of A. khorassanica on dry weight, chlorophyll content and soluble carbohydrate content of the shoot and root in B. kopetdaghensis seedling, and also we studied the amount of phenolic compounds and their changes during the different stages of growth and development in A. khorassanica. Results indicated that shoot extract of Artemisia had stronger inhibitory effect than the root extract and caused significant decrease on thedry weight and growth of leaf and root in B. kopetdaghensis. Total phenolics content in shoot extract as well as its inhibitor effect decreased gradually from the beginning towards the end of growth season. According to the results of the present research, it seems that the most suitable time for planting of Bromus seeds under the Artemisia canopies is in October, when Artemisia plants are in the seed rippening stage.
کلیدواژهها [English]
ارتباط فنولوژی، محتوای ترکیبات فنلی و خاصیت آللوپاتی گیاه درمنه خراسانی
(. Karshfha khorassanica Artemisia) و اثر آن بر رشد و فیزیولوژی گیاهچه بروموس کپه داغی (. Drobov Bromus kopetdaghensis)
آسیه بهداد1، پروانه ابریشم چی2* و محمد جنگجو3
1 مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی
2 مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، گروه مرتع و آبخیزداری
تاریخ دریافت: 2/3/93 تاریخ پذیرش: 5/9/93
چکیده
گیاه درمنه (Artemisia) از جنسهای متنوع و بزرگ تیره کاسنی است. برخی گونههای این جنس با وجود دارا بودن خاصیت دگرآسیبی، شرایط مناسبی برای استقرار سایر گیاهان مرتعی در زیر اشکوب خود ایجاد میکنند. به این ترتیب بررسی چگونگی تاثیر آللوپاتی گیاهان پرستار نظیر درمنه خراسانی Krasch.) Artemisia korassanica)، بر گونههای زیر اشکوب خود مانند بروموس کپه داغی (Bromus kopetdaghensis Drobov.) ضروری به نظر می رسد. به این منظور، نمونههای اندام هوایی و ریشه درمنه در چهار مرحله مختلف رشد و نموی از مراتع بهارکیش در شهرستان قوچان جمع آوری شدند. سپس تاثیر عصاره آبی 3% (W/V) اندام هوایی و ریشه این گیاه بر وزن خشک، مقدار کلروفیل و میزان قندهای محلول در برگ و ریشه گیاهچههای بروموس در شرایط آزمایشگاه بررسی گردید و همچنین مقدار ترکیبات فنلی گیاه درمنه در مراحل مختلف رشد و نمو سنجش شد. نتایج نشان دادند که عصاره اندام هوایی درمنه نسبت به عصاره ریشه با شدت بیشتری موجب کاهش رشد وزن خشک برگ و ریشه و مقدار کلروفیل برگ گیاهچههای بروموس شد ولی محتوای قندهای محلول به افزایش تنش آللوپاتی زیاد شد. محتوای ترکیبات فنلی کل موجود در عصاره اندام هوایی و اثر بازدارنده آن ضمن عبور از مرحله رویشی، گل دهی و بذردهی به طرز معنی داری کاهش یافت. درنتیجه، توصیه میشود که کشت سایر گیاهان علفی مرتعی در زیر اشکوب درمنه در مهرماه که گیاه در مرحله بذردهی است و کمترین تاثیر بازدارندگی را دارد، انجام شود.
واژههای کلیدی: درمنه خراسانی، بروموس کپه داغی، ترکیبات فنلی، کلروفیل، قندهای محلول
* نویسنده مسئول، تلفن: 05138762227، پست الکترونیکی: abrisham@um.ac.ir
مقدمه
هر نوع اثر محرک و مهاری مستقیم یا غیر مستقیم یک گیاه بر سایر گیاهان و موجودات زنده از طریق آزادسازی ترکیبات شیمیایی آللوکمیکالها به محیط آللوپاتی یا دگرآسیبی نامیده میشود (11 و 38). آللوکمیکالها به عنوان متابولیتهای ثانویه از طریق تاثیر بر فرآیندهای فیزیولوژیکی، رشد و نمو گیاه را مختل میکنند. این ترکیبات موجب مهار یا کاهش جوانه زنی، کاهش رشد در مرحلهی گیاهچهای، تقلیل سطح برگ، کاهش تولید ماده خشک، میزان رنگیزهها، کربوهیدراتها و پروتئینها و در نتیجه توقف رشد و نمو می گردد (36 و 49). انتشار آللوکمیکالها به روشهای مختلفی مانند تبخیر از سطح برگ، آبشویی از شاخ و برگ، ترشح از ریشه و تجزیه بقایای گیاهی به انجام می شود (26). تحقیقات نشان می دهد که مقدار مواد آللوپاتیک بسته به گونه گیاهی، اندام گیاهی و مرحله رشد و نموی متفاوت است (26). به طور مثال Razmjuie و همکاران (2012) نشان دادند که اثر آللوپاتی عصاره برگ و ساقه گیاه multiflora Zataria قوی تر از ریشه آن است و موجب کاهش بیشتر جوانه زنی و رشد گیاهچههای Cymbopogen olivieri و Stipa arabica میشود. آللوپاتی میتواند بر جنبههای بسیاری از اکولوژی گیاهی نظیر توالی، ساختار جامعهی گیاهی، غالبیت، تنوع و تولید گیاهی اثر بگذارد (35). در سالهای اخیر آللوپاتی به عنوان راه حل جدید در مدیریت آفات گیاهی، یا از طریق جداسازی، شناسایی و سنتز آللوکمیکالهای مشخص به عنوان علفکشهای طبیعی در نظر گرفته می شود. همچنین امکان استفاده از متابولیتهای ثانویه برای کنترل رشد جلبکها در اکوسیستمهای آبی وجود دارد (11).
