نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
دانشگاه محقق اردبیلی
چکیده
بهمنظور بررسی اثر پیشتیمار بذر بر روی فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان گیاهچههای حاصل از بذور فرسوده ماریتغال، آزمایشی بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در دانشگاه محقق اردبیلی در سال 1392 اجرا گردید. تیمارهای آزمایش شامل پیشتیمار با نیترات پتاسیم در غلظت های 0، 15، 30، 45 و 60 میلیگرم بر لیتر و فرسودگی بذر به مدت 0، 48، 96 و 144 ساعت بود. نتایج نشان داد در طی فرسودگی فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان کاهش پیدا کرد و پیشتیمار بذر موجب بهبود فعالیت آنزیمی گردید. در بین غلظتهای مختلف نیترات پتاسیم، کاربرد 30 میلیگرم بر لیتر در اغلب صفات اندازهگیری شده بالاترین مقدار را نشان داد. نتایج معادلات رگرسیونی جهت پیشبینی شاخصهای طولی و وزنی قدرت نشان داد در بین فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز و پراکسیداز بالاترین سهم در بیش بینی شاخص طولی قدرت و فعالیت پراکسیداز و گلوتاتیون رداکتاز نیز بیشترین سهم در پیشبینی شاخص وزنی قدرت را نشان دادند. نتایج تحلیل مسیر نشان داد فعالیت پراکسیداز دارای تاثیر مستقیم و فعالیت سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون رداکتاز دارای تاثیر غیره مستقیم بر شاخص طولی قدرت و سوپراکسید دیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز، گلوتاتیون رداکتاز تاثیر مستقیم بر شاخص وزنی قدرت بودند. به طور کلی با توجه به نقش آنزیمهای آنتیاکسیدان (بهویژه پراکسیداز و گلوتاتیون پراکسیدار و رداکتاز) در قدرت بذر میتوان گفت نیترات پتاسیم با بهبود این آنزیمهای تأثیرات فرسودگی را کاهش و سبب بالا رفت قدرت بذر میشود.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Effect seed priming ion seedling vigour index in seed aged milk thistle (Silybum marianum)
چکیده [English]
In order to investigate the changes in activity of antioxidant enzymes seedlings milk thistle during aging and the role pretreatment of this enzyme, factorial experiment in a completely randomized design carried was in Ardabil University Mohaghegh in 2013. The treatments consisted of pretreatment with potassium nitrate at concentrations of 0, 15 , 30 , 45 and 60 mg L and agine to time 0 , 48 , 96 and 144 hours. Results showed were in during aging antioxidant activity enzymes decreased and pretreatment enhances the enzymatic activity. Among the different concentrations of potassium nitrate, the use of 30 mg L most traits showed the highest value. Results of regression equations to predict the length and weight of power indices showed, between the activity of antioxidant enzymes, glutathione peroxidase and peroxidase activity, the highest proportion in excess of the projected length vigour index and peroxidase and glutathione reductase activity also the greatest share of in predicting weight vigour index showed. The results of path analysis showed peroxidase activity has a direct effect and superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase and glutathione reductase has more direct impact on the length vigour index and superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, glutathione reductase had a direct impact on the weight vigour index. In general, the roles of antioxidant enzymes (particularly peroxidase and glutathione peroxidase and reductase) of potassium nitrate in seed vigor can be said to improve the enzymes reduce the effects of aging and increase the seed vigour.
کلیدواژهها [English]
تأثیر پیشتیمار بذر با نیترات پتاسیم بر شاخصهای قدرت گیاهچه در بذرهای فرسوده ماریتیغال (Silybum marianum)
علی عبادی، قاسم پرمون* و سدابه جهانبخش
اردبیل، دانشگاه محقق اردبیلی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه زراعت و اصلاح نباتات
تاریخ دریافت: 13/4/93 تاریخ پذیرش: 11/2/94
چکیده
بهمنظور بررسی اثر پیشتیمار بذر بر روی فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان گیاهچههای حاصل از بذرهای فرسوده ماریتیغال، آزمایشی بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در دانشگاه محقق اردبیلی در سال 1392 اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل پیشتیمار با نیترات پتاسیم در غلظتهای 0، 15، 30، 45 و 60 میلیگرم بر لیتر و فرسودگی بذر با قرار دادن آنها در رطوبت نسبی 95-90 درصد در دمای 40 درجه سانتیگراد به مدت 0، 48، 96 و 144 ساعت بود. نتایج نشان داد، در طی فرسودگی فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان کاهش پیدا کرد (50% سوپراکسید دیسموتاز، 47% کاتالاز، 41% پراکسیداز، 39% آسکوربات پراکسیداز 38%، گلوتاتیون پراکسیداز و 55% گلوتاتیون ردوکتاز) و پیشتیمار بذر موجب افزایش فعالیت آنزیمی شد. در بین غلظتهای مختلف نیترات پتاسیم، کاربرد 30 میلیگرم بر لیتر، در اغلب صفات اندازهگیری شده بالاترین مقدار را نشان داد. نتایج معادلات رگرسیونی برای پیشبینی شاخصهای طولی و وزنی قدرت نشان داد، در بین فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز (313/0 R2=) و پراکسیداز (276/0 R2=) بالاترین سهم در پیشبینی شاخص طولی قدرت و فعالیت پراکسیداز (306/0 R2=) و گلوتاتیون ردوکتاز (305/0 R2=) نیز بیشترین سهم در پیشبینی شاخص وزنی قدرت را نشان دادند. نتایج تحلیل مسیر نشان داد، فعالیت پراکسیداز دارای تأثیر مستقیم و فعالیت سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز دارای تأثیر غیرمستقیم بر شاخص طولی قدرت و سوپراکسید دیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز، گلوتاتیون ردوکتاز تأثیر مستقیم بر شاخص وزنی قدرت بودند. به طور کلی با توجه به نقش آنزیمهای آنتیاکسیدان (بهویژه پراکسیداز و گلوتاتیون پراکسیدار و ردوکتاز) در قدرت بذر میتوان نتیجه گرفت که نیترات پتاسیم با بهبود این آنزیمها و فرسودگی با کاهش فعالیت آنها سبب تغییر قدرت بذر میشود.
واژههای کلیدی: سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، قدرت بذر، نیترات پتاسیم، رگرسیون، ماریتیغال.
