Document Type : Research Paper
Authors
1 phD. candidate of plant physiology in Tehran University
2 professor of plant physiology in Tehran University
Abstract
In this study, the effect of salicylic acid and penconazole on some of plant growth indices, in Carthamus tinctorius under salinity was investigated. Sodium chloride (0, 100, 200 mM), salicylic acid (1 mM), and penconazole (15 mg l-1) were applied for 21 days during vegetative growth of plants. Results have shown that the exogenous application of growth regulators to salt-stressed plants increased some growth parameters. Salicylic acid increased the amount of total chlorophyll content, carotenoids, anthocyanins, and flavonoids in plants. Penconazole increased the amount of total chlorophyll content under salinity, reduced carotenoids and increased flavonoids under 200 mM treatment, increased anthocyanins in control plants and 100 mM treatment and increased total sugar in control plants and 200 mM sodium chloride treatment. Simultaneous application of salicylic acid and Penconazole increased the amount of total chlorophyll content under salinity, increased carotenoids, increased flavonoids under 200 mM treatment, increased anthocyanins in control plants and under 100 mM treatment and increased total sugar in control plants and 200 mM treatment of sodium chloride. Overall, it seems that the exogenous application of salicylic acid and penconazole can cause the adaptability of safflower to salinity. Due to the low price and availability, the use of these components can be considered in order to increase the resistance of safflower to salinity.
Keywords
Main Subjects
بررسی اثر برهمکنش سالیسیلیکاسید و پنکونازولبر پاسخ های فیزیولوژیکی و بیوشیمیائی گلرنگ (Carthamus tinctorius L.) تحت تنش شوری
فاطمه شکی، حسن ابراهیمزاده معبود* و وحید نیکنام
تهران، دانشگاه تهران، پردیس علوم، دانشکده زیست شناسی
تاریخ دریافت: 30/6/95 تاریخ پذیرش: 21/1/96
در این تحقیق تاثیر سالیسیلیکاسید و پنکونازول بر برخی شاخصهای رشد گیاهی در گیاه گلرنگ تحت تنش شوری مورد بررسی قرار گرفت. 3 تیمار کلرید سدیم (0، 100 و 200 میلیمولار)، 1 میلیمولار سالیسیلیکاسید و 15 میلیگرم بر لیتر پنکونازول بر گیاهان اعمال گردید. گیاهان به مدت 21 روز تحت این تیمارها قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تیمار سالیسیلیکاسید و پنکونازول به تنهایی و همزمان، اثرات قابل توجهی بر گیاهان گلرنگ داشت. تنش شوری سبب کاهش کلروفیل کل گیاه، کاروتنوئیدها، آنتوسیانینها و فلاونوئیدها و سبب افزایش قند کل گیاه شد. سالیسیلیکاسید سبب افزایش معنیدار محتوای کلروفیل کل، کاروتنوئیدها، آنتوسیانینها و فلاونوئیدها در گیاهان شد. پنکونازول سبب افزایش کلروفیل در گیاهان تحت تنش شوری، کاهش کاروتنوئیدها و افزایش فلاونوئیدها در گیاهان تحت تیمار 200 میلیمولار، افزایش آنتوسیانینها در گیاهان شاهد و تحت تیمار 100 میلیمولار و افزایش قند کل در گیاهان شاهد و تحت تیمار 200 میلیمولار شد. کاربرد همزمان سالیسیلیکاسید و پنکونازول سبب افزایش کلروفیل کل در گیاهان تحت تنش، افزایش کاروتنوئیدها و افزایش فلاونوئیدها در گیاهان تحت تیمار 200 میلیمولار، افزایش آنتوسیانین در گیاهان شاهد و تحت تیمار 100 میلیمولار و افزایش قند کل در گیاهان شاهد و تحت تیمار 200 میلیمولار شد. در مجموع، به نظر مـیرسـد کـاربرد سالیسـیلیکاسـید و پنکونازول میتواند باعث سازگاری گیـاه گلرنگ با تـنش شـوری شود که با توجه به ارزان و قابل دسترس بودن، برای افزایش مقاومت گیاه گلرنگ به تنش شوری میتوانند مورد توجه قرار گیرند.
