نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه ایلام، دانشکده کشاورزی

2 دانشگاه بوعلی سینا همدان، دانشکده کشاورزی

چکیده

به منظور مطالعه اثر 5- آمینولولینیک اسید بر برخی پاسخ‌های فیزیولوژیکی فلفل شیرین(Capsicum annuum L .cv. Red Bell Pepper) تحت تنش خشکی آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تکرار در گلخانه انجام شد. این آزمایش با دو فاکتور 5-آمینولولینیک اسید در چهار غلظت 0، 25/0، 5/0 و 1 میلی-مولار و تنش خشکی در سه سطح در حد ظرفیت مزرعه، 60% ظرفیت مزرعه و 30% ظرفیت مزرعه به اجرا در آمد. کاربرد خارجی (اسپری برگی) 5-آمینولولینیک اسید در مرحله سه الی چهار برگی توانست فلفل را در برابر تنش خشکی محافظت کند که این اثر حفاظتی به تنظیم آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی مربوط می‌شود. کاربرد 5-آمینولولینیک اسید بر میزان عملکرد، فنل کل، قند محلول، فعالیت آنزیم‌های پلی‌فنل‌اکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز، غلظت رادیکال پراکسید هیدروژن و شاخص‌های سطح برگ، شکل میوه، عملکرد و مقاومت به تنش اثر داشته است. تنش خشکی محتوای فنل کل، قند محلول، رادیکال پراکسید هیدروژن، فعالیت آنزیم‌های پلی‌فنل‌اکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز در برگ‌ها را افزایش داد، هر چند که پارامترهای رشدی را کاهش داد. به این ترتیب می‌توان اظهار داشت که تیمار گیاه فلفل با 5-آمینولولینیک اسید می‌تواند فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و ترکیباتی چون قند محلول و فنل کل بهبود بخشیده و اثر تنش خشکی بر پارامترهای فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی را تعدیل نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of foliar application of 5- aminolevulinic acid on growth, some physiological factors and yield of sweet pepper (Capsicum annuum L.) under drought stress

نویسندگان [English]

  • zahra khazaee 1
  • mohammad sayari 2

چکیده [English]

To study the effect of 5- aminolevulinic acid (ALA) on some physiological responses of Capsicum annuum under drought stress, a factorial experiment in randomized complete block design in four replications was carried out in greenhouse. This study was conducted with two main factors, 5-aminolevulinic acid in four concentrations (0, 0.25, 0.5, and 1 mM) and drought stress in three levels (irrigation at 100, 60 and 30% of field capacity). Exogenous application of 5- aminolevulinic acid protected pepper against drought stress that its protective effect was related to regulation of antioxidant enzymes. 5- aminolevulinic acid had significant effects on yield, total phenols, soluble sugars, polyphenol oxidase and superoxide dismutase activities, hydrogen peroxide concentration and leaf area, tolerance and harvest indices. In drought stress condition, total phenol content, soluble sugar contents, free radicals, hydrogen peroxide and activities of superoxide dismutase and polyphenol oxidase enzymes in leaves increased while growth parameters decreased. Thus it can be stated that the pepper plant treated with 5 - aminolevulinic acid the activity of antioxidant enzymes and compounds such as soluble sugar and total phenol improve and amend the effect of drought stress on the morphological and physiological characteristics.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polyphenol Oxidase
  • superoxide dismutase
  • Total phenols
  • Soluble Sugar Content

اثر کاربرد برگی 5-آمینولولینیک اسید بر رشد و برخی فاکتورهای فیزیولوژیکی و عملکرد فلفل شیرین (Capsicum annuum L.) در شرایط تنش خشکی 

زهرا خزائی1* و محمد سیاری2 

1 ایلام، دانشگاه ایلام، دانشکده کشاورزی 

2  همدان، دانشگاه بوعلی سینا همدان، دانشکده کشاورزی

تاریخ دریافت:26/9/92                 تاریخ پذیرش: 26/5/93 

چکیده

به منظور مطالعه اثر 5- آمینولولینیک اسید بر برخی پاسخ­های فیزیولوژیکی فلفل شیرین (Capsicum annuum L .cv. Red Bell Pepper ) تحت تنش خشکی آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با چهار تکرار در گلخانه انجام شد. این آزمایش با دو فاکتور 5-آمینولولینیک اسید در چهار غلظت 0، 25/0، 5/0 و 1 میلی­مولار و تنش خشکی در سه سطح در حد ظرفیت مزرعه، 60% ظرفیت مزرعه و 30% ظرفیت مزرعه به اجرا در آمد. کاربرد خارجی (اسپری برگی) 5-آمینولولینیک اسید در مرحله سه تا چهار برگی توانست فلفل را در برابر تنش خشکی محافظت کند که این اثر حفاظتی به تنظیم آنزیم­های آنتی­اکسیدانی مربوط می­شود. کاربرد 5-آمینولولینیک اسید بر میزان عملکرد، فنل کل، قند محلول، فعالیت آنزیم­های پلی­فنل­اکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز، غلظت رادیکال پراکسید هیدروژن و شاخص­های سطح برگ، شکل میوه، عملکرد و مقاومت به تنش اثر داشته است. تنش خشکی محتوای فنل کل، قند محلول، رادیکال پراکسید هیدروژن، فعالیت آنزیم­های پلی فنل­اکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز در برگ­ها را افزایش داد، هر چند که پارامترهای رشدی را کاهش داد. به این ترتیب می­توان اظهار داشت که تیمار گیاه فلفل با 5-آمینولولینیک اسید می­تواند فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدانی و ترکیباتی مانند قند محلول و فنل کل را بهبود بخشیده و اثر تنش خشکی بر پارامترهای فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی را تعدیل کند.