* نویسنده مسئول، تلفن: 09360260256 ، پست الکترونیکی: ghasem.parmoon@gmail.com
مقدمه
گیاهان دارویی مخازن اساسی بسیاری از ترکیبات و مواد دارویی میباشند که این ترکیبات علاوه بر عوامل ژنتیکی تحت تأثیر عوامل محیطی نیز قرار میگیرند. ماریتیغال (Silybum marianum) گیاه دارویی و مدیترانهای است که از ترکیبات دانه آن میتوان به سلیمارین، فلانویدها، اسید چرب و ترکیبات پلیفنولی اشاره کرد (27). از این گیاه برای درمان ناراحتیهای کبدی، چربی خون، دیابت و سرطان استفاده میشود (29). استقرار محصولات به جوانهزنی یکنواخت بذرها و توانایی بذرها در جوانهزنی به شرایط محدود محیطی بستگی دارد. قدرت بذر به برخی از ویژگیهای مرتبط با میزان سبز کردن در مزرعه و تولید گیاهچه و ذخیرهسازی بذر اشاره میکند (14). طبق تعریف اتحادیه بینالمللی تجزیه بذر، به مجموعه ویژگیهای بذر که میزان، سطح فعالیت و کارکرد بذر یا توده بذری را در خلال جوانهزنی و ظهور گیاهچه تعیین میکند، قدرت بذر گفته میشود (26). پیشتیمار، یک تیمار قبل از کاشت است که در آن بذرها بهصورت کنترل شده، آب جذب میکنند تا فرایندهای متابولیکی پیش از جوانهزنی در بذرها تا قبل از خروج ریشهچه انجام شود (5). در طی پیشتیمار بذر فرایندهایی ازجمله نگهداری و انتقال مواد، فعالسازی و سنتز تعدادی از آنزیمها و نوکلئیک اسیدها، ترمیم و بازسازی، سنتز ATP و ترمیم غشای سیتوپلاسمی رخ میدهد (16). نیترات پتاسیم از ترکیبات اسمزی است که در پیشتیمار بذر استفاده میشود و باعث بهبود جوانهزنی، رشد گیاهچه، شاخص بنیه گیاهچه و همچنین باعث افزایش فعالیت آنزیم آلفا آمیلاز، دهیدروژناز و کاتالاز تحت تنشهای محیطی میشود (9). عدالت پیشه و همکاران (1388) گزارش کردند که نیترات پتاسیم با غلظت کم، باعث بهبود جوانهزنی، رشد گیاهچه و شاخص بنیه گیاهچه ذرت شد.
فرسودگی از مهمترین عوامل ایجاد تنشهای اکسیداتیو است که در کاهش قدرت بذر نقش مهمی دارد. فرسودگی موجب تخریب ساختارهای DNA و RNA ریبوزمی، افزایش فعالیت آنزیمی، تنفس و نفوذ پذیری غشاهای سلولی میشود (23). مطالعات متعددی در جهت کاهش تأثیرات فرسودگی انجام شده است، Hsu و همکاران (2003) در بررسی، تأثیر فرسودگی و پرایمینگ بر پراکسیداسیون چربیها در کدوی تلخ گزارش کردند که فرسودگی در جنین و لپهها موجب افزایش پراکسیداز کل و کاهش پروتئینهای محلول، فعالیت آنزیم آنتیاکسیدان شده و پیشتیمار و خیساندن بذرها در آب گرم سبب بهبود فعالیت آنزیمها و افزایش میزان پروتئین محلول شد. طبق نظر این محققان، پرایمینگ و خیساندن باعث بهبود کیفیت بذر میشود. علت این امر به حداقل رساندن و کاهش پراکسیداسیون ناشی از افزایش رادیکالهای آزاد و تنظیم فعالیت پراکسیداز میباشد. Chen و Sung (2001) نیز معتقدند که تغییر در مجموع پراکسیداسیون در بذرهای پیشتیمار شده، ناشی از تغییر در فعالیت رادیکالهای آزاد و مهار آنزیم پراکسیداسیون میباشد. Goel و همکاران (2003) در مطالعه تغییرات آنزیمی تنشهای اکسیداتیو در طی فرسودگی چند رقم پنبه نشان دادند که نگهداری بذرهای پنبه در دمای 40 درجه سانتیگراد به مدت 4 روز، سبب کاهش جوانهزنی دانه پنبه به میزان 45% میشود. فرسودگی میزان نشت یونها، فعالیت پراکسیداز کل و مالون دی آلدهید را در هر دو رقم افزایش داد و سبب کاهش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان شد. پیشتیمار بذرها با آب مقطر و آسکوربات با غلظت 100 میکروگرم بر میلیلیتر به مدت 12 ساعت سبب کاهش تأثیرات فرسودگی گردید، بهطوریکه فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان افزایش و میزان مالون دی الدهید و پراکسیداز کل کاهش یافت. Kibinza و همکاران (2011) نیز در مطالعه خود نشان دادند که در طی فرسودگی، جوانهزنی دانه آفتابگردان کاهش پیدا کرده و پیشتیمار بذرها با آمینو 1، 2 و 4 تیرازول (3-amino-l, 2,4-triazol) سبب بهبود جوانهزنی میشود. آنان نشان دادند که در طی فرسودگی میزان هیدروژن پراکسید افزایش پیدا میکند که عمدتاً ناشی از افزایش مقدار آنها در پراکسی زوم میشود. نتایج این محققان نشان داد که در طی فرسودگی فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان بهویژه کاتالاز کاهش پیدا میکند. با توجه به اینکه بذرهای ماریتیغال حاوی روغن زیادی بوده و قوه نامیه کمی دارد؛ ولی با وجود این بذر آن میتواند تا 9 سال در خاک باقی بماند و قوه نامیه خود را حفظ کند (30)، این مطالعه بهمنظور بررسی تغییرات در فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان گیاهچه و تعیین سهم هریک از آنزیمها بر شاخص قدرت بذر ماریتیغال اجرا شد.