گیاه درمنه (Artemisia) از بزرگترین و متنوعترین جنسهای خانواده کاسنی است که در سطح گستردهای از مناطق معتدل کره زمین (جنوب اروپا، شمال آفریقا، شمال آمریکا و ایران) پراکنده شده است. 34 گونه از این جنس به شکل بوتهها و درختچههای کوچک در بخشهای مختلف ایران وجود دارند (30). گونههای مختلف این جنس، طیف گستردهای از ترکیبات فعال بیولوژیکی را )مانند انواع ترپن ها و ترکیبات فنلی) که سمیت آنها روی گیاهان به اثبات رسیده و دارای خاصیت آللوپاتیک هستند، تولید می کنند (9 و 37). از این ترکیبات میتوان به آرتمیزینین ، کومارین ، کامفور، بورنیل استات و سینئول اشاره نمود (36 و 37). همچنین این گونهها، علاوه بر ویژگی آللوپاتی دارای خاصیت ضد مالاریایی، ضد قارچی، ضد میکروبی، ضد سرطانی و آنتی اکسیدانی نیز می باشند (23).
ترکیبات فنلی به عنوان توکسینهای گیاهی شناخته میشوند که مسئول اثرات آللوپاتی هستند (32). هم چنین گزارشهای متعدد دال برآن است که گونههای مختلف درمنه مانند درمنه یکساله (annua Artemisia)،
A. tridentate. herba alba .A و A. princeps ، با تولید طیف گستردهای از متابولیتهای ثانویه (آللوکمیکالها) از جمله ترکیبات فنلی و اسانسها باعث تاثیرات آللوپاتی بر گیاهان مجاور می شوند (16، 36 و 32). طبق گزارشMu و همکاران (2005)، عصاره آبی گیاه درمنه معمولی بر تقسیمات میتوزی مریستم راس ریشه گندم (Triticum sativum) اثر مهاری دارد و موجب کاهش رشد ریشه میشود. در سالهای اخیر از گیاهان بوتهای به عنوان گیاه پرستار برای احیاء اکوسیستمهای تخریب یافته استفاده میشود، طبق بررسیهای انجام شده گیاه درمنه خراسانی پناهگاه مناسبی برای گیاهان مرتعی از جمله بروموس کپهداغی (Bromus kopetdaghensis) محسوب میشود (2، 7 و 25).
گونه بروموس کپه داغیDrobov.) (Bromus kopetdaghensis از گندمیان و خوشخوراک مراتع نیمه استپی ایران است. این گونه، گیاه چند ساله، قوی و دائمی با ریشههای متراکم و زیاد می باشد که به دلیل تنوع رویشگاه، اهمیت آن در حفظ و احیای مراتع و ارزش غذایی زیاد مورد توجه بسیار قرار دارد (2). از دیدگاه اکولوژی، گیاه درمنه پناهگاه مناسبی برای گیاهان مرتعی مانند بروموس است. به طوریکه شکل بوته درمنه باعث میشود تا باد و باران مواد آلی حاصل از لاشبرگ گیاه درمنه یا سایر گیاهان را با خود حمل کند و از زیر اشکوب بوته خارج نماید. در مقابل، شاخههای مستقیم گیاه باعث میشوند تا نور بیشتری به داخل بوته نفوذ کند و شرایط فتوسنتزی مناسبتری برای گیاهان زیر اشکوب فراهم آورد. اگرچه، جنس درمنه به واسطه دارا بودن متابولیتهای ثانویه آللوپاتیک، ممکن است بر جوانه زنی و استقرار نهال سایر گیاهان زیر اشکوب خود تاثیر بگذارند (46). براساس گزارش جنگجو و همکاران (1387)، جوانه زنی و استقرار بذرهای بروموس کپه داغی در زیر اشکوب گیاه درمنه خراسانی به صورتی موفقتر از فضای باز مجاور انجام میشود و این امر با فراهمی رطوبت، نیتروژن و مواد آلی بیشتر در زیر اشکوب بوتهها، نسبت به فضای باز بین بوتهها ارتباط دارد.
