Document Type : Research Paper
Authors
1 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Urmia University, Urmia-Iran.
2 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Urmia University, Urmia- Iran.
Abstract
Dragon's head, one of the mint family plants with 30% oil and mucilage in its seeds. In order to evaluate the response of plant to nitrogen fertilizers in saline soils, a factorial experiment was conducted based on randomized complete block design with three replications in 2018 at Urmia University. Treatments included nitrogen fertilizer (urea, Azotobacter as a foliar application and Azotobacter as a seeds inoculant and no-fertilizer as control), and two planting bed, saline and normal, with conductivity of 6.7 and 0.91 ds/m respectively. The highest amount of catalase, ascorbate peroxidase and activity total phenol content wasto plants grown under saline soil without any nitrogen fertilizer. However, their values decreased significantly for all fertilizer treatments. All constituents of seed mucilage were higher in non-saline conditions. While application of urea increased rhamnose content, Azotobacter inoculation caused xylose, glucose and galactose content to be increased under non-saline condition. Urea was preferred for the production of raffinose, arabinose, galacturonic acid and glucuronic acid. Salinity, likewise fertilizer treatments had no significant effect on oil content and mucilage. In all treatments, salinity increased the antioxidants, which was related to plant response to stress conditions. In the case of soluble sugars, nitrogen fertilizers prevented excessive reduction and moderated this amount. Despite increasing saturated and unsaturated fatty acids under soil salinity, fertilizer treatments increased the saturated fatty acids (stearic, palmitoleic, palmitic and myristic) against decreasing unsaturated fatty acids (linolenic, linoleic and oleic).
Keywords
Main Subjects
پاسخ آنزیمی، ترکیبات موسیلاژ و اسیدهای چرب گیاه بالنگوی شهری به منابع شیمیایی و بیولوژیک نیتروژن در شرایط تنش شوری
نیلوفر باقری و علیرضا پیرزاد*
ایران، ارومیه، دانشگاه ارومیه، دانشکده کشاورزی، گروه تولید و ژنتیک گیاهی
تاریخ دریافت: 05/02/1399 تاریخ پذیرش: 25/10/1399
چکیده
بالنگوی شهری یکی از گیاهان خانواده نعناعیان که دارای 30% روغن و موسیلاژ دانه میباشد. برای ارزیابی تاثیر منابع مختلف نیتروژن در شرایط شوری، آزمایشی در قالب فاکتوریل بر پایه طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1397 در دانشگاه ارومیه انجام شد. تیمارهای آزمایش متشکل از چهار نوع کود نیتروژنه که شامل (کود اوره در فاز رویشی، ازتوباکتر به دو صورت محلولپاشی و بذرمال (تیمار بذرمال در زمان کاشت با بذور مخلوط شده و تیمار محلولپاشی در فاز رویشی اضافه گردید) و تیمار بدون کود بهعنوان شاهد) و دو بستر خاک (غیر شور 91/0 و شور 70/6 دسیزیمنس بر متر) مرتب شدند. بیشترین میزان فعالیتهای آنزیم کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و محتوای فنل کل مربوط به گیاهان رشد کرده در خاک شور بدون تیمار کودی بود. کلیه ترکیبات موجود در موسیلاژ بالنگو در شرایط غیر شور بیشتر بود. تیمار بذرمال ازتوباکتر برای زایلوز، گلوکز و گالاکتوز، و تیمار اوره برای رامنوز بیشترین مقادیر را در شرایط غیرشور نشان دادند. کاربرد اوره برای تولید رافینوز، آرابینوز، گالاکتورونیک و گلوکورونیک اسید برتری داشت. شوری و تیمارهای کودی تأثیر معنیداری روی درصد روغن و موسیلاژ نداشتند. در کلیه تیمارهای کودی، شوری باعث افزایش میزان آنتیاکسیدانتها شد. در مورد قندهای محلول کودهای نیتروژنه از کاهش بیشازحد جلوگیری کرده و باعث تعدیل این مقدار شد. باوجود افزایش اسیدهای چرب اشباع و غیراشباع در شرایط شوری خاک، تیمارهای کودی باعث افزایش اسیدهای چرب اشباع (استئاریک، پالمیتولئیک، پالمتیک و میریستیک) و کاهش اسیدهای چرب غیراشباع (لینولنیک، لینولئیک و اولئیک) شدند.