واژه­های کلیدی: پلی­فنل­اکسیداز، سوپراکسید دیسموتاز، فنل کل، قند محلول

* نویسنده مسئول، تلفن: 09163449266، پست الکترونیکی: Zahrakhazaei55@yahoo.com

مقدمه

 

ترکیب­های فنلی گیاهان از بهترین منابع آنتی­اکسیدان طبیعی می­باشند که نقش مهمی در حفاظت گیاهان در مقابل اثرهای اکسیدکنندگی گونه­های فعال اکسیژن تولید شده در شرایط تنش ایفا می­کنند. رابطه مستقیمی بین مقدار ترکیبات فنلی، آنتوسیانین­ها و فلاونوئیدها با خاصیت آنتی­اکسیدانی گیاه گزارش شده است (4) که به وفور ترکیبات فوق در میوه­های فلفل دلمه­ای وجود دارند. فلفل (Capsicum annuum L.) یکی از گیاهان مهم تیره سیب زمینی (Solanaceae) است که با توجه به ارزش غذایی بالا، تمایل به مصرف میوه­های آن رو به افزایش است (18).

تنش خشکی یکی از مهمترین عوامل محدود کننده رشد و تولید محصول در سراسر دنیا به شمار می­آید، این تنش از طریق ایجاد تغییرات آناتومیک، مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی بر جنبه­های مختلف رشد و نمو گیاه اثر می‌گذارد (12). تنش خشکی موجب افزایش تولید انواع اکسیژن واکنش­گر و در نتیجه افزایش دفاع آنتی­اکسیدانی می‌شود (9). همبستگی بین تنش خشکی و میزان آنتی­اکسیدان­های محلول در آب درون سلولی گزارش شده است (39). آنزیم­های آنتی­اکسیدان مانند پلی­فنل­اکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز در پاکسازی رادیکال­های آزاد اکسیژن در سلول نقش ایفا می­کنند (10).

5-آمینولولینیک اسید (5-ALA)، یک کتو آمینو اسید پنج کربنه با وزن مولکولی 131، از مواد طبیعی گیاهی بوده که در رشد و نمو و پاسخ­های دفاعی گیاهی نقش مهمی را ایفا می­کند (44). 5-آمینولولینیک اسید پیش ماده کلیدی در بیوسنتز همه ترکیبات پورفیرینی است و پتانسیل کاربردی زیادی در افزایش بازدهی تولیدات کشاورزی دارد. کاربرد خارجی ALA فعالیت آنتی­اکسیدان­های آنزیمی و غیر آنزیمی را تنظیم می­کند و در نهایت مقاومت گیاهان به تنش سرما، نور کم، علف­کش­ها، شوری و خشکی را افزایش داده و باعث کاهش اثر سوء تنش­های محیطی می­گردد (44). واتنب و همکاران در انگور گزارش کردند که کاربرد برگی 5-ALA سطح برگ را افزایش می­دهد (41). کاربرد 5-ALA عملکرد را در گیاهان تربچه، لوبیا، سیر، سیب زمینی و جو افزایش داده است (16). 5-ALA در غلظت بیشتر از 5 میلی مولار خاصیت علف‌کشی دارد (23) که در بررسی اثر آن بر رشد گیاه تربچه به اثبات رسیده است. زمانی که 5-ALA با غلظت 6 میلی مولار به کار رفت نیمی از برگ­ها صدمه دیدند که ممکن است به دلیل ویژگی علف‌کشی آن باشد. از این‌رو هدف از اجرای این تحقیق ارزیابی تأثیر کاربرد برگی5-ALA  با غلظت­های پایین بر خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی گیاهچه­های فلفل در شرایط تنش خشکی بود.

مواد و روشها

مواد گیاهی و تیمار با :5-ALA این آزمایش در پاییز سال 1389 انجام شد. بذرهای فلفل شیرین (Capsicum annuum L .cv. Red Bell Pepper ) پس از ضد عفونی با هیپوکلریت سدیم دو درصد، به مدت 5 دقیقه، با آب مقطر سترون شستشو داده شدند. بذرهای ضد عفونی شده، سپس در یک شاسی به مساحت یک مترمربع در گلخانه با شرایط میانگین دمای حداقل و حداکثر 82/17 و 5/36 درجه سانتی­گراد و میزان رطوبت نسبی 22 تا 31 درصد و شدت نور تقریبی 10000 لوکس در سطح گیاه، کاشته شدند و هنگامی­که بوته­ها چهار برگی شدند به لیوان­های یکبار مصرف انتقال و پس از سازگاری با محیط، به گلدان­هایی با قطر دهانه 20 و ارتفاع گلدان 23 سانتی­متر انتقال داده شدند. مخلوط خاک مورد استفاده در گلدان­ها به نسبت­های مساوی از خاک مزرعه، ماسه بادی و خاک برگ پوسیده تهیه شد. در مرحله 3-4 برگی (حدود یک ماه پس از کاشت)، تیمار 5-ALA (خریداری شده از شرکت مرک آلمان) به صورت افشانه برگی اعمال شد و 72 ساعت پس از تیمار، تنش خشکی آغاز گردید و تا پایان آزمایش ادامه یافت. برای اعمال تنش خشکی ظرفیت زراعی خاک مورد استفاده با استفاده از روش وزنی معادل 32 درصد (32 گرم آب در 100 گرم خاک) تعیین شد. پس از مشخص شدن درصد رطوبت خاک در حد ظرفیت زراعی، میزان رطوبت مورد نیاز برای اعمال تیمار­های تنش خشکی نیز مشخص گردید. با توجه به وزن اولیه خاک گلـــدان­ها (7 کیلو­گرم) به ترتیب مقدار 2240، 1344 و 672 میلی­لیتر آب نیاز بود تا میزان رطوبت خاک گلدان­ها در حد 100، 60 و 30 درصد ظرفیت مزرعه باشد. تیمار­های آبیاری با توزین روزانه گلدان­ها و اضافه نمودن آب مصرفی بر اثر تبخیر و تعرق (میزان کاهش وزن گلدان­ها) اعمال شد.

