Document Type : Research Paper
Authors
1 Biology department
2 Urmia University, Urmia, I.R. of Iran
3 Urmia university
Abstract
Salsola crassa is a perennial halophytic shrublet, commonly grow in saline habitats as well as on sand dunes of Urmia Lake region. Salsola crassa has many uses such as: fuel wood, medicinal uses, forages and fodders. High soil salinity is one of the inhibiting factors that affects forage production in rangelands, so that salinity is the main barrier for seed germination . Therefore, in this study, the effect of different levels of salinity (0, 200, 400 and 600 mM) on the germination traits and phenolic, anthocyanin, flavonoids, malondialdehyde and hydrogen peroxide content in Salsola crassa were investigated. A factorial experiment with a randomized complete block design including three replicates was conducted. The results showed that phenolic, anthocyanin and flavonoids contents increased under salinity stress (P˂0.05). Salinity levels showed different effects on hydrogen peroxide content, so that the lowest and highest hydrogen peroxide were observed in control and 400 mM plants, respectively. Malondialdehyde content of the seedlings was not significantly affected by salt stress in 600 mM, while 200 and 400 mM treatments showed a high concentration of malondialdehyde rather than control plants. There was a significant positive correlation (P0.84) between hydrogen peroxide content and anthocyanin, phenols and flavonoids contents of the seedlings. The overall results suggest that Salsola crassa seedling has a strong antioxidant system which can effectively scavenge reactive oxygen species in high salinity conditions.
Keywords
Main Subjects
تأثیر شوری بر جوانهزنی بذر و خصوصیات بیوشیمیایی گیاهچههای علف شور
(Salsola crassa M.B.)
ناصر عباس پور1*، مریم مسیبی1، نیر محمدخانی2 و فاطمه رحمانی1
1 ایران، ارومیه، دانشگاه ارومیه، دانشکده علوم، گروه زیست شناسی
2 ایران، میاندوآب، دانشگاه ارومیه، مرکز آموزش عالی شهیدباکری میاندوآب
تاریخ دریافت: 14/09/1399 تاریخ پذیرش: 25/10/1399
چکیده
Salsola crassa M.B. گیاهی بوتهای و چند ساله است که عموماً در مناطق شور و ماسهای اطراف دریاچهی ارومیه میروید. این گیاه دارای کاربردهایی همچون: مادهی سوختی، خواص دارویی و علوفه است. شوری بسیار بالای خاک، یکی از عوامل بازدارنده برای تولید علوفه در مراتع به شمار میرود. از سویی، شوری مانع اصلی برای تولید مثل گیاهان در مرحلهی جوانهزنی محسوب میشود. بنابراین، دراین مطالعه اثر سطوح مختلف شوری (0، 200، 400 و 600 میلیمولار برلیتر نمک NaCl) روی شاخصهای جوانهزنی و محتوای فنل، فلاونوئید، آنتوسیانین، مالون دی آلدهید و پراکسیدهیدروژن گیاه M.B. Salsola crassa مورد بررسی قرارگرفت. آزمایش بصورت فاکتوریل در قالب طرح بلوکهای کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که محتوای فنل، فلاونوئید و آنتوسیانین در اثر شوری افزایش پیدا کرد. شوری، اثرات متفاوتی بر محتوای پراکسیدهیدروژن داشت، به طوری که کمترین میزان پراکسیدهیدروژن در شاهد و بیشترین آن در تیمار 400 میلیمولار مشاهده شد. تفاوت معنیداری در محتوای مالون دی آلدهید تیمار 600 میلیمولار در مقایسه با نمونههای شاهد دیده نشد. اما تیمارهای 200 و 400 میلیمولار نسبت به گیاهان شاهد از محتوای مالون دی آلدهید بالایی برخوردار بودند. باتوجه به دادهها میتوان نتیجه گرفت که دانهرستM.B. Salsola crassa، دارای سیستم آنتیاکسیدانی قوی است که در شرایط شور، توانایی حذف گونههای فعال اکسیژن را دارد. همبستگی مثبت معنیداری (84/0<r، 01/0>P) بین محتوای پراکسیدهیدروژن و محتوای آنتوسیانین، فنول و فلاونوئید در دانهرستهای Salsola وجود داشت، همینطور بین فنول با فلاونوئید و آنتوسیانین همبستگی مثبت معنیداری مشاهده شد.