با توجه به موارد فوق، هدف از این تحقیق بررسی چگونگی تاثیر آللوپاتی گیاه درمنه خراسانی بر گیاهچه بروموس کپه داغی، تغییر این خاصیت در مراحل مختلف چرخه زندگی گیاه درمنه و همچنین مطالعه روند تغییرات ترکیبات فنلی گیاه درمنه (به عنوان ترکیبات آللوپات) در این مراحل می باشد. استفاده از نتایج این تحقیق در احیای مراتع اهمیت دارد، بهطوری که ضمن استفاده از گیاه درمنه بهعنوان یک آشیان اکولوژیکی مناسب برای استقرار بروموس یا سایر گیاهان علفی مرتعی، از تاثیرات بازدارنده و آللوپاتی آن جلوگیری شود.
مواد و روشها
نمونه بردای صحرایی: این پژوهش در مرتع ییلاقی بهارکیش از توابع شهرستان قوچان در استان خراسان رضوی انجام شد. اقلیم منطقه، نیمهخشک و سرد و مقدار متوسط بارندگی برای آن در یک دوره دوازده ساله، 54/356 میلیمتر گزارش شده است. 68درصد منطقه دارای پوشش گیاهی است و جنسهای غالب را گیاهان بوتهای از جمله کلاه میرحسن (Acanthophyllum)، گون(Astraglus) ، درمنه (Artemisia) و گیاهان علفی نظیر استیپا (Stipa)، آگروپیرون (Agropyron) و بروموس (Bromus) تشکیل می دهند (4). نمونه برداری در این منطقه از اندام هوایی و ریشه گیاه درمنه در چهار مرحله مختلف از چرخه زندگی گیاه یعنی آغاز رشد رویشی (خردادماه)، حداکثر رشد رویشی (تیرماه)، گل دهی (شهریورماه) و بذردهی (مهرماه) از مرتع بهار کیش به صورت تصادفی انجام شد.
معرفی تیمارها و طرح آزمایش: پس از نمونه برداری، بقیه مراحل در آزمایشگاه فیزیولوژی گیاهی دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی، در قالب طرح کاملاً تصادفی با 12 تیمار (تیمارها به نسبت مساوی مربوط به عصاره اندام هوایی، عصاره ریشه و شاهد است) و 4 تکرار اجرا شد. به این منظور عصاره گیری از اندام هوایی و ریشه گیاه درمنه در چهار مرحله مختلف از رشد و نمو، با آب مقطر و به نسبت 3% (W/V) صورت گرفت. از ابتدا، 8 میلی لیتر عصاره مورد نظر به پتریهای حاوی 10 عدد بذر ضدعفونی شده بروموس (بذرها از جهادکشاورزی نیشابور تهیه شدند) اضافه شد (نمونههای شاهد با آب مقطر تیمار شدند).
اندازه گیری پارامترهای رشد: گیاهچههای بروموس 10 روز پس از تیمار با عصاره برداشت شدند. سپس بخش هوایی و ریشه گیاهچهها به مدت 24 ساعت در آون با دمای 50 درجه سانتی گراد قرار گرفتند و وزن خشک گیاه در روز دوازدهم براساس درصد وزن خشک محاسبه گردید.
اندازه گیری رنگیزهای فتوسنتزی: رنگیزههای فتوسنتزی موجود در برگ بروموس تیمار شده با عصاره درمنه (کلروفیلa ، کلروفیلb و کلروفیل کل) با کمک استن80 درصد استخراج (نسبت استخراج 5/4) و جذب نوری عصاره با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر Shimadzu UV-120-02 در طول موجهای 645 ، 652 و663 نانومتر اندازه گیری شد و در نهایت غلظت رنگیزهها با استفاده از فرمول Arnon (1967) محاسبه گردید.
اندازه گیری مقدارکربوهیدراتهای محلول: بمنظور سنجش مقدار کربوهیدراتهای محلول، ابتدا عصاره گیری از اندام هوایی و ریشه گیاه بروموس تیمار شده با عصاره درمنه با استفاده از اتانول 80% (نسبت استخراج 3/20) صورت گرفت. مقدار کربوهیدراتهای محلول در عصاره به کمک دستگاه اسپکتروفتومتر مدل Shimadzu UV-120-02 در طول موج 480 و با کمک گلوکز یا دی گلوکز به عنوان استاندارد برآورد شد (18).
اندازه گیری محتوای ترکیبات فنلی گیاه درمنه: استخراج ترکیبات فنلی اندام هوایی و ریشه گیاه درمنه به وسیله آب مقطر و با نسبت 15/1 انجام شد و مقدار کل ترکیبات فنلی با دستگاه اسپکتروفتومتر مدل Shimadzu UV-120-02 در طول موج 760 نانومتر با کمک اسید گالیک به عنوان استاندارد اندازه گیری شد (45).