اندازه گیری صفات مورد بررسی: صفات مربوط به شاخص سطح برگ، شاخص برداشت، شاخص تحمل و عملکرد به ترتیب بر اساس روش­های مورد استفاده توسط (33)، (1)، (21)، (6) انجام شد.

شاخص برداشت براساس کیلوگرم میوه به ازای هر بوته، از تقسیم وزن خشک به وزن تر کل محصول حاصل از هر تک بوته محاسبه شد. شاخص تحمل شاخه و ریشه از تقسیم وزن خشک شاخساره یا ریشه در شرایط تنش به وزن خشک شاخساره یا ریشه در شرایط شاهد به دست آمد. برای بدست آوردن عملکرد تعداد و وزن میوه­های برداشت شده از هر بوته در کل دوره محاسبه شد.

تعیین مقدار کربوهیدرات محلول: نیم گرم نمونه برگی توزین شد. سپس به هاون چینی که حاوی اتانول 95 درصد بود اضافه شد. قسمت بالای محلول جدا شده و با اتانول 70 درصد مجدداً استخراج عصاره بر روی رسوبات باقی مانده ادامه یافت. عصاره استخراج شده سانتریفوژ شد و به 100 میلی لیتر از محلول روشناور 3 میلی لیتر معرف انترون اضافه شد و در حمام آب جوش قرار گرفت و جذب محلول در طول موج 625 نانومتر با دستگاه اسپکتروفتومتر (Apel, PD, UV-303) قرائت شد (25).

تعیین مقدار فنل: یک گرم نمونه برگی در هاون چینی با کمک نیتروژن مایع آسیاب گردید .سپس ۱۰ میلی­لیتر متانول خالص برای استخراج ترکیبات فنلی به آن اضافه شد. برای قرائت میزان جذب عصاره میوه، ۱۲۵ میکرولیتر عصاره میوه را با آب مقطر به حجم ۵۰۰ میکرولیتر رسانده، سپس به آن ۲۵۰۰ میکرولیتر فولین اضافه شد. پس از ۵ دقیقه از افزودن فولین، مقدار ۲۰۰۰ میکرولیتر کربنات سدیم اضافه گردید و نمونه­ها در شرایط تاریکی قرار داده شدند. پس از 5/1 ساعت نگه داری در دمای اتاق و شرایط تاریکی، میزان جذب عصاره قرائت شد (38). منحنی استاندارد بر اساس گالیک اسید با غلظت­های متفاوت محاسبه شده و میزان ترکیبات فنلی معادل گالیک اسید در هر گرم وزن تر اندازه­گیری شد (mgGAE/gFW).

نحوه تهیه عصاره آنزیم­ها: 2/0 گرم از نمونه­های برگی در بافر فسفات پتاسیم 02/0 مولار، با 8/6= pH در دمای 4 درجه سانتی­گراد عصاره­گیری شدند و بعد محلول یکنواخت حاصل در 12000 دور در دمای 4-2 درجه سانتی­گراد به مدت 15 دقیقه سانتریفوژ شده و محلول رویی برای اندازه­گیری فعالیت آنزیم پلی­فنل­اکسیداز مورد استفاده قرار گرفت (20).

سنجش فعالیت آنزیم پلی­فنل­اکسیداز: برای اندازه گیری آنزیم پلی­فنل­اکسیداز نیز مخلوط واکنش شامل 100 میکرولیتر از عصاره آنزیمی، 500 میکرولیتر آب اکسیژنه و 500 میکرولیتر متیل کاتکول در 1900 میکرولیتر بافر فسفات پتاسیم با 1/6 pH= بود. افزایش در جذب در طول موج 410 نانومتر در مدت 3 دقیقه اندازه گیری شد (20). 

سنجش فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز: سه میلی­لیتر مخلوط واکنش شامل فسفات پتاسیم ۵۰ میلی­مولار (8/7pH=)، متیونین ۱۳ میلی­مولار، نیترو بلوتترازولیوم کلراید ۷۵ میکرومولار، اتیلن دی آمین تترا استیک اسید 1/0 میلی­مولار، ریبوفلاوین ۳۶۰ میکرومولار و ۳۰ میکرولیتر عصاره خام بود. پس از آن که مخلوط به هم زده شد، سل­های اسپکتروفتومتر به مدت 10 دقیقه در زیر یک لامپ فلورسنت 15 وات به فاصله ۳۵ سانتی­متر قرار داده شد و جذب مخلوط واکنش در ۵۶۰ نانومتر خوانده شد. یک واحد فعالیت آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز، مقدار آنزیمی در نظر گرفته شد که توانست تا ۵۰% مانع از احیای نوری نیترو­بلو تترازولیوم کلراید گردد (11).

سنجش محتوای رادیکال پراکسید هیدروژن: 5/0 گرم اندام هوایی گیاه در 30 میلی لیتر تری کلرو استیک اسید 1/0 درصد در داخل یخ ساییده شد. عصاره در سانتریفوژ در دمای 4 درجه سانتی­گراد  g10000 به مدت 15 دقیقه سانتریفوژ شد، سپس 5/0 میلی­لیتر از محلول رویی به 5/0 میلی­لیتر بافر فسفات پتاسیم 10 میلی­مولار و یک میلی­لیتر یدید پتاسیم یک مولار اضافه گردید و جذب در طول موج 390 نانومتر خوانده شد (40).

تجزیه آماری: آزمایش به صورت فاکتوریل و بر پایه طرح کامل تصادفی با چهار تکرار انجام شد. داده­های به دست آمده از آزمایش، با استفاده از نرم افزارSAS  و MSTAT-C مورد تجزیه آماری قرار گرفتند. رسم نمودارها با نرم­افزار Excel انجام شد. مقایسه میانگین­ها نیز بر اساس آزمون چند دامنه­ای دانکن در سطح احتمال 5 درصد انجام شد.

نتایج و بحث

بر اساس نتایج جدول تجزیه واریانس، اثر تنش خشکی و 5-ALA و نیز اثر متقابل آنها بر اکثر صفات مورد بررسی معنی­دار بود (جدول 1).

