نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد دانشگاه اراک
2 عضو هیات علمی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه اراک
3 عضو هیئت علمی دانشگاه اراک
چکیده
پرولین یک اسمولیت سازگار رایج است و با تنظیم اسمزی و محافظت از غشاها، پروتئینها و آنزیمها از اثرات مخرب تنشهای اسمزی در گیاهان جلوگیری میکند. براسینواستروئیدها گروه جدیدی از تنظیم کنندههای رشد گیاهی هستند و باعث تحریک رشد آنها میشوند. در این مطالعه، اثرات محلولپاشی پرولین و 24-اپی براسینولید بر شاخصهای رشد و صفات بیوشیمیایی مرزه تابستانه (Satureja hortensis L.) در شرایط گلخانهای مورد بررسی قرار گرفت. تیمارهای محلولپاشی شامل شاهد (عدم محلولپاشی)، پرولین (20 میلیمولار) و 24-اپی براسینولید (یک میکرومولار) بود که در مراحل رشد رویشی و زایشی اعمال گردید. مطابق نتایج، محلولپاشی پرولین موجب افزایش معنیدار محتوی پرولین به میزان 4/394 درصد، شاخص کلروفیل به میزان 8/4 درصد، فنل کل به میزان 8/9 درصد، فلاونوئید به میزان 18 درصد، عملکرد اسانس به میزان 8/15 درصد، وزن تر اندام هوایی به میزان 8 درصد، وزن خشک اندام هوایی به میزان 8/7 درصد، وزن تر برگ و گل به میزان 8/6 درصد، وزن خشک برگ و گل به میزان 8 درصد و قطر ساقه گیاه به میزان 4/7 درصد نسبت به شاهد شد. همچنین محلولپاشی 24-اپی براسینولید باعث افزایش معنیدار ترکیبات فنلی به میزان 15/32 درصد و طول میانگره به میزان 3/8 درصد نسبت به شاهد گردید.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
EThe effect of proline and 24-epibrassinolide on growth indices and biochemical characteristics of the summer savory (Satureja hortensis L.)
نویسندگان [English]
1 Engineer
2 Assistant Professor in Horticultural Science Faculty of Agriculture
3 Associate professor of Arak University
چکیده [English]
Proline is a common compatible osmolyte and, by osmotic regulation and protecting membranes, proteins and enzymes, protects plants towards destructive effects of osmotic stresses. Brassinosteroids are a new group of plant growth regulators and stimulate their growth. The effects of foliar spraying of proline and 24-epibrassinolide on growth indices and biochemical characteristics of summer savory (Satureja hortensis L.) were investigated in this study in greenhouse conditions. Foliar treatments including control (no spraying), proline (20 mM) and 24-epibrassinolide (1 μM) were performed in both vegetative and reproductive stages. According to the results, foliar proline led to increasing plant prolin content to 394.4%, chlorophyll index to 4.8%, total phenol to 9.8%, flavonoids to 18%, yield of essential oil to 15.8%, fresh weight of aerial parts to 8%, dry weight of aerial parts to 7.8%, fresh weight of leaf and flower to 6.8%, dry weight of leaf and flower to 8% and stem diameter to 7.4% compared to the control. In addition, 24-epibrassinolide spraying caused a significant increase in phenolic compounds (32.15%) and internode length (8.3%) of the plant in coparision to control.
کلیدواژهها [English]
تأثیر پرولین و 24-اپی براسینولید بر شاخصهای رشد و صفات بیوشیمیاییمرزه تابستانه(Satureja hortensis L.)