واژه های کلیدی: گلرنگ، تنش شوری، سالیسیلیکاسید، پنکونازول
* نویسنده مسئول، تلفن: 02161113637 ، پست الکترونیکی: ebizadeh@ut.ac.ir
مقدمه
گلرنگ(Carthamus tinctorius L.) گیاهی متعلق به تیره کاسنیان(Asteraceae) میباشد. این گیاه به صورت بوتهای استوار رشد میکند. گلرنگ بومی ایران است و گونههای وحشی آن در ایران به وفور یافت میشود. از بین کشورهای تولید کننده گلرنگ هندوستان با داشتن حدود60 درصد سطح زیر کشت جهانی بالاترین سطح زیر کشــت را به خود اختصاص داده است (31). ایالات متحده آمریکا با عملکرد 1485 کیلوگرم در هکتار بیشترین متوسط عملکرد جهانی را در بین کشورهای تولیدکننده گلرنگ داراست. متوسط عملکرد دانه گلرنگ در ایران حدود 700 کیلوگرم در هکتار براورد شده است. در گذشته کشت گلرنگ بیشتر به منظور تهیه کارتامین (رنگدانه قرمز رنگ که از گلچههای این گیاه قابل استخراج است) و استفاده از آن در رنگرزی البسه و نیز به عنوان رنگ غذا صورت میگرفت (1). یکی از امتیازات ارزشمند گیاه گلرنگ در کشور ما بومی بودن و سازگاری آن با شرایط خـشکی، شـوری و گرما است. وجود انواع گونههای وحشی که در سراسر کشور پراکندهاند نـشان از سـازگاری بالای ایـن گیـاه روغنی با آب و هوای کشور دارد (2). بـا توجـه بـه سـازگاری بالای گلرنـگ نسبت به شرایط نامساعد میتوان این گیاه را در مناطق نامساعدتر و اراضی درجه دوم جهت تولید دانه روغنی کشت نمود، که با توجه به همه این صفات مطلوب در گلرنگ با انجام مطالعات بیشتر و اصلاح ارقـام مناسـب میتوان به بهبود وضعیت آن در ایران امید داشت (3).
تنشهای محیطی در زمره مهمترین عوامل محدود کننده تولید محصول در کشاورزی به شمار میروند. یکی از مشکلات اساسی بر سر راه کشاورزی کمبود منابع آب شیرین و با کیفیت جهت آبیاری است. با توجه به اجتناب ناپذیر بودن استفاده از منابع آبی با کیفیت پائین و شور، تخریب اراضی زراعی مرغوب و گرایش به سمت شور و قلیایی شدن خاک مسئله ساز خواهد بود (6). کشور ما از نظر اقلیمی در منطقه خشک و نیمهخشک دنیا قراردارد، از اینرو شوری خاک و آب آبیاری یکی از مشکلات عمده پیش روی زراعت کشور است. شوری آب و خاک آبیاری سبب بروز تغییرات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیائی متعددی در گیاهان میشود ضمن اینکه تحمل به شوری در گیاهان نیز خصوصیتی ثابت نبوده و ممکن است در مراحل مختلف رشد هر گونه، متفاوت باشد (35).
تنظیمکنندههای رشد گیاهی، گروهی از ترکیبات طبیعی یا مصنوعی هستند که باعث تغییر در رشد گیاه و الگوهای نموی میشوند و تاثیر عمیقی روی فرآیندهای فیزیولوژیکی دارند (30). تریازولها گروهی از این ترکیبات هستند که خاصیت قارچکشی نیز دارند. علاوه بر این باعث حفاظت از گیاهان در برابر تنشهای محیطی مختلف نیز میگردند. بعلاوه، این ترکیبات سبب تغییرات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی از جمله جلوگیری از رشد گیاه، افزایش میزان کلروفیل، بزرگ شدن کلروپلاستها، ضخیم شدن بافت برگ و افزایش متابولیسم کربوهیدراتها میشوند (20). یکی از این ترکیبات پنکونازول میباشد که یک قارچکش تریازولی بوده و به عنوان تنظیمکننده رشد گیاهی نیز محسوب میگردد (16).
سالیسیلیکاسیدتنظیمکننده درونزای رشد با ماهیت فنلی بوده که دارای حلقهای آروماتیک با یک گروه هیدروکسیل یا مشتقات عملکردی آن میباشد. این ترکیب، دارای نقش کلیدی در تنظیم رشد و نمو گیاهی و پاسخ به تنشهای محیطی است. ثابت شده است که سالیسیلیک اسید به طور بالقوه طیف وسیعی از پاسخهای متابولیسمی را در گیاهان موجب شد و بر پارامترهای فتوسنتزی گیاه اثر میگذارد (17). سالیسیلیک اسید بسته به غلظت، زمان و گیاه مورد استفاده دارای آثار دوگانهای است، اما در غلظتهای مناسب با کاهش تخریب رنگیزه کلروفیل، افزایش توان آنتی اکسیدانی سلول و سنتز پروتئینهای جدید از دستگاه فتوسنتزی حمایت میکند. طبق گزارش Khodary (25) سالیسیلیک اسید به علت تعدیل در کاهش مقدار رنگیزههای فتوسنتزی و احتمالا با حفظ ساختار و فعالیت روبیسکو باعث افزایش مقدار قندها میشود.
در پژوهش حاضر، اثرات تعدیلکننده سالیسیلیک اسید و پنکونازول و برهمکنش این دو تنظیمکننده با یکدیگر، در کاهش اثرات تنش شوری بر رقم صفه گلرنگ بررسی گردید. مطالعه میزان کلروفیل به عنوان رنگیزه موثر در سنتز مواد قندی، میزان کاروتنوئید گیاه، فلاوونوئیدها و آنتوسیانین و همچنین قند کل گیاه نیز از اهداف این تحقیق بوده است.