سطح برگ: تجزیه آماری نشان داد با افزایش سطح خشکی سطح برگ کاهش معنی­داری پیدا کرده است (جدول2) که با نتایج شعبانی و همکاران (5) همخوانی دارد. که می­توان دلیل آن را کاهش فشار اسمزی داخل سلول و در نتیجه کاهش تقسیم سلولی یا کاهش اندازه سلول دانست (19). در این تحقیق با استفاده از 5-ALA اسید سطح برگ نسبت به شاهد افزایش نشان داده است (جدول2). که این با نتایج واتنب و همکاران (41) در انگور مطابقت دارد. بالاترین سطح برگ در شرایط فاقد تنش و غلظت 5/0 میلی مولار 5-ALA و اسید پایین­ترین سطح برگ در شرایط تنش شدید و تیمار شاهد (بدون کاربرد 5-ALA) مشاهده شده است (جدول 3).

شاخص تحمل: با افزایش سطح خشکی شاخص تحمل کاهش معنی­داری پیدا کرده است، به طوری که گیاهان تحت شرایط فاقد تنش (شاهد) بیشترین میزان و در شرایط تنش شدید خشکی کمترین میزان را داشته­اند (جدول 2). بالاترین شاخص تحمل در شرایط فاقد تنش و غلظت 5/0 میلی مولار 5-ALA و پایین­ترین شاخص تحمل در شرایط تنش شدید و تیمار شاهد (بدون کاربرد 5-ALA) مشاهده شده است (جدول 3).

شاخص شکل: نتایج این آزمایش نشان داد که با افزایش سطح خشکی شاخص شکل کاهش معنی­داری پیدا کرده است (جدول2). بالاترین شاخص شکل در شرایط فاقد تنش و غلظت یک میلی مولار 5-ALA و پایین­ترین شاخص شکل در شرایط تنش شدید و تیمار شاهد (بدون کاربرد 5-ALA) مشاهده شده است (جدول 3).

شاخص برداشت: شاخص برداشت بیان کننده توزیع نسبی

مواد فتوسنتزی بین مخزن­های اقتصادی و سایر مخازن موجود در گیاه می­باشد. کمبود آب ازجمله عوامل محدود کننده رشد و نمو گیاه می­ باشد که علاوه بر کاهش ماده خشک تولیدی، موجب اختلال در تسهیم کربوهیدرات­ها به دانه و در نتیجه کاهش شاخص برداشت می­شود (37). بین شاخص برداشت و عملکرد دانه یک رابطه مثبت گزارش شده است (14). بنابراین شاخص برداشت نیز عامل مهمی در افزایش عملکرد محسوب می‌گردد (32).

نتایج نشان داده است که با افزایش سطح خشکی شاخص برداشت کاهش معنی­داری پیدا کرده است (جدول2)، این نتیجه با نتایج تحقیق (17) که تنش خشکی با کاربرد 5-ALA اسید باعث افزایش شاخص برداشت شد، مطابقت دارد. این مسئله می­تواند به این دلیل باشد که در شرایط کمبود  5-ALA و تنش آب نه تنها مواد تولید شده در کل اندام گیاه کمتر بوده بلکه اختصاص مواد فتوسنتزی به اندام اقتصادی نیز به همان نسبت کاهش می­یابد (3). بالاترین میزان شاخص برداشت در شرایط فاقد تنش و غلظت یک میلی مولار 5-ALA و پایین­ترین آن در شرایط تنش شدید و تیمار شاهد (بدون کاربرد 5-ALA) مشاهده شده است (جدول 3).

مقدار کربوهیدرات: بر اساس نتایج به دست آمده، با افزایش سطح خشکی کربوهیدرات افزایش معنی­داری پیدا کرده است (جدول2). در مجموع افزایش قندهای محلول در زمان تنش را می­توان به علت توقف رشد یا سنتز این ترکیبات از مسیرهای غیر فتوسنتزی و همچنین تخریب قندهای نامحلول که باعث افزایش قندهای محلول نیز می­شود، بیان کرد. نتایج تحقیقات بر روی نخود (Cicer arietinum L.) (35) و کلزا (Brassica napus) (7) نشان داد که با افزایش اعمال تنش خشکی، بر میزان قندهای محلول نیز افزوده می­شود که با نتایج به دست آمده در این تحقیق مطابقت دارد. در این تحقیق با استفاده از 5-ALA میزان کربوهیدرات نسبت به شاهد افزایش نشان داده است (جدول 2)، که با نتایج به دست آمده در کلزا (29) مطابقت دارد. بیشترین مقدار کربوهیدرات در شرایط فاقد تنش و غلظت یک میلی مولار 5-ALA و کمترین مقدار آن در شرایط تنش شدید و تیمار شاهد (بدون کاربرد 5-ALA) مشاهده شده است (جدول 3).

عملکرد: میزان عملکرد با افزایش سطح خشکی کاهش معنی­داری پیدا کرده است (جدول2). تنش خشکی طی کاهش سطح برگ و بسته شدن روزنه­ها، باعث کاهش مقدار مواد فتوسنتزی گردید، همچنین از طریق القای زودرسی، زمان لازم برای رشد بیشتر گیاه و انتقال بهینه­ تولیدات فتوسنتزی به دانه­ها را محدود کرده، لذا عملکرد دانه کاهش می­یابد (24). ایرل و داویس (2003) گزارش کردند که اثر منفی تنش خشکی بر عملکرد ذرت دانه­ای به دلیل کاهش سطح برگ و شاخص برداشت می­باشد (13). در این تحقیق با استفاده از 5-ALA میزان عملکرد نسبت به شاهد افزایش نشان داده است (جدول2)، که با نتایج زو و همکاران (43) مطابقت می­کند. البته بیشترین عملکرد در شرایط فاقد تنش و غلظت 5/0 میلی مولار 5-ALA و پایین­ترین میزان آن در شرایط تنش شدید و تیمار شاهد (بدون کاربرد 5-ALA) مشاهده شده است (جدول 3).

