مجله پژوهشهای گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)(علمی)

اثر گونه‌های مایکوریزا و تنش کم‌آبی بر صفات مورفوفیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاهچه‌های حاصل از کشت بافت استویا در شرایط گلخانه .

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زراعت، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2 دانشیار، بخش کشت بافت و سلول، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران(ABRII) ، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، کرج، ایران.

3 استاد، گروه زراعت، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

4 استاد، گروه زراعت، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

5 استاد، گروه زراعت، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

چکیده

این مطالعه با هدف بررسی اثر کاربرد گونه‌های قارچ مایکوریزا در شرایط تنش کم‌آبی بر برخی صفات مورفوفیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاهچه‌های حاصل از کشت بافت گیاه استویا صورت گرفته است. در این بررسی، آزمایشی در شرایط گلخانه با استفاده از دوگونه قارچ مایکوریزا در چهار سطح، M1: شاهد (بدون قارچ مایکوریزا)، M2: گونه Mycorrhiza Glomus mosseae، M3: گونه Glomus intraradices Mycorrhiza، M4: استفاده از تلفیق 50 درصدی دو گونه قارچ مایکوریزا، و اعمال تنش کم‌آبی در چهار سطح: شاهد(I1)، تنش‎‌‎های کم‌آبی خفیف (I2)، متوسط (I3) و شدید (I4) بترتیب آبیاری در100%، 75%، 50% و 25% ظرفیت زراعی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 6 تکرار انجام پذیرفت. کاربرد گونه‌های قارچ مایکوریزا در شرایط تنش کم‌آبی به ترتیب موجب افزایش 70/1، 11/4، 73/1 و 32/4 برابری شاخص سبزینگی، وزن خشک کل گیاه، ارتفاع گیاه و سطح برگ گیاه در مقایسه با شاهد گردید. علاوه براین، کاربرد گونه‌های قارچ مایکوریزا در شرایط تنش کم‌آبی نسبت به شاهد موجب افزایش 66/1، 13/6، 6/29 و 30/1 برابری پتاسیم، گلوکز، فروکتوز و قندکل شده است. در شرایط تنش کم‌آبی متوسط و شدید، استفاده از تلفیق گونه‌های قارچ مایکوریزا، در تیمارهای M4I4 و M4I3 در مقایسه با تیمار‌های M1I4 و M1I3 منجر به افزایش بیش از سه برابری سطح برگ گیاهان کشت بافتی استویا گردید. نتایج نشان‌دهنده همزیستی مثبت ریشه‌های استویا با تلفیق دو گونه مایکوریزا در شرایط تنش کم‌آبی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of mycorrhizas under water deficit conditions on some morphophysiological and biochemical traits in greenhouse cultivation of Stevia Tissue culture plantlets.

نویسندگان [English]

  • Ali Haji M ohammadi 1
  • Reza Zarghami 2
  • Ali Kashani 3
  • Hossein Heydari Sharifabad 4
  • Ghorban Nour Mohammadi 5

1 Department of Agronomy, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

2 Associate Professor, Department of Tissue and Cell Culture, Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Agricultural Research, Education & Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.

3 Professor, Department of Agronomy, College of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz. Iran.

4 Professor,Department of Agronomy, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

5 Professor,Department of Agronomy, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.

چکیده [English]

The current research is conducted to investigate the effect of application of mycorrhiza treated soil under water deficit stress on some morphophysiological and biochemical traits of stevia plants obtained from tissue culture. The experiment was done in a greenhouse condition with treatments of two mycorrhiza species at four levels (M1: without mycorrhiza, M2: Glomus mosseae, M3: Glomus intraradices, M4: mixed of both species) and application of water deficit. The irrigation was applied at four levels as follows: I1: maintaining soil moisture at 100% of field capacity, I2: irrigation after reaching 75% of field capacity, I3: irrigation after reaching 50% of field capacity, I4: irrigation after reaching 25% of field capacity. The statistical model was factorial experiment using completely randomized design with 6 replications. Application of mycorrhiza species in water deficit stress conditions dued to 1.70, 4.11, 1.73 and 4.32 fold increase in leaf greenness index, total plant dry weight, main stem height and leaf area parameters, respectively. In addition, these treatments caused to 1.66, 6.13, 29.6 and 1.30 fold increase of potassium, glucose, fructose and total soluble sugars in stevia plants. Under moderate and severe water deficit stress, the use of a mixture of mycorrhiza species in treatments M4I4 and M4I3 compared to treatments M1I4 and M1I3 (without mycorrhiza fungus) increased more than threefold the leaf area of stevia tissue culture plants that positive root symbiosis stevia plants were well clarified by mixing two species of mycorrhizal fungi under water deficit stress and irrigation restrictions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Stevia
  • Potassium
  • Sucrose
  • total sugars
  • Mycorrhiza

اثر گونه‌هایمایکوریزا و تنش کم‌آبی بر صفات مورفوفیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاهچه‌های حاصل از کشت بافت استویا در شرایط گلخانه

علی حاجی محمدی1، رضا ضرغامی2*، علی کاشانی3، حسین حیدری شریف آباد1، قربان نور محمدی1

1 ایران، تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، گروه زراعت.

2 ایران، کرج، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (AREEO)، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران(ABRII)، بخش کشت بافت و سلول.

3 ایران، اهواز، دانشگاه شهید چمران اهواز، گروه زراعت.

تاریخ دریافت: 25/08/1399          تاریخ پذیرش: 29/06/1400

چکیده

این مطالعه با هدف بررسی اثر کاربرد گونه‌های قارچ مایکوریزا در شرایط تنش کم‌آبی بر برخی صفات مورفوفیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاهچه‌های حاصل از کشت بافت گیاه استویا صورت گرفته است. در این بررسی، آزمایشی در شرایط گلخانه با استفاده از دوگونه قارچ مایکوریزا در چهار سطح، M1: شاهد (بدون قارچ مایکوریزا)، M2: گونه Mycorrhiza Glomus mosseae، M3: گونه Glomus intraradices Mycorrhiza، M4: استفاده از تلفیق 50 درصدی دو گونه قارچ مایکوریزا، و اعمال تنش کم‌آبی در چهار سطح: شاهد(I1)، تنش‎‌‎های کم‌آبی خفیف (I2)، متوسط (I3) و شدید (I4) بترتیب آبیاری در100%، 75%، 50% و 25% ظرفیت زراعی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 6 تکرار انجام پذیرفت. کاربرد گونه‌های قارچ مایکوریزا در شرایط تنش کم‌آبی بترتیب موجب افزایش 70/1، 11/4، 73/1 و 32/4 برابری شاخص سبزینگی، وزن خشک کل گیاه، ارتفاع گیاه و سطح برگ گیاه در مقایسه با شاهد گردید. علاوه براین، کاربرد گونه‌های قارچ مایکوریزا در شرایط تنش کم‌آبی نسبت به شاهد موجب افزایش 66/1، 13/6، 6/29 و 30/1 برابری پتاسیم، گلوکز، فروکتوز و قندکل شده است. در شرایط تنش کم‌آبی متوسط و شدید، استفاده از تلفیق گونه‌های قارچ مایکوریزا، در تیمارهای M4I4 و M4I3 در مقایسه با تیمار‌های M1I4 و M1I3 منجر به افزایش بیش از سه برابری سطح برگ گیاهان کشت بافتی استویا گردید. نتایج نشان‌دهنده همزیستی مثبت ریشه‌های استویا با تلفیق دو گونه مایکوریزا در شرایط تنش کم‌آبی است.

واژه های کلیدی: استویا، پتاسیم، ساکارز، قندکل، مایکوریزا.