مواد و روشها
این آزمایش به صورت گلدانی و در گلخانه دانشکده زیستشناسی دانشگاه تهران در تابستان 1394 به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی به اجرا در آمد. بذرهای گیاه گلرنگ (رقم صفه) از موسسه اصلاح و تهیه بذر و نهال کرج تهیه گردید. بذور گلرنگ در گلدانهایی به قطر 15سانتیمتر حاوی خاک و پرلیت به نسبت 2 به 1 کشت داده شدند. هدایت الکتریکی (EC) خاک گلدانها 4 دسی زیمنس بر متر و pH خاک 8/7 بوده است. گلدانها در گلخانه تحت شرایط دمایی 2±27 درجه سانتیگراد و دوره نوری 15 ساعت روشنایی و 9 ساعت تاریکی قرار داشتند. پس از 20 روز گیاهان به گلدانهای حاوی پرلیت منتقل گردیدند. در سن 25 روزگی گیاهان اعمال تنش شوری بر آنها آغاز گردید. برای هر تیمار شوری 3 تکرار (3 گلدان) در نظر گرفته شد که هر گلدان محتوی 5 عدد گیاه بود. تیمارها، شامل 3 تیمار NaCl (صفر، 100 و 200 میلی مولار)، تیمار یک میلیمولار سالیسیلیک اسید (48) و تیمار 15 میلیگرم بر لیتر پنکونازول بوده است. جهت انتخاب غلظت موثر پنکونازول، غلظتهای0، 5، 10، 15 و 20 میلیگرم بر لیتر پنکونازول به صورت پیش آزمایش بر گیاهان گلرنگ اعمال گردید. گیاهان تحت تیمار 15 میلیگرم بر لیتر پنکونازول از نظر وزن تر، وزن خشک و رشد گیاهان افزایش معنیداری داشتند. از این رو، از این غلظت در این پژوهش استفاده شد. سالیسیلیک اسید یک روز در میان (49) و پنکونازول هفتهای یک بار (16) بر برگ گیاهان اسپری شد. اعمال تنش شوری از طریق تهیه تیمارها در محلول غذایی هوگلند (18) با رقت یک دوم خاص هر تیمار شوری و آبیاری گلدانها با این محلول به صورت یک روز در میان صورت پذیرفت. بعد از گذشت 21 روز برگهای گیاه جمعآوری و در یخچال نگهداری شد.
اندازهگیریمحتوای کلروفیل و کاروتنوئید: برای تعیین میزان کلروفیل a و b، کلروفیل کل و کاروتنوئیدها از روش Lichtenthaler و Wellburn (29) استفاده شد. بدین منظور یک دهم گرم بافت خشک را در 10 میلی لیتر استون 80% سائیده و محلول حاصل با کاغذ صافی واتمن شماره یک صاف گردید. حجم نهایی را به 15 میلی لیتر رسانده و جذب محلول در طول موجهای 470، 8/646 و 2/663 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر اندازهگیری شد. غلظت کلروفیلهای a و b، کلروفیل کل و کاروتنوئیدها با استفاده از فرمولهای زیر تعیین گردید.
Chla (mg/ml) = 12.25 A663.2 – 2.79 A646.8
Chlb (mg/ml) = 21.50 A646.8 – 5.10 A663.2
Tchl (mg/ml) = chla + chlb
Cx+c= (1000 A470 – 1.8 Ca – 85.02 Cb)/198
در این معادلات Chla، Chlb، Tchl و Cx+cبه ترتیب کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوئیدها (شامل کاروتن و گزانتوفیل) میباشند. غلظت بر حسب میلی گرم در میلی لیتر عصاره تعیین گردید.
اندازه گیری محتوایآنتوسیانینها: برای اندازه گیری آنتوسیانین از روش ونگر استفاده شد (44). یک دهم گرم وزن تر برگ در هاون چینی حاوی 10 میلی لیتر متانول اسیدی (99 درصد متانول و 1 درصد اسید کلریدریک) ساییده شد. عصاره حاصل به مدت 10 دقیقه با دور g6000 سانتریفوژ شد و فاز بالایی آن به مدت 24 ساعت در دمای آزمایشگاه و در تاریکی قرار گرفت. جذب هر یک از نمونه ها در طول موج 550 نانومتر با دستگاه اسپکتروفتومتر خوانده شد. برای محاسبۀ غلظت آنتوسیانین از ضریب خاموشی 150 mM cm ˉ¹ استفاده شد.
اندازه گیری محتوای فلاونوئیدها: برای اندازه گیری فلاونوئیدها از روش Pourmorad و همکاران (33) و استاندارد کوئرستین استفاده شده است. بدین منظور، 1/0 گرم از وزن تر برگ در2 میلیلیتر متانول 80 درصد استخراج شد. عصارهها را برای مدت 10 دقیقه در دور g8000 سانتریفیوژ میکنیم. سپس روی 500 میکرولیتر عصاره، یک و نیم میلیلیتر متانول 80 درصد، 100 میکرولیتر محلول کلرید آلومینیوم (AlCl₃) 10 درصد و 100 میکرولیتر محلول پتاسیم استات یک مولار اضافه شده است. در نهایت پس از 30 دقیقه جذب نمونه ها در طول موج 415 نانومتر خوانده شد.