مواد و روشها
آزمایش بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار در آزمایشگاه علوم و تکنولوژی بذر دانشگاه محقق اردبیلی در سال 1392 اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل پیشتیمار بذر با نیترات پتاسیم در غلظتهای 0، 15، 30، 45 و 60 میلیگرم بر لیتر و فرسودگی بذر در 4 سطح فرسوده نشده (شاهد)، 48، 96 و 144 ساعت فرسودگی بود. در این پژوهش شاخص طولی و وزنی قدرت، فعالیت آنزیمهای سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، پراکسیداز، آسکوربات پراکسیداز، گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز در مرحله گیاهچه ای در 14 روز بعد از جوانهزنی اندازهگیری شد. در این آزمایش، برای اعمال فرسودگی، بذرها در درون یک ظرف دارای محیط اشباع از بخار آب (رطوبت نسبی 90 تا 95 درصد) و در درون آون در دمای 45 درجه سانتیگراد به مدت 48، 96 و 144 ساعت قرار داده شدند (مدت زمان فرسودگی بر اساس پیش آزمایش تعیین شد). برای اعمال پیشتیمار نیز بعد از تهیه محلولها با غلظتهای مشخص، بذرها در درون 2 لایه کاغذ صافی قرار داده شد تا محلول به آنها اضافه شود. این کار برای جلوگیری از هیدراته شدن بذرها در محلولهای فاقد اکسیژن انجام شد. بعد از گذشت 12 ساعت و پایان پیشتیمار، بذرها با آب مقطر شستشو داده شده و در محیط آزمایشگاه برای بازگشت به رطوبت اولیه (خشک شدن تا رطوبت 14 تا 16%) نگهداری شدند. برای محاسبه شاخصهای قدرت بذر در ابتدا 25 عدد بذر را در داخل ظروف پتری در درون ژرمیناتور با دمای 25 درجه سانتیگراد قرار داده و در ادامه بهطور روزانه روند جوانهزنی آنها بر اساس خروج ریشهچه 2 میلیمتری محاسبه و بعد از پایان دوره جوانهزنی نهایی محاسبه و به صورت درصد اعلام شد. برای تعیین وزن خشک نمونهها از آون با دمای 70 درجه سانتیگراد به مدت 48 ساعت استفاده شد. شاخصهای وزنی و طولی قدرت گیاهچه، مطابق روش Abdul-Baki و Anderson (1973) اندازهگیری و محاسبه شد.
شاخص وزنی قدرت = وزن خشک گیاهچه × قابلیت جوانهزنی
شاخص طولی قدرت = طول گیاهچه × قابلیت جوانه زنی
فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان از گیاهچهها بعد از 14 روز رشد انجام شد. فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز به روشStewart وBewley (1980) اندازهگیری شد. در این روش 1/0 گرم بافت گیاهی در 5 میلیلیتر بافر فسفات پتاسیم 05/0 مولار حاوی آب اکسیژنه 10 میلی مولار و 1/0 میلی مولارEDTA مخلوط شد. عصاره حاصل با 15000 دور در دقیقه به مدت 10 دقیقه و در 4 درجه سانتیگراد سانتریفیوژ گردید. سپس 8/1 میلیلیتر از بافر استخراج را با 100 میکرو لیتر از مخلوط NBT (6-10 ×75 مولار) و متیونین (012/0 مولار)، 100 میکرو لیتر از محلول ریبوفلاونین (6-10 مولار)، 500 میکرو لیتر از محلول Na2CO3 (05/0 مولار) مخلوط و بعد 500 میکرو لیتر عصاره آنزیمی به آن افزوده شده و در طول موج 560 نانومتر قرائت شد.
برای استخراج عصاره پروتئینی و برای اندازهگیری فعالیت آنزیمهای کاتالاز و پراکسیداز و آسکوربات پراکسیداز، 2/0 گرم از بافت گیاهی را در 1 میلیلیتر محلول تریس 05/0 مولار با 5/7 =pH له کرده و بعد به مدت 20 دقیقه با 13000 دور در دقیقه در دمای 4 درجه سانتریفیوژ شد و پس از آن محلول روشناور برای اندازهگیری فعالیت آنزمها استفاده شد (33). اندازهگیری میزان فعالیت کاتالاز در طول موج 240 نانومتر و پراکسیداز در طول موج 425 نانومتر با استفاده از روش Karo و Mishra (1976) انجام شد. برای اندازهگیری فعالیت سینتیکی آنزیم آسکوربات پراکسیداز، 2 میلیلیتر بافر فسفات 05/0 مولار با 7 =pH و 2/0 میلیلیتر آب اکسیژنه 3% حجم در حجم و 2/0 میلیلیتر آسکوربات 5 میکرو لیتر مخلوط کرده و 1/0 میلیلیتر عصاره آنزیمی به آنها افزوده و منحنی تغییرات جذب در طول موج 290 نانومتر یادداشت شد (24).
فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز به روش Chance و Maehly (1955) اندازهگیری شد. در این روش 25/0 گرم از پودر گیاهی با 5/2 میلیلیتر بافر استخراج تریس 05/0 مولار مخلوط و بعد 15 دقیقه با سرعت 13000 دور در دقیقه در دمای 4 درجه سانتیگراد سانتریفیوژ شدند. سپس 3 میلیلیتر بافر فسفات پتاسیم 5 میلیمولار با 8/7 =pH و 10 میکرولیتر هیدروژن پراکسیداز 41/3 مولار و 3 میکرولیتر محلول گایاکول 200 میلیمولار را باهم مخلوط کرده و 100 میکرو لیتر عصاره آنزیمی به آنها افزوده و جذب محلول در طول موج 470 نانومتر قرائت شد. برای اندازهگیری فعالیت آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز 25/0 گرم نمونه گیاهی را در 5 میلیلیتر بافر فسفات 50 میلی مولار حاوی 1 نرمال سدیم کلرید 1% PVP و آسکوربات 1 میلیمولار با 7 =pH له کرده و بعد به مدت 15 دقیقه در 15000 دور در دمای 4 درجه سانتیگراد سانتریفیوژ شد. در ادامه 1/0 میلیمولار از عصاره آنزیمی را در 3 میلیلیتر مخلوط واکنش که شامل تریس 50 میلیمولار
6/7 =pH ، MgCl2 5 میلیمولار، GSSG 5/0 میلیمولار و NADPH، 2/0 میلیمولار مخلوط کرده و قرائت در طول موج 340 نانومتر انجام شد (11). میزان پروتئین نمونهها نیز به روش Bradford (1976) در طول 595 نانومتر اندازهگیری شد. تجزیه و تحلیل دادهها با استفاده از نرم افزار SPSS و مقایسه میانگینها با استفاده از آزمون LSD در سطح احتمال 1 و 5 درصد انجام گردید. برای تجزیه رگرسیونی از نرم افزارSPSS و تحلیل مسیر از SPSS و نرم افزار Amos استفاده شد.