 

جدول 1- تجزیه واریانس اثر 5-ALA و تنش خشکی بر برخی صفات مورد بررسی در فلفل دلمه­ای

 

میانگین مربعات

منابع تغییرات

درجه آزادی

سطح برگ

شاخص تحمل

شاخص شکل

شاخص برداشت

میزان کربوهیدرات

عملکرد

آنزیم ­پلی فنل­اکسیداز

فنل­کل

سوپراکسید

دیسموتاز

رادیکال پراکسیدهیدروژن

تکرار

3

05/13ns

22/0 ns

01/0ns

003/0ns

26/5ns

ns47/18741

96/171ns

ns01/0

01/0ns

 

00001/0ns

AlA

3

21/216***

38/2***

18/0***

11/0***

**45/44*

***76/2217471

***33/1787

**1/0

 

18/0***

 

0002/0***

خشکی

2

95/1559***

55/516***

12/0***

*01/0

**96/25

98/62443060***

***71/4728

**89/0*

 

**04/0

 

0002/0***

×خشکیALA

6

**78/22

***07/2

06/0***

***02/0

** 11/16

***9/596868

87/529**

**06/0

 

12/0***

 

0001/0***

خطای آزمایشی

33

57/4

13/0

01/0

002/0

7/2

91/18967

39/105

02/0

01/0

 

00001/0***

C.V (درصد)

 

33/4

92/8

27/6

47/8

12/14

5/18

85/13

38/11

20

23/17














ns: بدون اثر معنی‌دار، *، ** و***: به‌ترتیب معنی­دار در سطح احتمال 5، 1 و 001/0 درصد (بسیار معنی‌دار)

 

جدول 2- مقایسه میانگین اثر 5-ALA و تنش خشکی بر برخی صفات مورد بررسی در فلفل دلمه­ای

تیمار­های آزمایش

آنزیم­پلی­فنل اکسیداز

(Unit Min-1)

فنل­کل (mg g-1 FW)

کربوهیدرات

(mg g-1 FW)

عملکرد

(گرم)

سطح ­برگ (سانتی متر)

شاخص برداشت

شاخص شکل

شاخص تحمل

سوپراکسید

دیسموتاز

) Ug-1FW )

پراکسید هیدروژن

(μM g-1FW))

5-ALA (میلی مولار)

0

89/59c

06/1b

24/9c

35/289d

04/44c

46/0c

16/1c

44/3c

31/0c

02/0a

25/0

39/73b

15/1ab

11/11b

99/497c

92/47b

47/0c

22/1b

01/4b

36/0c

013/0b

5/0

56/73b

23/1a

36/12b

83/952b

9/52a

51/0b

25/1b

49/4a

50/0b

012/0b

1

72/89a

25/1a

78/13a

49/1237a

7/52a

67/0a

43/1a

22/4ab

58/0a

001/0c

تنش خشکی

بدون تنش

14/57c

95/0c

34/10c

54/1459a

38/59a

54/0a

35/1a

6/10a

38/0b

01/0c

تنش­متوسط

75/73b

14/1b

64/11b

34/468b

15/49b

54/0a

27/1b

87/0b

44/0ab

014/0b

تنش­شدید

52/91a

42/1a

89/12a

36/305c

64/39c

5/0b

17/1c

54/0c

48/0a

017/0a

حروف یکسان در هر ستون نشانه عدم تفاوت معنی­دار در سطح احتمال 5 درصد در آزمون دانکن می­باشد.

 

 

جدول 3- اثر متقابل تنش خشکی و 5- آمینولولینیک اسید بر برخی صفات مورد بررسی در فلفل دلمه­ای

پراکسید هیدروژن

(μM g-1FW)

سوپراکسید

  دیسموتاز

)  Ug-1FW

شاخص تحمل

شاخص شکل

شاخص برداشت

سطح­برگ (سانتی متر)

عملکرد

(گرم)

کربوهیدرات

(mg g-1 FW)

فنل­کل (mg g-1 FW)

آنزیم پلی­فنل کسیداز

(Unit Min-1)

5-ALA (میلی‌مولار)

تنش خشکی

02/0a

16/0f

97/8d

28/1bc

5/0cde

38/52d

5/453de

26/6f

81/0g

75/35f

0

بدون تنش

01/0b

28/0def

41/10c

33/1b

47/0efg

6/56c

3/1064c

23/10de

83/0g

58/59e

25/0

01/0b

44/0cd

74/11a

28/1bc

45/0fg

32/66a

4/2037b

37/13abc

07/1ef

58/68cde

5/0

01/0b

64/0ab

78/10b

49/1b

75/0a

22/62b

2283a

52/11cd

10/1def

17/62de

1

02/0a

26/0ef

91/0e

25/1bc

52/0cd

42/46fg

279ef

25/11cde

93/0fg

50/67de

0

تنش متوسط

02/0a

44/0cd

88/0e

28/1bc

49/0def

2/48ef

7/279ef

04/9e

14/1de

17/78bcd

25/0

01/0b

36/0de

76/0e

21/1c

53/0cd

3/50de

3/409de

72/11bcd

27/1bcd

59/68cde

5/0

01/0b

72/0a

89/0e

33/1b

62/0h

65/51d

3/905c

57/14a

23/1cde

75/85be

1

02/0a

52/0bc

52/0e

90/0e

37/0h

32/33j

5/135

24/10de

45/1ab

92/73bcde

0

تنش شدید

02/0a

34/0de

58/0e

06/1d

44/0g

92/38i

9/149

06/14ab

41/1a

42/87b

25/0

02/0a

71/0a

53/0e

26/1bc

54/0c

08/42h

7/411de

01/12bcd

34/1cde

91b

5/0

01/0b

37/0cde

61/0e

48/1a

64/0b

22/44gh

2/524d

26/15a

48/1abc

75/118a

1

 

 

حروف یکسان در هر ستون نشانه عدم تفاوت معنی­دار در سطح احتمال 5 درصد در آزمون دانکن می­باشد.