زهرا محمدی خلیفه لوئی، احمد رضا عباسیفر*، علی خدیوی و مرتضی اکرمیان
ایران، اراک، دانشگاه اراک، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه علوم باغبانی
تاریخ دریافت: 8/2/97 تاریخ پذیرش: 11/7/97
چکیده
پرولین یک اسمولیت سازگار رایج است و با تنظیم اسمزی و محافظت از غشاها، پروتئینها و آنزیمها از اثرات مخرب تنشهای اسمزی در گیاهان جلوگیری میکند. براسینواستروئیدها گروه جدیدی از تنظیم کنندههای رشد گیاهی هستند و باعث تحریک رشد گیاهان میشوند. در این مطالعه، اثرات محلولپاشی پرولین و 24-اپی براسینولید بر شاخصهای رشد و صفات بیوشیمیایی مرزه تابستانه (Satureja hortensis L.) در شرایط گلخانهای مورد بررسی قرار گرفت. تیمارهای محلولپاشی شامل شاهد (عدم محلولپاشی)، پرولین (20 میلیمولار) و 24-اپی براسینولید (یک میکرومولار) بود که در مراحل رشد رویشی و زایشی اعمال گردید. مطابق نتایج، محلولپاشی پرولین موجب افزایش معنیدار محتوی پرولین به میزان 4/394 درصد، شاخص کلروفیل به میزان 8/4 درصد، فنل کل به میزان 8/9 درصد، فلاونوئید به میزان 18 درصد، عملکرد اسانس به میزان 8/15 درصد، وزن تر اندام هوایی به میزان 8 درصد، وزن خشک اندام هوایی به میزان 8/7 درصد، وزن تر برگ و گل به میزان 8/6 درصد، وزن خشک برگ و گل به میزان 8 درصد و قطر ساقه گیاه به میزان 4/7 درصد نسبت به شاهد شد. همچنین محلولپاشی 24-اپی براسینولید باعث افزایش معنیدار ترکیبات فنلی به میزان 15/32 درصد و طول میانگره به میزان 3/8 درصد نسبت به شاهد گردید.
واژههایکلیدی: 24-اپی براسینولید، پرولین، درصد اسانس، مرزه تابستانه
* نویسنده مسئول، تلفن: 09181611373 ، پست الکترونیکی: abbasifar1965@yahoo.com
مقدمه
جنس مرزه (Satureja) متعلق به تیره Lamiaceae، زیر تیره Nepetoideae و قبیله Mentheae بوده و شامل 235 گونه در سراسر جهان میباشد (4 و 25). گیاهان این جنس عمدتاً یک ساله یا چند ساله علفی و معطر میباشند. گونههای این جنس بهطور گسترده در شرق دریای مدیترانه، کناره دریای سیاه، نواحی جنوبی اروپا، سیبری و نقاط مرکزی و جنوب غربی آسیا مانند ایران، ترکمنستان، ترکیه، قفقاز و عراق بیشتر رویش دارند (59 و 68). بیش از 30 گونه آن در شرق مدیترانه رشد میکند که در میان آنها مرزه تابستانه (Satureja hortensis) و مرزه زمستانه
(S. montata) عمدتاً مورد کشت قرار میگیرند (31 و 71). جنس مرزه در کشور ایران دارای 14 گونه میباشد که نه گونه از آن انحصاری است (30). در طب سنتی از مرزه بهعنوان داروی گیاهی ضد اسهال، ضد نفخ، ضد دل درد، ضد تشنج، ضد انگل، هاضم، محرک و مقوی معده، خوابآور، خلطآور و مسکن استفاده میشود (5، 45، 58). محققان ترکیبات فنلی، تیمول و کارواکرول را جزء ترکیبات اصلی مرزه تابستانه معرفی کردهاند (6).
اولین بار براسینواستروئیدها از دانه گرده گیاه کلزا توسط گراو و همکاران (1979) استخراج و بهعنوان ششمین گروه از مواد تنظیم کننده رشد گیاهی در نظر گرفته شد (19، 40، 63). غلظت براسینواستروئیدها در بافتهای مختلف گیاهی، متفاوت است و تقریباً در تمام قسمتهای گیاه یافت میشوند. بیشترین مقدار این ترکیبات در بافتهای جوان رویشی و اندامهای زایشی (دانه گرده و بذرهای نارس) مشاهده شده است (26 و 69). این هورمونها علاوه بر اینکه محرک رشد هستند، نقش مهمی در سایر فرآیندهای نموی از قبیل جوانهزنی بذر، ریشهزایی، گلدهی، زوال، ریزش و رسیدگی ایفا میکنند (53). همچنین براسینواستروئیدها، بهعنوان گروه مهمی از هورمونهای استروئیدی، میتوانند به افزایش تحمل گیاهان بهویژه با تقویت سیستم آنتی اکسیدانی و هومئوستازی یونی کمک شایانی نمایند (42). این ترکیبات با تنظیم سیستم آنتی اکسیدانی گیاه، پتانسیلی قوی را در تعدیل بسیاری از تنشها دارند. بهدلیل اینکه فعالیت بیولوژیکی 24-اپی براسینولید زیاد و استحصال آن نیز نسبتاً ساده است، یک ترکیب مشابه براسینولید بوده و قابلیت استفاده بهعنوان یک براسینولید مصنوعی را دارد (66).