* نویسنده مسئول، تلفن: 09121593551، پست الکترونیکی: zarghami@abrii.ac.ir

مقدمه

 

گیاه دارویی استویا (Stevia rebaudiana Bertoni) یکی از 950 جنس موجود در خانواده Astraceae است که توسط گیاه‌شناس ایتالیایی، مویسس سانتیاگو برتونی شناسایی شد. فراوان‌ترین گونه‌های این گیاه عبارتند از: Stevia rebaudiana، Stevia pilosa، Stevia eupatoria، Stevia ovate willd، Stevia plummerae، Stevia salicifolia و Stevia serrata (12). با رشد شهرنشینی گسترش بیماری‌های کبدی، دیابت و چاقی، با رشدی روزافزون سلامت و عمر بشر را تهدید ‌می‌کند. یکی از ساده‌ترین روش‌های کنترل این بیماری‌ها، استفاده از منابع قندی گیاه استویا با ساختار گلیکوزیدی و شیرینی 300 برابر شکر در رژیم غذایی است. فرآورده‌های این گیاه می‌توانند به عنوان شیرین‌کننده طبیعی جایگزین شیرین‎کننده‌های مصنوعی همچون آسپارتام، سدیم‎ساخارین و سیکلامات گردد (1). تشدید چرخه هیدرولوژیکی و گرم‌شدن کره‎زمین، تناوب و افزایش وسعت خشکسالی‌ها را افزایش می‌دهد. این مسئله می‌تواند موجب تأثیرات شدیدی بر رشد و عملکرد فیزیولوژیکی گیاهان بویژه در اکوسیستم‌های دارای محدودیت آب شود. کمبود بارندگی مانع از رشد و تجمع زیست توده گیاهان بر سطح زمین می‌شود (14، 22، 36). با شدت‌یافتن تغییرات جهانی آب و هوا، خشکسالی به مشکل همه‎جانبه زیست محیطی در جهان تبدیل شده است (21، 28، 34). در حال حاضر با افزایش وسعت زمین‌های در معرض تنش شوری و خشکی، روند رو‌به رشد جمعیت، کاهش و تخریب منابع آب و خاک در ایران و جهان، پژوهش در زمینه گیاهان مقاوم به شرایط نامساعد محیطی اهمیت یافته است (13، 24). با توجه به اینکه ایران در منطقه خشک و نیمه‎خشک جهان قرار گرفته، ازاین‎‎رو مدیریت زراعی و مصرف بهینه منابع آب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. خشکسالی بطور قابل‌توجهی از رشد گیاهان جلوگیری و بهره‌وری اولیه خالص را در مزارع خشک و نیمه خشک کاهش می‌دهد(19، 33). گیاهان با تغییر خصوصیات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی، باید واکنشی سریع برای کاهش تأثیرات منفی خشکسالی بر رشد خود نشان دهند (8). استان‌های گیلان و مازندران از بهترین شرایط محیطی کشت استویا در ایران بشمار می‌روند، همچنین این گیاه در برخی شهرهای استان‌های فارس و اصفهان نیز کشت ‌می‌شود (25). کشت گیاه استویا در ایران بصورت کشت بذر این گیاه و یا تکثیر قلمه در گلخانه صورت می گیرد. یکی از مشکلات تولید متابولیت‌های ثانویه در گیاه استویا، تفرق صفات ناشی از کشت بذور و اثرات منفی آن بر متابولیت‌های ثانویه می‌باشد. این در حالی است که تکثیر قلمه این گیاه نیز هزینه بالا و تلفات زیادی را به‌همراه دارد. از تکنیک کشت بافت گیاهی می‌توان برای رفع این موانع، ایجاد مزارع یکدست و مشابه گیاه مادری، جهت تولید متابولیت‌های ثانویه باکیفیت در گیاه استویا بهره‌برد (17). گیاه استویا نسبت به خشکی حساس بوده و بروز این تنش در طول دوره رویشی سبب کوچک‌شدن برگ‌ها و کاهش وزن‌خشک برگ استویا به عنوان منبع اصلی قندهای گلیکوزیدی‌شده و درنتیجه کاهش وزن‌خشک کل خواهد شد (6، 18، 32، 35). گونه‌های قارچ مایکوریزا یکی از مهمترین میکروارگانیسم‌های خاک بوده که در همزیستی با ریشه حدود %72 گیاهان فعالیت می‌نمایند (11). توانایی تلقیح گیاه استویا با قارچ مایکوریزا و بهبود رشد آن در نتیجه این همزیستی تایید شده است (25). گونه‌های قارچ مایکوریزای آرباسکولار می‌تواند اثرات منفی محدودیت آب را کاهش دهد و رشد گیاه را در شرایط کشت گلخانه‌ای بهبود بخشد (5، 9، 29). کشاورزی در‎‎اقلیم خشک و نیمه‎خشک ایران، ضرورت تحقیق در زمینه‌ کاهش اثرات تنش کم‌آبی برعملکرد گیاهان زراعی را اجتناب ناپذیر نموده است، ازاین‎رو در تحقیق حاضر پس‎‎از تکثیر گیاهچه‌های استویا به‎‎روش کشت بافت گیاهی، اثر‎گونه‌های قارچ مایکوریزا بر‎ تغییرات مورفوفیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاه دارویی استویا (Stevia rebaudiana Bertoni) در شرایط تنش کم‌آبی مورد بررسی قرار گرفته است.

مواد و روشها

پژوهش حاضر طی سال 1394تا 1396 در پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران و دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران انجام گردید. برای تولید گیاهچه‌های استویا مشابه والد، عاری از عوامل بیماریزا و کاهش هزینه‌ها، از کشت درون شیشه‌ای قطعات ساقه این گیاه استفاده گردید. گیاهچه‌های تولید‌شده جهت سازگاری از شیشه های مربایی به گلدان‌های یکبار مصرف با قطر دهانه 5 و ارتفاع 7 سانتی متر حاوی پیت و پرلیت در اتاقک رشد منتقل شدند.در این مرحله روی گلدان‌ها با روکش‌های پلاستیکی جهت جلوگیری از آسیب ناشی از تغییر محیط به گیاهچه‌ها، پوشانیده‌شد. برای سازگاری تدریجی گیاهچه‌ها، در فواصل هر سه روز، سوراخ‌هایی بر روی سطح روکش‌ها ایجاد و پس از سازگاری، این روکش‌ها بطور کامل برداشته شد. گیاهچه‌ها در مرحله 8 برگی از گلدان‌های کوچک به گلدان‌های سه کیلوگرمی با قطر دهانه 20 و ارتفاع 30 سانتی متر در گلخانه با دمای حداقل 17 و حداکثر 25 درجه سانتی‌گراد، رطوبت نسبی 31-22درصد و شدت نور 10000 لوکس منتقل گردیدند. در هر گلدان دو گیاهچه با خصوصیات یکسان مورفولوژیکی مانند ارتفاع و تعداد برگ و سلامت ظاهری کشت شد. همزمان با انتقال گیاهان، تیمار گونه‌های قارچ مایکوریزا اعمال گردید. برای اعمال این تیمار، ابتدا نیمی از حجم گلدان‌ها با مخلوط پرلیت، خاک رس و پیت ماس با 3/7=pH و نسبت‌های برابر پر‌گردید. سپس 30 گرم خاک محتوی اسپورهای قارچ مایکوریزا (با تراکم 3600 عدد اسپور در 3 کیلوگرم خاک هر گلدان) با توجه به نوع تیمار قارچ (جدول1)، بصورتی که ریشه‌ها در تماس مستقیم با خاک محتوی اسپورها باشند، با خاک اطراف ریشه‌های گیاهان بخوبی مخلوط گردید. در ادامه مابقی حجم گلدان‌ها با مخلوط بستر تا حجم نهایی پر و آبیاری یکنواخت انجام شد. لازم به ذکر است که گونه‌های قارچ مایکوریزا، از کلینیک گیاه‌پزشکی ارگانیک (استان همدان)، به صورت کیسه‌های 5 کیلوگرمی خاک محتوی گونه‌ها، با خصوصیات پروپاگل 937، طول ریسه‌های قارچی شش متر در هر سانتیمتر ریشه، میزان همزیستی 80% با ریشه و 120 عدد اسپور قارچ در هر گرم خاک خریداری شد. این بخش از آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در 6 تکرار با 5 گلدان در هر تکرار انجام پذیرفت (شکل1). فاکتورهای آزمایش شامل دو گونه قارچ مایکوریزا به عنوان عامل اول در چهار سطح M1: شاهد (بدون مایکوریزا)، M2: استفاده از گونه Mycorrhiza Glomus mosseae (30 گرم خاک محتوی قارچ) در 3 کیلوگرم خاک زراعی، M3: استفاده از گونهGlomus intraradices Mycorrhiza (30 گرم خاک محتوی قارچ) در 3 کیلوگرم خاک زراعی، M4: استفاده از هر دو گونه قارچ بصورت مخلوط با یکدیگر (15 گرم از هریک از خاک‌های محتوی گونه‌های قارچی) می باشند.