آنزیم پلی­فنل­اکسیداز: نتایج این تحقیق نشان داده که با افزایش سطح خشکی فعالیت آنزیم پلی­فنل­اکسیداز افزایش معنی­داری پیدا کرده است (جدول2)، که با نتایج (15) همخوانی دارد. پلی­فنل­اکسیدازها در اکسیداسیون فنل­ها به کوئینون ها و تشکیل لیگنین در سلول­های گیاهی نقش مؤثری دارند (28). پلی­فنل­اکسیدازها آنزیم­هایی هستند که گیاهان را در برابر بیماری­ها، تنش­ها و حشرات گیاهخوار حفاظت می­کنند (38). در این تحقیق با استفاده از 5-ALA میزان آنزیم پلی­فنل­اکسیداز نسبت به شاهد افزایش نشان داده است (جدول2)، که این با نتایج ژنگ و همکاران (44) مطابقت می­کند. بالاترین میزان فعالیت آنزیم پلی­فنل­اکسیداز در شرایط تنش شدید و غلظت یک میلی مولار 5-ALA و پایین­ترین میزان آن در شرایط فاقد تنش و تیمار شاهد (بدون کاربرد 5-ALA) مشاهده شده است (جدول 3).

آنزیم سوپراکسید دیسموتاز: سوپراکسید دیسموتاز از آنزیم­هایی هستند که در سیتوپلاسم، کلروپلاست، میتوکندری و پروکسی­زوم قرار دارد و با تبدیل رادیکال سوپر اکسید به پراکسید هیدروژن به عنوان اولین مرحله از سیستم دفاعی در برابر رادیکال­های فعال، نقش مهمی را در حفاظت از سلول­ها در مقابل اثرات زیانبخش غیرمستقیم ناشی از این رادیکال­ها بر عهده دارند (27). تجزیه آماری نشان داده است که با افزایش سطح خشکی این آنزیم افزایش معنی­داری پیدا کرده است (جدول2)، که با نتایج به دست آمده در گندم (44) و ذرت (2) مطابقت دارد. اثر تنش خشکی بر فعالیت آنزیم­های ضداکسیداتیو مانند کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز در گیاه گندم منجر به افزایش آنزیم­های مذکور شده است (44). در سیستم­های آنزیمی، آنزیم سوپراکسید دیسموتاز، سوپراکسید را به پراکسید هیدروژن و اکسیژن کاتالیز می­کند. در این تحقیق با استفاده از 5-ALA میزان آنزیم سوپراکسید دیسموتاز نسبت به شاهد افزایش نشان داده است (جدول 2)، که این با نتایج به دست آمده در اسفناج مطابقت می­کند (30). بالاترین میزان فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در شرایط تنش متوسط و غلظت یک میلی مولار 5-ALA و پایین­ترین میزان آن در شرایط فاقد تنش و تیمار شاهد (بدون کاربرد 5-ALA) مشاهده شده است (جدول 3).

رادیکال پراکسید هیدوژن: تجزیه آماری نشان داده که با افزایش سطح خشکی محتوای این رادیکال افزایش معنی داری پیدا کرده است (جدول2)، که با نتایج به دست آمده در گوجه فرنگی مطابقت دارد (8). تحت شرایط تنش مقدار گونه­های فعال اکسیژن افزایش می­یابند که حضور این گونه­ها برای گیاه مضر بوده و موجب آسیب به ساختارهای سلولی مثل غشا، پروتئین­ها و اسیدهای نوکلئیک می­شود (26)، که افزایش مقدار پراکسید هیدروژن  تحت تنش خشکی در این مطالعه می­تواند به این دلیل باشد. پراکسید هیدروژن در غلظت­های بالا  سمی است و به وسیله آنزیم کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز چرخه آنتی اکسیدانی آسکوربات - گلوتاتیون از بین می­رود، اما در غلظت­های پایین می­تواند نقش پیام را در گیاه داشته باشد  (31). در این تحقیق با استفاده از 5-ALA میزان پراکسید هیدروژن نسبت به شاهد کاهش نشان داده است (جدول 2)، که این با نتایج به دست آمده در آفتابگردان (30) مطابقت می­کند. بالاترین اثر متقابل رادیکال پراکسید هیدروژن در شرایط تنش شدید و غلظت یک میلی مولار 5-ALA و پایین­ترین میزان رادیکال پراکسید هیدروژن در شرایط فاقد تنش و تیمار شاهد (بدون کاربرد 5-ALA) مشاهده شده است (جدول 3).

فنل کل: تجزیه آماری نشان داده است که با افزایش سطح خشکی پلی­فنل افزایش معنی­داری پیدا کرده است (جدول 2)، بررسی روی اکالیپتوس نشان داد که تحت شرایط تنش آبی ترکیب­های فنلی در گیاه افزایش می­یابد (36)، افزایش میزان ترکیب­های فنلی بر اثر افزایش تنش خشکی مشاهده شد که این امر ارتباط مستقیم با ظرفیت آنتی­اکسیدانی آنها دارد (22) که از طریق دادن الکترون به آنزیم­ها و سم­زدایی آب اکسیژنه تولید شده می­توانند در سلول به عنوان آنتی­اکسیدان عمل کنند (34). در این تحقیق با استفاده از 5-ALA میزان پلی­فنل نسبت به شاهد افزایش نشان داده است (جدول 2)، که با نتایج زو و همکاران (42) مطابقت می­کند. بالاترین میزان پلی­فنل در شرایط تنش شدید و غلظت یک میلی مولار 5-ALA و پایین­ترین میزان آن در شرایط فاقد تنش و تیمار شاهد (بدون کاربرد 5-ALA) مشاهده شده است (جدول 3). 