استفاده از 24-اپی براسینولید وزن تر و خشک گیاه چغندر قند را افزایش داده است (54). محققان نشان دادند که استفاده از 24-اپی براسینولید در گیاه شمعدانی عطری باعث افزایش سرعت فتوسنتز برگها و در نهایت افزایش تجمع زیست توده اندام هوایی و افزایش رشد میشود. افزایش سرعت فتوسنتز مربوط به افزایش شاخص کلروفیل برگها، نتیجه استفاده از این هورمون گزارش شده است (61). استفاده از براسینولید موجب افزایش سطح برگ گیاه خیار، گوجه فرنگی، ماش و لوبیا چشم بلبلی شده است (16، 34، 56، 70). سنگاپتا و همکاران (2011) اعلام نمودند محلولپاشی براسینولید موجب افزایش ارتفاع بوته ماش گردید که به افزایش بیوسنتز اکسین و جیبرلین توسط براسینولید نسبت داده شده است (56). گزارش شده است که میزان اسانس گیاه رزماری در نتیجه کاربرد براسینولید بهطور معنیداری افزایش یافته است (62).
از پاسخهای بیوشمیایی گیاه در شرایط تنش، میتوان به تجمع متابولیتهایی اشاره کرد که قابلیت انحلال داشته ولی متابولیسم طبیعی گیاه را مختل نمیکنند. این مواد به اسمولیتها معروف هستند و شامل قندهای محلول، قندهای الکلی، بتائینها، اسیدهای آمینه مانند پرولین و اسیدهای آلی میباشند (60 و 67). پرولین به مقدار زیادى در گیاهان عالى وجود دارد که در پاسخ به تنشهاى محیطى بهصورت طبیعى و در مقادیر بالا تجمع پیدا میکند. علاوه بر نقش آن بهعنوان اسمولیت، پرولین در پایدار سازى ساختارهاى ریز سلولى مانند غشاها و پروتئینها و تخریب رادیکالهاى آزاد در شرایط تنش نقش دارد. در گیاهان، پیشساز بیوسنتز پرولین، گلوتامیک اسید است. دو آنزیم پیرولین-5-کربوکسیلات سنتتاز و پیرولین-5-کربوکسیلات ردوکتاز نقش مهمی در بیوسنتز پرولین دارند (17، 28، 64). مقدار پرولین آزاد در گیاهانی که در حد مطلوب آبیاری میشوند، بسیار کم و در حدود 6/0-2/0 میلیگرم در گرم ماده خشک گیاه است، اما مقدار این ماده پس از کاهش آب بافتها تا 50-40 میلیگرم در هر گرم ماده خشک، افزایش مییابد (36). تجمع پرولین در طی تنش، نقش محافظتی چندگانه داشته و افزایش تجمع آن در گیاهان، منجر به محافظت از غشاهای سلولی شده و از آسیب به آنزیمها در تنشهای مختلف جلوگیری میکند (17، 33، 48، 49). همچنین پرولین بهعنوان مادهای محلول، سبب تنظیم فشار اسمزی، کاهش هدر رفت آب از سلول، حفظ آماس سلولی، پایداری شکل طبیعی پروتئینها و حفاظت غشاء میشود (22). در شرایط معمول، پرولین پنج درصد از کل اسیدهای آمینه گیاه را تشکیل میدهد، اما در شرایط تنش این مقدار تا 80 درصد هم میرسد (18).
محلولپاشی پنج میلیمولار پرولین در گل رز سبب افزایش محتوای پرولین و افزایش فعالیت آنزیم سوپراکسیددیسموتاز شد و عمر پس از برداشت را تا سه روز افزایش داد (43). در انگور، محلولپاشی پرولین بهطور قابل توجهی محتوی پرولین را بالا برد. همچنین استفاده از پرولین، سبب افزایش فعالیت آنزیمهای پراکسیداز و آسکوربات پراکسیداز شد (52).
هدف از انجام این پژوهش، بررسی تأثیر محلولپاشی پرولین و 24-اپی براسینولید بر شاخصهای رشد و صفات بیوشیمیایی گیاه مرزه تابستانه در شرایط گلخانهای بود.