 

شکل 1- مراحل مختلف ریزازدیادی، سازگاری، رشد و نمو گیاه استویا و اعمال تیمارها در گلخانه. الف: ریزازدیادی و نگهداری گیاهچه‌های استویا در شرایط درون شیشه، ب: انتقال گیاهچه‌های ریشه دار شده از کشت درون شیشه به گلدان‌های مستقر در اتاقک رشد جهت سازگاری، پ: سازگاری گیاهچه‌ها به شرایط محیطی اتاقک رشد، ت: انتقال گیاهچه‌های سازگار‌شده به گلخانه، ث: اعمال تیمارهای قارچ مایکوریزا و تنش کم‌آبی به گیاهان استویا.

جدول 1- ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی یک متر‌مکعب خاک مورد استفاده در گلدان‌های کشت گیاهچه‌های استویا

Total

N (gr/m3)

P

(gr/m3)

K

(gr/m3)

Mg

(gr/m3)

S

(gr/m3)

B

(gr/m3)

Fe

(gr/m3)

Mn

(gr/m3)

70

35

75

2

36

15/0

45/0

8/0

Mo

(gr/m3)

Zn

(gr/m3)

Cu

(gr/m3)

kalk

(Kg/m3)

Dolomit

(Kg/m3)

Ec

mS/cm

1:1.5

PG MiX

N:P2O5:K20

14:16:18 (Kg/m3)

1

2/0

6/0

3

3

6/0

5/0

 

تیمارهای تنش کم‌آبی به عنوان عامل دوم در چهار سطح I1: شاهد (آبیاری در 100% ظرفیت زراعی). I2: تنش کم‌آبی خفیف (آبیاری در 75% ظرفیت زراعی). I3: تنش کم‌آبی متوسط (آبیاری در 50% ظرفیت زراعی). I4: تنش کم‌آبی شدید (آبیاری در 25% ظرفیت زراعی) در نظر‌گرفته شد.

اعمال تیمارهای تنش کم‌آبی، نمونه‌برداری از گیاهچه‌ها و اندازه‌گیری صفات: پس از استقرار موفق گیاهچه‌های کشت بافتی گیاه استویا در گلدان‌های موجود در گلخانه، سپری‌شدن دو ماه از دفعات آبیاری و اعمال تیمارهای آبیاری (جدول2) اندازه‌گیری صفات مورد آزمایش به شرح ذیل صورت پذیرفت:

  • صفت شاخص سبزینگی برگ (عدد SPAD) به روش غیر‌تخریبی و با استفاده از دستگاه کلروفیل‌متر (مدل SPAD-502 plus ساخت کشور ژاپن) اندازه‌گیری شد.
  • اندازه‌گیری ارتفاع ساقه اصلی، سطح برگ و وزن‌خشک کل گیاه به روش تخریبی صورت گرفت. در این راستا پس از برداشت گیاهان با سه تکرار از خاک (در مجموع30 گیاه)، ریشه، ساقه و برگ‌ها جدا گردیدند. سپس با استفاده از خط‌کش و کاغذ شطرنجی بترتیب ارتفاع ساقه اصلی و سطح برگ هر گیاه اندازه‌گیری شد.
  • برای اندازه‌گیری وزن‌خشک کل گیاه، ساقه، ریشه و برگ‌ها درون پاکت‌های کاغذی جداگانه در دستگاه آون (ساخت شرکت Heraeus) به مدت 72 ساعت با دمای 50 درجه سانتیگراد قرار داده شد. پس از گذشت این مدت زمان، مجموع وزن‌ها با ترازوی الکترونیکی یک ده هزارم گرم (مدل KERN 770) اندازه‌گیری گردید.
  • برای اندازه‌گیری صفات بیوشیمیایی میزان گلوکز، فروکتوز، ساکارز، قندکل، پتاسیم و سدیم نمونه‎برداری در سه‎ تکرار دیگر انجام ‎پذیرفت. تمامی برگ‌های 5 سانتی‎متری بالایی ساقه اصلی گیاه از محل دمبرگ جدا و بلافاصله پس از برداشت داخل فویل آلومینیوم قرار داده و به نیتروژن مایع با دمای 196- درجه سانتی‌گراد منتقل شدند و در‎ادامه فویل‎ها، برای تثبیت مواد متابولیکی و شیمیایی، به مدت 24 ساعت در دستگاه فریزدرایر با شرایط خلاء و دمای 118- درجه سانتی‌گراد خشک شدند. پس از این مرحله نمونه‌های گیاهی تا زمان انجام اندازه‌گیری‌های بعدی، در فریزر 20- درجه سانتی‌گراد نگهداری و سایر مراحل به شرح ذیل بر روی آن‌ها انجام گرفت.

جدول 2- میزان آب مصرفی با توجه به تیمارهای تنش کم‌آبی.

مقدار آب مصرفی(میلی‌لیتر)

مجموع دفعات آبیاری*

تیمار تنش کم‌آبی

20710

19

I1

25/3726

11

I2

5420

8

I3

75/7113

7

I4

* سه آبیاری ابتدایی از مجموع دفعات آبیاری در هر تیمار، بمنظور استقرارگیاهچه های استویا در‎خاک، بطور یکنواخت در تمامی گلدان ها صورت پذیرفت و در ادامه تیمار‌های تنش کم‌آبی اعمال گردیدند.

آماده سازی نمونه و استخراج کاتیون‌های پتاسیم و سدیم:  اندازه‌گیری کاتیون‌های پتاسیم و سدیم برگ با استفاده از دستگاه یون کروماتوگرافی (مدلMetrohm850 ساخت کشور ژاپن) بر اساس روش شلیگل (31) صورت پذیرفت. ابتدا 025/0 گرم نمونه فریز درایر شده را درون فالکون 15 میلی‌لیتری ریخته و 5/2 میلی‌لیتر اسید کلریدریک 1/0 نرمال به آن اضافه و فالکون‌ها به مدت چهار ساعت در حمام آب گرم در دمای 80 درجه سانتیگراد همراه با لرزش 125 دور در دقیقه قرار گرفتند. سپس نمونه‌ها به مدت 12 ساعت در دمای 25 درجه سانتی‌گراد و به مدت 5 دقیقه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد با 3000 دور در دقیقه سانتریفیوژ و فاز رویی برداشته شد. جهت فیلتر نمودن فاز رویی، آن را از کاغذ صافی واتمن با قطر منافذ 125 میلیمتر عبور داده شد. pH محلول صاف شده مورد سنجش قرار گرفت و با توجه به pH کمتر از 2 محلول، یک میلی‌لیتر از آن با 9 میلی‌لیتر آب دیونایز به حجم 10 میلی‌لیتر رسانده شد. محلول حاصل به دستگاه یون کروماتوگرافی منتقل و پس از 16 ساعت، میزان غلظت کاتیون‌ها مشخص گردید. مقدار نهایی کاتیون‌های سدیم و پتاسیم برحسب استانداردهای محاسبه شده ای که برای اندازه‌گیری غلظت کاتیون‌ها برای دستگاه یون کروماتوگرافی تعریف شده، صورت گرفت. دستگاه سطح زیر منحنی‌های بدست آمده از غلظت کاتیون‌های سدیم و پتاسیم را برای هر نمونه بطور جداگانه محاسبه نموده. سپس آن مقادیر را بطور خودکار در معادله خط بدست آمده از استانداردهای تعریف شده دستگاه قرار داده و مقدار نهایی غلظت کاتیون‌های سدیم و پتاسیم هر نمونه برحسب ppm بدست آمد.