نتایج
درصد جوانهزنی: نتایج نشان داد، درصد جوانهزنی تحت تأثیر اثرات اصلی فرسودگی قرار گرفت ولی اثرات اصلی نیترات پتاسیم و اثرات متقابل نیترات پتاسیم در فرسودگی بر درصد جوانهزنی تأثیرگذار نبود (جدول 1).
جدول 1- نتایج تجزیه واریانس صفات فیزیولوژیک اندازهگیری شده
منابع تغییر |
درجه آزادی |
میانگین مربعات |
||||
درصد جوانهزنی |
طول گیاهچه |
وزن خشک گیاهچه |
شاخص طولی قدرت |
شاخص وزنی قدرت |
||
پیشتیمار |
4 |
239/0ns |
159/0ns |
131/0** |
18/4 ns |
0088/0* |
فرسودگی |
3 |
933/0** |
615/0** |
349/0** |
00/67** |
055/0** |
اثرات متقابل |
12 |
562/0ns |
153/0ns |
040/0ns |
12/11ns |
0068/0 ns |
خطا |
40 |
458/0 |
139/0 |
022/0 |
50/4 |
0023/0 |
ضریب تغییرات |
- |
88/8 |
53/14 |
37/8 |
09/16 |
19/14 |
Ns،*،**: بهترتیب غیرمعنیدار و معنیدار در سطح 5 و 1 درصد
فرسودگی موجب کاهش درصد جوانهزنی شد. بالاترین درصد جوانهزنی (68%) از بذرهای شاهد (فرسوده نشده) و کمترین درصد جوانهزنی (49%) نیز از بذرهای فرسوده شده به مدت 144 ساعت به دست آمد (جدول 2).
جدول 2- نتایج مقایسه میانگین اثرات اصلی صفات فیزیولوژیک طی تیمارهای مختلف
شاخص وزنی قدرت |
شاخص طولی قدرت |
وزن خشک گیاهچه |
طول گیاهچه |
درصد جوانهزنی |
تیمار |
|
- |
- |
میلیگرم |
سانتیمتر |
درصد |
سطح |
تیمار |
01/0± 130/0ab |
6/18± 59/172a |
30/0±17/3bc |
44/0±16/6a |
25/4±33/56a |
0 |
نیترات پتاسیم (میلیگرم بر لیتر) |
02/0± 139/0a |
8/26± 47/196a |
20/0±42/3ab |
83/0±21/7a |
84/3±33/59a |
15 |
|
01/0± 141/0a |
1/36± 94/209a |
26/0±74/3a |
85/0±71/7a |
19/4±00/62a |
30 |
|
01/0± 107/0bc |
8/23± 28/172a |
16/0±95/2c |
58/0±26/6a |
57/3±67/57a |
45 |
|
01/0± 092/0c |
8/15± 19/163a |
20/0±78/2c |
56/0±56/6a |
70/3±67/58a |
60 |
|
01/0± 174/0a |
4/28± 16/253a |
22/0±78/3a |
67/0±97/7a |
66/3±00/68a |
0 |
فرسودگی (ساعت) |
01/0± 139/0b |
1/16± 46/211a |
20/0±53/3a |
51/0±20/7ab |
97/1±27/64a |
48 |
|
01/0± 086/0c |
9/12± 98/131b |
16/0±59/2b |
65/0±56/5bc |
51/2±07/53b |
96 |
|
01/0± 087/0c |
8/9± 99/134b |
16/0±94/2b |
38/0±39/6c |
07/3±87/49b |
144 |
در این جدول حروف مختلف نشاندهنده وجود اختلاف معنیدار میباشد.
رشد گیاهچه: اثرات اصلی پیشتیمار در سطح 5 درصد بر وزن خشک گیاهچه معنیدار بود ولی بر طول گیاهچه تأثیر معنیداری نداشت (جدول 1). مقایسه میانگینها نشان داد، پیشتیمار موجب بهبود وزن خشک گیاهچهها گردید. بالاترین وزن خشک گیاهچه با میانگین 74/3 میلیگرم از غلظت 30 میلیگرم بر لیتر و کمترین وزن خشک گیاهچه (78/2 میلیگرم بر لیتر) نیز از مصرف 60 میلیگرم بر لیتر به دست آمد (جدول 2). فرسودگی نیز در سطح 1 درصد بر طول و وزن خشک گیاهچههای ماریتیغال تأثیرگذار بود (جدول 1). فرسودگی موجب کاهش طول و وزن خشک گیاهچهها شد. در شدیدترین سطح فرسودگی طول گیاهچهها 20% و وزن خشک گیاهچهها 22% کاهش نشان داد (جدول 2).
شاخصهای قدرت: نتایج نشان داد، اثر اصلی پیشتیمار در سطح 5 درصد بر شاخص وزنی قدرت دارای اختلاف معنیدار بود، در حالیکه بر شاخص طولی قدرت اثر معنیدار نداشت (جدول 1). بر اساس مقایسه میانگین مربوط به شاخص وزنی، قدرت پیشتیمار موجب افزایش شاخص وزنی قدرت شد. بیشترین شاخص وزنی قدرت در غلظت 30 میلیگرم بر لیتر نیترات پتاسیم مشاهده شد، این در حالی است که غلظتهای 45 و 60 میلیگرم بر لیتر بر میزان شاخص وزنی تأثیر منفی داشت (جدول 2). فرسودگی شاخص طولی و وزنی قدرت را تحت تأثیر قرار داد (جدول 1). مقایسه میانگینها نشان داد که فرسودگی سبب کاهش شاخصهای قدرت شد. فرسودگی به مدت 48 ساعت موجب کاهش 17% شاخص طولی و 21% شاخص وزنی قدرت شده و با افزایش مدت زمان فرسودگی به 144 ساعت شاخص طولی قدرت 46% و شاخص وزنی قدرت 50% کاهش یافت (جدول 2).
فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان: فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در سطح 1 درصد تحت تأثیر اثرات اصلی پیشتیمار و فرسودگی قرار گرفت (جدول 3).