مواد و روشها
این پژوهش در گلخانه تحقیقاتی گروه علوم باغبانی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه اراک و بهصورت اسپلیت پلات (کرتهای خرد شده) در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار بر روی گیاه مرزه تابستانه، در طی زمستان سال 1395 و بهار سال 1396 اجرا گردید. در این آزمایش، محلولهای آبی 24-اپی براسینولید و پرولین بهترتیب با غلظت یک میکرومولار و 20 میلیمولار تهیه شد. همچنین از تویین 20 بهعنوان یک سورفاکتانت (ماده فعال سطحی) برای افزایش جذب سطحی 24-اپی براسینولید و پرولین استفاده گردید و گیاهان شاهد محلولپاشی نشدند. محلولپاشی در صبحها و با استفاده از آب فشان دستی صورت گرفت.
تیمار محلولپاشی: محلولپاشی مجموعاً در سه مرحله صورت گرفت. مرحله اول در زمان رشد رویشی و زمانیکه ارتفاع گیاهان به 15-10 سانتیمتر رسید، انجام شد. مرحله دوم محلولپاشی در ابتدای ورود گیاهان به فاز زایشی و با مشاهده اولین غنچههای گل (شروع غنچهدهی) و مرحله سوم محلولپاشی در زمانی بود که 40-30 درصد گیاهان غنچه دادند. برداشت گیاهان در مرحله گلدهی کامل و قبل از تشکیل بذر صورت گرفت.
شاخصهای رشد و بیوشیمیایی: شاخصهای رشد مورد بررسی شامل وزن تر و خشک اندام هوایی، وزن تر و خشک برگ و گل، طول میانگره، طول برگ، تعداد شاخههای جانبی و قطر ساقه بودند که این صفات به روشهای رایج اندازه گیری شدند. صفات بیوشیمیایی به شرح زیر مورد ارزیابی قرار گرفتند:
پرولین: جهت اندازهگیری پرولین ابتدا 1/0 گرم برگ تازه به همراه 10 میلیلیتر اسید سولفوسالیسیلیک سه درصد در یک هاون چینی کوچک بهمدت یک دقیقه سائیده شد. محلول هموژنیزه شده توسط کاغذ صافی واتمن شماره دو صاف گردید. دو میلیلیتر از محلول صاف شده با دو میلیلیتر معرف نینهیدرین و دو میلیلیتر اسید استیک گلاسیال در یک لوله آزمایش مخلوط شد. نمونهها بهمدت یک ساعت در دمای 90 درجه سانتیگراد در حمام آب گرم قرار گرفتند و پس از سرد شدن به آنها چهار میلیلیتر تولوئن اضافه گردید. جذب محلول روئی نمونهها در طول موج 520 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر قرائت شد (23).
فعالیت آنتی اکسیدانی: به منظور بررسی فعالیت آنتیاکسیدانی عصارهها از روش رادیکال آزاد DPPH استفاده شد. بدین منظور، محلول DPPH به غلظت چهار میلیگرم در 100 میلیلیتر متانول خالص تهیه گردید و پس از آن 1/0 میلیلیتر از عصارههای رقیق شده به 9/2 میلیلیتر از محلول DPPH اضافه و مخلوط ورتکس شد و سپس در شرایط بدون نور بهمدت 30 دقیقه در دمای اتاق نگهداری گردید و جذب نمونهها در طول موج 517 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر قرائت شد. درصد مهار رادیکال آزاد DPPH با استفاده از فرمول زیر محاسبه گردید (41).
= درصد مهار رادیکالهای آزاد ×100
در این فرمول AC جذب شاهد و AS بیانگر جذب نوری غلظتهای مختلف عصاره گیاه میباشد. برای رسم منحنی استاندارد از اسید آسکوربیک استفاده شد.
شاخص کلروفیل: مقدار نسبی سبزینگی یا کلروفیل برگ بهصورت غیرمستقیم و بدون ایجاد تخریب در برگها، با استفاده از دستگاه کلروفیل سنج (SPAD) تعیین گردید. برای این منظور، بهطور تصادفی میزان کلروفیل شش برگ از هر گیاه را اندازهگیری کرده و در نهایت با گرفتن میانگین، شاخص کلروفیل هر گیاه محاسبه شد (37).