واژه های کلیدی: آنتیاکسیدانت، ازتوباکتر، اسید چرب، بالنگوی شهری، فنل کل
* نویسنده مسئول، تلفن: 09141471338 ، پست الکترونیکی: a.pirzad@urmia.ac.ir
مقدمه
بالنگوی شهری از خانواده Lamiaceae میباشد که در ایران با 46 جنس و 410 گونه و زیرگونه بهخوبی گسترش دارد. دانههای بالنگو کشیده و به رنگ سیاه میباشد که بهمحض جذب آب یک لایه موسیلاژ تمام اطراف دانه را میپوشاند (6). بالنگو دارای 5 گونهL. canescens, L. iberica, L.peltata, L. baldashuanica و L. royleana میباشد که در آسیا و اروپا رشد و توسعهیافتهاند. این گیاه در ایران در استانهای گلستان، آذربایجان شرقی، آذربایجان غربی، کردستان، کرمانشاه، همدان، لرستان، اصفهان، چهارمحال بختیاری، فارس، سمنان و تهران پراکنش دارند (12). دانههای گونه L. iberica تا 30 درصد روغن دارد که این روغن در صنایع شیمیایی، بهداشتی و غذایی مورداستفاده قرار میگیرد. دانههای بالنگو شهری دارای موسیلاژ میباشد که در مصارف گوناگونی ازجمله در صنایع بهداشتی، دارویی و غذایی کاربرد داشته و در درمان برخی اختلالات عصبی، کبدی و بیماریهای کلیوی به کار میروند (6;10).
شوری خاک یکی از مهمترین موانع تولید محصولات کشاورزی در جهان بهویژه در مناطق خشک و نیمهخشک میباشد (19). این تنش از مهمترین و متداولترین تنشهای محیطی در سطح جهان و ایران است که پیشبینی میشود افزایش خاکهای شور، باعث کاهش 25% از اراضی قابلکشت در 25 سال آینده شود (9). از مهمترین آثار تنش شوری به کاهش آب قابلاستفاده گیاه، ایجاد مسمومیت گیاه توسط برخی یونهای سمی، کاهش جذب عناصر غذایی ضروری، ناهنجاریهای تغذیهای، کاهش رشد و کیفیت محصول میتوان اشاره کرد (31). شوری همچنین باعث ایجاد تنش اکسیداتیو نیز میشود (42). یکی از پاسخهای گیاه به شوری، تجمع ترکیبات در راستای فعالیت آنتی اکسیدانتی و افزایش مقاومت اجزای سلولی به رادیکالهای آزاد میباشد غلظت آنزیمها و آنتیاکسیدانتهای گیاهی پس از مواجهه گیاه یا شوری بهسرعت افزایش یافته و هزینههای پاسخ گیاه به تنش را تعدیل میکنند (18;46). کاهش موسیلاژ دانه (35) و روغن دانه (38) در سطوح شوری بیانگر استفاده بیشتر گیاه از ذخایر هیدروکربنهای نامحلول در اثر تنش شوری است (35).
نیتروژن از مهمترین عناصر مورد نیاز رشد و نمو گیاه است که به مقادیر بیشتری از عناصر دیگر مورد نیاز گیاه است (32;47;48) از طرف دیگر مدیریت تغذیه گیاهی مخصوصاٌ مقدار و فرم کاربرد کودهای نیتروژنی تأثیر قابل ملاحظه ای بر رشد گیاه و جذب دیگر عناصر غذایی بویژه تحت شرایط تنشی دارد (24;44). استفاده از کودهای زیستی در کشاورزی باهدف حذف یا کاهش مصرف کودهای شیمیایی و همچنین افزایش ایمنی و سلامت محصولات تولیدی میباشد (17;29;33). در یک مطالعه، بالاترین میزان نیتروژن باعث کاهش فعالیت آنتیاکسیدانتی در گیاه ریحان شد (34). همچنین، در کنگر فرنگی با کود اوره از صفر به 200 کیلوگرم نیتروژن در هکتار محتوی فنل و فلاونوئید کل و فعالیت آنتیاکسیدانتی گیاه کاهش یافت (4). در بررسی کودهای شیمیایی و زیستی مشخص شد که مصرف کودهای زیستی نقش مفیدی در افزایش عملکرد موسیلاژ گیاه اسفرزه دارد (7). در آفتابگردان، کاربرد کود زیستی باعث افزایش عملکرد و محتوای روغن دانه شد که دلیل آن را بهبود شرایط تغذیهای گیاه دانستند (16). در گندم، تلقیح با باکتری ازتوباکتر باعث افزایش مقدار قندهای محلول شد (5). با توجه به کاهش عملکرد گیاه در خاک شور، و نیاز به تامین نیتروژن گیاه در شرایط شوری خاک، بررسی و مطالعه پاسخ آنزیمی، و ترکیبات موسیلاژ و اسیدهای چرب دانه گیاه دارویی بالنگوی شهری به منابع شیمیایی و بیولوژیک نیتروژن در شرایط خاک شور ضرورت دارد که از اهداف اصلی این پژوهش میباشد.