اندازهگیری محتوای قند کل: قند محلول برگ با استفاده
از روش فنل سولفوریک اسید (14) و استاندارد گلوکز تعیین شد. مقدار یک دهم گرم از بافت گیاهی در 3 میلیلیتر آب مقطر حل شده و عصاره حاصل سانتریفوژ گردید. سپس مقدار 500 میکرولیتر محلول فنل 5 درصد و 5/2 میلیلیتر سولفوریک اسید 98 درصد به هر یک از نمونهها اضافه شده و جذب آنها در طول موج 485 نانومتر خوانده شد.
تجزیه و تحلیل دادهها: آزمون آماری تحلیل واریانس یک طرفه (ANOVA) بر روی دادهها با استفاده از نرم افزار آماری SPSS (نسخه 21) مورد تحلیل قرار گرفت. مقایسه میانگین دادهها در سطح خطای 05/0 با آزمون دانکن (DMRT= Duncans Multiple Range Test) انجام شد و از
نرم افزار Excel برای رسم نمودارها استفاده شد.
نتایج
نتایج حاصل از تجزیه واریانس کلیه صفات مورد بررسی حاکی از معنیدار بودن اثرات تنش شوری، تنطیمکنندههای سالیسیلیک اسید و پنکونازول به تنهایی و همزمان و اثرات متقابل تنش شوری و تنظیمکنندهها در سطوح احتمال 1 درصد و 5 درصد بود (جدول 1).
شاخص رشد گیاه: براساس مطالعه حاضر با افزایش غلظت کلرید سدیم، رشد گیاه بر مبنای وزن خشک اندام هوایی کاهش یافت (شکل1).
جدول 1- تجزیه واریانس میانگین مربعات صفات مورد مطالعه در گیاه گلرنگ
ب الف
شکل 1- اثر غلظتهای مختلف کلرید سدیم (صفر، 100 و 200 میلی مولار NaCl) و تیمار تنظیمکنندههای سالیسیلیکاسید (1mM) و پنکونازول (15mg/l) روی وزن تر (الف) و خشک (ب) اندام هوایی گیاهان گلرنگ. میانگین دادهها ± خطای استاندار نشان داده شده است. (Control= گیاهان شاهد، SA= سالیسیلیکاسید، PEN= پنکونازول، SA+PEN= برهمکنش سالیسیلیکاسید و پنکونازول). ستونهای دارای حروف مشابه اختلاف معنیداری با یکدیگر ندارند.
در بین گیاهان تحت تیمار 100 و 200 میلیمولار کلرید سدیم اختلاف معنیداری وجود نداشت. تیمار سالیسیلیک اسید و پنکونازول به تنهایی و همزمان سبب افزایش معنیدار وزن خشک در گیاهان شاهد و تحت تنش شوری شد. وزن تر اندام هوایی نیز در گیاهان تحت تیمار کلرید سدیم کاهش معنیداری داشت. کاربرد خارجی سالیسیلیک اسید سبب افزایش معنیدار وزن تر در گیاهان تحت تیمار 100 و 200 میلیمولار کلرید سدیم گردید. اثر سالیسیلیک اسید بر گیاهان شاهد متفاوت بود و سبب کاهش وزن تر اندام هوایی در گیاهان شد. پنکونازول سبب افزایش معنیدار وزن تر در گیاهان شاهد و تحت تیمار 100 میلیمولار کلرید سدیم و کاهش معنیدار آن در گیاهان تحت تیمار 200 میلیمولار کلرید سدیم گردید. کاربرد همزمان سالیسیلیک اسید و پنکونازول بر وزن تر گیاهان شاهد اثر معنیداری نداشت اما سبب افزایش معنیدار وزن تر در گیاهان تحت تیمار 100 میلیمولار کلرید سدیم گردید.
محتوای کلروفیل و کاروتنوئید: میزان کلروفیل کل با افزایش میزان شوری با کاهش معنیداری همراه بود که نشان میدهد با افزایش غلظت کلرید سدیم میزان کلروفیل کاهش مییابد. همانطور که در نمودار الف در شکل 2 نشان داده شد، تاثیر غلظتهای 100 و 200 میلیمولار کلرید سدیم بر روی میزان کلروفیل کل در اندام هوایی گیاه کاملاً مشهود میباشد.
کاربرد خارجی سالیسیلیکاسید بر روی مقادیر کلروفیل کل در گیاهان شاهد و تحت تنش شوری اثرات معنیداری داشت. به طور کلی میزان کلروفیل کل با افزایش شوری کاهش یافت و تیمار با سالیسیلیک اسید میزان خسارت ناشی از شوری را کاهش داده و سبب افزایش میزان کلروفیل کل گردید. پنکونازول نیز روی مقادیر کلروفیل کل در گیاهان تحت تنش بهویژه تنش 200 میلیمولار کلرید سدیم اثر معنیداری داشت و سبب افزایش مقادیر کلروفیل کل شد. اما بر روی تیمار شاهد اثر معنیداری را نشان نداد. برهمکنش سالیسیلیک اسید و پنکونازول نیز اثرات متفاوتی بر گیاهان شاهد و تحت تنش شوری نشان داد. به طوری که اثر برهمکنش این دو تیمار در شرایط کنترل کاهنده و در شرایط تیمار شوری افزایش دهنده محتوای کلروفیل کل بود.