طرح آزمایشی و تجزیه و تحلیل دادهها: تیمارهای اصلی آزمایش مورد نظر شامل زمان عصاره گیری و نوع عصاره (عصاره حاصل از بخش هوایی و ریشه) بود. منظور از زمان عصاره گیری، مراحل مختلف از چرخه زندگی گیاه درمنه است که در آن مراحل نمونه برداری از اندامهای گیاه انجام شد. با توجه به این که نمونه برداری از یک منطقه جغرافیایی و آزمایشها در شرایط کاملا یکسان و کنترل شده آزمایشگاهی انجام شد، از طرح آماری کاملا تصادفی استفاده گردید. هم چنین به این دلیل که سطوح تیمار توصیفی بود روش GLM (General Linear Model)مورد استفاده قرار گرفت. آنالیز واریانس و مقایسه میانگین دادهها با استفاده از نرم افزار SPSS و آزمون HSD eyTuk در سطح اطمینان 95% انجام شد و نمودارهای مربوطه به وسیله نرم افزار Excel رسم شدند.
نتایج
وزن خشک ریشه و اندام هوایی: تاثیر عصارههای اندام هوایی و ریشه درمنه موجب کاهش معنی دار وزن خشک بخش هوایی و ریشه گیاهچه بروموس نسبت به شاهد شدند. هم چنین مقایسه دادهها مشخص نمود که تاثیر بازدارنده عصاره اندام هوایی درمنه به طرز مشخص و چشم گیری (001/0P<) بیشتر از عصاره ریشه درمنه بود (جدول های 1 و2). از طرف دیگر مشخص شد که اثر بازدارنده عصاره اندام هوایی درمنه در چهار مرحله مختلف از زندگی گیاه تفاوت معنی دار (01/0P<) با یکدیگر دارد، به طوری که بیشترین تاثیر بازدارنده عصاره مربوط به اوایل رشد رویشی (خردادماه) بود.
وزن خشک ریشه گیاهچه بروموس پس از تیمار با عصاره اندام هوایی گیاه درمنه در مرحله گل دهی تفاوت معنی داری با وزن ریشه پس از تیمار با عصاره مربوط به مرحله بذردهی نشان نداد (شکل های 1-الف و ج).
تاثیر کاهنده یا ممانعت کننده عصاره ریشه درمنه بر رشد طولی گیاهچه بروموس در طول زمان و ضمن کامل شدن چرخه زندگی گیاه درمنه تغییر معنی داری نداشت (شکل های 1- ب و د).
جدول 1- مقایسه بین تاثیر تیمارهای عصاره گیاه درمنه (اندام هوایی و ریشه) بر وزن خشک، مقدار قندهای محلول محتوای کلروفیل a، b و کلروفیل کل در گیاهچه بروموس، با یکدیگر و با شاهد (آب مقطر).
میزان کلروفیل کل (mg/g leaf fw)
|
میزان کلروفیل b (mg/g leaf fw)
|
میزان کلروفیل a (mg/g leaf fw)
|
میزان قندهای محلول در ریشه (wd g100/g) |
میزان قندهای محلول در برگ (wd g100/g) |
وزن خشک ریشه گیاهچه (mg) |
وزن خشک اندام هوایی گیاهچه (mg) |
منبع عصاره |
a24/2 |
a74/0 |
a09/1 |
a65/2 |
a98/5 |
c69/0 |
c25/1 |
اندام هوایی |
b20/3 |
b 50/1 |
b40/1 |
b35/1 |
b84/4 |
b94/0 |
b94/1 |
ریشه |
c97/3 |
c02/2 |
c85/1 |
c06/1 |
c80/2 |
a29/2 |
a44/3 |
شاهد |
حروف مشترک نشانه عدم تفاوت آماری معنی دار می باشد (05/0P<).
جدول 2- نتایج تجزیه واریانس اثر زمان نمونه برداری و منبع عصاره بر رشد و برخی خصوصیات بیوشیمیایی در گیاهچه بروموس
میانگین مربعات |
|||||||||
میزان کلروفیل کل (mg/g leaf fw)
|
میزان کلروفیل b (mg/g leaf fw)
|
میزان کلروفیل a (mg/g leaf fw)
|
میزان قندهای محلول در ریشه (dwg100/g) |
میزان قندهای محلول در برگ (dwg100/g) |
وزن خشک ریشه گیاهچه (mg) |
وزن خشک اندام هوایی گیاهچه (mg) |
درجه آزادی |
منبع تغییرات |
|
***626/2 |
***175/1 |
***582/0 |
***286/1 |
***774/10 |
***227/3 |
***534/4 |
3 |
زمان نمونه برداری |
|
***370/4 |
***738/2 |
***461/0 |
***005/8 |
***330/6 |
***528/1 |
***258/2 |
2 |
منبع عصاره |
|
***673/0 |
***412/0 |
***106/0 |
***701/0 |
***104/2 |
***399/0 |
***475/0 |
6 |
زمان نمونه برداری × منبع عصاره |
|
0443/0 |
0258/0 |
0079/0 |
020/0 |
0310/0 |
0295/0 |
0512/0 |
24 |
خطا |
|
***تفاوت آماری در سطح 001/0، ** 01/0 و * 05/0
|
|
|
|
شکل 1- مقایسه تغییرات میانگین وزن خشک اندام هوایی ( الف و ب) و وزن خشک ریشه (ج و د) گیاهچه بروموس تحت تاثیر عصاره اندام هوایی و عصاره ریشه گیاه درمنه، در مراحل مختلف رشد و نمو و شاهد (نمونههای شاهد با آب مقطر تیمار شدند). حروف مشترک نشانه عدم تفاوت آماری معنی دار می باشد (05/0
محتوای کلروفیل: عصاره اندام هوایی و ریشه درمنه موجب کاهش معنی دار کلروفیل a، b و کلروفیل کل در گیاهان بروموس تحت تیمار نسبت به پایههای شاهد شد (جدول 1 و شکل 2). همچنین تاثیر بازدارنده عصاره اندام هوایی به طرز مشخص و معنی داری (001/0P<) بیشتر از عصاره ریشه درمنه بود و با شدت بیشتری موجب کاهش محتوای کلروفیل (a، b و کل) در برگ گیاهچه بروموس شد (شکل 2).