واژههای کلیدی: دانهرست، شاخصهای جوانهزنی، محتوای فنل
* نویسنده مسئول، تلفن: 09141472480 ، پست الکترونیکی: nabbaspour03@yahoo.com
مقدمه
یکی از مهمترین عوامل محدود کنندهی رشد گیاهان در نواحی خشک و نیمهخشک، شوری خاک است. تقریباً هفت درصد از مساحت کرهی زمین و پنج درصد از خاکهای حاصلخیز در دنیا، تحت تأثیر شوری قرار دارد (19). در کشور ایران، خاکهای قلیایی و شور در مناطق خشک و نیمهخشک توسعهی زیادی پیدا کرده است و سطحی معادل 25 میلیون هکتار از اراضی کشور را شامل میشود (19و 4). بنابراین در ارتباط با کاشت گیاهان در این مناطق باید به سازگاری آنها در مواجهه با شوری، توجه ویژهای داشت. جهت نیل به این هدف، شناخت و معرفی گونههای سازگار با شرایط بیابان از اهمیت ویژهای برخوردار است. یکی از حساسترین مراحل رشد در اکثر گونههای گیاهی به خصوص در شرایط شور، مراحل ابتدایی رشد میباشد. استقرار مطلوب گیاه در خاک، مستلزم جوانهزنی بذر و سازگاری با شرایط محیطی است. ویژگیهای جوانهزنی گونههای مختلف و حتی ارقام مختلف یک گونه ممکن است تحت تأثیر تنش شوری با یکدیگر متفاوت باشد (3). از سویی، در سالهای اخیر مصرف جوانههای گیاهان به علت داشتن مواد مغذی از جمله اسیدهای آمینه، فیبر، ویتامین، فلاونوئیدها و اسیدهای فنولیک مورد توجه قرارگرفته است (41). با وجود این، بیشتر مقالات منتشر شده بطور عمده روی جوانههای معمولی مثل گندم، ماش و سویا که به راحتی در دسترس مردم قرار دارند، متمرکز شدهاند. چنانچه با مطالعات بیشتر به خواص تغذیهای مفید سالسولا پی برده شود، جوانههای این گیاه را میتوان همچون تاج خروس (Amarantus cruentus L.) و کینوآ (Chenopodium quinoa Willd.) که هم اکنون نه تنها بسیاری از گیاهخواران، بلکه در رژیم غذایی مردم عادی نیز دیده میشود، به عنوان یک جوانهی خوراکی معرفی نمود (41 و 45). گیاه Salsola crassa M.B.از جمله گونههای ارزشمند مناطق اطراف دریاچهی ارومیه و متعلق به خانوادهی Chenopodiaceae میباشد. گیاهان این جنس با داشتن ویژگیهایی مانند مقاومت به خشکی، شوری، آفات و بیماریها، سیستم ریشهای عمیق، فشار اسمزی بالا و کارایی بالا دراستفاده از آب، به عنوان یک گیاه مهم علوفهای در زمینهای خشک و نیمه خشک محسوب میشود. این گیاه برای کاشت در مناطق شور، جایی که دیگر گیاهان تولید خوبی ندارند و یا در مناطقی که آبیاری تنها با آب شور امکان دارد، دارای اهمیت ویژهای است (3). استقرار ریشه در خاک و عدم تحرک گیاهان سبب توسعهی سازو کارهایی در آنها شده است تا بتوانند در مقابل شرایط نامطلوب محیطی مقاومت نمایند. از جملهی این سازوکارها سنتز متابولیتهای ثانویه مانند ترکیبات فنلی است. این ترکیبات با خواص آنتیاکسیدانی بسیار قوی که دارند، سبب برداشتن انواع اکسیژن واکنشگر (ROS) مانند رادیکال سوپر اکسید، هیدروژن پراکسید، رادیکال هیدروکسیل و اکسیژن یکتایی میشوند و با اینکار تحمل به شوری را در گیاه افزایش میدهند (9). فلاونوئیدها که از دستهی ترکیبات فنلی به شمار میروند با ممانعت از انتشار ROS ها میتوانند از تنش اکسیداتیو جلوگیری کنند (10). یکی از اعضای خانوادهی فلاونوئیدها، آنتوسیانینها میباشند که به عنوان رنگیزههای محافطتی به شمار میروند و با پاکسازی رادیکالهای آزاد، مانع واکنشهای اکسیژناسیون میشوند (18). افزایش آنتوسیانین در شرایط تنش به علت نقش حفاظت نوری آنها در حذف مستقیم ROS در هنگام تنش اکسیداتیو میباشد (49). درصورت عدم سمیتزدایی از ROS ها، کلروفیلها، پروتئینها، لیپیدهای غشایی و اسیدهای هستهای دچار آسیبهای جدی میشوند. محتوای مالون دی آلدهید که محصول پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی است، به عنوان شاخص عمومی از تخریب اکسیداتیو و پایداری غشای سلول در نظر گرفته میشود و برای شناسایی گونههای حساس یا متحمل به شوری مورد استفاده قرار میگیرد (8).
تاکنون مطالعات زیادی در خصوص تأثیر شوری بر مرحلهی جوانهزنی گیاهان انجام شده است. برای مثال Panoccio و همکاران (2014) در Chenopodium quinoa Willd. نشان دادند که صد در صد دانهها در شوری 200 میلیمولار کلریدسدیم جوانه زدند و حتی بیشترین سرعت جوانهزنی در مقایسه با تیمار شاهد و 100 میلیمولار، متعلق به تیمار 200 میلیمولار بود. همچنین Panahi و همکاران (2015) گزارش دادند که افزایش میزان شوری تا 300 میلیمولار باعث افزایش طول ریشه در گیاه Salsola orientalis S.G.Gmelin شده و سطوح شوری بالاتر، کاهش طول ریشه را باعث میشود. Jamil و همکاران (2006) با مطالعه بر چغندرقند (Beta vulgaris L.) و کلم (Brassica oleracea L.) نشان دادند که وزن تر گیاه در شرایط شوری کاهش پیدا میکند. گزارشهایی از تأثیر شوری بر سنتز و پایداری رنگدانههای فتوسنتزی و غیرفتوسنتزی که فتوسنتز و سیستمهای محافظتی وابسته به برخی رنگدانهها مانند فلاونوئیدها را متأثر میسازد، وجود دارد (13). باتوجه به عدم شناخت دقیق از گونههای هالوفیت انحصاری ایران در رابطه با میزان مقاومت آنها به شوری، الزامیست که مطالعات گستردهتری در این زمینه صورت گیرد تا با شناخت بهتری بتوان از گونههای هالوفیت بومی ایران جهت مدیریت اراضی در این مناطق استفاده نمود. پژوهش حاضر به منظور بررسی تأثیر سطوح شوری بر برخی ویژگیهای مورفوفیزیولوژیک این گونه به عنوان یک گیاه هالوفیت ارزشمند صورت گرفته است.