فنل کل: جهت اندازهگیری میزان فنل کل از روش فولین سیوکالتیو استفاده شد (57). بهمنظور اندازهگیری فنل کل به 400 میکرولیتر از عصاره رقیق شده، دو میلیلیتر معرف فولینسیوکالتو (1:10) و 1600 میکرولیتر سدیم کربنات اضافه شد. جذب مخلوط، نیم ساعت بعد در طول موج 765 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر خوانده شد و از گالیک اسید جهت ترسیم منحنی استاندارد استفاده گردید.
فلاونوئید: از روش رنگسنجی آلومینیوم کلرید برای تعیین مقدار فلاونوئید استفاده شد (44). دو میلیلیتر عصاره رقیق شده متانولی با دو میلیلیتر آلومینیوم کلرید دو درصد داخل لوله آزمایش ترکیب شدند. بعد از نگهداری نمونهها در دمای اتاق بهمدت 15 دقیقه، جذب نمونهها در 415 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر خوانده شد. برای رسم منحنی استاندارد از کوئرستین استفاده شد.
استخراج اسانس: 10 گرم پودر اندام هوایی نمونه را بهطور دقیق توزین کرده و اسانس آن به روش تقطیر با آب و با استفاده از دستگاه کلونجر بهمدت سه ساعت استخراج شد (8).
آنالیز آماری: محاسبات آماری حاصل با استفاده از نرم افزار SAS نسخه 1/9 انجام گرفت. برای مقایسه میانگینها از آزمون چند دامنهای دانکن و برای رسم نمودار از نرم افزار Excel استفاده گردید.
نتایج
الف: پارامترهای بیوشیمیایی
مقدار پرولین: نتایج تجزیه واریانس دادهها (جدول 1) نشان داد که اثر محلولپاشی بر مقدار پرولین در سطح یک درصد معنیدار شد. نتایج مقایسه میانگین اثر محلولپاشی بر میزان پرولین(شکل 1) نیز نشان میدهد که در تیمار محلولپاشی پرولین، مقدار پرولین گیاه با 54/29 میلیگرم بر گرم وزن تر در مقایسه با تیمار عدم محلولپاشی با 4/394 درصد و در مقایسه با تیمار محلولپاشی با 24-اپی براسینولید با 4/274 درصد برتری معنیدار داشته است.
فعالیت آنتی اکسیدانی: با توجه به نتایج تجزیه واریانس دادهها، اثر محلولپاشی بر فعالیت آنتی اکسیدانی در سطح یک درصد معنیدار گردید (جدول 1).
شکل 1- تاثیر تیمارهای محلولپاشی بر مقدار پرولین
نتایج مقایسه میانگین اثر محلولپاشی بر میزان فعالیت آنتی اکسیدانی(شکل 2) نشان داد که در تیمار عدم محلولپاشی، فعالیت آنتی اکسیدانی با 20/121 میلیگرم معادل آسکوربیک اسید بر گرم وزن خشک نسبت به تیمار محلولپاشی پرولین با 5/33 درصد و در مقایسه با تیمار محلولپاشی با 24-اپی براسینولید با 4/7 درصد برتری معنیدار داشته است.
شاخص کلروفیل: نتایج تجزیه واریانس دادهها (جدول1) نشان داد که تاثیر محلولپاشی بر شاخص کلروفیل در سطح پنج درصد معنیدار گردید. نتایج مقایسه میانگین اثر محلولپاشی بر شاخص کلروفیل (شکل 3) نشان داد که محلولپاشی پرولین با 62/36 فقط نسبت به تیمار عدم محلولپاشی با 8/4 درصد برتری معنیدار داشته است.
فنل کل: نتایج تجزیه واریانس دادهها نشان داد که اثر محلولپاشی بر مقدار فنل کل در سطح یک درصد معنیدار بوده است (جدول 1). مقایسه میانگین اثر محلولپاشی بر مقدار فنل کل (شکل 4) مشخص نمود که تیمار محلولپاشی 24- اپی براسینولید بالاترین میزان فنل کل را با مقدار 29/18 میلیگرم معادل گالیک اسید بر گرم وزن خشک ایجاد کرده و نسبت به تیمار عدم محلولپاشی با 32/15 درصد و نسبت به تیمار محلولپاشی پرولین با پنج درصد برتری معنیدار نشان داده است.