اندازه‌گیری قندهای ساکارز، گلوکز و فروکتوز: اندازه‌گیری قندهای ساکارز، گلوکز و فروکتوز با استفاده از کروماتوگرافی مایع با فشار زیاد و به روش شلیگل (31) انجام گردید. یک صدم گرم از برگ فریزدرایر شده درون ویال 2 میلی‌متری مناسب ریخته و 5/1 میلی‌لیتر اتانول 80 % به آن اضافه شد. سپس به مدت 5 دقیقه ورتکس نموده، به مدت 10 دقیقه در دمای 25 درجه سانتی‌گراد با 5000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شدند. این مرحله سه بار تکرار گردید. در ادامه فاز رویی جدا‌شده در فالکون‌های 15 میلی‌لیتری ریخته شد. با قرار‌دادن فالکون‌ها در آون به مدت یک هفته در دمای 50 درجه سانتی‌گراد الکل موجود در فاز رویی بطور کامل تبخیر گردید. به نمونه‌های خشک شده 10 میلی‌لیتر آب مقطر، 470 میکرو لیتر هیدروکسید باریم 3/0 نرمال و 500 میکرولیتر سولفات‌روی 5% اضافه و نمونه‌ها به مدت 10 دقیقه در دمای 25درجه سانتی‌گراد با 5000 دور در دقیقه سانتریفیوژ گردید. فاز‌رویی جدا و در فالکون‌های 15 میلی‌لیتری ریخته و2 میلی‌لیتر از محلول حاصل جهت اندازه‌گیری قندکل به ویال‌های جداگانه منتقل شد. با قرار دادن فالکون‌ها در آون به مدت سه هفته در دمای 50 درجه سانتی‌گراد، فاز آبی بطور کامل تبخیر گردید. سپس یک میلی‌لیتر آب با درجه خلوص(High-performance liquid chromatography) HPLC روی رسوب به جای مانده اضافه و به مدت 30 دقیقه در دستگاه شیکر قرار داده شد. محلول حاصل را با فیلتر سرسرنگی 45/0 میکرومتری فیلتراسیون نموده، درون ویال‌های 2 میلی‌لیتری ریخته و در یخچال 4 درجه سانتی‌گراد نگهداری شدند. در مرحله بعد برای اندازه‌گیری و انجام تفکیک قندهای محلول ساکارز، گلوکز و فروکتوز، محلول توسط سرنگ به دستگاه HPLC (مدل KNAUER-2013) تزریق گردید. برای سنجش از ستون Eurokat H-10µm با ابعاد 8 × 300 میلی متر، شناساگر UV-K2501 در طول موج 267 نانومتر، مخلوط 50 تا 80% استونیتریل و آب مقطر با درجه خلوص HPLC و 5/2=pH به عنوان حلال و با سرعت جریان 7/0 میلی‌لیتر بر دقیقه استفاده شد. انتگرال سطح زیر پیک مربوط به ساکارز، گلوکز و فروکتوز توسط نرم‌افزار Chromstar 7.0 محاسبه گردید. با استفاده از غلظت استاندارد با سطح زیر پیک کروماتوگرام غلظت ساکارز، گلوکز و فروکتوز محاسبه و به صورت میلی‌گرم برگرم وزن‌خشک برگ گزارش شد.

روش اندازه‌گیری قندکل: اندازه‌گیری قندکل براساس روش شلیگل (31) انجام گردید. 500 میکرولیتر از 2 میلی‌لیتر محلول آماده شده (در دستورالعمل قندهای محلول به روشHPLC) به یک فالکون 15 میلی‌لیتری منتقل شد.250 میکرولیتر محلول فنل 5% روی 500 میکرولیتر محلول برداشته شده اضافه گردید. سپس 1250 میکرو لیتر اسید سولفوریک 98% به این محلول اضافه و پس از 45 دقیقه میزان جذب نوری نمونه‌ها در طول موج 485 نانومتر با دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل CARY300 SCAN) مورد سنجش قرار گرفت. استانداردهای دستگاه اسپکتروفتومتر در غلظت‌های ۰، 5/0، ۱، 5/1 و ۲ میلی مولار از گلوکز ساخته شد که بر اساس این استانداردها، معادله خط بدست آمد، در ادامه مقدار جذب قرائت‌شده از نمونه‌ها توسط دستگاه اسپکتروفتومتر، در معادله خط y=0.919x_0.655 حاصل از نمودار استانداردهای تهیه شده برای قند کل، به عنوان y معادله قرار داده و میزان قندکل نمونه‌ها ( xمعادله) برحسب میلی‌گرم بر گرم ماده خشک بدست آمد.

آنالیز آماری: تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها بوسیله نرم‌افزارهای SAS وMSTAT-C و مقایسات میانگین صفات با استفاده از آزمون دانکن انجام گرفت.

نتایج

نتایج حاصل از بررسی جدول تجزیه واریانس صفات بیانگر وجود اختلاف آماری معنی‌داری میان تیمارهای مورد استفاده از نظر صفات ارتفاع ساقه اصلی، سطح برگ گیاه، وزن خشک کل گیاه، ساکارز، گلوکز، قندکل، پتاسیم در سطح 5% است. در مورد صفات فروکتوز، سدیم، شاخص سبزینگی برگ نیز اختلاف آماری معنی‌داری در سطح  1%   میان   تیمارهای  اعمال  شده  مشاهده  گردید(جداول3 و5).

ارتفاع ساقه اصلی: بیشترین ارتفاع ساقه اصلی بترتیب 92/26 و80/22 سانتی متر از تیمارهای M4I2 (استفاده از مخلوط دو گونه قارچ وآبیاری در 75% ظرفیت زراعی) و M4I3 (استفاده از مخلوط دو گونه قارچ و آبیاری در 50% ظرفیت زراعی) بدست آمد (جدول4). کمترین ارتفاع ساقه اصلی، 50/15 و 16 سانتی‌متر بوده که بترتیب به تیمارهای M1I1 (بدون مایکوریزا و بدون تنش کم‌آبی) و M1I4 (بدون مایکوریزا و آبیاری در 25% ظرفیت زراعی) اختصاص دارد (جدول4).

سطح برگ گیاه: نتایج مقایسات میانگین اثرات متقابل کاربرد گونه‌های مختلف قارچ مایکوریزا و سطوح تنش کم‌آبی نشان داد که بیشترین سطح برگ گیاه به میزان 8/233 سانتی‌متر‌مربع متعلق به تیمار M4I3 (استفاده از مخلوط دوگونه گلوموس موسه آ و گلوموس اینترارادیسز و آبیاری در50% ظرفیت زراعی) می‌باشد (جدول4). کمترین سطح برگ نیز به میزان 04/54 سانتی‌متر‌مربع که در تیمار M1I2 (بدون مایکوریزا و آبیاری در 75% ظرفیت زراعی) ایجاد شده است (جدول4).

وزن خشک کل گیاه: بیشترین وزن خشک کل گیاه، حاصل تیمار‌های M4I4 (مخلوط دو گونه قارچ و آبیاری در 25% ظرفیت زراعی) و M4I3 (مخلوط دو گونه قارچ و آبیاری در50% ظرفیت زراعی) بترتیب به میزان 728/1 و 718/1 گرم بوده است. کمترین وزن خشک کل گیاه به تیمار M1 در تمامی سطوح آبیاری اختصاص یافت (جدول4).

شاخص سبزینگی برگ:  بیشترین میزان شاخص سبزینگی برگ از تیمار M4 (تلفیق 50% از هر دوگونه قارچ) و چهار سطح آبیاری بترتیب 88/32، 88/35، 42/34 و16/33 واحد (عدد SPAD) می‌باشد. کمترین میزان شاخص سبزینگی برگ نیز در طی تیمارM1I2 (بدون قارچ و آبیاری در %75 ظرفیت زراعی) به میزان 05/21 واحد(عدد SPAD) بدست آمد (جدول4).  

 

 

 

جدول 3- تجزیه واریانس صفات مورد مطالعه در شرایط تنش کم‌آبی و استفاده از قارچ مایکوریزا در کشت گیاه استویا.

منابع تغییرات

درجه آزادی

میانگین مربعات

ارتفاع ساقه اصلی

سطح برگ گیاه

وزن خشک کل گیاه

شاخص سبزینگی برگ

مایکوریزا (M)

3

787/251**

811/84**

841/0**

066/530**

آبیاری (I)

3

311/36*

853/3*

008/0*

146/25*

مایکوریزا× آبیاری

9

799/19*

103/13*

031/0*

584/33**

اشتباه آزمایشی

75

514/19

019/8

020/0

366/9

ضریب تغییرات(%)

-

67/21

74/26

70/11

29/11

ns ، * ، ** بترتیب غیرمعنی دار، معنی دار در سطح احتمال پنج درصد، معنی دار در سطح احتمال یک درصد.