مواد و روشها
دراین تحقیق، بذر گیاه مورد مطالعه از منطقهی آق زیارت از مناطق حاشیهی دریاچهی ارومیه جمعآوری و به آزمایشگاه انتقال داده شد. بذرهای مورد نظر پس از خشک شدن، به مدت 5 دقیقه با محلول هیپوکلریت سدیم 2 درصد ضدعفونی و سپس پنج بار با آب مقطر آب کشی شدند. به منظور ایجاد تنش شوری، از محلول کلرید سدیم در غلظتهای 0، 200، 400 و 600 میلی مولار استفاده شد. پتری دیشها و بستر بذر (کاغذ صافی) در اتوکلاو استریل گردید. در داخل هر پتری 20 عدد بذر قرارگرفت و به مدت 5 روز در اتاقک رشد با دمای 25 درجهی سانتیگراد و شرایط تاریکی قرار داده شد. برای جلوگیری از تبخیر آب از پتریها، دور هرکدام از آنها توسط پارافیلم پوشیده شد. این پژوهش به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اجرا شد.
شاخصهای جوانهزنی: شمارش بذور جوانهزده بصورت روزانه در ساعتی معین تا پایان روز پنجم انجام شد. در هنگام شمارش، بذوری که طول ریشهچهی آنها دو میلیمتر یا بیشتر بود، به عنوان بذور جوانهزده در نظر گرفته شد. در روز پایانی آزمایش، طول گیاهچه با خطکش اندازهگیری شد و وزن تر آنها پس از اینکه نمونهها با آب مقطر شسته شده و با دستمال خشک شدند، توسط ترازوی دیجیتالی با دقت 001/0 گرم اندازهگیری شدند. به منظور تعیین وزن خشک گیاهچهها در هر تیمار، نمونهها در دستگاه آون با درجه حرارت 70 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت قرار داده شدند. پس از آن، وزن خشک نمونهها توسط ترازو سنجیده شد.
از شمارش بذور جوانه زده، چندین شاخص جوانهزنی دیگر نیز محاسبه شد که شامل درصد و سرعت جوانهزنی و میانگین زمان جوانهزنی میباشد.
100× (تعداد کل بذرها / تعداد بذور جوانه زده در روز آخر) = درصد جوانهزنی
به منظور اندازهگیری سرعت جوانهزنی از روش ماگویر (1962) و از فرمول زیر استفاده شد که در این فرمول Rs سرعت جوانهزنی ( تعداد بذر در روز)، Si تعداد بذر جوانه زده در هر شمارش و Di تعداد روز تا شمارش n ام بود.
Rs =
میانگین زمان جوانهزنی از طریق فرمول زیر محاسبه شد که در آن Ni تعداد بذور جوانه زده در روز i و Ti تعداد روز از شروع آزمایش میباشد (27).
MGT=
سنجش مقدار فنل کل: میزان ترکیبات فنلی براساس روش رنگسنجی فولین- سیوکالتیو و بر حسب منحنی استاندارد گالیک اسید در طول موج 725 نانومتر اندازهگیری شد (32). برای استخراج عصاره، 5/0 گرم از بافت تر گیاه به همراه 10 میلیلیتر متانول 80 درصد در هاون چینی ساییده شد. مخلوط حاصل به مدت 15 دقیقه در g 10000 در دمای 4 درجه سانتیگراد سانتریفیوژ شد. به 1 میلیلیتر عصارهی استخراجی، 9 میلیلیتر آب مقطر اضافه شد. در ادامه، یک میلیلیتر معرف فولین سیوکالتیو نیز اضافه و مخلوط به هم زده شد. بعد از 5 دقیقه 10 میلیلیتر کربنات سدیم 7 درصد اضافه و به مدت 90 دقیقه در دمای آزمایشگاه انکوبه گردید. بعد از مدت زمان ذکر شده جذب هریک از نمونهها توسط اسپکتروفتومتر قرائت و محتوای فنل کل بر حسب میلیگرم بر گرم وزن تر محاسبه شد.
سنجش میزان فلاونوئید کل: میزان فلاونوئید کل بر مبنای رنگسنجی آلومینیوم و با استفاده از روش Chang و همکاران (2002) تعیین گردید. 1/0 گرم از بافت تر گیاه به همراه 1 میلیلیتر آب دیونیزه در هاون ساییده شد. سپس به 5/0 میلیلیتر از نمونه ساییده شده، 5/1 میلیلیتر اتانول 95 درصد، 1/0 میلیلیتر آلومینیوم کلراید 10 درصد، 1/0 میلیلیتر استات پتاسیم 1 مولار و 8/2 میلیلیتر آب دیونیزه اضافه شد. مخلوط حاصل به مدت 45 دقیقه در دمای آزمایشگاه انکوبه گردید. پس از آن، جذب هریک از نمونهها در طول موج 415 نانومتر خوانده شد. جهت تعیین میزان فلاونوئید کل، منحنی استاندارد با استفاده از غلظتهای معلوم کاتچین تهیه گردید.