مواد و روشها
این آزمایش در سال 1397 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه ارومیه واقع در استان آذربایجان غربی با طول جغرافیایی 44 درجه و 58 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 37 درجه و 39 دقیقه شمالی و ارتفاع 1363 متر از سطح دریا انجام شد. شرایط آب و هوایی منطقه در سال آزمایش در نمودار 1 ، و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی هر دو نوع بستر کاشت در جدول 1 نشان داده شده است. آزمایش بهصورت فاکتوریل در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل چهار نوع از کود نیتروژنه شامل (کود اوره، ازتوباکتر بهصورت محلولپاشی (غلظت 1 گرم در لیتر)، ازتوباکتر بهصورت بذرمال (100 گرم در هکتار) و تیمار بدون کود بهعنوان شاهد) و دو بستر خاک (غیر شور 91/0 و شور 70/6 دسی زیمنس بر متر) بودند. خاک شور از یک منطقه به محل آزمایش (مزرعه تحقیقاتی دانشگاه ارومیه) منتقل شد، و پس از خاکبرداری و ایجاد ایزولاسیون توسط نایلون 4 لایه، یک مزرعه به عمق 50 سانتیمتر از خاک شور درست شد (جدول 1). تعداد کل واحدهای آزمایشی 24 عدد که اندازه هر کرت 200×50 سانتی متر با 4 ردیف کاشت بود. طول دوره رشد بالنگوی شهری در شرایط اعمال شده سه ماه بود. تیمار کود اوره در دو مرحله (9 و 11 هفته پس از کاشت) بهصورت دستی و به مقدار 50 کیلوگرم نیتروژن در هر هکتار با توجه به نیاز گیاه و آزمایش خاک (جدول 1) داده شد. کود بیولوژیک (جمعیت آن 109 در هر گرم و تهیهشده از شرکت زیست فناور سبز) در شرایط بذرمال در هنگام کاشت بذور در کرت کود در شرایط مزرعه با بذور بالنگوی شهری (تهیهشده از موسسه تحقیقاتی کشاورزی دیم کشور) مخلوط شده (طبق دستورالعمل، کود باکمی آب، مرطوب گردید و سپس با بذر مخلوط شدند و در بستر موردنظر کشت شدند) و در تاریخ 21 اسفندماه کشت شدند. در تیمارهای محلولپاشی 11 هفته بعد از کاشت (باز شدن کامل سیزدهمین جفت برگ) ازتوباکتر با آب مخلوط شده و داخل سمپاش کوچک ریخته وبر روی گیاهان اسپری شد. چون گیاه در شرایط دیم کشتشده بود فقط بعد از کاشت بذور یک مرحله آبیاری با آبپاش انجامگرفته و بعداً نیاز آبی گیاه با آب باران تأمین گردید. علفهای هرز با وجین دستی مکرر انجام شد طوری که مزرعه عاری از علف هرز بود. آبیاری بر اساس نیاز گیاه یعنی با رسیدن به 70 درصد ظرفیت زراعی به ظرفیت زراعی رسانده شد. بهمنظور اندازهگیری صفات مورد نظر برداشت نمونهها 13هفته بعد از کاشت در مرحله 80-70 درصد گلدهی و در رسیدگی کامل گیاه (زمانی که 80% از بذور سفت شده اند) در 3 و 9 تیرماه 97 در دو مرحله انجام گرفت.
|
نمودار 1- مجموع بارندگی، متوسط دمای ماهانه هوا و رطوبت نسبی برای فصل رشد 1397 در ارومیه، ایران. |
جدول 1- ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک |
|||||||||
%N نیتروژن |
%CCE کربنات کلسیم معادل |
%OM مواد آلی |
%OC کربن آلی |
EC (dS m-1) |
رس Clay |
سیلت Silt |
شن Sand |
بافت خاک Soil texture |
پارامترهای آنالیز خاک |
|
% |
|
|||||||
19/0 |
93/6 |
07/2 |
20/1 |
91/0
|
41 |
32 |
27 |
رسی لومی Clay Loam |
خاک غیر شور non-saline soil |
21/0 |
83/9 |
69/2 |
56/1 |
70/6 |
40 |
36 |
24 |
رسی لومی Clay Loam |
خاک شور saline soil |
اندازهگیری صفات بیوشیمیایی: نیم گرم از نمونه برگی را در تاریخ 20/3/97 (90 روز پس از کاشت) برداشت کرده و با استفاده از هاون چینی کاملاً سرد و نیتروژن مایع هموژن شد و سپس 5 میلیلیتر از بافر فسفات سرد (اسیدیته 5/7) حاوی EDTA 5/0 میلی مولار به آن اضافه شد. سپس به لولهآزمایش منتقلشده و به مدت 15 دقیقه در دمای 4 درجه سانتیگراد با سرعت 15000 دور در دقیقه سانتریفیوژ داده شدند (3).
تعیین میزان فنل کل: عصاره با غلظت 1 به 10 میلیگرم در لیتر تهیهشده و 5/0 میلیلیتر از هر عصاره با 25 میلیلیتر فولین سیو کالتیو 2/0 نرمال مخلوط و به مدت 5 دقیقه هم زده شد. سپس، 2 میلیلیتر محلول کربنات سدیم 20% (20 گرم نمک کربنات سدیم در 100 میلیلیتر آب حل شد تا محلول 20% کربنات سدیم تهیه شود) اضافه شد. جذب نمونهها بعد از 2 ساعت قرار گرفتن نمونهها در دمای اتاق توسط اسپکتروفتومتر با طولموج 76 نانومتر اندازهگیری شد (36).