فلاونوئید: نتایج تجزیه واریانس دادهها (جدول 1) نشان داد که تاثیر محلولپاشی بر میزان فلاونوئید در سطح یک درصد معنیدار بوده است. مطابق با مقایسه میانگین اثر محلولپاشی بر میزان فلاونوئید (شکل 5)، تیمار محلولپاشی پرولین بالاترین میزان فلاونوئید را با 01/6 میلیگرم معادل کوئرستین بر گرم وزن خشک داشته است که نسبت تیمار عدم محلولپاشی با 18 درصد و نسبت به تیمار محلولپاشی با 24-اپی براسینولید، با 32 درصد برتری معنیدار داشته است.
درصد و عملکرد اسانس: تجزیه واریانس دادههای آزمایش نشان داد که تاثیر محلولپاشی بر درصد و عملکرد اسانس در سطح یک درصد معنیدار بوده است (جدول 1). نتایج مقایسه میانگین اثر محلولپاشی بر درصد اسانس (شکل 6) نیز نشان داد که در تیمار محلولپاشی با پرولین، محتوی اسانس با 66/1 درصد در مقایسه با تیمار محلولپاشی 24-اپی براسینولید با 7/10 درصد برتری معنیدار داشته است.
شکل 2- تاثیر تیمارهای محلولپاشی بر فعالیت آنتی اکسیدانی
شکل 3- تاثیر تیمارهای محلولپاشی بر شاخص کلروفیل
شکل 4- تاثیر تیمارهای محلولپاشی بر مقدار فنل کل
همچنین در تیمار محلولپاشی با پرولین، عملکرد اسانس با 22/0 سیسی در مقایسه با تیمار محلولپاشی با 24-اپی براسینولید با 22 درصد و در مقایسه با تیمار عدم محلولپاشی با 8/15 درصد برتری معنیدار داشته است (شکل 7).
ب: شاخصهای رشد
نتایج تجزیه واریانس دادهها (جدول 2) نشان داد که تیمارهای محلولپاشی با پرولین و 24-اپی براسینولید نسبت به تیمار عدم محلولپاشی تأثیر معنیداری را بر صفات طول برگ و تعداد شاخههای جانبی نداشته است، در حالیکه بر روی بقیه صفات نظیر وزن تر و خشک اندام هوایی بوته، وزن تر و خشک برگ و گل، طول میانگره و قطر ساقه تاثیر معنیداری به شرح زیر داشتهاند:
وزن تر و خشک اندام هوایی بوته: تجزیه واریانس دادهها (جدول 2) نشان میدهد که تاثیر محلولپاشی بر وزن خشک و تر اندام هوایی در سطح یک درصد معنیدار بوده است. نتایج مقایسه میانگین اثر محلولپاشی بر وزن تر و خشک اندام هوایی بوته اندام هوایی بوته مشخص کرد که وزن تر اندام هوایی در تیمار محلولپاشی پرولین با 90/42 گرم نسبت به محلولپاشی24-اپی براسینولید با 7/7 درصد و نسبت به عدم محلولپاشی با 8 درصد برتری معنیدار داشته است (شکل 8). همچنین وزن خشک اندام هوایی در تیمار محلولپاشی پرولین با 13 گرم نسبت به محلولپاشی24-اپی براسینولید با 10 درصد و نسبت به عدم محلولپاشی با 8/7 درصد برتری معنیدار داشته است (شکل 8).
شکل 5- تاثیر تیمارهای محلولپاشی بر مقدار فلاونوئید
شکل 6- تاثیر تیمارهای محلولپاشی بر درصد اسانس
شکل 7- تاثیر تیمارهای محلولپاشی بر عملکرد اسانس
شکل 8- تاثیر تیمارهای محلولپاشی بر وزن تر و خشک اندام هوایی
قطر ساقه: تجزیه واریانس دادهها (جدول 2) نشان داد که اثر محلولپاشی بر قطر ساقه در سطح یک درصد معنیدار شده است. نتایج مقایسه میانگین اثر محلولپاشی بر قطر ساقه (شکل 11) نیز نشان داد که بالاترین مقدار قطر ساقه با 49/5 ملیمتر مربوط به محلولپاشی با پرولین بوده است که نسبت به تیمار محلولپاشی24-اپی براسینولید با 2/6 درصد و نسبت به عدم محلولپاشی با 4/7 درصد برتری معنیدار داشته است.