اندازهگیری آنتوسیانینها: برای اندازهگیری آنتوسیانین از روش Krizek و همکاران (1993) استفاده شد. بدین منظور 1/0 گرم وزن تر گیاه در mL 10 محلول متانول اسیدی (شامل 99 درصد متانول و 1 درصد اسیدکلریدریک) ساییده و عصارهی حاصل به مدت 10 دقیقه در g 6000 سانتریفوژ شد. پس از آن، محلول رویی به مدت یک شب در تاریکی قرار داده شد. جذب این ماده در طول موج nm 550 توسط اسپکتروفتومتر خوانده شد و غلظت آنتوسیانین با استفاده از ضریب خاموشی mM-1 cm-1 150 محاسبه شد.
سنجش مالون دی آلدهید (MDA): برای سنجش مالون دی آلدهید به عنوان شاخص پراکسیداسیون لیپید غشای سلولی از روش Heath و Packer (1969) استفاده شد، به این صورت که 2/0 گرم از بافت تر گیاهی در 5 میلیلیتر تری کلرو استیک اسید (TCA) 1/0 درصد ساییده شد. عصارهی حاصل با استفاده از دستگاه سانتریفوژ به مدت 5 دقیقه در g 5000 سانتریفوژ شد. به 1 میلیلیتر از محلول رویی حاصل از سانتریفوژ، 5 میلیلیتر محلول TCA 20 درصد و تیوباربیتوریک اسید (TBA) 5/0 درصد اضافه شد. مخلوط حاصل به مدت 30 دقیقه در دمای 95 درجهی سانتیگراد حمام آب گرم، حرارت داده شد. سپس بلافاصه لولهها در حمام یخ، سرد شدند و دوباره مخلوط به مدت 10 دقیقه در g 5000 سانتریفوژ گردید. شدت جذب این محلول با استفاده از اسپکتروفتومتر در طول موج 532 نانومتر خوانده شد. مادهی مورد نظر برای جذب در این طول موج، کمپلکس قرمز رنگ MDA-TBA میباشد. جذب بقیهی رنگیزههای غیراختصاصی در 600 نانومتر تعیین و از این مقدار کسر گردید. برای محاسبهی غلظت MDA از ضریب خاموشی معادل mM-1 Cm-1 155 و با استفاده از فرمول زیر محاسبه شد.
MDA(µmol / gFW) = [A532 – A600/155] × 1000
سنجش آب اکسیژنه: مقدار پراکسیدهیدروژن براساس واکنش H2O2 با یدید پتاسیم (KI) انجام شد (5). در این روش 5/0 گرم از بافت تر گیاهی در TCA 1/0 درصد ساییده شد. عصارهی حاصل به مدت 15 دقیقه در g 5000 سانتریفیوژ گردید. سپس به 500 میکرولیتر از محلول رویی، 500 میکرولیتر بافر پتاسیم فسفات mM 100 (pH=7) و 2 میلیلیتر پتاسیم یدید M 1 اضافه گردید. مخلوط واکنش به مدت یک ساعت در تاریکی در دمای اتاق قرار داده شد و سپس جذب نمونهها در nm 390 اندازهگیری شد. برای محاسبهی غلظت پراکسیدهیدروژن از منحنی استاندارد استفاده شد.
تحلیل آماری: دادههای حاصل از اندازه گیریها به وسیلهی نرم افزار آماری SPSS 16.0 مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفت و مقایسهی میانگین دادهها در سطح خطای 5 درصد (05/0P˂) با آزمون Duncan و رسم نمودارها با نرم افزار Excel 2007 انجام شد.
نتایج
نتایج حاصل از تجزیه واریانس شاخصهای رشدی نشان میدهد که تفاوت بین تیمارها در مورد درصد جوانهزنی، طول گیاهچه و وزن تر در سطح 1 درصد معنیدار و برای وزن خشک غیرمعنیدار بود (جدول1).
جدول1- تجزیه واریانس(میانگین مربعات) اثر تیمار شوری بر شاخصهای رشد گیاهچهی سالسولا
منبع تغییرات |
درجه آزادی |
درصد جوانهزنی |
طول گیاهچه |
وزن تر |
وزن خشک |
بین تیمارها داخل تیمارها (خطای آزمایش) |
3 8 |
**50/2181 75/52 |
**76/33 208/0 |
**050/0 001/0 |
ns 000/0 000/0 |
ضریب تغییرات (CV) |
- |
91/34 |
38/8 |
85/42 |
33/8 |
ns و ** به ترتیب نشاندهنده عدم تفاوت معنیدار و معنیداری در سطح احتمال 1 درصد میباشد.
جدول 2 آنالیز تجزیه واریانس فاکتورهای بیوشیمیایی را نشان میدهد. همانطور که در این جدول مشاهده میشود، تفاوت بین تیمارها در مورد H2O2، فنول، فلاونوئید و آنتوسیانین در سطح یک درصد معنیدار بود، اما درمورد MDA تفاوت در سطح پنج درصد معنیدار نبود.