نتیجه ­گیری :به طورکلی استفاده از  5-ALAباعث بهبود خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی در گیاه فلفل دلمه­ای شد. علاوه بر این، اثرهای مخرب تنش خشکی بر روی گیاه با کاربرد 5-ALA کاهش پیدا کرد. بر طبق نتایج به دست آمده از این تحقیق کاربرد  5-ALAبه منظور کاهش اثرات مخرب تنش خشکی در گیاهچه­های فلفل دلمه­ای قابل توصیه می­باشد.

  1. حقیقی، مریم، 1389. تأثیر خشکی موضعی منطقه ریشه (PRD) بر روابط آبی، رشد، عملکرد و برخی ویژگی­های کیفی گوجه­فرنگی، علوم و فنون کشت های گلخانه، 1 (2): 9 - 18.
  2. دولت آبادیان، آ، سید علی محمد مدرس ثانوی، مظفر شریفی، 1388. اثر تنش کم آبی و محلول پاشی اسید آسکوربیک بر میزان فعالیت آنزیم­های آنتی اکسیدان و برخی تغییرات بیوشیمیایی در برگ ذرت دانه­ای (Zea maize L.)، مجله زیست شناسی ایران، 22 (3).
  3. رحمانی، نوید، توفیق طاهرخانی، جهانفر دانشیان، 1388. تاثیر کاربرد نیتروژن بر شاخص­های فیزیولوژیک عملکرد در گیاه دارویی همیشه بهار  (Calendula Officinalis L.)تحت شرایط تنش خشکی، یافته­های نوین کشاورزی، 3 (4): 355 - 365.
  4. سپهری­فر، روشنک، طاهره حسنلو، 1388. بررسی ترکیبات پلی­فنلی، آنتوسیانین­ها و فلاونوئیدهای تام وخواص آنتی­اکسیدانی گیاه دارویی قره­قاط (Vaccinium arctostaphylos L.) جمع آوری شده از چهار منطقه مختلف ایران، فصلنامه گیاهان دارویی، 9 (1): 66 - 74.
  5. شعبانی، علی، علی اکبر کامکار حقیقی، علیرضا سپاسخواه ، یحیی امام، تورج هنر، 1388. اثر تنش آبی بر ویژگی­های فیزیولوژیک گیاه کلزا، مجله علوم آب و خاک، 49.
  6. عقدک، پروان، 1387. تاثیر بسترهای مختلف کاشت بر رشد و کیفیت محصول فلفل گلخانه­ای. پایان نامه کارشناسی ارشد باغبانی، 125 صفحه.
  7. میرزایی، م، احمد معینی، فائزه قناتی، 1392. اثر تنش خشکی بر میزان پرولین و قندهای محلول گیاهچه­های کلزا(Brassica napus) ، مجله زیست شناسی ایران، 26 (1).
  8. نصیبی، فاطمه، خسرو منوچهری­کلانتری، منصوره خداشناس، 1388. اثر پیش تیمار سدیم نیتروپروساید ((SNP بر برخی عوامل بیوشیمیایی گیاهچه گوجه فرنگی، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 16 (2).
  9. نورانی آزاد، حمید، داریوش چوبینه، 1387. مطالعه تنش آبی بر بیوماس، قندهای محلول، پرولین، آنزیم­ها و یون­ها در گیاه آفتابگردان(Helianthus annus L.) ، فصلنامه (دانش زیستی ایران)،3 (2): 19 - 26.
    1. Agarwal, S., and Pandey, V. 2004. Antioxidant enzyme resposes to NaCl stress in Cassia angustifolia. Plant Biology. 48: 555-560.
    2. Dhindsa, R. A., Plumb-Dhindsa, P., and Thorpe, T. A. 1981. Leaf senescence: correlated with increase levels of membrane permeability and lipid peroxidation, and decreased levels of dismutase and catalase. Experimental Botany. 126: 93-101.
    3. Du, Y. C., Nose, A., Wasano, K., and Uchida, Y. 1998. Responses to water stress of enzyme activities and metabolite levels in relation to sucrose and starch synthesis, the Calvin cycle and the C4 pathway in sugarcane (Saccharum sp.) leaves. Plant Physiology. 25: 253-260.          
    4. Earl, H.J. and Davis, R.F. 2003. Effect of drought stress on leaf and whole canopy radiation  use eficiency and yield of maize. Agronomy. 95: 688-696.
    5. Fischer, R.A., Rees, D., and Sayer, K.D. 1998. Wheat yield progress associated whit higher stomatal conductance and photosynthetic rate, and cooler canopies. Crop Science. 38: 1467-1475.
    6. Frank, G. L., and Kiraly, Z. 1962. Role of phenolic compound in the physiology of plant diseases and disease. Phytopathology. 44(2): 105-150.  
    7. Hotta, Y., Tanaka, T., Takaoka, H., Takeuchi, Y., and Konnai, M. 1997. Promotive effects of 5-aminolevulinic acid on the yield of several crops. Plant Growth Regulation. 22: 109-114    
    8. Hopkins, W. G. 1995. Introduction to plant physiology. John Wiley and Sons, Inc., New York, USA. P 464.
    9. Howard, L. R., Talcott, S. T., Brenes, C. H., and Villalon, B. 2000. Changes in phytochemical and antioxidant activity of selected pepper cultivars as influenced by maturity. Food Chemistry. 48: 1713-1720.
    10. Jaleel, C., Gopi, R., Kishorekumar, A., Manivannan, P., Sankar, B., and Panneerselvam, R. 2008. Interactive effects of triadimefon and salt stress on antioxidative status and ajmalicine accumulation in Catharanthus roseus. Acta Physiology of Plantarum. 30(3): 287-292.
    11. Kahn, V. 1975. Polyphenol oxidase activity and browning othree avocado varieties. Science of Food and Agriculture. 26(9): 1319-I324.
    12. Khavari-nejad, R.A., and Chaparzadeh, N. 1998. The effects of NaCl and CaCl2 on photosynthesis and growth of alfalfa plants. Photosynthetica. 35: 461-466.
    13. Kim, B.J., Kim, J. H., Kim, H.P., and Heo, M.Y. 1997. Biological screening of 100 plant extracts forcosmetic use (II): Antioxidative activity and freeradical scavenging activity. Cosmetic Science. 19(6): 299-307.
    14. Korkmaz, A., Korkmaza, Y., and Demirkıranb, A.R. 2010. Enhancing chilling stress tolerance of pepper seedlings by exogenous application of 5-aminolevulinic acid. Environmental and Experimental Botany. 67: 495–501.
