بررسی تغییرات پارامترهای فلوئورسانس کلروفیل a در دو رقم گندم دوروم در پاسخ به شوری

عزت‌اله اسفندیاری^* و واقف عنایتی

مراغه، دانشگاه مراغه، دانشکده کشاورزی، گروه زراعت و اصلاح نباتات

تاریخ دریافت: 19/3/89             تاریخ پذیرش: 20/7/90 

چکیده

شاخص‌های فیزیولوژیک کنونی مورد استفاده برای گزینش ژنوتیپ‌های متحمل و حساس به تنش‌های محیطی عمدتا پرهزینه و وقت‌گیر می‌باشند. بنابراین دستیابی به معیارهای فیزیولوژیکی که ضمن رفع معایب یاد شده، دقیق و کم هزینه باشند ضروریست. با توجه به موارد یاد شده، دو رقم مقاوم (مصر 449) و حساس (ترکیه 506) گندم دوروم انتخاب و به روش هواکشت، کشت و پرورش یافتند. در مرحله 5-4 برگی گیاهچه‌های گندم به مدت 10 روز در تنش شوری 200 میلی‌مولار حاصل از اضافه نمودن کلرید سدیم به محلول غذایی قرار گرفتند. سپس در هر دو شرایط عادی و تحت شوری، فلوئورسانس کلروفیل a در گیاهچه‌های گندم ارزیابی شد. در رقم حساس ترکیه506، سطح زیر منحنی OJIP- تست، فاکتور ارزیابی حجم خزانه کینون‌ها، و کارایی اولیه فتوسیستم II در اثر تنش شوری نسبت به شاهد کاهش معنی‌داری را نشان داد. بعلاوه اینکه بررسی پارامترهای مرتبط با جریان انرژی به مرکز واکنشی نشان داد که در رقم ترکیه506 به دلیل کاهش نسبت مراکز واکنشی فعال به مقطع عرضی برگ در اثر شوری، پارامتر جذب انرژی به مرکز واکنشی، میزان بدام انداختن انرژی به مرکز واکنشی و جریان الکترون به مرکز واکنشی در این شرایط نسبت به شاهد افزایش داشت. اما عدم افزایش جریان الکترون به مرکز واکنشی در این رقم سبب شد تا میزان اتلاف انرژی در مرکز واکنشی در شرایط شوری افزایش یابد. از طرفی شاخص‌های میزان به‌دام انداختن انرژی به میزان جذب آن، میزان انتقال الکترون به میزان انرژی به‌دام افتاده و میزان انتقال الکترون به میزان انرژی جذبی در رقم ترکیه506 در شرایط شوری کاهش معنی‌داری داشت. اگرچه شاخص عمکرد در اثر شوری در هر دو رقم مورد مطالعه کاهش یافت ولی پارامترهای مورد ارزیابی نشان داد که رقم ترکیه506 به شوری حساس‌تر بوده و از کارایی کمی برخوردار است. بعلاوه نتایج حاصل نشان می‌دهد که تکنیک فلوئورسانس کلروفیل a شاخص فیزیولوژیک معتبری برای گزینش ارقام گندم در پاسخ به شوری می‌باشد.

واژه‌های کلیدی: فلوئورسانس سریع کلروفیل a، حجم خزانه کینون‌ها، منحنی OJIP، گندم، تنش شوری.

* نویسنده مسئول، تلفن: 2273068-0421، پست‌الکترونیکی:esfand1977@yahoo.com  

مقدمه

گندم ازجمله مهمترین محصولات کشاورزی است که نقش بسیار مهمی در امنیت غذایی و استقلال سیاسی کشور ایفا می‌کند. بطوریکه در کشورهای در حال توسعه نظیر ایران بیش از 50% انرژی روزانه مورد نیاز مردم از مصرف مستقیم این محصول کسب می‌گردد (5). بعلاوه اینکه جمعیت کشور و جهان مدام در حال افزایش است که در پی آن تقاضا برای غذا نیز بیشتر خواهد شد. اما متأسفانه تنش‌های محیطی نظیر شوری مهمترین عامل کاهش‌دهنده رشد و نمو و عملکرد گیاهان زراعی، ازجمله گندم  بشمار می‌آید. البته برآیند این عوامل امنیت غذایی جوامع انسانی را به‌خطر خواهد انداخت.