 

جدول4 - مقایسه میانگین برهمکنش کاربرد قارچ مایکوریزا تحت شرایط تنش کم‌آبی بر صفات مورد مطالعه گیاه استویا.

شاخص سبزینگی برگ

(عدد SPAD)

وزن خشک کل گیاه

(g)

سطح برگ گیاه

(cm2)

ارتفاع ساقه اصلی

(cm)

برهمکنش تیمارها

02/28b

456/0e

0/179abc

50/15e

I1

×   M1

05/21e

428/0e

04/54d

92/17cde

I2

98/22de

477/0e

25/71cd

50/16de

I3

62/23cde

419/0e

99/61d

00/16e

I4

33/26bcd

792/0cde

08/84bcd

75/19bcde

I1

×   M2

75/21e

123/1bc

8/123bcd

83/17cde

I2

37/27bc

797/0cde

1/107bcd

17/19bcde

I3

58/26bcd

656/0de

87/84bcd

50/20bcde

I4

78/22de

094/1bcd

1/118bcd

20/18cde

I1

×   M3

66/23cde

213/1bc

9/117bcd

90/24ab

I2

48/26bcd

092/1bcd

1/134abcd

42/23abc

I3

73/26bcd

943/0cd

5/119bcd

42/20bcde

I4

88/32a

407/1ab

4/126bcd

08/22abcd

I1

×   M4

88/35a

235/1bc

3/146abcd

92/26a

I2

42/34a

718/1a

8/233a

80/22abc

I3

16/33a

728/1a

6/193ab

30/24ab

I4

اعداد با یک حرف مشترک در هر ستون، نشان دهنده عدم اختلاف آماری معنی‌داراست. M1: شاهد (عدم استفاده از قارچ)، M2: استفاده از گونه Mycorrhiza Glomus mosseae، M3: استفاده از گونهGlomus intraradices Mycorrhiza، M4: استفاده از تلفیق 50% از هر دوگونه قارچ، I1: شاهد (آبیاری در 100% ظرفیت زراعی). I2: تنش کم آبی خفیف (آبیاری در 75% ظرفیت زراعی). I3: تنش کم آبی متوسط (آبیاری در 50% ظرفیت زراعی). I4: تنش کم آبی شدید (آبیاری در 25% ظرفیت زراعی).

 

یون‌های سدیم و پتاسیم: بیشترین میزان یون سدیم به میزان ppm 417/1 از تیمار M1I4 (بدون قارچ و آبیاری در 25% ظرفیت زراعی) بدست آمد (جدول 6) که با دیگر تیمارها تفاوت معنی‌داری نشان داد. ازطرفی سایر تیمارهای اعمال شده از نظر میزان عنصر سدیم تفاوت معنی‌داری با یکدیگر نشان نداشتند. بنظر می رسد در شرایط تنش‌های کم‌آبی خفیف، متوسط و شدید در اثر استفاده از گونه‌های قارچ مایکوریزا تجمع یون‌های سدیم صورت نگیرد.

همچنین بررسی مقایسه میانگین‌ها نشان داد، بیشترین میزان یون پتاسیم به میزان ppm 53/66 و ppm 07/66 بترتیب به تیمارهای M4I3 (مخلوط دو گونه قارچ و آبیاری در 50% ظرفیت زراعی) و M1I4(بدون قارچ و آبیاری در 25% ظرفیت زراعی) اختصاص یافت و کمترین مقدار یون پتاسیم نیز به میزان ppm 40 از تیمار M1I1 (بدون قارچ و بدون تنش خشکی) بدست آمد(جدول 6).

ساکارز، گلوکز و فروکتوز: مقایسه میانگین‌ها نشان داد بیشترین مقدار ساکارز به میزان 065/0 میلی‌گرم برگرم وزن خشک برگ از تیمار M4I3 (مخلوط دو گونه قارچ و آبیاری در 50% ظرفیت زراعی) بدست آمد، که از این نظر با سایر تیمارها تفاوت معنی‌داری داشت (جدول6). 015/0 میلی‌گرم برگرم وزن‌خشک برگ، کمترین میزان ساکارز است که ناشی از اعمال تیمار M2I1 (کاربرد گونه گلوموس موسه آ در شرایط بدون تنش کم‌آبی) بدست آمد (جدول6).

368/0 میلی‌گرم برگرم وزن‌خشک برگ بیشترین میزان گلوکز است که از تیمار M2I2 (گونه گلوموس موسه آ و آبیاری در 75% ظرفیت زراعی) بدست آمده که بطور معنی‌داری بیشتر از سایر تیمارها است. کمترین مقدار گلوکز نیز 060/0 و 062/0 میلی‌گرم برگرم وزن‌خشک برگ است که بترتیب به تیمارهای M1I3 (بدون قارچ و آبیاری در 50% ظرفیت زراعی) و M1I4 (بدون قارچ و آبیاری در 25% ظرفیت زراعی) اختصاص یافت. بیشترین میزان فروکتوز به میزان 296/0 میلی‌گرم برگرم وزن‌خشک برگ از تیمار M2I3 (کاربرد گونه گلوموس موسه آ و آبیاری در 50% ظرفیت زراعی) بدست آمد که ازاین نظر با تیمارهای دیگرتفاوت معنی‌داری دارند. کمترین میزان فروکتوز نیز 010/0 و 014/0 میلی‌گرم برگرم وزن خشک برگ است که بترتیب به تیمارهای M1I4 (بدون قارچ و آبیاری در 25% ظرفیت زراعی) و M1I3(بدون قارچ و آبیاری در 50% ظرفیت زراعی) اختصاص داشته است (جدول6).

 

 

جدول 5- تجزیه واریانس صفات مورد مطالعه تحت شرایط تنش کم‌آبی و کاربرد قارچ مایکوریزا درگیاه استویا.

منابع تغییرات

درجه آزادی

میانگین مربعات

یون سدیم

یون پتاسیم

ساکارز

گلوکز

فروکتوز

قندکل

مایکوریزا (M)

3

039/0*

573/29ns

003/0**

022/0**

113/0**

016/0**

آبیاری (I)

3

009/0ns

368/455**

0001/0*

006/0**

010/0**

012/0**

مایکوریزا× آبیاری

9

063/0**

138/81*

0001/0*

002/0*

007/0**

005/0*

اشتباه آزمایشی

75

014/0

072/38

0001/0

002/0

002/0

002/0

ضریب تغییرات(درصد)

-

41/11

72/10

51/26

79/4

22/22

15/6

ns ، * ، ** بترتیب غیرمعنی دار، معنی دار در سطح احتمال پنج درصد، معنی دار در سطح احتمال  یک درصد.

 

 

قندکل: بررسی نتایج مقایسه میانگین‌ها نشان داد بیشترین میزان قند‌های محلول به میزان 808/0 میلی‌گرم برگرم وزن خشک برگ، از تیمار M2I1 (کاربرد گونه گلوموس موسه آ در شرایط بدون تنش کم‌آبی) بدست آمد که از نظر این صفت دارای تفاوت معنی‌داری با دیگر تیمارها است (جدول 6). کمترین میزان قند کل نیز 620/0 میلی‌گرم برگرم وزن خشک برگ، به تیمار M1I1 (بدون قارچ مایکوریزا و بدون تنش کم‌آبی) اختصاص دارد (جدول 6).

 

 

جدول6 - مقایسه میانگین برهمکنش کاربرد قارچ مایکوریزا تحت شرایط تنش کم‌آبی بر صفات مورد مطالعه گیاه استویا.