جدول2- تجزیه واریانس فاکتورهای بیوشیمیایی (میانگین مربعات)
|
منبع تغییرات |
درجه آزادی |
H2O2 |
MDA |
فنول |
فلاونوئید |
آنتوسیانین |
|
بین تیمارها داخل تیمارها (خطای آزمایش) |
3 8 |
**25/1 004/0 |
*954/0 163/0 |
**61/363 02/20 |
**007/0 001/0 |
**001/0 000/0 |
ضریب تغییرات (CV) |
61/32 |
74/20 |
94/12 |
25/31 |
33/33 |
|
|
ns و ** به ترتیب نشاندهنده عدم تفاوت معنیدار و معنیداری در سطح احتمال 1 درصد میباشد.
تأثیر شوری بر شاخصهای رشد: تنش شوری به طور معنیداری باعث کاهش درصد و سرعت جوانهزنی در بذرهای سالسولای مورد نظر شد. بیشترین درصد جوانهزنی در تیمار شاهد (01/0 ± 98) و کمترین درصد جوانهزنی در تیمار 600 میلیمولار (7/4 ± 4/48) مشاهده شد. همچنین، گیاهان شاهد دارای بیشترین سرعت جوانهزنی و کمترین میانگین زمان جوانهزنی در مقایسه با سه تیمار دیگر بودند (جدول3).
بررسی نتایج حاصل از اندازهگیری طول گیاهچه نشان داد که طول گیاهچهی سالسولا با افزایش شوری در مقایسه با نمونههای شاهد (82/0 ± 5/8) به طور معنیداری (05/0>P) کاهش یافته است، اما بین تیمارهای 400 میلیمولار و 600 میلیمولار اختلاف معنیداری در طول گیاهچه مشاهده نشد (جدول3).
همچنین نتایج نشان داد، تنش شوری باعث کاهش وزن تر نمونههای تیمار شده با کلرید سدیم در مقایسه با تیمار شاهد شد، در حالی که بین وزن خشک نمونههای مورد پژوهش تأثیر معنیداری نداشت (جدول3).
جدول 3- مقایسهی میانگین شاخصهای جوانهزنی در غلظتهای مختلف شوری کلرید سدیم
تیمار |
درصد جوانهزنی (%) |
سرعت جوانهزنی (تعداد در روز) |
میانگین زمان جوانهزنی (روز) |
طول گیاهچه (cm) |
وزن تر گیاهچه (gr) |
وزن خشک گیاهچه (gr) |
شاهد |
a01/0 ± 98 |
a63/53 |
b01/3 |
a82/0 ± 5/8 |
a033/0 ± 46/0 |
a003/0 ± 057/0 |
mM 200 |
b24/2 ± 77/92 |
b96/25 |
a44/3 |
b61/0 ± 16/3 |
b001/0 ± 27/0 |
a002/0 ± 056/0 |
mM 400 |
c52/6 ± 25/49 |
c14 |
a43/3 |
c30/0 ± 83/1 |
c013/0 ± 19/0 |
a003/0 ± 057/0 |
mM 600 |
d76/4 ± 4/48 |
c13/13 |
a36/3 |
c31/0 ± 06/1 |
c012/0 ± 17/0 |
a002/0 ± 057/0 |
حروف یکسان در هر ستون بیانگر عدم اختلاف معنیدار در سطح 05/0P˂ با استفاده از آزمون دانکن است.
تأثیر شوری بر محتوای فنل کل، فلاونوئید و آنتوسیانین: باتوجه به نتایج حاصل از مقایسهی میانگین دادهها، در محتوای فنل کل تیمارهای 200، 400 و 600 میلیمولار اختلاف معنیداری دیده نشد، اما هر سه تیمار، دارای سطح فنل کل بالاتری نسبت به نمونههای شاهد بودند (شکل1). مشابه چنین نتایجی در محتوای فلاونوئید کل و آنتوسیانین نیز مشاهده شد (شکلهای2 و 3).
اثر شوری بر میزان مالون دی آلدهید (MDA): نتایج نشان داد میزان MDA با افزایش شوری در تیمارهای 200 و 400 میلیمولار افزایش، اما در تیمار 600 میلیمولار کاهش یافت، بهگونهای که بین تیمارهای شاهد ( uM/g Fw42/2) و 600 میلیمولار (uM/g Fw59/2) اختلاف معنیداری دیده نشد (شکل 4).
شکل 1- محتوای فنل کل در نمونههای شاهد و تیمارهای مختلف شوری
شکل 2- محتوای فلاونوئید در نمونههای شاهد و تیمارهای مختلف شوری
شکل 3- محتوای آنتوسیانین در نمونههای شاهد و تیمارهای مختلف شوری
شکل 4- محتوای مالون دی آلدهید در نمونههای شاهد و تیمارهای مختلف شوری
اثر شوری بر میزان پراکسیدهیدروژن: نتایج بدست آمده از تجزیه واریانس دادهها نشان داد که شوری تأثیر معنیداری بر میزان پراکسید هیدروژن تیمارها داشت به طوری که بیشترین میزان پراکسیدهیدروژن در تیمار 400 میلیمولار (005/0± 23/2) و کمترین آن در تیمار شاهد (034/0± 86/0) بود (شکل5).