جدول 3- نتایج تجزیه واریانس صفات بیوشیمیایی اندازهگیری شده
منابع تغییر |
درجه آزادی |
میانگین مربعات |
|||||
سوپراکسید دیسموتاز |
کاتالاز |
پراکسیداز |
آسکوربات پراکسیداز |
گلوتاتیون پراکسیداز |
گلوتاتیون ردوکتاز |
||
پیشتیمار |
4 |
00414/0** |
163/0** |
232/0** |
081/0* |
0009/0* |
0014/0* |
فرسودگی |
3 |
00419/0** |
349/0** |
745/0** |
243/0** |
0015/0* |
0018/0* |
اثرات متقابل |
12 |
00010/0 ns |
040/0 ns |
018/0 ns |
038/0 ns |
00014/0 ns |
00007/0 ns |
خطا |
40 |
00022/0 |
0079/0 |
015/0 |
028/0 |
00052/0 |
00076/0 |
ضریب تغییرات |
- |
98/13 |
45/7 |
38/6 |
88/15 |
3/23 |
5/30 |
Ns،*،**: بهترتیب غیرمعنیدار و معنیدار در سطح 5 و 1 درصد
مقایسه میانگین اثرات اصلی نشان داد که فعالیت این آنزیم در طی فرسودگی کاهش یافته و پیشتیمار بهبود فعالیت این آنزیم را سبب شد. بیشترین فعالیت سوپراکسید دیسموتاز (019/0 تغییرات جذب در میلیگرم پروتئین بر دقیقه) در طی پیشتیمار بذر با نیترات پتاسیم از غلظت 30 میلیگرم بر لیتر و کمترین فعالیت آن (008/0 تغییرات جذب در میلیگرم پروتئین بر دقیقه) از غلظت 60 میلیگرم بر لیتر به دست آمد (جدول 4). فرسودگی سبب کاهش فعالیت سوپراکسید دیسموتاز شد، بهطوری که در فرسودگی ملایم (48 ساعت) فعالیت آنزیم از 016/0 به 014/0 تغییرات جذب در میلیگرم پروتئین بر دقیقه کاهش پیدا کرد و با رسیدن فرسودگی به بالاترین مقدار خود، فعالیت آنزیم به 008/0 تغییرات جذب در میلیگرم پروتئین بر دقیقه کاهش یافت (جدول 4). پیشتیمارها بر فعالیت کاتالاز و پراکسیداز اثر معنیدار داشتند (جدول 3). فعالیت این دو آنزیم در طی پیشتیمار افزایش پیدا کرد. بیشترین فعالیت کاتالاز (89/1 تغییرات جذب در میلیگرم پروتئین بر دقیقه) از غلظت 15 میلیگرم بر لیتر نیترات پتاسیم مشاهده شد و بیشترین فعالیت پراکسیداز (54/4 تغییرات جذب در میلیگرم پروتئین بر دقیقه) از غلظت 30 میلیگرم بر لیتر این ماده به دست آمد. فرسودگی فعالیت کاتالاز و پراکسیداز را کاهش داد (1%=α). بیشترین فعالیت کاتالاز و پراکسیداز در بذرهای فرسوده نشده مشاهده شد و با رسیدن مدت زمان فرسودگی به 144 ساعت فعالیت کاتالاز 46% و پراکسیداز 41% کاهش یافت (جدول 4).
فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز تحت تأثیر پیشتیمار کاهش یافت (1%=α، جدول 3). بهطوری که بیشترین و کمترین فعالیت این آنزیم (به ترتیب 51/1 و 98/0 تغییرات جذب در میلیگرم پروتئین بر دقیقه) در بذرهای پیشتیمار شده با آب مقطر و غلظت 30 میلیگرم بر لیتر مشاهده شد (جدول 4). فرسودگی نیز موجب تغییر معنیدار در فعالیت آسکوربات پراکسیداز شد (1%=α و جدول 3). مقایسه میانگینها نشان داد با افزایش مدت زمان فرسودگی فعالیت آسکوربات پراکسیداز کاهش یافت، بهطوریکه در بذرهای فرسوده نشده (شاهد) فعالیت آنزیم 41/1 تغییرات جذب در میلیگرم پروتئین بر دقیقه بود و با تشدید فرسودگی به 144 ساعت فعالیت آنزیم به 85/0 تغییرات جذب در میلیگرم پروتئین بر دقیقه کاهش یافت (جدول 4).
فعالیت آنزیمهای گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز تحت تأثیر پیشتیمار و فرسودگی قرار گرفت (5%=α). پیشتیمار موجب افزایش فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز شد. غلظت 30 میلیگرم بر لیتر نیترات پتاسیم فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز را از 009/0 به 013/0 و فعالیت گلوتاتیون ردوکتاز را از 006/0 به 010/0 افزایش داد. همچنین نتایج نشان داد که افزایش مدت زمان فرسودگی، فعالیت آنزیمهای گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز را کاهش داد. تشدید فرسودگی به 144 ساعت موجب کاهش فعالیت به میزان 38% در فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز و 55% در فعالیت گلوتاتیون ردوکتاز شد (جدول 4).
جدول 4- نتایج مقایسه میانگین اثرات اصلی صفات بیوشیمیایی اندازهگیری شده طی تیمارهای مختلف
گلوتاتیون ردوکتاز |
گلوتاتیون پراکسیداز |
آسکوربات پراکسیداز |
پراکسیداز |
کاتالاز |
سوپراکسید دیسموتاز |
تیمار |
|
واحد بینالمللی (U) بر میلیگرم پروتئین بر دقیقه |
تغییرات جذب در میلیگرم پروتئین بر دقیقه |
سطح |
تیمار |
||||
0014/0±006/0ab |
0014/0±009/0b |
22/0±51/1a |
23/0 ±18/3c |
09/0± 14/1d |
0015/0± 014/0b |
0 |
نیترات پتاسیم (میلیگرم بر لیتر) |
0011/0±007/0ab |
0014/0±011/0ab |
12/0±19/1b |
36/0±26/4a |
18/0± 89/1a |
0010/0± 010/0c |
15 |
|
0013/0±010/0a |
0018/0±013/0a |
09/0±98/0b |
31/0±54/4a |
15/0± 61/1b |
0020/0± 019/a |
30 |
|
0011/0±006/0b |
0006/0±010/0ab |
08/0±21/1ab |
22/0±79/3b |
1/0± 27/1cd |
0011/0± 009/0c |
45 |
|
0009/0±005/0b |
0004/0±008/0b |
08/0±08/1b |
22/0±52/3bc |
1/0± 44/1bc |
0009/0± 008/0c |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0015/0±009/0a |
0015/0±013/0a |
12/0±41/1a |
27/0±03/5a |
17/0± 94/1a |
0017/0±016/0a |
0 |
فرسودگی (ساعت) |
0010/0±008/0ab |
0011/0±011/0ab |
15/0±42/1a |
15/0±01/4b |
07/0± 58/1b |
0015/0±014/0b |
48 |
|
0006/0±006/0b |
0010/0±008/0b |
06/0±09/1b |
10/0±42/3c |
06/0± 32/1c |
0012/0±011/0c |
96 |
|
0007/0±004/0b |
001/0±008/0b |
07/0±85/0b |
16/0±96/2d |
06/0± 04/1d |
0008/0±008/0d |
144 |
در این جدول حروف مختلف نشاندهنده وجود اختلاف معنیدار میباشد.