در پژوهش حاضر، تنش شوری سبب کاهش معنیدار محتوای کاروتنوئید در گیاهان تحت تنش شوری شده است (شکل 2-ب). تیمار با سالیسیلیکاسید سبب افزایش این محتوا در نمونههای تحت تنش و کاهش آن در نمونههای شاهد شد. در گیاهان تیمار شده با پنکونازول، این تنظیمکننده تنها روی تیمار 200 میلیمولار اثر معنیداری داشت و سبب کاهش محتوای کاروتنوئید گردید. اما در گیاهانی که تحت اثر برهمکنش هر دو تنظیمکننده قرار گرفتند، افزایش معنیدار مقادیر کاروتنوئید در تمام تیمارها مشاهده شد.
محتوای فلاونوئید و آنتوسیانین: تیمار 100 و 200 میلیمولار کلرید سدیم سبب کاهش معنیدار محتوای فلاونوئید کل در گیاه شد (شکل 3-الف). تیمار سالیسیلیک اسید در گیاهان شاهد سبب کاهش معنیدار محتوای فلاونوئید شد. این در حالی است که افزایش معنیدار فلاونوئید در گیاهان تحت تیمار 200 میلیمولار کلرید سدیم مشاهده شد. پنکونازول اثرات معنیداری بر گیاهان شاهد و 100 میلیمولار کلرید سدیم نشان نداد. اما سبب افزایش محتوای فلاونوئید در تیمار 200 میلیمولار کلرید سدیم شد. اعمال همزمان این دو تنظیمکننده بر گیاه سبب کاهش معنیدار محتوای فلاونوئید در تیمار 100 میلیمولار کلرید سدیم و گیاهان شاهد شد. اما تحت تیمار 200 میلیمولار کلرید سدیم محتوای فلاونوئیدها افزایش یافت.
تنش شوری موجب کاهش معنی دار محتوای آنتوسیانین شد (شکل 3-ب). تیمار سالیسیلیک اسید سبب شد که محتوای آنتوسیانین در تیمارهای تنش شوری افزایش یابد. در حالیکه در نمونه شاهد اثر معنیداری نداشت. تیمار پنکونازول سبب افزایش معنیدار محتوای آنتوسیانینها در نمونه شاهد و تیمار 100 میلیمولار شد. اما اثری در نمونه تحت تیمار 200 میلیمولار کلرید سدیم نداشت. در گیاهان تحت اثر همزمان دو تنظیمکننده نیز اثرات معنیدار تنها در تیمارهای شاهد و 100 میلیمولار کلرید سدیم قابل مشاهده بود (شکل 3-ب).
الف ب
شکل 2- اثر غلظتهای مختلف کلرید سدیم (صفر، 100 و 200 میلی مولار NaCl) و تیمار تنظیمکنندههای سالیسیلیکاسید (1mM) و پنکونازول (15mg/l) روی کلروفیل کل (الف) و کاروتنوئید (ب) اندام هوایی گیاهان گلرنگ. میانگین دادهها ± خطای استاندار نشان داده شده است. (Control= گیاهان شاهد، SA= سالیسیلیکاسید، PEN= پنکونازول، SA+PEN= برهمکنش سالیسیلیکاسید و پنکونازول). ستونهای دارای حروف مشابه اختلاف معنیداری با یکدیگر ندارند.
الف ب
شکل 3- اثر غلظتهای مختلف کلرید سدیم (صفر، 100 و 200 میلی مولار NaCl) و تیمار تنظیمکنندههای سالیسیلیکاسید (1mM) و پنکونازول (15mg/l) روی فلاونوئید کل (الف) و (ب) آنتوسیانین اندام هوایی گیاهان گلرنگ. میانگین دادهها ± خطای استاندار نشان داده شده است. (Control= گیاهان شاهد، SA= سالیسیلیکاسید، PEN= پنکونازول، SA+PEN= برهمکنش سالیسیلیکاسید و پنکونازول). ستونهای دارای حروف مشابه اختلاف معنیداری با یکدیگر ندارند.
محتوای قند کل: با افزایش تنش شوری به غلظت 200 میلیمولار کلرید سدیم مقدار قند کل گیاه (شکل 4) افزایش معنیداری یافت. افشانهسازی برگهای گیاه با سالیسیلیک اسید و پنکونازول به صورت جداگانه نیز موجب افزایش معنیدار محتوای قند کل تیمار 200 میلی مولار کلرید سدیم گردید. بیشترین محتوای قند کل در گیاهان با شوری 200 میلیمولار کلرید سدیم و تیمار پنکونازول بود. در گیاهان تحت اثر همزمان هر دو تنظیمکننده، افزایش معنیدار محتوای قند کل در گیاهان شاهد و تحت تیمار 200 میلیمولار کلرید سدیم مشاهده شد. در حالیکه غلظت 100 میلیمولار کلرید سدیم سبب کاهش محتوای قند کل گردید.