جدول 4 همبستگی بین صفات بیوشیمیایی مورد بررسی را در گیاهچهی سالسولای تحت تنش شوری نشان میدهد. همبستگی بین H2O2 با فنول، فلاونوئید و آنتوسیانین در سطح یک درصد معنیدار (8/0<r) بود. همچنین همبستگی مثبت معنیداری بین فنول با فلاونوئید و آنتوسیانین در سطح یک درصد (7/0<r) مشاهده شد.
شکل 5- محتوای پراکسید هیدروژن در نمونههای شاهد و تیمارهای مختلف شوری
جدول 4- ضرایب همبستگی بین صفات بیوشیمیایی در گیاهچهی سالسولا تحت تنش شوری
صفات |
H2O2 |
MDA |
فنول |
فلاونوئید |
آنتوسیانین |
H2O2 |
1 |
|
|
|
|
MDA |
593/0 * |
1 |
|
|
|
فنول |
943/0 ** |
626/0 * |
1 |
|
|
فلاونوئید |
837/0 ** |
470/0 |
879/0 ** |
1 |
|
آنتوسیانین |
890/0 ** |
605/0 * |
795/0 ** |
657/0 * |
1 |
**و * به ترتیب نشاندهنده معنیداری در سطح احتمال 1 و 5 درصد و عدم تفاوت معنیدار میباشد.
بحث
کمبود آب شیرین و شوری خاک در مناطق اطراف دریاچهی ارومیه، پوشش گیاهی منطقه را تحت تأثیر قرار داده است. شوری خاک میتواند موجب تأخیر یا عدم جوانهزنی و رشد و نمو بذر پس از جوانهزنی شود (7). نتایج پژوهش حاضر نشان داد که تنش شوری به طور معنیداری باعث کاهش درصد و سرعت جوانهزنی در گیاه مورد مطالعه شد. دشتبانی و همکاران (1396) در مطالعهی دو گیاه هالوفیت Puccinellia distans Parl. و Aeluropus littoralis Parl. نشان دادند که با افزایش میزان نمک تا 500 میلیمولار، شاخصهای جوانهزنی بذر از جمله درصد جوانهزنی، میانگین جوانهزنی روزانه و طول گیاهچه نسبت به تیمار شاهد کاهش یافته است. در برخی از گزارشها آمده است که بهترین محیط برای جوانهزنی هالوفیتها، بسترهای فاقد نمک میباشد (22، 29 و 39)، که دادههای ما با این تحقیقات مطابقت دارد. عدم جوانهزنی یا تأخیر در آن میتواند به علت به هم خوردن تعادل یونی گیاه، در شرایط تنش شوری باشد. غلظتهای بالای کلرید سدیم با افزایش فشار اسمزی محلول و کاهش جذب آب از طریق بذر، بر روی فعل و انفعالات حیاتی بذر تأثیر میگذارد. بذرها برای انجام فعالیتهای حیاتی و شروع جوانهزنی به آب کافی نیاز دارند. چنانچه جذب آب دچار اختلال شود و یا با سرعت کمتری انجام گیرد، فعل و انفعالات داخل بذر نیز به آهستگی صورت گرفته و مدت زمان خروج ریشهچه از بذر افزایش مییابد، به این ترتیب سرعت جوانهزنی کاهش مییابد (46). مصلحآرانی و همکاران (1392) با مطالعه بر روی دو گونهی مختلف سالسولا
S. tomentosa (MOQ.) Spach و S. imbricate L. نشان دادند که با افزایش شوری، درصد و سرعت جوانهزنی بذر در هر دو گونه کاهش یافت. نتایج مشابه در مطالعات Bueno و همکاران (2017) که بر روی گیاه هالوفیت Atriplex prostrate L. و Panuccio و همکاران (2014) که روی گیاهChenopodium quinoa Willd. صورت گرفت، بدست آمده است. این محققین گزارش دادند که درصد و سرعت جوانهزنی و طول گیاهچههایی که تحت تیمار شوری بودند، در مقایسه با تیمار شاهد، کاهش نشان داده است. در این پژوهش، Salsola crassa M.B. در شوری 600 میلی مولار 4/48 درصد جوانهزنی داشت که نشان از مقاومت آن به شوری بود. بررسی مطالعات پژوهشگران نشان میدهد که کاهش میزان جوانهزنی بین گونههای مختلف هالوفیتها متفاوت است. گزارش شده است که گیاه Salicornia virginica L. در شوری 1700 میلی مولار نیز قادر به جوانهزنی میباشد (17). برخی از هالوفیتها در شرایط شوری متوسط دارای زندگی متعادلی هستند، اما وقتی که شوری از حد مشخصی بگذرد، رشد آنها کم میشود (20). نتایج حاصل از بررسی اثر شوری بر طول گیاهچه و وزن تر گونهی مورد مطالعه، نشان دهندهی کاهش این صفات با افزایش سطح شوری بود. کاهش رشد اجزای گیاهچه در شرایط شوری در بذر بادامزمینی (Arachis hypogaea L.) نیز مشاهده شده است (1). این محققین بیان کردند که تحت تنش شوری، انرژی زیادی جهت تنظیم اسمزی صرف میشود که این صرف انرژی، باعث کاهش کارایی ریشه در تامین عناصر غذایی و آب برای سایر اندامها میشود که این مسئله بر رشد و اندامزایی گیاه اثر منفی گذاشته و باعث کاهش وزن ریشهچه و ساقهچه و در نهایت گیاهچه میشود. گزارش شده است، ترشح آنزیمهای لیپاز و آمیلاز بذرهایی که در محیط شور قرار دارند، دچار اختلال می شود، در نتیجه مواد اندوختهی بذر، تجزیه نشده و انرژی لازم جهت خروج ریشهچه و ساقهچه از پوستهی دانه فراهم نمیشود و یا رشد به کندی صورت میگیرد (36). از سویی گزارش شده است که یون کلر بر روی رشد طولی گیاهچه اثر منفی دارد (26). محققین بر این باورند که یونهای مضر بر تراوایی غشای پلاسمایی تاثیر منفی میگذارند و گیاهانی که در بسترهای شور، توانایی تولید گیاهچههای قویتری دارند، میتوانند از پوشش گیاهی بهتری نیز برخوردار باشند (6، 48 و 50). از این نظر، سالسولا به عنوان گیاهی کاربردی با برخی از ویژگیهای تغذیهای مفید و همچنین به عنوان یک محصول اقتصادی، میتواند برای احیای زمینهای شور و نیمه خشک حاشیهی دریاچهی ارومیه مفید باشد.