همبستگی: نتایج همبستگی شاخصهای قدرت با فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان نشان داد بین شاخص طولی و وزنی قدرت همبستگی مثبت (856/0 r2= ) وجود دارد که این نشان دهنده تغییرات همجهت این آنزیمها در طی تیمارهای اعمال شده میباشد. فعالیت آنزیم با شاخص طولی و وزنی قدرت همبستگی معنیدار داشت. همبستگی فعالیت این آنزیمها با شاخص طولی و وزنی قدرت، مثبت بود. در بین آنزیمها فعالیت پراکسیداز (553/0 r2=) و گلوتاتیون ردوکتاز (501/0 r2=) بالاترین همبستگی را با شاخص وزنی قدرت و فعالیت سوپراکسید دیسموتاز (424/0 r2=) و پراکسیداز (526/0 r2=) بالاترین همبستگی را با شاخص طولی قدرت داشتند. فعالیت آنزیم کاتالاز (782/0 r2=) و گلوتاتیون پراکسیداز (500/0 r2=) بالاترین همبستگی را با فعالیت پراکسیداز داشتند، همچنین گلوتاتیون پراکسیداز (603/0 r2=) بالاترین همبستگی را با فعالیت سوپراکسید دیسموتاز از خود نشان داد (جدول 5). همچنین بین درصد جوانهزنی، طول گیاهچه و وزن خشک گیاهچه و شاخصهای قدرت و بین فعالیت آنزیمها و درصد جوانهزنی، طول گیاهچه و وزن خشک گیاهچه نیز همبستگی مثبت معنیداری وجود داشت. در بین آنزیمهای آنتی اکسیدان، فعالیت گلوتاتیون ردوکتاز بالاترین همبستگی (383/0r2=) با درصد جوانهزنی و فعالیت کاتالاز بالاترین همبستگی با طول گیاهچه (333/0r2=) و گلوتاتیون ردوکتاز بالاترین همبستگی (414/0r2=) را با وزن خشک گیاهچه داشت (جدول 5).
معادله رگرسیونی: نتایج معادلات رگرسیونی برای پیشبینی شاخصهای طولی و وزنی قدرت نشان داد که در بین فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان، فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز (313/0 R2 =) و پراکسیداز (276/0 R2 =) بیشترین سهم در پیشبینی شاخص طولی قدرت و فعالیت پراکسیداز (306/0 R2 =) و گلوتاتیون ردوکتاز (305/0 R2 =) نیز بیشترین سهم را در پیشبینی شاخص وزنی قدرت نشان دادند. همچنین نتایج نشان داد، فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز، پراکسیداز، آسکوربات پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز با تغییرات شاخص طولی قدرت از نوع خطی بود. این در حالی است که بین فعالیت کاتالاز با شاخص طولی یک رابطه درجه سوم و بین گلوتاتیون پراکسیداز و شاخص طولی رابطه درجه 2 برقرار بود (جدول 6).
جدول 6- مدلهای رگرسیونی پیشبینی شاخص قدرت در طی فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان گیاهچه
|
مدل |
ضرایب رگرسیونی معادله |
همبستگی |
صفات وابسته |
صفات مستقل |
|||
|
Model |
b3 |
b2 |
b1 |
b0 |
R square |
X |
Y |
|
Y =b0+b1X |
…. ns |
…. ns |
6128 |
0/109 |
180/0 |
SOD |
شاخص طولی قدرت |
Y =b0+b1X+b2X2+b3 X3 |
9/111- |
7/619 |
2/983- |
7/626 |
251/0 |
CAT |
||
Y =b0+b1X |
…. ns |
…. ns |
11/43 |
60/16 |
276/0 |
POX |
||
Y =b0+b1X |
…. ns |
…. ns |
64/53 |
9/118 |
091/0 |
APX |
||
Y =b0+b1X+b2X2+b3 X3 |
…. ns |
67596 |
9953- |
3/201 |
313/0 |
GPX |
||
Y =b0+b1X |
…. ns |
…. ns |
8409 |
5/125 |
170/0 |
GR |
||
|
Y =b0+b1X |
….ns |
….ns |
668/4 |
0652/0 |
249/0 |
SOD |
شاخص وزنی قدرت |
Y =b0+b1X+b2X2+b3 X3 |
0816/0- |
4642/0 |
761/0- |
480/0 |
302/0 |
CAT |
||
Y =b0+b1X |
….ns |
….ns |
0291/0 |
0080/0 |
306/0 |
POX |
||
Y =b0+b1X X3 |
….ns |
….ns |
0545/0 |
0565/0 |
223/0 |
APX |
||
Y =b0+b1X+b2X2 |
….ns |
8/315 |
460/3- |
1151/0 |
229/0 |
GPX |
||
Y =b0+b1X+b2X2 |
….ns |
7/698 |
567/4- |
1079/0 |
305/0 |
GR |
||
SOD= سوپراکسید دیسموتاز، CAT= کاتالاز، POX= پراکسیداز، APX= آسکوربات پراکسیداز، GPX= گلوتاتیون پراکسیداز، GR= گلوتاتیون ردوکتاز.
شاخص وزنی قدرت با تغییرات فعالیت آنزیم سوپر اکسید دیسموتاز، پراکسیداز، آسکوربات پراکسیداز و گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز از نوع خطی و با کاتالاز از نوع درجه سوم بود.