قندکل

(mg/g)

 

فروکتوز

(mg/g)

 

گلوکز

(mg/g)

ساکارز

(mg/g)

 

یون پتاسیم

(ppm)

یون سدیم

(ppm)

برهمکنش تیمارها

620/0f

061/0g

083/0cd

030/0def

00/40d

00/1ab

I1

× M1

671/0cdef

068/0fg

154/0bcd

039/0cde

53/55abc

233/0c

I2

646/0def

014/0g

060/0d

023/0ef

97/59ab

400/0c

I3

668/0cdef

010/0g

062/0d

026/0ef

07/66a

417/1a

I4

808/0a

265/0abc

197/0bc

015/0f

12/47cd

633/0bc

I1

× M2

688/0bcdef

219/0abcde

368/0a

015/0f

68/62ab

533/0bc

I2

640/0ef

296/0a

265/0ab

031/0def

25/56abc

583/0bc

I3

759/0ab

166/0de

136/0bcd

040/0cde

40/63ab

250/0 c

I4

745/0abc

233/0abcd

207/0bc

030/0def

87/54abc

400/0 c

I1

× M3

749/0abc

215/0abcde

220/0b

028/0def

05/58abc

400/0 c

I2

671/0cdef

274/0abc

174/0bcd

050/0abc

48/62ab

466/0bc

I3

754/0abc

140/0ef

197/0bc

046/0bcd

88/59ab

400/0 c

I4

730/0abcd

196/0cde

185/0bcd

054/0abc

83/53bc

450/0bc

I1

× M4

747/0abc

199/0bcde

253/0ab

056/0abc

85/52bc

766/0bc

I2

681/0bcdef

285/0ab

250/0ab

065/0a

53/66a

666/0bc

I3

711/0bcde

282/0ab

251/0ab

062/0ab

15/61ab

466/0bc

I4

اعداد با یک حرف مشترک در هر ستون، نشان دهنده عدم اختلاف آماری معنی‌داراست. M1: شاهد (عدم استفاده از قارچ)، M2: استفاده از گونه Mycorrhiza Glomus mosseae، M3: استفاده از گونهGlomus intraradices Mycorrhiza، M4: استفاده از تلفیق 50% از هر دوگونه قارچ، I1: شاهد (آبیاری در 100% ظرفیت زراعی). I2: تنش کم آبی خفیف (آبیاری در 75% ظرفیت زراعی). I3: تنش کم آبی متوسط (آبیاری در 50% ظرفیت زراعی). I4: تنش کم آبی شدید (آبیاری در 25% ظرفیت زراعی).

 

 

بحث و نتیجه گیری

بر اساس مطالعات انجام شده، تنش خشکی با اثر بر بافـت‌های گیاه، باعث محدود نمودن رشد و بروز برخی تغییرات فیزیولوژیکی و متابولیکی در آنها می گردد. علاوه‌براین موجب اختلال در دسترسی ریشه به عناصر غذایی موجود در خاک و درنتیجه عدم تعادل تغذیـه‌ای در گیاهـان مـی شـود (26). استویا گیاهی حساس به خشکی است. بروز تنش آبی در طول دوره رویشی آن سبب کوچک شدن برگ‌ها، در نتیجه کاهش وزن خشک برگ گیاه استویا به عنوان منبع اصلی قندهای گلیکوزیدی و کاهش وزن خشک کل گیاه ‌می‌گردد (6، 19، 32، 35). اثرات مثبت قارچ‌های میکوریزا در افزایش ارتفاع ساقه اصلی، سطح برگ وماده خشک گیاه در شرایط محدودیت آبیاری در نواحی خشک به‌اثبات رسیده است (23). علت افزایش عملکرد محصول در گیاهان تلقیح شده با مایکوریزا، تعادل آبی آن‌ها در شرایط تنش کم‌آبی و درنتیجه جذب بیشتر آب و عناصر معدنی گزارش شده است (16). نتایج پژوهش‌ها توانایی تلقیح ریشه استویا با گونه‌های قارچ مایکوریزا و بهبود رشد این گیاه را تایید نموده اند (25). نتایج اندازه‌گیری ارتفاع ساقه اصلی در پژوهش حاضر، حاکی از اثر مثبت کاربرد مخلوط دوگونه قارچ مایکوریزا در جهت خنثی کردن اثر تنش کم‌آبی و افزایش بهره‌وری زراعی گیاه استویا در شرایط تنش کم‌آبی می‌باشد. بطوریکه کاربرد مخلوط دو گونه قارچ مایکوریزا در شرایط تنش کم‌آبی خفیف (آبیاری در 75% ظرفیت زراعی) سبب افزایش ارتفاع ساقه گیاه نسبت به شرایط مشابه تنش کم‌آبی خفیف بدون استفاده از قارچ مایکوریزا است. کاربرد گونه های قارچ مایکوریزا در همزیستی با گیاهان، سبب افزایش شاخص‌های رشدی و عملکرد ماده خشک، در‎مقایسه با شرایط عدم استفاده از قارچ‌های مایکوریزا شده است. به‎طوری‎که این گیاهان دارای مواد فتوسنتزی بیشتری نسبت به گیاهان همزیست با قارچ‌های غیرمایکوریزایی بودند. مکانیسم‌های متعددی برای بیان این اثر ازقبیل افزایش هدایت هیدرولیکی ریشه، تنظیم اسمزی گیاه میزبان و بهبود تماس با ذرات خاک از طریق هیف قارچ که قادر به استخراج آب از منافذ ریز می‌باشد، گزارش شده است (27). تنش خشکی با اثر بر بافـت‌ها سبب بسـته‌شدن روزنه‌ها و کاهش تبادل دی‌اکسیدکربن در برگ‌ها شده که کاهش فتوسنتز، اندازه سطح برگ و تولید بیوماس را در‌پی دارد (26). تلقیح ریشه‌های گیاه استویا با قارچ مایکوریزا در شرایط تنش خشکی و محدودیت آبیاری، موجب بهبود رشد، میزان سطح برگ و وزن‌خشک گیاه شده است (25). همچنین مشخص شد که گونه‌های قارچ مایکوریزا آرباسکولار می‌توانند اثرات منفی محدودیت آب را کاهش دهد و رشد گیاه را در شرایط کشت گلخانه‌ای بهبود بخشند (5، 9، 29). مخلوط دو گونه قارچ مایکوریزا سبب افزایش بیش از 3 برابری سطح برگ گیاه استویا، بهبود سطح برگ و وزن‌خشک گیاه در نتیجه این همزیستی گردید. نتایج مثبت ارتباط همزیستی قارچ شبه مایکوریزای piriformospora indicaبا استویا در جهت تحریک رشد آن گیاه در شرایط تنش‌های شوری و خشکی گزارش شده است (30). تنش کم آبی عمده تأثیر خود را از طریق تنش عناصر غذایی بر صفات فیزیولوژیک گیاه برجای می گذارد و بهترین تیمار برای مبارزه با تنش کم آبی و عناصر غذایی در یونجه، تلقیح بذرها با سویه گلوموس موسه آ قارچ مایکوریزا و باکتری سینوریزوبیوم ملیلوتی به حالت تلقیح دوگانه بود، همچنین  نتیجه دیگر نشان داد، با اینکه سینوریزوبیوم ملیلوتی باکتری همزیست یونجه است، اما قارچ مایکوریزا، سویه گلوموس موسه آ در حالت تلقیح انفرادی نسبت به تلقیح انفرادی باکتری ارجحیت داشت که تاثیر مثبت کاربرد سویه گلوموس موسه آ بر خصوصیات