زمان تهیه عصاره اندام هوایی تاثیر معنی داری بر محتوای میزان کلروفیل a موجود در برگ بروموس داشت (به جز مرحله گل دهی). به طوری که تاثیر بازدارنده عصاره اندام هوایی گیاه درمنه با پیشرفت مراحل نموی آن و ورود به مرحله گل دهی و سپس بذردهی کاهش یافت. از طرف دیگر مشخص شد که بین محتوای کلروفیل a در برگ گیاهچههای تحت تیمار با عصاره ریشه درمنه، برداشت شده در زمانهای مختلف، تفاوت معنی داری مشاهده نشد.
|
|
|
شکل 2- مقایسه تغییرات محتوای کلروفیل a در برگ گیاهچه بروموس تحت تاثیر عصاره اندام هوایی (الف) و ریشه (ب) گیاه درمنه، در مراحل مختلف رشد و نمو و شاهد (نمونههای شاهد با آب مقطر تیمار شدند). حروف مشترک نشانه عدم تفاوت آماری معنی دار می باشد(05/0
اندازه گیری مقدار کلروفیل b و کلروفیل کل نیز نتایج کاملا مشابهی را نشان می دهد (جدول های 1 و2).
مقدار قندهای محلول: تیمار گیاهچه بروموس با عصاره اندام هوایی و ریشه درمنه موجب افزایش معنی داری (001/0P<) در مقدار قندهای محلول موجود در برگ و ریشه گیاهچه نسبت به شاهد گردید و هم چنین تاثیر عصاره اندام هوایی درمنه بر افزایش مقدار قندهای محلول در گیاهچه بروموس به طرز معنی داری (001/0P<) بیشتر از عصاره ریشه آن بود و با شدت بیشتری موجب افزایش میزان قندهای محلول در گیاهچه بروموس شد (جدول های 1و2).
همان طور که در شکل 3-الف مشخص است تاثیر افزاینده عصاره اندام هوایی درمنه بر مقدار قندهای محلول موجود در برگ و ریشه بروموس در طول زمان تغییر کرد. به طوری که هم راستا با تکمیل چرخه زندگی گیاه درمنه و کاهش تاثیر آللوپاتی عصاره اندام هوایی آن میزان قندهای محلول موجود در برگ گیاهچه بروموس به طرز معنی داری (001/0P<) کاهش یافت. این در حالی است که چنین تغییرات معنی داری در محتوای قندهای محلول موجود در ریشه گیاهچه بروموس مشاهده نشد (شکل 3-ج). از طرف دیگر، محتوای قندهای محلول در برگ و ریشه گیاهچه بروموس، تجت تاثیر زمان تهیه عصاره (عصارههای تهیه شده از مراحل مختلف رشد و نمو گیاه درمنه) تغییر معنی داری نشان نداد (شکل 3-ب ود). به طور کلی در تمام تیمارها تراز قندهای محلول در برگ بروموس به طرز معنی داری (001/0P<) بیشتر از ریشه آن بود (جدول های 1و2).
|
|
|
|
شکل 3- مقایسه تغییرات مقدار قندهای محلول در برگ (الف و ب) و ریشه (ج و د) گیاهچه بروموس تحت تاثیر عصاره اندام هوایی و عصاره ریشه گیاه درمنه، در مراحل مختلف رشد و نمو و شاهد (نمونههای شاهد با آب مقطر تیمار شدند). حروف مشترک نشانه عدم تفاوت آماری معنی دار می باشد (05/0P<).
مقدار کل ترکیبات فنلی گیاه درمنه: مقدار ترکیبات فنلی اندام هوایی گیاه درمنه در مراحل مختلف رشد و نمو، هم راستا با خاصیت آللوپاتی عصاره گیاه (در مراحل گل دهی و بذردهی ) به طور معنی داری کاهش یافت (شکل 4). این روند کاهش در مورد تغییر مقدار ترکیبات فنلی موجود در ریشه نیز صادق بود، اما برخلاف اندام هوایی، این تغییرات معنی دار نبود.
بحث
در بررسی حاضر، عصاره اندام هوایی و ریشه گیاه درمنه موجب کاهش وزن خشک اندام هوایی و ریشه گیاهچه بروموس شد.