    15. Kumar, J., and Abbo, S. 2001. Genetics of flowering time in chickpea and its bearing on productivity in semi-arid environments. Advances in Agronomy. 72: 107-138.
    16. Marais, J. P., Wit, J. L. D., and Quicke, G. V. 1952. A critical examination of the Nelson – Somogyi method for the determination of reduce sugar. Analytical Biochemistry. 15(3): 373-381.
    17. Laspina, N.V., Groppa, M.D., Tomaro, M.L., and Benavides, M.P. 2005. Nitric oxide protects sunflower leaves against Cd-induced oxidative stress. Plant Science. 169: 323-330
    18. Luis, A., Del Rio, D., Lyon, I., Bruce, G., and Marvinl, S. 1983. Immunocyto chemical evidence for a peroxisomal localization of manganese superoxide dismutase in leaf protoplasts from a higher plant. Planta. 158: 216-224.
    19. Mohammadi, M., and Kazemi, H. 2002. Changesin peroxidase and polyphenol oxidase activities in susceptible and resistance wheat heads inoculated with fusarium graminearum and induced resistance. Plant Science. 162: 491-498.
    20. Naeem, M.S., Rasheed, M., Liu, D., Jin, Z. L., Ming, D. F., Yoneyama, K., Takeuchi, Y., and Zhou, W.J. 2011. 5- aminolevulinic acid ameliorates salinity- induced metabolic, water related and biochemical changes in Brassica napus L. Acta Physiol Plant. 33: 517- 528.
    21. Nishihara, E., Kondo, K., Parvez, M.M., Takahashi, K., Watanabe, K., and Tanaka, K. 2003. Role of 5- aminolevulinic acid (ALA) on active oxygen-scavenging system in NaCl-treated spinach (Spinacia oleracea). Plant Physiology. 160: 1085-1091.
    22. Qinghua, S. H., and Zhujun, Z. 2008. Effect of exogenous salicylic acid on manganese toxicity, element contents andantioxidative system in cucumber. Environmental and Experimental Botany. 63: 317-326.
    23. Reynold, M.P., and Rajarm, S. 1999. Physiological and genetic changes of irrigated wheat in the postgreen reviluton period and approaches for metting projected global demand. Crop Science. 39: 1611-1621.
    24. Rossini, A., and Rodrigues, D. 2004. Leaf area prediction models for Zinnia elegans Jacq., Zinnia haageana regel and profusion cherry. Scientia Agricola. 61: 67-74.
    25. Sakihama, Y., Cohen, M., Grace, S., and Yamasaki, H. 2002. Plant phenolic antioxidant and prooxidant activities phenolic-induced oxidative damage mediated by metals in plant. Toxicology. 177: 67-80.
    26. Schubert, S., Serraj, R., and Balzer, P.E. 1995. Effect of drought stress on growth, sugar concentrations and amino acid accumulation in N-2-fixiy alfalfa. Plant Physiology. 146(4): 541-546.
    27. Schwambach, J., Ruedell, C.M., Almeida, M.R., Penchel, R.M., Araújo, E.F., and Neto, A.G. 2008. Adventitious rooting of Eucalyptus glubus× maidennii mini-cutting derived from mini- stumps grown in sand bed and intermittent flooding trays: a comparative study. New Forests. 36(3): 261-271.
    28. Setter, T.L. 1990. Transport / harvest index: Photosynthetic partitioning in stressed plants. P 17-36. Stress responses in plant: Adaptation and accumulation mechanism. Wiley-Liss, Inc. New York. p 14853.
    29. Singleton, V.L., Orthofer, R., and Lamuela-Raventos, R.M. 1999. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidant activity by means of Folin- Ciocateu reagent. Methods in Enzymology. 299: 152-178.
    30. Tsugane, K., Koboyashi, K., Niwa, Y., Ohba, Y. W., and Koboyashi, H. 1999. A recessive Arabidobsis mutant that grows photoautotrophically under salt stress shows enhancedactive oxygen detoxification. Plant and Cell. 11: 1195-1206.
    31. Velikova, V., Yordanov, I., and Edreva, A. 2000. Oxidative stress and some antioxidant system in acid- rain treated bean plants. Protective role of exogenous polyamines. Plant Science. 151: 59-66.
    32. Watanabe, K., Nishihara, E., Watanabe, S., Tanaka, T., Takahashi, K., and Takeuchi, Y. 2006. Enhancement of growth and fruit maturity in 2- year- old grapevines cv. Delaware by 5- aminolevulinic acid. Plant Growth Regulation. 49: 35-42.
    33.  Xu, F., Cheng, SH., Zhu, J., Zhang, W., and Wang, Y. 2011. Effects of 5-Aminolevulinic acid on Chlorophyll, Photosynthesis, Soluble Sugar and Flavonoids of Ginkgo biloba. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 39(1): 41-47.
    34. Xu, F., Weiling, W., and Dan, Y. 2012. Effect of 5-aminolevulinic acid on yield and quality of lettuce in sunlit greenhouse. African Biotechnology. 11(53): 11591-11594.
    35. Zhang, Z.J., Li, H.Z., Zhou, W.J. Takeuchi, y., and Yoneyama, k. 2006. Effect of 5-aminolevulinic acid on development and salt tolerance of potato (Solanum tuberosum L.) microtubers in vitro. Plant Growth Regulation. 49: 27–34.