تحلیل مسیر: نتایج تحلیل مسیر نشان داد در بین فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان، فعالیت پراکسیداز تأثیر مستقیم معنیداری بر شاخص طولی قدرت داشت؛ بهطوری که تغییر یک واحد در فعالیت این آنزیم سبب تغییر 520/0 واحد در شاخص طولی قدرت به طور مستقیم میشد. این در حالی است که فعالیت سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز دارای تأثیر غیرمستقیم بودند. در بین آنزیمها، کاتالاز دارای بیشترین تأثیر غیرمستقیم بود، بهطوری که تغییر یک واحد در فعالیت این آنزیم سبب تغییر 316/0 واحدی در میزان شاخص طولی قدرت شد. همچنین نتایج نشان داد، فعالیت سوپراکسید دیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز، گلوتاتیون ردوکتاز دارای تأثیر مستقیم و پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز دارای تأثیر غیرمستقیم بر شاخص وزنی قدرت بودند که میتواند تأثیر این آنزیم از طریق فعالیت سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز باشد. در بین اثرات مستقیم، بیشترین تأثیر را فعالیت سوپراکسید دیسموتاز نشان داد، بهطوری که تغییر یک واحد در فعالیت این آنزیم سبب تغییر 395/0 واحد در شاخص وزنی قدرت شد. در بین تأثیرات غیرمستقیم نیز پراکسیداز بیشترین تأثیر را نشان داد (جدول 7).
جدول 7- نتایج تحلیل مسیر فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان بر شاخص طولی و وزنی قدرت
|
شاخص طولی قدرت |
|
شاخص وزنی قدرت |
||||
|
اثر مستقیم |
غیرمستقیم |
کل اثر |
|
اثر مستقیم |
غیرمستقیم |
کل اثر |
سوپراکسید دیسموتاز |
- |
151/0 |
151/0 |
|
395/0 |
00/0 |
395/0 |
پراکسیداز |
520/0 |
00/0 |
520/0 |
|
00/0 |
418/0 |
418/0 |
کاتالاز |
- |
316/0 |
316/0 |
|
- |
- |
- |
آسکوربات پراکسیداز |
- |
- |
- |
|
294/0 |
00/0 |
294/0 |
گلوتاتیون پراکسیداز |
- |
216/0 |
216/0 |
|
00/0 |
010/0 |
010/0 |
گلوتاتیون ردوکتاز |
00/0 |
196/0 |
196/0 |
|
352/0 |
090/0 |
442/0 |
بحث
بر اساس نتایج این پژوهش فرسودگی موجب کاهش درصد جوانهزنی، طول و وزن خشک گیاهچهها و شاخصهای قدرت شد (جدول 1). این نتایج با یافته های Goel و همکاران (2003) و Hsu و همکاران (2006) مطابقت دارد. در طی فرسودگی تولید رادیکالهای آزاد اکسیژن و هیدروژن پراکسید افزایش یافته که این عامل موجب تخریب ساختارهای DNA و RNA ریبوزمی، افزایش فعالیت آنزیمی، تنفس و نفوذپذیری غشاهای سلولی میشود (23). افزایش تولید رادیکال آزاد موجب عدم تعادل بین رادیکالهای آزاد و فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان شده، که موجب افزایش پراکسیداسیون لیپیدها و آسیب به غشا میشود. آسیب غشا باعث افزایش نفوذپذیری غشا سلولی آن و موجب از بین رفتن نفوذپذیری انتخابی غشا شده که موجب تغییر ساختار و ویژگیهای سلولها شده که در نهایت در کاهش قدرت بذر و متناسب با آن درصد جوانهزنی و رشد گیاهچهها نقش مهمی ایفا میکند. با توجه به نتایج همبستگی مشاهده میشود که بین شاخصهای قدرت و فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان همبستگی مثبت وجود دارد که نشان دهنده تغییرات همجهت آنها با یکدیگر میباشد. فرسودگی موجب کاهش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان شد (جدول 1). افزایش رادیکالهای آزاد اکسیژن و هیدروژن پراکسید در سیتوپلاسم سلولها در طی فرسودگی باعث کاهش فعالیت RNA اکسیداز شده که خود موجب کاهش بیان ژنهای مربوط به فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان شده که این عامل نقش مهمی در کاهش فعالیت آنها محسوب دارد. همچنین فرسودگی موجب کاهش پیوستگی پروتئینها و افزایش حساسیت پروتئینها به آنزیمهای تجزیه کننده شده که در نهایت منجر به کاهش قوهنامیه، رشد گیاهچهها و قدرت بذر میشود (6 و21).