شکل 4- تغییرات میزان ترکیبات فنلی در اندام هوایی گیاه درمنه در مراحل مختلف رشد و نمو. حروف مشترک نشانه عدم تفاوت آماری معنی دار می باشد (05/0
مطابق این نتایج، کاهش وزن خشک گیاهچههای جو (Hordeum vulgare) تیمار شده با عصاره گیاهان Malva parviflora و murale Chenopodium (10) و گیاهچههای گندمaestivum) (Triticum تیمار شده با عصاره گیاه اکالیپتوس (Eucalyptus camaldilensis) (13) از دیگر موارد نشاندهنده تاثیر بازدارنده عصاره گیاهان آللوپاتیک بر رشد سایر گیاهان میباشند. هم چنین صفاهانی لنگرودی و قوشچی (1393) بیان کردند که عصاره گیاه تلخه (Acroptilon) دارای اثر دگرآسیبی قوی تری نسبت به تاج ریزی (Solanum nigrum) و توق (Xanthium) بر گندم داشت و موجب کاهش جوانه زنی و رشد آن شد، براساس این نتایج گیاه تلخه احتمالا می تواند در تولید علف کشهایی با منشأ طبیعی مورد استفاده قرار گیرد.
آللوکمیکالهایی نظیر آلکالوییدها، فلاونوییدها، تاننها و گلیکوزیدها به عنوان ترکیبات بازدارنده جوانه زنی و رشد گیاهان معرفی شدهاند (48). در این رابطه گزارشها نشان دادهاند که کاهش رشد گیاه ناشی از افت فتوسنتز، مهار سنتز کربوهیدراتها و پروتئینها میباشد (10، 14 و 20). ترکیبات فنلی از طریق مهار جذب مواد غذایی از خاک اطراف، روی رشد طبیعی گیاه را محدود میکنند (55). بهعلاوه مطابق گزارش Al-Watban و Salama (2012)، فلاونوئیدها بهعنوان یک ترکیب فنلی موجب اختلال در متابولیسم هورمون گیاهی اکسین، سنتز پروتئین و جذب یون بهوسیله گیاه میشوند و بهاین ترتیب ریشه را تحت تاثیر قرار میدهند.
بر طبق نتایج این تحقیق، اندام هوایی گیاه درمنه تاثیر بازدارندگی بیشتری نسبت به ریشه آن داشت. بهطور مشابه، قربانلی و همکاران (1387) گزارش کردند که عصاره آبی برگ گیاه درمنه دشتی (Artemisia sieberi) تاثیر آللوپاتی قویتری نسبت به عصاره ریشه همین گیاه دارد و موجب کاهش بیشتر رشد و جوانه زنی علفهای هرز یولاف وحشی (Avena lodoviciana) و تاج خروس (Amarantus retroflexus) میشود. بنابراین احتمال دارد که مقدار ترکیبات آللوپات موجود در بخشهای هوایی گیاه درمنه بیشتر از ریشه آن و یا نوع آنها متفاوت باشد (2). فرآیند فتوسنتز در برگ پیش ماده های لازم برای سایر مسیرهای بیوسنتزی را فراهم میکند. بنابراین، برگها جایگاه بیوسنتز ترکیبات متنوع و بهویژه متابولیت های ثانویه بیشتری هستند و منبع قوی تری از آللوکمیکال ها محسوب میشوند (34).
این بررسی نشان داد که تاثیر آللوپاتی اندام هوایی درمنه (برخلاف ریشه آن) در مراحل مختلف رشد و نمو گیاه یکسان نیست، بهطوری که گیاه با کامل کردن مرحله رشد رویشی و ورود به سمت مرحله زایشی (گل دهی و بذردهی) تاثیر بازدارنده کمتری بر جوانه زنی و رشد گیاهچه بروموس داشت. بنابراین گیاه درمنه هنگامی که جوان و سبز است یعنی در مرحله رشد رویشی، بهویژه در اوایل آن، دارای تاثیر آللوپاتی قویتری میباشد. یکی از دلایل این تغییر آن است که به موازات مسن شدن و تکمیل چرخه زندگی گیاه درمنه، ترکیبات آللوپات آن از جمله ترکیبات فنلی کاهش مییابند (بهداد، 1388). اثر تغییرات فصلی بر محتوای آللوکمیکالها نیز فاکتوری مهم است که بر روابط آللوپاتی تحت شرایط طبیعی تاثیر میگذارد (33). همچنین فعالیت زیستی ترکیبات آللوپات وابسته به زمان آزاد شدن به داخل محیط است، بهطوری که در بسیاری حالات بیشترین فعالیت مهاری در مراحل اولیه رشد و نمو، از بقایای گیاهی به دست میآید (2). این نتیجه با گزارش Ntombizanele (2006) دال بر این که گیاهان جوان وسبز دارای ترکیبات آللوپات بیشتری نسبت گیاهان بالغ میباشند، مطابقت دارد.