بحث و نتیجه گیری
کاربرد بیرونی پرولین در شرایط تنش خشکی باعث افزایش غلظت درون سلولی آن شده و میتواند نقش مهمى در افزایش مقاومت گیاهان به تنش داشته باشد (17). بنابراین، براى افزایش مقاومت گیاه به تنش، پرولین میتواند بهصورت برونزا مورد استفاده قرار گیرد (17). نتایج پژوهشهای محققین مختلف در زمینه محلولپاشی در گیاهان انگور (10 و 52)، گل رز (43) و یونجه (35) نشان داد که مقدار پرولین در اثر محلولپاشی افزایش داشته است. در این پژوهش نیز محلولپاشی با پرولین باعث افزایش قابل توجه (چند صد درصدی) این اسیدآمینه مهم گیاهی شد (شکل 1) که با نتایج محققین فوق مطابقت دارد. بنابراین، میتوان استنباط نمود که از طریق محلولپاشی با پرولین و تجمع قابل توجه آن در گیاه، میتوان از آن برای مقابله با تنشهای محیطی به ویژه تنش خشکی استفاده نمود. علی و همکاران (2007) اعلام نمودند محلولپاشی پرولین باعث افزایش بیوسنتز رنگدانههای فتوسنتزی و حفاظت از رنگدانههای فتوسنتزی در شرایط تنش میشود. علاوه بر این، محلولپاشی پرولین در گیاهان باعث افزایش هدایت روزنهای شده و میزان دیاکسیدکربن را در فضای روزنه افزایش میدهد که بهدنبال آن میزان فتوسنتز گیاه افزایش یافته و افزایش عملکرد را بهدنبال خواهد داشت (15).
شکل 9- تاثیر تیمارهای محلولپاشی بر وزن تر و خشک برگ وگل
شکل 10- تاثیر تیمارهای محلولپاشی بر طول میانگره
شکل 11- تاثیر تیمارهای محلولپاشی بر قطر ساقه
همچنین محققین دیگر اعلام نمودند استفاده از 24- اپی براسینولید سبب افزایش کلروفیل در گل رازقی (14)، باعث بهبود فتوسنتز و افزایش میزان کلروفیل در گیاه شعمدانی (61) و افزایش کلروفیل در جلبک تک سلولی شده است (20). علاوه بر این، محمد زمانی و همکاران (1393) نشان دادند که محلولپاشی 10 میلیمولار پرولین در انگور تحت شرایط تنش خشکی، باعث افزایش میزان کلروفیل گردیده است (10). نتایج حاصل از این پژوهش نیز نشان داد که استفاده از پرولین و 24-اپی براسینولید هر دو باعث افزایش کلروفیل گردید و نسبت به تیمار عدم محلولپاشی (شاهد)، برتری معنیدار نشان دادهاند (شکل 3) که به نتایج محققین فوق مطابقت دارد.
ترکیبات فنلی جزء ترکیبات اصلی اندامهای مختلف گیاهان خانواده نعناع و از جمله مرزه تابستانه معرفی شدهاند (2، 6، 9). وجود این ترکیبات، نوعی پاسخ دفاعی در برابر تنشهای زیستی و غیرزیستی هستند و بسیاری از آنها بهعنوان آنتیاکسیدان عمل کرده و میتوانند بهطور مؤثری رادیکالهای گروه هیدروکسیل و پروکسیل را حذف کرده و از اکسید شدن چربیها جلوگیری نمایند (24 و 38). نتایج بررسیهای محققین نشان داده است که تحت تاثیر شرایط تنش خشکی، ترکیبهای فنلی در گیاه زیتون (47)، آویشن (3)، فلفل (29) مرزنجوش شیرین (51)، مرزنجوش (50) و اکالیپتوس (55) افزایش یافته است. اگرچه بهطور مستقیم نتایج تحقیقاتی در زمینه تاثیر محلولپاشی 24- اپی براسینولید بر میزان ترکیبات فنلی گیاه مرزه تابستانه بدست نیامد، ولی در برخی از منابع بر تأثیر کاربرد بیرونی براسینواستروئیدها بر افزایش تولید ترکیبات آنتی اکسیدانی و بهبود شرایط گیاه در مقابله با تنشهای محیطی، تاکید شده است (24 و 46). همچنین، محققین در پژوهشی نشان دادند که براسینولید در غلظت 6 میکرومولار، بیشترین تاثیر را در افرایش میزان فنل در میوههای گوجه فرنگی داشته است (7). علاوه بر این، احمدی و همکاران (1384) استفاده از 24- اپی براسینولید در گیاه کلزا باعث کاهش معنیدار مقدار پراکسیداسیون لیپیدها تحت شرایط تنش کم آبی گردید که نشان دهنده کاهش مقدار خسارت اکسیداتیو در این گروه بوده است (1). افزایش ترکیبات فنلی ناشی از کاربرد 24-اپی براسینولید بیانگر نقش آن در افزایش تولید ترکیبهای آنتی اکسیدانی و بهویژه ترکیبات فنلی است. نتایج بهدست آمده از این پژوهش بیانگر آن است که استفاده از تیمار محلولپاشی 24- اپی براسینولید موجب افزایشمعنیدار فنل کل در گیاه مرزه تابستانه شده است (شکل 4). از طرف دیگر، بررسیهای پژوهشگران نشان داده است که فلاونوئیدها با کاهش سیالیت غشاها، آنها را نسبت به عوامل اکسیداتیو مقاوم کرده و از انتشار رادیکالهای آزاد از خلال آنها جلوگیری میکنند (32). بررسیهای انجام شده در این پژوهش مشخص نمود که تیمار محلولپاشی پرولین موجب افزایشمعنیدار میزان فلاونوئید در این گیاه شده است (شکل 5).