امروزه یکی از اهداف مهم محققان بخش کشاورزی در راستای غلبه بر محدودیت‌های محیطی و حفظ امنیت غذایی موجود، شناسایی و دستیابی به رقم (یا ارقامی) از گندم است که در شرایط دشوار از عملکرد مطلوب و پایدار برخوردار باشد. از آنجایی که اندازه‌گیری پارامترهای فیزیولوژیک وقت‌گیر و پرهزینه است، استفاده از شاخص‌های گزینشی جایگزین با هدف کاهش هزینه‌ها و تسریع در امر گزینش اجتناب‌ناپذیر می‌باشد.

فلوئورسانس کلروفیل a در سال 1931 میلادی برای اولین بار توسط کاتسکی ارائه شده‌است. وی اظهار داشت که انرژی فوتون‌های جذب شده توسط کلروفیل سبب برانگیختگی الکترون آن می‌گردد. این انرژی می‌تواند صرف اجرای فرایندهای فتوشیمیایی مانند چرخه کالوین شده و انرژی نورانی را به انرژی شیمیایی تبدیل نماید (25). اما هرگاه میزان این تحریکات و دریافت انرژی فوتون‌های نوری بیش از مصرف آن در مسیرهای فتوشیمیایی باشد انرژی مازاد به شکل فلوئورسانس و گرما رها می‌گردد (25). فلوئورسانس کلروفیل a حتی در شرایط مطلوب محیطی نیز اتفاق می‌افتد اما میزان آن در حدود 3-5/0%  می‌باشد (1). در شرایط تنش‌های محیطی میزان این شاخص افزایش می‌یابد که بیانگر آسیب به ساختار تیلاکوئیدهای کلروپلاستی است (29). امروزه ثابت شده‌ که آنالیز فلوئورسانس کلروفیل a روشی مناسب برای تشخیص و کمی سازی تغییرات القا شده در دستگاه‌های فتوسنتزی است (20). در منحنی القای فلوئورسانس، در حداقل زمان فلوئورسانس (F₀) تمامی مراکز واکنشی در برگ‌های قرار گرفته در تاریکی باز بوده و در حداکثر فلوئورسانس (Fm) کلیه مراکز واکنشی بسته می‌باشند (20 و 27). در تمامی موجوداتی که در طی اجرای فرایند فتوسنتز اکسیژن آزاد می‌نمایند بررسی فلوئورسانس کلروفیل a نشان داده‌است که بروز این پدیده از یک روند صعودی تبعیت می‌کند که این مراحل به‌ترتیب O، J، I و P نامیده می‌شود (20). مراحل یاد شده به‌ترتیب بیانگر میزان فلوئورسانس کلروفیل a در زمان‌های 0، 2، 30 و 500 میلی‌ثانیه پس از قرار گرفتن در معرض نور است. روشی که برای کمی کردن میزان فلوئورسانس کلروفیل a در زمان‌ها و مراحل مورد اشاره استفاده می‌گردد به تست JIP معروف شده‌است (12). این تست امکان بیان برخی از ویژگی‌های بیوفیزیک فتوسیستم II را فراهم می‌کند (27). بعلاوه اینکه تست JIP  پارامتر بسیار خوبی برای مطالعه الگوی رفتاری فتوسیستم II از نظر میزان جذب انرژی فوتون‌های جذبی، بدام انداختن آن و انتقال الکترون می‌باشد (29). علاوه بر موارد فوق، مزیت‌هایی همانند اندازه‌گیری بسیار آسان و کم هزینه بهمراه عدم نیاز به وسایل آزمایشگاهی گرانقیمت و مواد شیمیایی و نیز عدم تخریب بافت گیاهی سبب شده تا فیزیولوژیست‌های گیاهی فلوئورسانس کلروفیل a را بعنوان یک معیار فیزیولوژیک معتبر بکار ببرند. همچنین، با استفاده از این تکنیک می‌توان تعداد زیادی ژنوتیپ را در مدت زمان کم ارزیابی نمود (24). از مزایای دیگر این روش، فراهم‌سازی امکان ارزیابی درست و دقیق کارایی فرایندهای فتوشیمیایی و غیرفتوشیمیایی، از نظر تبدیل انرژی نوری، در شرایط محیطی متفاوت برای پژوهشگر است (6 و 23).