تعیین میزان فلاونوئید کل: عصاره با غلظت 10 میلیگرم بر میلیلیتر تهیه شد و 5/0 میلیلیتر از عصاره در 5/1 میلیلیتر متانول حل و 1/0 میلیلیتر آلومینیوم کلراید 10% به آن اضافهشده و سپس 1/0 میلیلیتر محلول پتاسیم استات 1 مولار و 8/2 میلیلیتر آب مقطر به این محلول اضافه و به مدت 30 دقیقه در دمای اتاق نگهداری شد. اندازهگیری توسط اسپکتوفتومتر در طولموج 415 نانومتر انجام شد (22).
اندازهگیری درصد مهار رادیکال آزاد: مقدار 50 میکرو لیتر از عصاره با 5 میلیلیتر محلول 004/0% DPPH حلشده در متانول مخلوط کرده و بعد از 30 دقیقه قرار گرفتن در حمام بخارآب در دمای اتاق، جذب نوری نمونهها در طولموج 517 نانومتر توسط اسپکتوفتومتر قرائت شد. درصد مهار رادیکالهای آزاد DPPH با استفاده از فرمول زیر محاسبه گردید (2).
Sc(%) = [(A0-As)/A0] ×100
=SC درصد مهار رادیکال آزاد
A0= جذب کنترل (حاوی تمامی واکنشگرها بهغیراز نمونه آزمایش)
As= جذب نمونه آزمایش
سنجش آنزیم کاتالاز: جهت اندازهگیری کاتالاز 50 میکرو لیتر از عصاره با 600 میکرو لیتر بافر فسفات سدیم با اسیدیته 7، 15/0 میکرو لیتر EDTA، 85/549 میکرو لیتر آب مقطر درون تیوپ ریخته و 5/382 میکرو لیتر آباکسیژنه به آن اضافه شد و سریع در طولموج 240 نانومتر توسط دستگاه طیفسنج نوری قرائت شد. میزان جذب پس از سپری شدن 1 دقیقه مجدداً یادداشت شد (21).
سنجش آنزیم سوپراکسیددیسموتاز: اساس اندازهگیری فعالیت سوپراکسیددیسموتاز، اثر بازدارندگی این آنزیم با احیای نوری نیتروبلوتترازولیوم (NBT) است. مقدار 20 میکرو لیتر از نمونهها و 1 میلیلیتر محلول واکنش در لولههای آزمایش ریخته شد و بهمنظور تهیه نمونه شاهد 20 میکرو لیتر آب مقطر و 1 میلیلیتر محلول واکنش در لولههای مربوطه ریخته و لولههای آزمایش حاوی نمونههای تیماری و کنترل به مدت 10 دقیقه در روشنایی حاصل از نور مصنوعی در یک اتاقک قرار داده شدند. سپس در طولموج 560 نانومتر با دستگاه اسپکتروفتومتر نمونهها قرائت و با استفاده از فرمول زیر میزان درصد فعالیت آنزیم سوپراکسیددیسموتاز برای هر نمونه محاسبه شد (3).
100 ×[OD کنترل / OD کنترل - OD نمونهها] =فعالیت سوپراکسیددیسموتاز
سنجش آنزیم آسکوربات پراکسیداز: جهت اندازهگیری آنزیم 50 میکرو لیتر عصاره آنزیمی، 5/37 میکرو لیتر آسکوربات، 85/118 میکرو لیتر آب در تیوپ ریخته و 153 میکرو لیتر آباکسیژنه به آن اضافهشده و سریع در طولموج 290 نانومتر با دستگاه طیفسنج نوری خوانده شد (14).
استخراج موسیلاژ و ترکیبات آن: استخراج موسیلاژ بر اساس انحلال اولیه در آب گرم انجام شد. بدین ترتیب که دانههای برداشتشده (برداشت پس از رسیدگی کامل در تاریخ 10/4/97 معادل 112 روز پس از کاشت) به نسبت 40:1 در آب گرم 100 درجه واردشده و با همزن به مدت 30 دقیقه هم زده شد. سپس نمونهها در دمای اتاق سرد شده و پسازآن به مدت 30 دقیقه در 5 درجه سانتیگراد با سرعت 4500 دور در ثانیه سانتریفیوژ شده و محلول جداشده از صافی الیاف پشمشیشه عبور داده شد که با اضافه نمودن اتانول 96 درصد رسوب داده شد. رسوب با سانتریفیوژ به مدت 30 دقیقه با سرعت 4500 دور در ثانیه جدا گردید (40).