کریما و همکاران (2005) طی تحقیقی در خصوص تأثیر برخی از اسید آمینهها بر رشد و درصد اسانس گیاه بابونه اعلام نمودند که محلولپاشی پرولین در شرایط تنش خشکی بهطور قابل توجهی درصد و عملکرد اسانس را در گیاهان بابونه افزایش داده است (39). در این آزمایش نیز بکار بردن پرولین موجب افزایش درصد اسانس (شکل 6) و افزایش معنیدار عملکرد اسانس (شکل 7) نسبت به شاهد شده است.
داود و همکاران (2014) اعلام نمودند که افزایش وزن تر گیاه در اثر کاربرد خارجی پرولین ممکن است به علت نقش فعال آن در تنظیم فشار اسمزی باشد که به نوبهی خود جذب آب را افزایش داده و رشد گیاه را بهبود میبخشد (27). کریما و عبدالواحد (2005) در آزمایشی دریافتند که محلولپاشی اسیدهای آمینهها از جمله پرولین باعث افزایش قابل توجه ارتفاع بوته، تعداد شاخههای فرعی، وزن تر و خشک گیاه بابونه میشود (39). حیات و همکاران (2012) گزارش دادند که استفاده از پرولین در محیط کشت تحت شرایط تنش شوری، موجب افزایش وزن خشک در یونجه شده است (35). بررسیهای محققین در گیاهان زیتون، لوبیا، جو و برنج تحت تنش شوری نیز نشان داد که محلولپاشی پرولین، پارامترهای رشدی این گیاهان را افزایش داده است (11، 12، 13، 65). نتایج حاصل از این آزمایش نیز بیانگر آن است که محلولپاشی پرولین موجب افزایش معنیدار شاخصهای رشد نسبت به شاهد گردید (شکلهای 8، 9 و 11).
بررسی کلی نتایج حاصل از این آزمایش نشان میدهد که محلولپاشی پرولین موجب افزایش معنیدار پرولین به میزان 4/394 درصد، شاخص کلروفیل به میزان 8/4 درصد، فنل کل به میزان 8/9 درصد، فلاونوئید به میزان 18 درصد، افزایش عملکرد اسانس به میزان 8/15 درصد، افزایش وزن تر اندام هوایی به میزان 8 درصد، افزایش وزن خشک اندام هوایی به میزان 8/7 درصد، وزن تر برگ و گل به میزان 8/6 درصد، وزن خشک برگ و گل به میزان 8 درصد، قطر ساقه به میزان 4/7 درصد نسبت به شاهد (عدم محلولپاشی) شده است. همچنین محلولپاشی پرولین فقط موجب افزایش درصد اسانس به میزان 7/5 درصد، تعداد شاخه جانبی به میزان 2 درصد شده است. با توجه به اثرات بسیار مهم این اسید آمینه در گیاهان به ویژه در ایجاد مقاومت در زمان تنش خشکی و با در نظر داشتن اینکه ایران کشوری است نسبتاً خشک و با بارندگی کم که در سالهای اخیر هم این مشکل روند فزآیندهای داشته است، بنابراین استفاده از این اسید آمینه جهت مقابله با تنش خشکی و افزایش معنیدار شاخصهای رشد و صفات بیوشیمیایی توصیه میشود.