در تحقیق حاضر، بجز تیمار شاهد سایر تیمارها از سطح فنل بالایی برخوردار بودند. با توجه به اینکه در گزارشات نشان داده شده است، انباشتگی ترکیبات فنلی در استرسهای زیستی و غیر زیستی مشاهده میگردد (34). همچنین ترکیبات فنلی دارای خاصیت آنتی اکسیدانی هستند و با غیر فعال کردن رادیکالهای آزاد یا جلوگیری از تجزیهی هیدروپراکسیدها به رادیکالهای آزاد، در بافتهایی که در معرض تنشهای محیطی قرار میگیرند، به حفظ بقای گیاه کمک میرسانند (42). بنابراین احتمالا افزایش محتوای فنلی در بافتهای گیاهی تحت تنش شوری در تعدادی از گیاهان مبنی بر تنظیمات فرا دستی آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز است (35، 36 و 39). در مطالعهای که Panoccio و همکاران (2014) روی بذرهای Chenopodium quinoa Willd. تحت تأثیر تنش شوری انجام دادند، مشاهده نمودند که محتوای فنل کل دانه رستهای تحت تیمار شوری در مقایسه با گیاهان شاهد، افزایش چشمگیری داشته است (39). Reginato و همکاران (2014) که به بررسی هالوفیت Prosopis strombulifera L. پرداختند، نشان دادند که انباشتگی ترکیبات فنلی در گیاهانی که تحت تنش شوری قرار دارند، میتواند با حذف گونههای فعال اکسیژن که حین استرس اکسیداتیو تولید شده، به حفاظت از ماشین فتوسنتزی کمک کند (28). بنابراین، بنظر میرسد که تحمل به شوری بوسیلهی افزایش سطوح آنتی اکسیدانی جهت سمیت زدایی گونههای فعال اکسیژن افزایش مییابد. طبق پژوهش حاضر، شوری باعث افزایش محتوای فنل کل در مقایسه با شاهد شد و این مسئله این فرضیه را تایید میکند که گیاهان متحمل به شوری، سیستمهای سودمندی برای تولید متابولیتهای ثانویه دارند که این سیستمها نه تنها برای خود گیاه مفید میباشد، بلکه به عنوان محصولات غذایی و دارویی میتواند در خدمت بشر قرارگیرد.
باتوجه به نتایج بدست آمده، محتوای فلاونوئیدها در سطوح مختلف شوری در مقایسه با تیمار شاهد افزایش یافت. همچنین، همبستگی مثبت معنیداری (8/0<r، 01/0>P) بین محتوای آنتوسیانین، فنول و فلاونوئید وجود داشت. در گیاهان تحت تنش شوری، تولید و انباشتگی ترکیبات پلی فنلی به ویژه فلاونوئیدها جهت جاروب کردن ROS ها، تحریک میشود (25و 35). از سویی، ترکیبات فلاونوئیدی با تجمع در واکوئولها و در ارتباط نزدیک با یک آنزیم پراکسیداز واکوئلی در جهت سم زدایی آب اکسیژنه که از سایر بخشهای سلولی میرسد، عمل میکند (47).