هیدرولیز اسید موسیلاژ: 10 میلیگرم از موسیلاژ هر یک از تیمارها بهطور جداگانه دریک لولهآزمایش با 2 میلیلیتر اسیدسولفوریک 5/0 مولار ریخته شد و سپس به مدت 20 ساعت در حمام آب جوش قرار گرفت. در پایان هیدرولیز، هر رسوبی تصفیه شد. این عمل تصفیه باعث آزادی یونهای سولفات و تهنشینی کربنات باریم شد. هیدرولیزها بهطور جداگانه تحت خلأ در دمای بیش از 40 درجه سانتیگراد به یک قوام شربت مانند غلیظ درآمدند که با 10٪ ایزوپروپانول در آب تا 10 میلیلیتر رقیق شد. قندهای مراجع معتبر صحیح در آب مقطر حل شدند. همه نمونهها از طریق میکرو فیلتر (45/0 میکرومتر) تصفیهشده و در ویالها ذخیره میشوند تا در تجزیه با HPLC مورداستفاده قرار بگیرند (27).
تجزیهوتحلیل HPLC پلی ساکاریدها: از آنالیز HPLC برای تعیین قندهای آزاد در محلول عصاره از موسیلاژ استفاده شد. تجزیهوتحلیل HPLC بر روی سیستمعامل Unicam - کریستال 200 مجهز به ردیاب انکسار RID-10A و پمپ فشارقوی LC-10ADVP انجام شد. جداسازی و تعیین روی شکر پایه سری SC1011 (Shodex SUGAR) (اندازه ذرات 6 میکرومتر، طول 300 میلیمتر، قطر 8 میلیمتر) با استفاده از آب دیونیزه شده بهعنوان فاز متحرک با سرعت جریان 1 میلیلیتر در دقیقه انجام شد. ده میلیگرم از مانده پلی ساکاریدهای جداشده و همچنین از. قندهای منابع معتبر صحیح فوقالذکر بهطور جداگانه در 1 میلیلیتر آب دیونیزه حل شد. 10 میکرو لیتر از هر نمونه به دستگاه تزریق شد. تعیین کمی بر اساس اندازهگیری سطح اوج بود، درحالیکه شناسایی کیفی با مقایسه زمانهای نگهداری قلهها با قندهای معتبر انجام شد (25) که به شرح جدول 2 میباشد.
جدول 2- مقایسه زمانهای نگهداری قلهها با قندهای معتبر برحسب دقیقه |
|||||||
گلوکز |
زایلوز |
گالاکتوز |
رامنوز |
رافینوز |
ارابینوز |
گلوکورونیک اسید |
گالاکتورونیک اسید |
80/7 |
67/8 |
95/8 |
24/9 |
27/10 |
59/10 |
3/23 |
0/26 |
تجزیه وتحلیل ترکیب اسید اوریک: پس از هیدرولیز اسید، ترکیب مونوساکارید با کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) شناسایی شد. بهطور خلاصه، نمونه (5 میلیگرم) توسط 2 میلیلیتر اسیدتری فلوئوراستریک 2 مولار به مدت 4 ساعت در 120 درجه سانتیگراد هیدرولیز شد. پسازآن، هیدرولیز تحت خلأ خشک شد و توسط 1 میلیلیتر آب مجدداً حل شد. محلول حاصل (100 میکرو لیتر) با 200 میکرو لیتر محلول متانول (M 5/0) PMP و 200 میکرو لیتر محلول NaOH (M 3/0) مخلوط شد و به مدت 30 دقیقه در دمای 70 درجه سانتیگراد واکنش نشان داد. واکنش از طریق خنثیسازی با 450 میکرو لیتر از محلول هیدرو کلراید 3/0 مولار متوقف شد و محصول پسازآن سه بار با کلروفرم تقسیم شد. سپس، لایه آبی جمعآوریشده از طریق یک غشای فیلتر 45/0 میکرومولار فیلتر شده و در معرض HPLC قرار گرفت که توسط یک ستون Phenomenex GEMINI-NX C18 (250 نانومتر 66/4 نانومتر، 5 میکرومتر) بر روی دستگاه Agilent 1200 در 30 درجه سانتیگراد انجام شد. محلولهای نمکی بافر فسفات پتاسیم (1/0)M، pH(7/6) حاوی 83٪ استونیتریل (حلال A) و 17٪ استونیتریل (حلال B) بهعنوان مراحل موبایل مورداستفاده قرار گرفت و طولموج تشخیص اشعه ماوراءبنفش در 250 نانومتر تنظیم شد. اجزای مونوساکارید سرانجام با مقایسه زمان نگهداری آنها با ساکاریدهای استاندارد مشخص شد(41;52).