شکل 4- اثر غلظتهای مختلف کلرید سدیم (صفر، 100 و 200 میلی مولار NaCl) و تیمار تنظیمکنندههای سالیسیلیکاسید (1mM) و پنکونازول (15mg/l) بر میزان قند کل اندام هوایی گیاهان گلرنگ. میانگین دادهها ± خطای استاندار نشان داده شده است. (Control= گیاهان شاهد، SA= سالیسیلیکاسید، PEN= پنکونازول، SA+PEN= برهمکنش سالیسیلیکاسید و پنکونازول). ستونهای دارای حروف مشابه اختلاف معنیداری با یکدیگر ندارند.
بحث
تنش شوری از طریق محدودیت در جذب عناصر غذایی، کمبود آب قابل استفاده گیاه و سمیت عناصر غذایی، باعث کاهش قدرت رشد سلولی شده و کاهش سطح برگ و فتوسنتز را به همراه دارد. این موارد باعث کاهش کربوهیدرات تولیدی و در نتیجه کاهش رشد اجزای مختلف گیاه میگردد (7، 15). به عبارتی، به دلیل وجود نمک در محیط، سلولها مقدار زیادی آب را از دست خواهند داد و با توجه به اینکه برای رشد و تقسیم سلولی باید فشار تورژسانس در حد بالایی باشد و سلول حجم مناسبی برای تقسیم داشته باشد، بنابراین با کاهش آب سلول و ایجاد تنش اسمزی حجم سلول کاهش مییابد و احتمال دارد که موجب کاهش رشد و تقسیم سلولی گردد (5، 45).
نتایج تحقیقات Ashraf و Naqvi (10) نشان میدهد که تنش شوری موجب تخریب کلروپلاست، تغییر تعداد و اندازهی کلروپلاستها و کاهش نامحسوس کلروفیل میشود. Parida و Das (32) نیز بیان کردند که محتوای کلروفیل و کاروتنوئیدهای گیاهان، تحت تنش شوری کاهش پیدا میکند. بر اساس گزارش Schutz و Fangmier (36) کاهش میزان کلروفیل در اثر تنش مربوط به تولید رادیکالهای آزاد اکسیژن در سلول است، که باعث پراکسیداسیون و تجزیه کلروفیل میشود. گزارشهای متعدد دیگری نیز حکایت از کاهش محتوای کلروفیلها تحت تنش شوری دارد که از جمله میتوان به گزارشهایی روی سویا (38) و باقلا (37) اشاره کرد. نتایج مشابهی در سویا توسط Wang و همکاران (43) نیز گزارش شده است. بعلاوه، تحقیقات مختلف در گیاهانی که مقدار کلروفیل با افزایش شوری کاهش مییابد، نشان داد که کاهش مقدار کلروفیل ممکن است ناشی از تأثیر مزمن تجمع یونها در کلروپلاست میباشد. شوری از طریق تنشهای اکسیداتیو باعث تخریب کلروفیل میشود. افزایش سطح شوری، از طریق افزایش املاح منجر به کاهش تولید کلروفیل میگردد. در پژوهش حاضر نیز اثرات معنیدار افزایش غلظت کلرید سدیم در کاهش محتوای کلروفیل کل در گیاهان کاملاً مشهود است.
سالیسیلیک اسید یک ترکیب موثر است که موجب ایجاد مقاومت به تنشهای زیستی و غیرزیستی در گیاهان میشود. تاثیر سالیسیلیک اسید وابسته به غلظت، نوع گیاه و مرحلهی نموی آن است. با وجود این وقتی که در غلظتهای بالا استفاده میشود به عنوان یک عامل سمی برای گیاه محسوب شده که منجر به مرگ میگردد (27). اثرات مثبت سالیسیلیکاسید به افزایش درصد فتوسنتز توسط گیاهان تنشدیده تحت تیمار سالیسیلیکاسید نسبت داده شده است (4، 41). گزارش شده است کاربرد خارجی سالیسیلیک اسید ممکن است در فرایندهای مختلف در گیاهان از جمله فتوسنتز و سرعت رشد اثر داشته باشد (23). در این پژوهش نیز کاربرد خارجی سالیسیلیکاسید روی افزایش مقادیر کلروفیل کل در تیمارهای تحت تنش و فاقد تنش کاملاً مشهود بوده که میتواند تاًییدی بر نتایج سایر پژوهشگران باشد.
ترکیب پنکونازول سبب افزایش معنیدار در میزان کلروفیل کل گیاه گردیده است. بعلاوه، کاربرد پنکونازول در گیاه نعنا نیز تحت تنش خشکی سبب افزایش رنگدانههای فتوسنتزی در گیاهان تحت تنش و گیاهان فاقد تنش شده است (16). این فرضیه وجود دارد که افزایش محتوای کلروفیل در گیاهان تیمار شده با پنکونازول میتواند در نتیجهی اثرات تریازولها روی محتوای سیتوکینین داخلی گیاه باشد. هرچند تغییرات در میزان سیتوکینین در پژوهش حاضر اندازهگیری نشده است، میتوان فرض کرد که افزایش در مقدار کلروفیل احتمالاً با افزایش مقدار سیتوکینین تحت تیمار پنکونازول ارتباط دارد که سبب افزایش بیوسنتز کلروفیل شده است. بعلاوه، نشان داده شده است که کاربرد زآتین ریبوزید به حفظ غلظتهای بالای کلروفیل و کارایی فتوشیمیایی تحت تنش گرمایی کمک میکند (16).