طبق نتایج این بررسی، عصاره اندام هوایی و ریشه گیاه درمنه موجب کاهش محتوای انواع کلروفیل (a، b و کل) موجود در برگ گیاهچه بروموس شد. مشابه این یافته، Batish و همکاران در سال 2007 اعلام کردند که چهار اسید فنولی موجود در بقایای گیاه Chenopodium murale محتوای کلروفیل در گیاه جو را کاهش میدهد. بهعلاوه طبق گزارش Yang و همکاران (2002) تیمار گیاه برنج (Oryza sativa) با اسیدهای فرولیک و پاراکوماریک موجب مهار سنتز و تجمع کلروفیل میشود. کاهش معنی دار انواع رنگیزهها در گیاهچههای گندم تیمار شده با بقایای گیاه Xanthium italicum (42) و بی رنگ شدن گیاهان تیمار شده با برخی آللوکمیکالهای استخراج شده از گیاه گردو و سورگوم، نیز حاکی از تاثیر منفی این ترکیبات بر بیوسنتز کلروفیل و سایر ترکیبات رنگیزه می شود (29).
گرچه پذیرفته شده است که آللوکمیکالها باعث کاهش محتوای کلروفیل در اندامهای فتوسنتزی میشوند (43)، اما مکانیسم دقیق کاهش محتوای کلروفیل در گیاهان تحت تیمار بهطور کامل و دقیق هنوز مشخص نشده است. ، ولی می تواند ناشی از مهار بیوسنتز کلروفیل یا افزایش تجزیه آن بهواسطه افزایش فعالیت آنزیم کلروفیلاز و یا انجام هر دو فرآیند در شرایط تنش باشد (41).
همچنین با بررسی انجام شده توسط بهداد (1388) مشخص شد که محتوای ترکیبات فنلی در مراحل مختلف رشد و نمو گیاه درمنه متفاوت است، بهطوری که بیشترین مقدار ترکیبات فنلی در اوایل رشد رویشی گیاه اندازه گیری شد و در همین زمان مقدار کلروفیل a در کمترین حد خود بود. از دلایل احتمالی دیگر در رابطه با کاهش میزان کلروفیل در گیاهان تحت تنش با آللوپاتی، تغییر متابولیسم نیتروژن است. تنشهای زیستی و غیرزیستی موجب میشود که گلوتامات که پیشساز مشترک ساخت کلروفیل و پرولین است، کمتر در مسیر سنتز کلروفیل وارد شود (43).
براساس پژوهش، Sarkar و همکاران (2012) بیان کردند که عصاره اندام هوایی گیاه Cassia tora تاثیر آللوپاتی قویتری نسبت به عصاره ریشه همین گیاه داشت و موجب کاهش بیشتر محتوای انواع کلروفیلها در گیاه خردل (Brassica campestris L.) شد. Djanaguiramant و همکاران (2005) با تاثیر عصاره برگ گیاه اکالیپتوس بر سورگوم (Sorghum) اعلام کردند که در شرایط استرس، کاهش کلروفیل b بیش تر از کلروفیل a است و ممکن است علت آن تبدیل کلروفیل bبه کلروفیل aدر گیاهان تحت تنش باشد. در پژوهش حاضر نیز تحت تاثیر عصاره اندام هوایی گیاه درمنه میزان کلروفیل b نسبت به کلروفیل a برگ بروموس کاهش بیشتری نشان داد.
نتایج گزارش حاضر دال بر آن بود که عصاره اندام هوایی و ریشه گیاه درمنه، میزان قندهای محلول را در برگ و ریشه گیاهچه بروموس بهطرز معنی داری افزایش میدهد. بهطور مشابه مطابق نتایج Haddadchi و همکاران (2006) با تاثیر عصاره بخش هوایی و ریشه گیاهSinapis aravens بر گیاهان کلزا ((Brassica napus وChatterjee و همکاران (2012) با مطالعه تاثیر آب شویههای برگیCassia occidentalis بر بذرهای خردل وPrabhakaran و Maharaj (2013) ضمن تیمار گونههای ارزن (Pennestum typhoides) عصاره آبی برگ Cissus quadrangularis افزایش معنیداری در قندهای محلول را نشان دادند.
انباشت کربوهیدراتها از جمله قندها (گلوکز، فروکتوز، ساکارز) و نشاسته نقش مهمی در حفاظت و تنظیم اسمزی دارد (24). علاوه بر این تجمع قندهای محلول موجب حفظ ساختار ماکرومولکولها و در نتیجه مانع از تغییر شکل و احتمالا تخریب مولکولهای زیستی میشود (54). تنشهای زیستی و غیرزیستی در طی دوره رشد گیاه اغلب موجب افزایش سنتز قندهای محلول (19 و 51) و اسیدهای آمینه آزاد نظیر پرولین میگردد (21). تولید گونه های واکنش (ROS) که در اغلب تنشهای زیستی و غیرزیستی روی میدهد، با افزایش میزان قندهای محلول همراه است و این فرآیند معمولا بهعنوان یک پاسخ سازشی به وضعیت استرس در نظر گرفته میشود (24). افزایش قندهای محلول در برگ و ریشه گیاهان تحت تنش آللوپاتی احتمالا بهعلت مهار آنزیمهای تنفسی، مهار تجزیه قندهای محلول و کاهش سطح انرژی سلول میباشد (8 و 24).