استخراج روغن و اندازهگیری اسیدهای چرب: برای اندازهگیری اسیدهای چرب ابتدا مقدار 2 گرم از دانههای (برداشت پس از رسیدگی در تاریخ 10/4/97 معادل 112 روز پس از کاشت) هریک از تیمارها پودر شده و در یک محفظه دستگاه سوکسوله (Soxhlet) قرار داده و توسط محلول انهگزان استخراج گردید تا درصد روغن دانه به دست آید (49). استریزاسیون با اضافه کردن 3 میلیلیتر هپتان در لولهآزمایش، انجام شد. بعد از سانتریفیوژ لولهها به مدت 5 دقیقه گلیسرول در روی سطح شناور گردید که مقدار 2/0 میکرولیتر از هر نمونهبرای تجزیه و تحلیل استفاده شد. کروماتوگرافی گاز (دنی، ایتالیا) مدل GC-1000 مجهز به یک انتگرال یونیزاسیون آشکارساز شعله و رابط DS-1000 متصل به یک ستون برای جدایی از متیل استر 30 متر طول با قطر داخلی 33/0 میلیمتر بود. دمای ستون از 100 تا 220 درجه سانتیگراد با افزایش 30 درجه سانتیگراد در دقیقه به مدت 3 دقیقه تنظیمشده و پس از 8 دقیقه توقف در 180 درجه سانتیگراد، دوباره با سرعت 10 درجه سانتیگراد در دقیقه افزایشیافته تا دمای نهایی رسیده است. دمای انژکتور و ردیاب در دمای 220 درجه سانتیگراد تنظیمشده است (39).
تجزیه و تحلیل آماری دادهها با استفاده از نرمافزار SAS 9.1، و میانگینها توسط نرمافزار MSTAT-C و با استفاده از آزمون LSD در سطح احتمال 5% مورد مقایسه قرار گرفتند.
نتایج
نتایج تجزیه واریانس دادهها نشان داد که شوری تأثیر معنیداری بر روی درصد موسیلاژ، سوپر اکسید دیسموتاز، کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز، فنل و فلاونوئید کل، درصد مهار رادیکال آزاد، گلوکز، زایلوز، گالاکتوز، رامنوز، رافینوز، آرابینوز، گالاکتورونیک و گلوکورونیک اسید داشت. همچنین تیمارهای کود نیتروژنه (شاهد، اوره، محلولپاشی ازتوباکتر، بذرمال ازتوباکتر) بر روی درصد روغن، درصد موسیلاژ، سوپر اکسید دیسموتاز، کتالاز، آسکوربات پراکسیداز، فنل و فلاونوئید کل، درصد مهار رادیکال آزاد، گلوکز، زایلوز، گالاکتوز، رامنوز، رافینوز، گالاکتورونیک و گلوکورونیک اسید داشت. برهمکنش "شوری×تیمارهای کود نیتروژنه" بر روی کاتالاز، فنل کل، گلوکز، زایلوز، گالاکتوز، رامنوز، گالاکتورونیک اسید معنیدار بود (جدول 3).
صفات بیوشیمیایی: بیشترین میزان آنزیم کاتالاز (IU.g-1 44/4) مربوط به گیاهان رشد کرده در خاک شور و بدون تیمار نیتروژن بود. تیمار بذرمال ازتوباکتر در شرایط غیر شوری (IU.g-1 86 /2) بیشترین کاهش را از خود نشان داد. بهطورکلی شوری باعث افزایش میزان آنزیم کاتالاز در گیاه بالنگو شد بهعبارتدیگر میتوان گفت که تنش شوری مقدار کاتالاز را در تمام تیمارها افزایش داد. در هر دو شرایط شور و غیرشور، تیمارهای کودی باعث کاهش کاتالاز شده است. بیشترین کاهش کاتالاز در تیمارهای کودی به ترتیب در اوره، محلولپاشی ازتوباکتر و کاربرد بذرمال آن مشاهده شد (نمودار 2-الف). کمترین میزان آسکوربات پراکسیداز (IU.g-110/) مربوط به تیمار کود اوره در محیط غیر شور بود. گیاهانی که در شرایط تنش شوری شاهد رشد کرده بودند بیشترین میزان آسکوربات پراکسیداز (IU.g-166/2) را از خود نشان دادند. شوری باعث افزایش مقدار آسکوربات پراکسیداز در کلیه تیمارهای کودی به ترتیب شاهد، محلولپاشی و بذرمال ازتوباکتر، و کاربرد اوره شد. محلولپاشی ازتوباکتر در هر دو محیط شور و غیرشور باعث بیشترین مقدار آسکوربات نسبت به بقیه تیمارهای نیتروژنه شد (نمودار 2-ب). بیشترین میزان فنل کل (µM.g-150 /32) مربوط به گیاهان رشد کرده در شرایط شوری بدون تیمار نیتروژن میباشد. تیمار بذرمال غیر شوری کمترین مقدار فنل کل (µM.g-1 40 /10) را داشت. فنل کل در شرایط شور برای کلیه تیمارهای کودی بیشتر بود (نمودار 2-ج).