کاروتنوئیدها گروه بزرگی از ترکیبات ایزوپرنوئید هستند که توسط تمامی اندامهای فتوسنتزی و بسیاری از اندامهای غیرفتوسنتزی ساخته میشوند (9). کاروتنوئیدها به کاروتنهای هیدروکربن مانند لیکوپن و بتاکاروتن یا گزانتوفیلها تقسیمبندی میشوند (19). تنش اکسیداتیو ایجاد شده در اثر تنش شوری در بافتهای گیاهی توسط فعالیت کاروتنوئید در هر دو سیستم آنزیمی و غیرآنزیمی آنتی اکسیدانی کاهش مییابد (34). این ترکیبات نقش حفاظتی در مقابل تنش اکسیداتیو القاء شده داشته و در سمیتزدایی از کلروفیل نیز نقش دارند (37). افزایش در محتوای کاروتنوئیدها به هنگام شوری متوسط و کاهش آن در شوری بالا نیز در گیاه سیب زمینی نشان داده شد (13). کاهش معنی دار در مقدار کاروتنوئیدهای برگی گیاهان Grevillea ilicifoliaو برنج (39) در شرایط شوری نشان میدهد که این ترکیبات به تنش شوری حساس هستند. تنش شوری تجزیه بتاکاروتن و تشکیل زآگزانتین را تشدید میکند؛ این فرآیندها در حفاظت از بازدارندگی نوری مؤثر هستند (39). افزایش کاروتنوئیدها توان مقابله با شرایط تنشی در گیاه را افزایش میدهد زیرا گیاه توانایی اتلاف انرژی نوری بالا و حذف اکسیژنهای فعال را خواهد داشت. در تحقیق حاضر نیز با افزایش غلظت کلرید سدیم محتوای کاروتنوئید گیاهان کاهش یافت که نشان میدهد شوری زیاد میتواند سبب آسیب کاروتنوئیدهای گیاه گلرنگ گردد. کاربرد خارجی سالیسیلیک اسید بر گیاهان شاهد و تحت تنش شوری سبب افزایش محتوای کاروتنوئید گیاهان گردید که افزایش توان مقابله گیاه به شوری را در حضور این تنظیمکننده رشد نشان میدهد. همانطور که گفته شد، پنکونازول بر گیاهان شاهد و تحت تیمار 100 میلیمولار کلرید سدیم اثر معنیداری نداشت اما در گیاهان تحت تیمار 200 میلیمولار کلرید سدیم سبب کاهش معنیدار محتوای کاروتنوئید شد. با توجه به نتایج حاصل در این پژوهش، میتوان نتیجه گرفت که پنکونازول اثر مثبتی در افزایش توان مقابله گیاه گلرنگ به شوری به واسطهی افزایش محتوای کاروتنوئیدها ندارد. اما هنگامیکه این تنظیمکننده رشد همراه با سالیسیلیک اسید بر گیاهان اعمال شد اثرات مثبتی بر گیاهان گلرنگ داشت و سبب افزایش معنیدار محتوای کاروتنوئید در گیاهان شاهد و تحت تنش گردید. به نظر میرسد که افزایش محتوای کاروتنوئید هنگام کاربرد همزمان دو تنظیمکننده بر گیاهان، به واسطهی حضور سالیسیلیک اسید بوده است.
فلاونوئیدها یکی از متنوع ترین ترکیبات طبیعی هستند که توانائی جذب رادیکالهای آزاد را دارند. مشاهدات ثابت میکند که تیمار گیاهPanax ginseng با سالیسیلیک اسید افزایش قابل توجه میزان فلاونوئیدها را به همراه دارد (8، 47). نقش اصلی فلاونوئیدهای برگی حفاظت از سلولهای فتوسنتزی در برخورد با پرتوهای مخرب فرابنفش است (28). با این وجود تحت تنشهای محیطی متعددی مانند زخمهای مکانیکی، تنش سرمایی، تنش نوری بالا و کمبود مواد غذایی افزایش مقدار فلاونوئیدها گزارش شده است (12). برخی تجربیات حاکی از نقش آنتی اکسیدانی فلاونوئیدها در بافتهای برگی است. این ترکیبات با تجمع در واکوئل سلولهای اپیدرمی برگ و در ارتباط نزدیک با آنزیم پراکسیداز واکوئلی در جهت سم زدایی از آب اکسیژنه رسیده از سایر بخشهای سلولی عمل میکنند (46). در تحقیق حاضر، محتوای فلاونوئید گیاهان گلرنگ با افزایش غلظت کلرید سدیم کاهش معنیداری داشت که نشان میدهد افزایش غلظت کلرید سدیم میتواند اثرات مخربی بر محتوای فلاونوئید گیاهان گلرنگ داشته باشد. کاربرد خارجی سالیسیلیک اسید سبب افزایش قابل توجه محتوای فلاونوئید گیاهان گلرنگ تحت تیمار 200 میلیمولار کلرید سدیم شد که در نتیجهی پاسخ گیاهان در برابر سالیسیلیک اسید است. کاربرد خارجی پنکونازول نیز تنها سبب افزایش معنیدار محتوای فلاونوئید گیاهان گلرنگ تحت تیمار 200 میلیمولار کلرید سدیم شد. در گیاهان گلرنگ تحت اثر برهمکنش همزمان دو تنظیمکننده نیز افزایش معنیدار محتوای فلاونوئید تنها در گیاهانی که تحت تیمار 200 میلیمولار کلرید سدیم قرار داشتند مشاهد شد. میتوان نتیجه گرفت که هر دو تنظیمکننده با افزایش محتوای فلاونوئید گیاهان گلرنگ در غلظتهای بالای کلرید سدیم سبب افزایش مقابله گیاهان در برابر تنش شوری میگردند.