بررسی حاضر نشان داد که میزان ترکیبات فنلی گباه درمنه خراسانی در اندام هوایی نسبت به ریشه بیشتر است. مشابه این یافته، در عصاره اتانولی گیاه Artemisia absinthium مقادیر زیادی ترکیبات فنلی، فلاونوئیدها و تانن شناسایی شده اند (44). تفاوت در اثرات آللوپاتی عصاره ریشه و برگ ممکن است در نتیجه تفاوت در غلظت آللوکمیکالهای قابل حل و نوع ترکیبات شیمیایی آللوپات میباشد (52).
سنتز ترکیبات فنلی در کلروپلاستها بیشتر بودن خاصیت آللوپاتی در بخش هوایی میتواند ناشی از سنتز ترکیبات فنلی در کلروپلاستها است. بنابراین اثر آللوپاتی قوی عصاره اندام هوایی بهدلیل بالا بودن میزان آللوکمیکال (ترکیبات فنلی) آن نسبت به ریشه میباشد (50). ترکیبات فنلی یکی از مهمترین آللوکمیکالهای گیاهی در اکوسیستمها هستند. نوع و میزان تولید ترکیبات فنلی وابسته به نوع گونه، اندام گیاهی و شدت تنش میباشد (36).
هم چنین از بررسی نتایج تحقیق حاضر مشخص شد که بیشترین میزان ترکیبات فنلی مربوط به اندام هوایی گیاه درمنه در مرحله آغاز رشد رویشی و مصادف با حداکثر تاثیر آللوپاتی عصاره آبی آن بود. طبق گزارش Temraz و El-tantawy (2008) نیز گیاه درمنه معمولی (Arteimisia vulgaris)دارای ترکیبات فنلی از جمله فلاونولها و فلاونوئیدها است. پس مقدار ترکیبات فنلی در مراحل مختلف رشد ونمو ثابت نیست. گزارشهایی وجود دارد که بالا بودن میزان ترکیبات فنلی گیاه درمنه را در آغاز رشد رویشی گیاه تائید میکند.
در برگهای جوان آفتابگردان(Helianthus annus) و تنباکو (Nicotiana)مقدار ترکیبات فنلی در گیاه جوانتر بیشتر است. کلروپلاست برگهای بید بهاره حاوی ترکیبات فنلی بیشتری نسبت به کلروپلاست همان برگها در پائیز است (50). بیشتر بودن محتوای ترکیبات فنلی در گیاه درمنه در اوایل رشد رویشی (خردادماه) می تواند به دفاع گیاه در برابر علفخواران مربوط باشد. بررسیها نشان میدهد تولید ترکیبات فنلی در گیاهان بخشی از دفاع شیمیایی گیاه است که تحت کنترل عوامل محیطی و ژنتیکی قرار دارد. برای مثال هجوم علفخواران و حشرات بهطور معمول سنتز ترکیبات فنلی را توسط گیاهان افزایش میدهد (28). بر طبق بررسیهای صورت گرفته، مقاومت گیاه به استرسهای زیستی (قارچها، باکتریها، ویروسها وغیره) و استرسهای غیرزیستی (مانند تنش خشکی، دما، نور، کمبود مواد غذایی) اغلب توسط متابولیسم ترکیبات فنلی تنظیم میشود (27).
نتیجه گیری کلی
بهطور کلی گونه درمنه خراسانی بهواسطه داشتن انواع متابولیتهای ثانویه بهویژه اسانسها و ترکیبات فنلی بر روی گیاه بروموس کپهداغی تاثیر آللوپاتی یا بازدارندگی دارد. اما تاثیر بازدارندگی اندام هوایی درمنه در مرحله رشد رویشی که جوان و سبز است قویتر می باشد. تغییر این ویژگی احتمالا ناشی از آن است که بهموازات مسن شدن و تکمیل چرخه زندگی گیاه درمنه، ترکیبات آللوپات آن جمله ترکیبات فنلی کاهش مییابد. در نتیجه، وجود متابولیتهای ثانویه در این گیاه باعث عدم استفاده دام از آن تا شروع بارانهای پاییزی شده است که منجر به عدم وجود گونه همراه در رویشگاههای طبیعی درمنه و نیز کوتاه شدن دوره استفاده دام از مرتع میشوند. بنابراین چارهای جز احیاء این رویشگاهها با گونههای مناسب و سازگار اصلاح مراتع نیست. گیاه بروموس کپهداغی گونهای مناسب برای احیاء مراتع بهارکیش محسوب میشود. از طرفی بررسی اثر آللوپاتی سایر گونههای اصلاحی ضروری به نظر میرسد و از افقهای تحقیقاتی آینده این پژوهش به شمار می آید.