الف
|
ب
|
ج
|
نمودار 2- مقایسه میانگینهای کاتالاز (الف)، آسکوربات پراکسیداز (ب) و فنل کل (ج) بالنگوی شهری تحت تأثیر شوری و منابع مختلف کود نیتروژن. حروف غیرمشابه بیانگر تفاوت معنیدار در سطح احتمال 5 درصد میباشد. |
درصد روغن و محتوای اسیدهای چرب: تنش شوری در کل باعث افزایش میزان لینولنیک اسید نسبت به محیط غیر شور شد ولی بیشترین مقدار امگا 3 در تیمار شاهد بود و در مورد تیمارهای نیتروژن بیشترین مقدار مربوط به محلولپاشی ازتوباکتر در هر دو شرایط شوری و غیر شور بود. میزان لینولئیک اسید در بذرمال ازتوباکتر محیط شوری و شاهد غیر شوری بیشترین مقدار را داشت ولی در کل بیشترین مقدار مربوط به شاهد بدون تیمار نیتروژن در شرایط غیر شور، و کمترین مقدار مربوط به محلولپاشی ازتوباکتر در تنش شوری بود. مقدار اولئیک اسید در محیط تنش شوری شاهد بالنگوی شهری بیشترین مقدار و در بذرمال غیر شوری کمترین مقدار را داشت. در استئاریک اسید، پالمتتولئیک اسید، پالمیتیک اسید و میرستیک اسید بیشترین مقدار مربوط به بذرمال غیر شوری و کمترین مقدار مربوط به شوری بدون کود نیتروژن بود. مقادیر اسیدهای چرب دانه بالنگوی شهری شامل پالمیتیک اسید 5/6%، استئاریک اسید 8/1%، اولئیک اسید 3/10%، لینولئیک اسید 8/10% و لینولنیک اسید 68% گزارش شده است (36). در تیمارها با شوری 91/0 دسیزیمنس بر متر (شاهد)، اسیدهای چرب لینولنیک اسید (امگا 3)، لینولئیک اسید (امگا 6)، اولئیک اسید (امگا 9)، پالمیتیک اسید، استئاریک اسید، میریستیک اسید و پالمیتولئیک اسید به ترتیب از بیشترین به کمترین مقدار بود. این نتایج در شوری 70/6 همانند شرایط غیر شور بود با این تفاوت که شوری مقدار امگا 9 در بالنگو را نسبت به امگا 6 افزایش داد (جدول 4).
درصد و ترکیبات موسیلاژ: موسیلاژ بالنگو در شرایط غیر شوری و تیمار بذرمال ازتوباکتر به ترتیب در گلوکز، زایلوز و گالاکتوز با 26/13 و 60/21 و 52/71 میلیگرم در هر گرم موسیلاژ بیشترین مقدار را از خود نشان دادند. کمترین مقادیر گلوکز، زایلوز و گالاکتوز در تنش شوری تیمار بدون کود (به ترتیب 27/5 و 80/6 و 74/48میلی گرم در هر گرم موسیلاژ) مشاهده شدند. همچنین تفاوت معنیداری بین تیمارهای کودی در شرایط شور و غیر شور از نظر گلوکز، زایلوز و گالاکتوز وجود داشت. بهطوریکه شوری باعث کاهش میزان این ترکیبات شد. کاهش مقادیر گلوکز، زایلوز و گالاکتوز در تیمار شاهد بیشتر از سایر تیمارها بود، بنابراین کود اوره و ازتوباکتر (مخصوصاً در تیمار بذرمال ازتوباکتر) با تأثیر بر گیاه بالنگو از کاهش بیشازحد مقدار گلوکز، زایلوز و گالاکتوز در شرایط شور جلوگیری کردند (نمودار 3- الف،3- ب و 3- ج). در محیط غیر شور بیشترین مقدار رامنوز (11/45 میلیگرم در هر گرم موسیلاژ) در تیمار کود اوره مشاهده شد. میزان رامنوز در شرایط غیر شوری و کاربرد اوره همانند شرایط شوری بدون تیمار نیتروژن و کاربرد اوره (به ترتیب تا 25/30 و 80/31 میلیگرم در هر گرم موسیلاژ) کاهش یافتند (نمودار 3- د).