تولید آنتوسیانین در گیاهان تحت تاثیر متقابل عوامل داخلی و خارجی مانند نور، دما، کربوهیدرات، هورمونهای گیاهی و تنش آبی میباشد. این عوامل اکثرا از طریق تاثیر بر عوامل رونویسی بر میزان آنتوسیانین تاثیر میگذارند (26). مطالعات Sudha و Ravishankar (40) نشان داد که میزان آنتوسیانین در هویج تحت تاثیر غلظت 200 میکرومولار سالیسیلیک اسید در طول 9 روز اول کاهش یافته است ولی در طول یک دورهی زمانی 21 روزه افزایش یافته است. در تحقیقات Kim و همکاران (26) سالیسیلیک اسید تاثیری بر میزان آنتوسیانین در برگهای غیرسبز ذرت نداشته است. در تحقیق حاضر تفاوت معنیداری بین میزان آنتوسیانین در گیاهان شاهد و تحت تیمارهای کلرید سدیم وجود دارد و این نتایج تاثیر سالیسیلیک اسید و پنکونازول بر تولید آنتوسیانین را تاًیید میکند. آنتوسیانین تحت اثر سالیسیلیک اسید بر گیاهان تحت تنش شوری افزایش یافت که نشاندهندهی افزایش مقاومت گیاهان گلرنگ به تنش شوری است. پنکونازول در غلظت بالای کلرید سدیم اثر معنیداری نداشت اما از آنچائیکه بر گیاهان شاهد و گیاهان تحت تیمار 100 میلیمولار کلرید سدیم اثر افزایشی در محتوای آنتوسانین داشت، میتوان نتیجه گرفت که این تنظیمکننده در غلظتهای پایین کلرید سدیم اثر مثبت و در غلظتهای بالای کلرید سدیم اثر منفی در تولید آنتوسیانین در گیاهان گلرنگ دارد. اعمال همزمان پنکونازول و سالیسیلیک اسید بر گلرنگ نیز اثر مثبت آنها بر گیاهان شاهد و گیاهان تحت تیمار غلظت پایینتر کلرید سدیم را نشان داد.
افزایش مقدار قندهای کل گیاه در پژوهش حاضر، میتواند بـه علـت تولیـد قنـدهای محلـول بـرای مقابله با تنش شوری باشد. کربوهیدراتهایی مانند گلـوکز، فروکتـوز، سوکروز و فروکتان در تـنش شـوری تجمـع مییابند. عمل مهم آنها محافظت اسمزی، فشار اسمزی، ذخیره کربن و جارو کردن رادیکالها است. گزارش شده است که در گوجهفرنگی (24)، برنج (21) ، گندم و جو (22) به دنبال تنش اکسیداتیو مقـدار تجمـع قندها با تیمار هورمون سالیسیلیک اسید افزایش مـییابـد. افزایش قندها با ایجاد شیب اسمزی در گیاهـان، مقاومـت گیاه گنـدم را در برابـر از دسـت دادن آب، محتوی آب برگ و رشد در شرایط تنش افزایش داده است (42). بطور کلی میزان قندهای کل در گیاهان تیمار شده با تنظیمکننده نسبت به گیاهان شاهد افزایش معنیداری داشت که نشان میدهد تنشهای مختلف میتوانند از طریق تولید برخی تنظیمکنندههای رشد مانند سالیسیلیک اسید علاوه بر متابولیتهای ثانوی بر متابولیتهای اولیه نیز اثر بگذارند.
در مجموع به نظر مـیرسـد، کـاربرد سالیسـیلیک اسـید و پنکونازول در ایـن پژوهش باعث افزایش مقاومت گیـاه بـه تـنش شـوری شده است. تنش شوری موجب کاهش رشد گیاهان میگردد، البته میـزان کـاهش بسـتگی بـه شـدت تـنش، مدت تنش و نوع گیاه دارد. با توجه به اینکه این ترکیبات نسبتاً ارزان و در دسترس میباشند، برای افزایش مقاومت گیاهان بهویژه گیاهان زراعی به شوری میتوانند مورد استفاده قرار گیرند.