بیوشیمیایی ومورفوفیزیولوژیک گیاه یونجه در شرایط تنش کم آبی را نشان داد(3) و تاییدی بر نتایج حاصل ازاثرات مثبت کاربرد سویه های قارچ مایکوریزا بر گیاه استویا در شرایط تنش کم آبی در تحقیق حاضر است. در پژوهش حاضر مخلوط دو گونه قارچ مایکوریزا نسبت به عدم کاربرد مایکوریزا در شرایط تنش کم‌آبی، شاخص سبزینگی برگ را به‌میزان 76/28% افزایش دادند. قارچ‌های مایکوریزا آرباسکولار سبب تشکیل وزیکول‌ها، آرباسکول‌ها و هیف‌ها در ریشه‌های گیاه همزیست و همچنین تشکیل اسپورها و هیف‌ها در ریزوسفر خاک شده است. این عمل موجب تشکیل شبکه‌ای از رشته‌های هیف در همزیستی با ریشه‌های گیاه، افزایش دسترسی ریشه‌ها و جذب عناصر غذایی ‌می‌گردد. از طرفی هیف‌های قارچی می‌توانند روند تجزیه مواد آلی خاک را تسریع نموده و با افزایش دسترسی و انتقال مواد‌غذایی مختلف به گیاه باعث بهبود رشد و سبزینگی گیاه می شوند. علاوه بر این قارچ‌های مایکوریزا در افزایش تثبیت CO2 اتمسفری در گیاه میزبان، با افزایش اثر مبدا به مخزن و اثرگذاری بر انتقال فتو‌آسیمیلات‌های تولید شده در بخش‌های هوایی به سمت ریشه نقش دارند. همچنین قارچ‌های مایکوریزا آرباسکولار بواسطه ایجاد ارتباطات بین گیاه و قارچ، منجر به افزایش سرعت فتوسنتز و سایر عوامل مرتبط با تبادل گازها ودرنتیجه رشد گیاهان میزبان در شرایط تنش می‌گردند (10). تأثیر پذیری خصوصیات بیوشیمیایی گیاه استویا از محیط کشت، نشان داد بستر کشت و نوع ماده مغذی افزوده شده به بستر نقش بسزایی در میزان تولید فرآورده های بیوشیمیایی گیاه استویا دارند(2). بنابراین با توجه به هدف کشت گیاه، بایستی محیط و تیمار غذایی مناسب انتخاب شود که نتایج تحقیق حاضر نیز نشان داد در نتیجه همزیستی ریشه های گیاه استویا با سویه های گلوموس موسه آ و اینترارادیسز دسترسی گیاهچه های استویا به مواد غذایی افزایش یافته، در نتیجه اثرات مثبتی بر خصوصیات مورفوفیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاهچه های تحت تیمار سویه های قارچ مایکوریزا نسبت به شرایط عدم کاربرد مایکوریزا نشان داد. مطالعات نشان داده‎اند که همزیستی گیاهان مختلف با قارچ‌های Glomus mosseae و Glomus geosporum، بطور معنی‌داری شاخص سبزینگی برگ را در تنش‌های خشکی و شوری افزایش داده‌اند (15) که تایید‎کننده نتایج تحقیق حاضراست. بیشترین مقدار یون پتاسیم از تیمار مخلوط دو گونه قارچ مایکوریزا و آبیاری در 50% ظرفیت زراعی بدست آمد که بیانگر اثر مثبت همزیستی مخلوط دوگونه قارچ مایکوریزا بر جذب یون پتاسیم، بهبود نقش آن در کنترل روزنه‌ها و افزایش تاب‌آوری گیاه در شرایط تنش‌خشکی است. گیاهان همزیست با گونه‌های قارچ مایکوریزا، از‎طریق افزایش جذب عناصری همچون: فسفر، پتاسیم، آهن، مس و روی که در انتقال انرژی، تنظیم اسمزی، سنتز رنگیزه‌ها و فتوسنتز نقش دارند، مقاومت بیشتری به کم‌آبی در شرایط تنش‌خشکی از خود نشان می‌دهند (7). در تحقیق حاضر مشخص گردید در شرایط بدون تنش و استفاده از مخلوط گونه‌های قارچ مایکوریزا، جذب پتاسیم نسبت به عدم کاربرد مایکوریزا افزایش داشته است. این در‌حالی است که میزان جذب سدیم و پتاسیم در شرایط تنش‌خشکی و همزیستی با قارچ مایکوریزا نسبت به عدم کاربرد قارچ تفاوت چندانی نشان نداد. کافی و همکاران بیان داشتند در مواردی که درصد پتاسیم و سدیم در گیاهان تحت تنش‌خشکی کمتر است می‌تواند ناشی از کاهش قابلیت دسترسی به این عناصر در شرایط کمبود رطوبت باشد (4). با توجه به نتیجه می‌توان گفت در شرایط تنش کم‌آبی این تحقیق، همزیستی تلفیق گونه‌های قارچ مایکوریزا با گیاه استویا نسبت به سایر تیمارها توانسته بر میزان یون‌های سدیم و پتاسیم تاثیر گذار باشد. نتایج بررسی میزان قندکل و قندهای محلول ساکارز، گلوگز و فروکتوز نشان داد رشد اندام‌های مکنده قارچ مایکوریزا و ارتباط همزیستی با سلول‌های بافت ریشه گیاه، قدرت و سطح جذب ریشه‌های گیاه را افزایش داده است. این امر موجب بهبود انتقال مواد مغذی خاک از طریق هیف‌های قارچ مایکوریزا و ثبات خاک در شرایط تنش‌خشکی گردیده است. محققان بیان داشتند در تنش خشکی، گیاه برای حفظ تعادل اسـمزی و توانـایی جـذب بیشتر آب از محیط ریشه، مقدار ترکیباتی مانند کربوهیدرات‌ها را که در ساختار سلول‌ها و رشد گیاه شرکت دارند را در جهت بهبود تنظیم اسمزی افـزایش می‌دهد (26). پژوهشگران نشان دادند که در گیاهان تحت تیمار با قارچ مایکوریزا، افزایش زیست‌توده به دلیل بهبود جذب عناصر‌غذایی (نیتروژن، پتاسیم، منیزیم، مس، آهن، منگنز و روی)، افزایش شاخص سبزینگی برگ و هیدرات‌های‌کربن مشاهده شده است (20). نتایج تحقیق حاضر مبین این موضوع است که همزیستی گونه‌های قارچ مایکوریزا با ریشه‌های گیاهچه‌های استویا تکثیر‌شده به روش کشت بافت در مقایسه با تیمار شاهد (بدون گونه‌های قارچ مایکوریزا) در شرایط تنش کم‌آبی، موجب جلوگیری از کاهش سطح برگ، حفظ عملکرد و کاهش حداکثری خسارت ناشی از تنش خشکی ‌می‌گردد. علاوه‎براین همزیستی‎ با قارچ‎های مایکوریزا، افزایش مقادیر صفات مورفوفیزیولوژیک و بیوشیمیایی، در نتیجه افزایش میزان قندهای ساکارز، گلوکز و فروکتوز را به دنبال داشته است. با توجه ‎به ‎این نتایج، می‌توان تیمار مخلوط دوگونه Glomus mosseae و Glomus intraradices در شرایط تنش کم‌آبی (تیمار M4I3) را به عنوان مناسب ترین تیمار جهت حفاظت گیاه استویا در شرایط تنش کم‌آبی ناشی از کاهش میزان آبیاری معرفی نمود.