الف
|
ب
|
ج
|
د
|
نمودار 3- مقایسه میانگینهای گلوکز (الف)، زایلوز (ب)، گالاکتوز (ج) و رامنوز (د) بالنگوی شهری تحت تأثیر شوری و منابع مختلف کود نیتروژن حروف غیرمشابه بیانگر تفاوت معنیدار در سطح احتمال 5 درصد میباشد. |
بحث
ﺗﺮﻛﻴﺒﺎت ﻓﻨﻠﻲ و ﻓﻼوﻧﻮﺋﻴﺪﻫﺎ ﺑﻪ دﻟﻴﻞ داﺷﺘﻦ ﺧﻮاص آنتیاﻛﺴﻴﺪنی ویژه، اﻣﺮوزه ﻧﻘﺶ بسزایی در سالم سازی تغذیه انسان در رژﻳﻢ ﺿﺪ ﺳﺮﻃﺎن دارﻧﺪ(13). در برخی از گونههای گیاهی، آنزیمهای آنتیاکسیدانتی نقش کلیدی و مؤثری در تحمل به تنشهای محیطی ایفا میکنند (37). ترکیبات فنولی جزئی از مواد سلولی میباشند که در طی دوره تنش اثرهای آن را تعدیل مینماید. همچنین، اجتماع ترکیبات فنولی در گیاهان متحمل به شوری راهکار گیاه برای مهار فعالیت رادیکالهای اکسیژن فعال و محافظت غشای سلول از صدمات تنش شوری بهحساب میآید (26). افزایش غلظت فنول کل در تودههای مختلف کوشیا (Kochia scoparia) در اثر تنش شوری گزارش شده است (15). در طی تنشها آنزیمهای آنتی اکسیدانتی از قبیل(ﻛﺎﺗﺎﻻز،آسکوربات پراکسیداز) فعال میشوند که ظرفیت آنتی اکسیدانتها با تحمل به تنش در گیاهان، رابطه مستقیم دارد(1). تحقیقات متعددی نشان داده که باکتریهای محرک رشد گیاه (PGPR) از طریق تحریک فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانت باعث افزایش مقاومت گیاهان به تنشهای مختلف میشوند (28;50;51). احتمالاً تولید متابولیتها توسط PGPR ها نقش بسزایی در تحریک و بیان پروتئینهای آنزیمهای آنتیاکسیدانی ایفا میکند (8). در تحقیقی که بر روی ریحان انجام گرفت مشاهده شد سطوح بالای نیتروژن به میزان قابلتوجهی باعث کاهش فعالیت آنتیاکسیدانتی شد (34). در تحقیق دیگری نیز بامطالعه سطوح مختلف کود نیتروژنی در Labisia pumila گیاهانی که کوددهی شده بودند بهطور قابلتوجهی فعالیت آنتیاکسیدانتی پایینتری نشان دادند (30).
موسیلاژها، هیدروکربنهای نامحلولی میباشند که پس از تجزیه انرژی تولید میکنند. افزایش روند کاهش موسیلاژ در تنش شوری بیانگر استفاده بیشتر گیاه از ذخایر هیدروکربنی نامحلول در اثر تنش شوری میباشد. با توجه به مطالبی که گفته شد، کاهش محتوای موسیلاژ تحت شرایط شوری میتواند ناشی از تجزیه شدن این هیدروکربنهای نامحلول به هیدروکربنهای محلول، بهمنظور تنظیم اسمزی و سایر فعالیتهای حیاتی گیاه باشد (35). در آزمایشی بر روی گیاه دارویی عناب با فزایش تنش مقدار گلوکز بهطور معنیداری کاهش یافت (23). در تحقیقی بر روی بالنگو گزارش شد که موسیلاژ بالنگو دارای مونوساکاریدهای گالاکتورونیک اسید، گالاکتوز، مانوز، آرابینوز، گزیلوز، گلوکز و رامنوز میباشد (11). تعادل در مصرف کودهای نیتروژنه نقش مهمی در رشد، فتوسنتز و انباشت کربوهیدراتها در گیاه دارد (43). معمولا افزایش کاربرد نیتروژن از مقادیر کمبود تا مقادیر متوسط و مورد نیاز منجر به افزایش فتوسنتز و کربوهیدراتهای گیاه میگردد و کاربرد مقادیر بیشتر نیتروژن منجر به کاهش غلظت کربوهیدراتها در گیاه میگردد (42;45). ترکیبات موسیلاژی بهعنوان یکی از متابولیتهای ثانویه (مولکولهای زنجیرهای و توسعهیافته قندی) میتواند بسته به فراهمی آب و عناصر غذایی ناشی از کودهای زیستی تحت تأثیر قرارگرفته و از کمیت و کیفیت متغیری برخوردار باشد (20;53).
نتیجهگیری
شوری بهغیراز درصد روغن و تیمار کود نیتروژن به غیر آرابینوز بر کلیه صفات موردمطالعه تأثیر معنیداری داشت. در شرایط غیر تنش اسیدهای چرب اسید لینولنیک (امگا 3)، اسید لینولئیک (امگا 6)، اسید اولئیک (امگا 9)، پالمیتیک اسید استئاریک اسید میریستیک اسید پالمیتولئیک اسید به ترتیب از بیشترین به کمترین مقدار بود. با این حال، شوری خاک مقدار امگا 9 در بالنگو را نسبت به امگا 6 افزایش داد. شوری و اعمال کود نیتروژنه باعث افزایش میزان قندهای موجود در بذرهای بالنگوی شهری شد. همچنین اعمال کودهای نیتروژنه در بالنگوی شهری باعث بهبود پاسخ بیوشیمیایی به شوری شد، طوری که تغییرات (کاهش و افزایش) بیوشیمیایی در گیاه در جهت مقابله با تنش میباشد. با توجه به نتایج به دست آمده میتوان کود بیولوژیک ازتوباکتر را به روش بذرمال جایگزین کود شیمیایی اوره نمود. برای آزمایشات و تحقیقات آتی توصیه میشود از محلولپاشی کود اوره در کنار تثبیت بیولوژیک نیتروژن نیز به عنوان تیمار برروی گیاه بالنگو استفاده گردد.