آنزیم سوپراکسید دیسموتاز بهعنوان اولین عامل دفاعی در برابر تنشهای اکسیداتیو عمل کرده و سبب واکنش رادیکالهای آزاد و تبدیل آن به هیدروژن پراکسید شده؛ و از این طریق سبب کاهش تأثیرات مخرب رادیکالهای آزاد میشود که در ادامه فعالیت دیگر آنزیمهای آنتیاکسیدان مانند کاتالاز، پراکسیداز و آسکوربات پراکسیداز سبب حذف هیدروژن پراکسید از سلول میشود. با توجه به نتایج تحلیل مسیر مشاهده میشود که بیشترین تأثیر آنزیم سوپراکسید دیسموتاز بر شاخص وزنی قدرت بهصورت مستقیم و بر شاخص طولی بهصورت غیرمستقیم است. همچنین نتایج همبستگی نشان داد، این آنزیم همبستگی بالایی با فعالیت پراکسیداز و گلوتاتیون پراکسیداز دارد. با توجه به اینکه آنزیم سوپراکسید دیسموتاز موجب تبدیل رادیکال آزاد به هیدروژن پراکسید میشود قادر به خنثی کردن کامل تأثیرات تنش نبوده و هیدروژن پراکسیدهای تولیدی نیز بر شاخصهای قدرت تأثیرگذار بوده و تأثیرات غیرمستقیم این آنزیم بر شاخصهای قدرت میتواند به این علت باشد. همچنین همبستگی بالای این آنزیم با پراکسیداز و گلوتاتیون پراکسیداز میتواند نشان دهنده این باشد که این آنزیمها دارای نقش مهمی در حذف هیدروژن پراکسیدهای تولید شده توسط هیدروژن پراکسیداز میباشد. پراکسیداز بهعنوان یکی دیگر از آنزیمهای آنتیاکسیدان در تجزیه هیدروژن پراکسید دارای نقش مهمی میباشد. این آنزیم بالاترین همبستگی را با شاخصهای قدرت دارد، همچنین نتایج پیش بینی شاخصهای قدرت نشان داد که پراکسیداز به همراه گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز بالاترین سهم را در پیشبینی شاخص طولی و وزنی قدرت دارد. فعالیت این آنزیمها میتواند از طریق تأثیر بر رشد گیاهچه موجب تأثیر بر قدرت بذر شود. نتایج مطالعات قبلی نشان داده که فعالیت آنزیم پراکسیداز در واکوئل و دیواره سلولی افزایش یافته که این عامل سبب چوبی شدن این قسمتها شده و از این طریق موجب محافظت سلول در طی تنش میشود (12). پراکسیداز با محافظت از واکوئل سلولی در حفظ فشار تورگر میتواند در رشد سلول نقش داشته باشد و از این طریق در توان رشد گیاهچهها یا همان شاخص طولی قدرت نقش داشته باشد. همچنین آنزیم پراکسیداز موجب چوبی شدن دیواره سلولی شده و از این طریق باعث افزایش نسبت وزن خشک به آب سلول شده و وزن خشک گیاه را بالا میبرد و تأثیر آن بر شاخص وزنی قدرت به این دلیل میباشد. گلوتاتیون ردوکتاز از دیگر آنزیمهای آنتیاکسیدان شناخته میشود ولی این آنزیم به طور مستقیم دارای خواص آنتیاکسیدانی نیست. این آنزیم موجب کاتالیز واکنش تبدیل گلوتاتیون دی سولفید به گلوتاتیون میشود که این عمل آن با مصرف NADPH همراه است (15). در واقع این آنزیم موجب تداوم چرخه گلوتاتیون شده و از این طریق بهصورت غیرمستقیم در تجزیه هیدروژن پراکسید نقش دارد. البته نتایج تحلیل مسیر نیز تأیید کننده این مطلب است. با توجه به نتایج تحلیل مسیر مشاهده میشود که تأثیرات گلوتاتیون ردوکتاز بر شاخص طولی قدرت بیشتر بهصورت اثر غیرمستقیم میباشد. همچنین نتایج پژوهشها نشان داده است که گلوتاتیون تولید شده توسط گلوتاتیون رداکتاز بر میزان آسکوربات که سوبسترای فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز میباشد، تأثیر دارد (15). نتایج تحلیل مسیر نیز تأثیر گلوتاتیون ردوکتاز بر فعالیت آسکوربات پراکسیداز را نشان میدهد که این مطلب میتواند توجیه گر تأثیرات غیرمستقیم گلوتاتیون ردوکتاز نیز باشد. نتایج همبستگی نیز نشان داد بین فعالیت گلوتاتیون ردوکتاز و آسکوربات پراکسیداز همبستگی مثبت معنیداری وجود دارد (جدول 5). آسکوربات پراکسیداز بهعنوان یکی دیگر از آنزیمهای آنتیاکسیدان سبب تجزیه هیدروژن پراکسید به آب میشود که از آسکوربات به عنوان بستر عمل استفاده میکند. در عمل این آنزیم الکترون اضافی موجود در هیدروژن پراکسید به دی هیدروآسکوربات منتقل شده و موجب تولید آب میشود. این آنزیم نقش کلیدی در چرخه گلوتاتیون – آسکوربات دارد (25و28). آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز از دیگر آنزیمهای آنتیاکسیدان بوده که دارای همبستگی بالایی با شاخصهای قدرت داشته و سهم زیادی در پیشبینی شاخص طولی قدرت دارد (جدول 5). گلوتاتیون پراکسیداز بهعنوان کاتالیزور سبب تبدیل گلوتاتیون به گلوتاتیون دی سولفید شده و از این طریق الکترون اضافه موجود در هیدروژن پراکسید را گرفته و موجب تبدیل آن به آب میشود و از این طریق سبب انتقال الکترون اضافه از هیدروژن پراکسید به آن و تبدیل هیدروژن پراکسید به آب میشود. بهطوریکه آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز بهعنوان کوفاکتور در فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز نقش ایفا میکند (13و20). نتایج نشان میدهد که گلوتاتیون پراکسیداز از طریق آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز میتواند بر شاخص وزنی قدرت تأثیرگذار باشد. همچنین نتایج نشان داد که پیشتیمار موجب بهبود قدرت بذر شد. در بین غلظتهای مختلف از نیترات پتاسیم، غلظت 30 میلیگرم بر لیتر از آن در اغلب صفات اندازهگیری شده بالاترین تأثیر را نشان داد. در واقع این غلظت از نیترات پتاسیم بهعنوان غلظت بهینه در بهبود جوانهزنی و قدرت بذر بهشمار میآید. این نتایج با یافتههای دیگر پژوهشها نیز مطابقت دارد (13و 20). در مطالعات دیگر نیز مشاهده شد که پیشتیمار بذر با نیترات پتاسیم موجب افزایش تحمل بذرها به تنشهای اکسیداتیو ناشی از تنش شوری و خشکی شد (2 و 3). پیشتیمار باعث بهبود و ترمیم بیان ژنهای آنزیمهای آنتیاکسیدان شده و از این طریق موجب افزایش فعالیت این آنزیمها و در نهایت منجر به بهبود شاخصهای قدرت و جوانهزنی و رشد گیاهچهها میشود (6 و21).
نتیجه گیری کلی
فرسودگی فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان را کاهش میدهد که این امر موجب کاهش درصد جوانهزنی، رشد گیاهچهها و در نهایت شاخصهای قدرت بذر میگردد. در بین فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان، فعالیت پراکسیداز به همراه گلوتاتیون پراکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز بالاترین همبستگی و سهم را در پیشبینی شاخصهای قدرت نشان دادند. پیشتیمار موجب بهبود فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان شد و شاخص وزنی قدرت را افزایش داد، ولی بر شاخص طولی قدرت، درصد جوانهزنی و طول گیاهچه تأثیر معنیداری نداشت. در بین غلظتهای مختلف نیترات پتاسیم، استفاده از غلظت 30 میلیگرم بر لیتر از آن در بیشتر صفات اندازهگیری شده دارای بیشترین تأثیر بود که این نشان دهنده مناسبترین غلظت این ماده برای بهبود جوانهزنی و قدرت بذر ماریتیغال میباشد.