  1. آذر پور، ا.، م. ک. معتمد، ح.ر. بزرگی.1392. زراعت و ترویج استویا (گیاه شناسی، کاشت، داشت، برداشت، شیمی، صنعت و فرآوری). انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان. 796 ص.
  2. اصغری، ر. 1396. مقایسه اثر تیمار تغذیه ای و نوع بستر کشت بر برخی خصوصیات فیتوشیمیایی گیاه استویا. مجله پژوهشهای گیاهی(مجله زیست شناسی ایران). جلد 30، شماره2، صفحه 272- 264.
  3. ظفری، م.، عبادی، ع.، جهانبخش گده کهریز، س.1397. اثر توأم قارچ و باکتری بر افزایش اسمولیت های سازگاری در یونجه تحت تنش کم آبی. مجله پژوهشهای گیاهی(مجله زیست شناسی ایران). جلد 31، شماره1، صفحه 165- 156.
  4. کافی، م.، ا. برزوئی، م . صالحی، ع. کمندی، ع.معصومی، ج. نباتی. 1391 . فیزیولوژی تنش ‌های محیطی در گیاهان. انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد. 502 ص.

 

  1. Abbaspour, H., Saeidi-Sar, S., Afshari, H., and Abdel-Wahhab, M. A. 2012. Tolerance of mycorrhiza infected pistachio (Pistacia vera L). Seedling to drought stress under glasshouse conditions. J. Plant Physiol. 169, 704–709. doi: 10.1016/j.jplph.2012.01.014
  2. Aladakatti, YR., YB. Palled, MB. Chetti, SI. Halikatti, SC. Alagundagi, PL. Patil, VC. Patil and AD. Janawade. 2012. Effect of irrigation schedule and planting geometry on growth and yield of stevia (Stevia rebaudiana Bertoni). Karnataka J. Agric. Sci, 25: 30–35.
  3. Bagheri, V., M.H. Shamshir, H. Alaei and H. Salehi. 2019. Effect of Three Species of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on Growth and Nutrients Uptake in Zinnia Plant under Drought Stress Conditions.Journal of Plant Productions. Agronomy, Breeding and Horticulture (Scientific Journal of Agriculture), winter, 41(4): 83-96.
  4. Bardgett, R. D., M. Liesje and F. T. De Vries. 2014. Going underground: root traits as drivers of ecosystem processes. Trends Ecol. Evol. 29, 692–699. doi: 10.1016/j.tree.2014.10.006.
  5. Barzana, G., R. Aroca, G. P. Bienert, F. Chaumont and J. M Ruiz-Lozano. 2014. New insights into the regulation of aquaporins by the arbuscular mycorrhizal symbiosis in maize plants under drought stress and possible implications for plant performance. Mol. Plant Microbe Interact. 27, 349–363. doi: 10.1094/MPMI-09-13-0268-R.
  6. Begum, N., C. Qin, M. A. Ahanger, S. Raza, M. I. Khan, M. Ashraf, N. Ahmed, and L. 2019. Role of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in Plant Growth Regulation: Implications in Abiotic Stress Tolerance. Frontiers in Plant Science.; 10: 1068. doi: 10.3389/fpls.2019.01068.
  7. Brundrett, M. C., and L. Tedersoo. 2018. Evolutionary history of mycorrhizal symbioses and global host plant diversity. New Phytol. 220, 1108–1115. doi: 10.1111/nph.14976.
  8. Curry, L., and R. Ashley. 2008. Subchronic toxicity of rebaudioside A. Cargill Incorporated. J. Process Biochem, 83: 115-117.
  9. Fallahi, J., M. T. Ebadi and R. Ghorbani. 2009. The effects of salinity and drought stresses on germination and seedling growth of clary. Environmental Strees of Agriculture Science. 1(1): 57-67 (in Persian).
  10. Fay, P. A., J. D. Carlisle, A. K Knapp, J. M. Blair and S. L. Collins. 2003. Productivity responses to altered rainfall patterns in a C4-dominated grassland. Oecologia 137, 245–251. Doi: 10.1007/s00442-003-1331-3.
  11. Habibi, S., M. Meskarbashee and M. Farzaneh. 2014. Influence of three species of mycorrhizal fungi (Glomus SPP.) on physiological characters of wheat under the salinity conditions. Journal of Plant Productions. Agronomy,Breeding and Horticulture ( Scientific Journal of Agriculture). Autumn, 37(3): 37-52.
  12. Habibzadeh, Y., J. Jalilian, M. R. Zardashti, Pirzad and O. Eini. 2015. Some morphophysiological characteristics of mung bean mycorrhizal plants under different irrigation regimes in field condition. Journal of Plant Nutrition, 38(11), 1754-1767.
  13. Haji Mohammadi, A., R. Zarghami, A. Kashani, H. Heydari Sharifabad and G. Nour Mohammadi. 2017. Effect of Different Hormonal Treatment on Stevia (rebaudiana Bertoni) Micro-propagation. Pakistan Journal of Biological Sciences, 20: 457-464.
  14. Kanta, C., I. P. Sharma and PB. Rao. 2016. Influence of water deficit stress on morpho-physiological and biochemical traits of four medicinal plant species in Tarai region. Res, Environ, 9: 1391-1396.
  15. Li, X., T. Zhu, F. Peng, Q. Chen, S. Lin and P. Christie. 2015. Inner Mongolian steppe arbuscular mycorrhizal fungal communities respond more strongly to water availability than to nitrogen fertilization. Environ. Microbiol. 17, 3051–3068. doi: 10.1111/1462-2920.12931.
  16. Mandal, S., H. Elvelin, B. Giri, V. P. Singh and R. Kapoor. 2013. Arbuscular mycorrhiza enhances the production of stevioside and rebaudioside-A in Stevia rebaudiana via nutritional and non- nutritional mechanisms. Applied Soil Ecology, 72: 187-194.
  17. Mathur, S., R.S. Tomar and A. Jajoo. 2018. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) protects photosynthetic apparatus of wheat under drought stress. Photosynth. Res. 139, 227–238. doi: 10.1007/s11120-018-0538-4.
  18. Muller, B., F. Pantin, M. Génard, O. Turc, S. Freixes, and M. Piques. 2011. Water deficits uncouple growth from photosynthesis, increase C content, and modify the relationships between C and growth in sink organs. J. Exp. Bot. 62, 1715–1729. doi: 10.1093/jxb/erq438.
  19. Naher, U. A., R. Othman and Q. A. Panhwar. 2013. Beneficial effects of mycorrhizal association for crop production in the tropics (a review). International Journal of Agriculture and Biology, 15(5), 1021-1028.
  20. Nezami, A., J. Nabati, M. Kafi, and M. Mohseni. 2009. Evaluation of salinity tolerance at emergence and seedling stages of kochia under control environment. Environmental Stress of Agriculture Science 1(1): 69-77.
  21. Noori Akandi, Z., 2015. Effect of Piriformospora indica mycorrhiza-like fungi on salt tolerance of stevia (Stevia rebaudiana B.) medicinal plant in controlled conditions. MSc thesis, Sari Agricultural Science and Natural Resources University, Sari, Iran (in Persian).
  22. Nourzad, S., A. Ahmadian and M. Moghaddam. 2015. Proline, Total Chlorophyll, Carbohydrate Amount and Nutrients Uptake in Coriander (Coriandrum Sativum L.) under Drought Stress and Fertilizers Application. Iranian Journal of Field Crops Research, 13(1): 131-139.
  23. Ortas, I., N. Sari, C. Akpinar and H. Yetisir. 2011. Screening mycorrhiza species for plant growth, P and Zn uptake in pepper seedling grown under greenhouse conditions. Scientia Horticulturae, 128(2), 92-98.
  24. Piao, S. L., P. Ciais, G. Y. Huan, Z. H. Shen, S. S. Peng, J. S. Li. 2010. The impacts of climate change on water resources and agriculture in China. Nature 467, 43–51. doi: 10.1038/nature09364.
  25. Porcel, R., and J. M. Ruiz-Lozano. 2004. Arbuscular mycorrhizal influence on leaf water potential, solute accumulation, and oxidative stress in soybean plants subjected to drought stress. J. Exp. Bot. 55, 1743–1750. doi: 10.1093/jxb/erh188.
  26. Seraj, F., H.A. Pirdashti, Y. Yaghoubian and V.G. Omran. 2016. The effect of Piriformospora indica inoculation on salt and drought stress tolerance in stevia rebaudiana under in vitro conditions. Iranian Journal of Plant Biology, 8th Year, 29: 1-20.
  27. Sheligl, H. Q. 1986. Die verwertung orgngischer souren durch chlorella lincht. Planta Journal, 47-51.
  28. Shi, Y., and GX. Ren. 2012. The effects of drought stress on the photosynthetic parameters and dry leaf yield of Stevia rebaudiana Bertoni. Adv, Mater, Res. 518: 4786–4789.
  29. Shukla, N., R. P. Awasthi, L. Rawat and J. Kumar. 2012. Biochemical and physiological responses of rice (Oryza sativa L.) as influenced by Trichoderma harzianum under drought stress. Plant Physiol. Biochem. 54, 78–88. doi: 10.1016/j.plaphy.2012.02.001.
  30. Trenberth, K. E., A. Dai, G. V. D. Schrier, P. D. Jones, J. Barichivich and K. R. Briffa. 2014. Global warming and changes in drought. Nat. Clim. Chang. 4, 17–22. doi: 10.1038/nclimate2067.
  31. Vasilakoglou, I., D. Kalfountzos, N. Gougoulias and C. Reppas. 2015. Productivity of two stevia varieties under reduced irrigation and fertilization inputs. Arch, Agron, Soil Sci, http://www.tandfonline.com/loi/gags20.
  32. Xia, C., M. J.Christensen, X. Zhang, and Z. Nan. 2018. Effect of Epichloe gansuensis endophyte and transgenerational effects on the water use efficiency, nutrient and biomass accumulation of Achnatherum inebrians under soil water deficit. Plant Soil 424, 555–571. Doi: 10.1007/s11104-018-3561-5.
مجله پژوهشهای گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)(علمی)
دوره 36، شماره 1
فروردین 1402
صفحه 16-28
  • تاریخ دریافت: 25 آبان 1399
  • تاریخ بازنگری: 04 خرداد 1400
  • تاریخ پذیرش: 29 شهریور 1400