نتایج پژوهش حاضر نشان داد که گونهی مورد مطالعه در مواجهه با تنش شوری مقادیر بالایی آنتوسیانین تولید میکند. آنتوسیانینها بخش مهمی از متابولیتهای ثانویهی گیاهی و از خانوادهی ترکیبات فلاونوئیدی هستند (50). مطابق نظر Chaker-Scott (1999) تولید و تجمع آنتوسیانینها در ریشه، ساقه و به ویژه بافتهای برگی میتواند موجب افزایش مقاومت گیاه به برخی از تنشهای محیطی شود (16). آنتوسیانینها از طریق مهار رادیکالهای آزاد، نقش قابل توجهی در سازگاری با شوری بازی میکنند (27). باتوجه به مقادیر آنتوسیانین مشاهده شده در این مطالعه، میتوان گفت که Salsola crassa M.B. در مقایسه با سویا (25)، گندم سیاه (11)، تاج خروس و کینوا (40) از محتوای آنتوسیانین بیشتری برخوردار است. در دههی گذشته استفاده از بذور گیاهان همخانوادهی سالسولا مثل تاج خروس و کینوا به عنوان یک نوع مادهی غذایی مفید، نه تنها در رژیم غذایی عموم مردم، بلکه در رژیم افرادی که از بیماری سلیاک که نوعی آلرژی به غلات میباشد، گسترش یافته است (15). این بذور که شبه غلات نامیده میشوند، دارای ارزش غذایی بالایی هستند که میزان ارزشمندیشان مستقیماً با کمیت و کیفیت پروتئین، محتوای چربی و پتانسیلهای آنتی اکسیدانی آنها در ارتباط است. مطالعهی حاضر ارزش غذایی جوانههای سالسولا را به عنوان منبع خوبی از آنتی اکسیدانها نشان داده است. شاید همانگونه که Pasko و همکاران (2009) پیشنهاد دادند که میتوان از جوانههای تاج خروس و کینوآ در سالادها و ساندویچها و نان استفاده نمود، بتوان جوانههای سالسولا را وارد رژیم غذایی انسان نمود.
دراین تحقیق سطح پراکسیداسیون لیپیدی تیمارهای 200 و 400 میلیمولار به صورت معنیداری بالاتر از تیمار شاهد بود. با افزایش شوری، انتظار میرفت محتوای MDA تیمار 600 میلی مولار افزایش پیدا کند. اما نتایج نشان داد نه تنها میزان MDA افزایش پیدا نکرد، بلکه به سطحی رسید که بین تیمارهای شاهد و 600 میلی مولار اختلاف معنی داری دیده نشد، مشابه چنین نتیجهای در گیاه هالوفیت Suaeda salsa Pall (L.) نیز مشاهده شد (38). اینگونه بنظر میرسد که در گیاه مورد نظر در شوریهای بالاتر، سیستمهای آنتیاکسیدانی قویتری شروع به فعالیت میکنند تا با از بین بردن رادیکالهای آزاد به طور مستقیم و یا توسط زیمایههای پاداکساینده، خسارت ناشی از این انواع فعال را کاهش دهند و گیاه را از آسیبهای ناشی از فعالیت گونههای فعال اکسیژن حفظ کنند، در نتیجه پراکسیداسیون لیپیدی شامه کاهش یابد. در مطالعه حاضر همبستگی مثبت معنیداری بین محتوای مالون دی آلدهید، پراکسید هیدروژن و فنول در سطح پنج درصد وجود داشت.
تاکنون بسیاری از محققان، افزایش انواع فعال اکسیژن به ویژه پراکسیدهیدروژن را که یکی از پایدارترین گونههای فعال اکسیژن است و منجر به آسیب بافتهای گیاهی میگردد، در پاسخ به عوامل نامناسب محیطی مانند تنشهای سرما، شوری، فلزات سنگین و خشکی گزارش کرده اند. جالب توجه است که در تحقیق حاضر با افزایش شوری، یک کاهش معنی دار در محتوای پراکسیدهیدروژن تیمار 600 میلی مولار مشاهده شد. Cai-Honga و همکاران (2005) نیز با بررسی تأثیر شوری بر گیاه Suaeda salsa Pall(L.) به نتایج مشابهی دست یافتند. این محققین نشان دادند که علت کاهش پراکسیدهیدروژن در تیمار شوری با افزایش میزان آسکوربیک اسید، گلوتاتیون، آسکوربات پراکسیداز و کاتالاز ارتباط دارد. انباشتگی پراکسید هیدروژن میتواند منجر به تنش اکسایشی درگیاه شده و در متابولیسم کلی یاخته اختلال ایجاد کند (33). بنابراین میتوان نتیجه گرفت که هالوفیت Salsola crassa M.B. با داشتن یک سیستم کارآمد جاروکنندگی H2O2 که مسئول حفاظت از استرس اکسیداتیو حین تنش شوری است، توانسته بقای خود را در شرایطی حفظ کند که شاید برای تعداد زیادی از گیاهان غیرقابل تحمل باشد.
نتیجهگیری
بررسیهای انجام شده در این پژوهش نشان داد که شوری تأثیر معنیداری بر ویژگیهای جوانهزنی بذرSalsola crassa M.B. داشت. با افزایش شوری، درصد و سرعت جوانهزنی کاهش پیدا کرد. همچنین، طول و وزن تر گیاهچه نیز بر اثر شوری کاهش یافت. محتوای فنل، فلاونوئید و آنتوسیانین با افزایش شوری به طور قابل توجهی افزایش پیدا کرد. اینگونه به نظر می رسد که افزایش این ترکیبات در پاسخ به افزایش گونههای فعال اکسیژن حاصل از تنش شوری، صورت گرفته است. باتوجه به نتایج به نظر میرسد گیاه سالسولا در شوری 600 میلیمولار با کنترل پراکسیداسیون لیپیدی و محتوای پراکسیدهیدروژن توانسته تنش را تحمل کند. به عبارتی میتوان گفت که وجود سیستمهای آنتیاکسیدانی قوی و مهار رادیکالهای آزاد گیاه Salsola crassa M.B. را قادر میسازد تا در زمینهای بسیار شور حاشیهی دریاچهی ارومیه به بقای خود ادامه دهد.