فتوسیستم II در حضور نور عمل انتقال الکترون از آب به خزانه پلاستوکینون را کاتالیز می‌کند. در این فتوسیستم بیش از 25 واحد پروتئینی متفاوت بکار رفته‌‌است که در دو بخش موج‌گیر پیرامونی و مرکز واکنشی سازمان‌دهی شده‌اند (14 و 30). موج‌گیر پیرامونی در گیاهان مجموعه‌ای از پروتئین‌های جمع کننده نور II است که نقش جذب انرژی بیشتر را برای فتوسیستم II ایفا می‌کند. مرکز واکنشی نیز محلی است که عمل انتقال الکترون در آن اتفاق می‌افتد (7). در شرایط تنش شوری فتوسیستم II جزء اولین بخش‌های آسیب‌پذیر بشمار می‌آید. به همین دلیل مطالعه ساختاری عملکرد فتوسیستم II این امکان را فراهم می‌آورد تا اثرات اولیه تنش شوری بر روی آن مورد مطالعه قرار گیرد.

با توجه به اهمیت گندم در تغذیه جامعه بشری و عوارض ناشی از تنش شوری اهمیت مطالعه در این زمینه را نشان می‌دهد. به همین منظور دو رقم گندم دوروم حساس (ترکیه506) و مقاوم (مصر449) انتخاب و به روش هواکشت پرورش یافتند. در مرحله 5-4 برگی با تیمار 200 میلی‌مولار کلرید سدیم تیمار و پس از گذشت 10 روز پارامترهای مربوط به فلوئورسانس کلروفیل a در گیاهچه‌ها بررسی شدند.

مواد و روشها

به‌منظور ارزیابی فلوئورسانس سریع کلروفیل a ارقام مقاوم (مصر449) و حساس (ترکیه506) به شوری گندم دوروم از مؤسسه اصلاح بذر و نهال کرج تهیه و به روش هواکشت پرورش یافتند. ترکیب عناصر غذایی مورد استفاده در طول دوره رشد شامل عناصر پر‌‌مصرف (نیترات کلسیم، نیترات پتاسیم، سولفات منیزیم و مونوپتاسیم فسفات که به‌ترتیب در مقادیر 5/2، 3، 5/1و17/0 میلی‌مولار) و کم مصرف (سولفات آهن، اسید بوریک، سولفات منگنز، سولفات روی، سولفات مس و اسید مولیبدیک که به‌ترتیب در مقادیر 50، 23، 5، 4/0، 2/0 و 1/0 میکرومولار) بود (8).

گیاهچه‌های گندم تا مرحله 3-2 برگی با محلول 50% و بعد از آن با محلول غذایی کامل (pH محدوده 5/5 – 2/5) تغذیه شدند. در طول دوره رشد دمای محیط 2±25 درجه سانتی‌گراد، طول دوره روشنایی 16 ساعت و شدت نور 2500 لوکس بود. بعد از مرحله 5-4 برگی گیاهچه‌های گندم به دو گروه شاهد و تنش شوری تقسیم شد. تیمار شاهد در شرایط فوق و تیمار شوری با اعمال تنش 200 میلی‌مولار کلرید سدیم، به مدت 10 روز در شرایط یاد شده صورت گرفت. بعد از گذشت این مدت زمان فلوئورسانس سریع کلروفیل a در برگ‌های سالم و کاملا رشد یافته با استفاده از دستگاه Handy PEA (مدلHansatech UK) اندازه‌گیری شد.

بدین منظور برگ‌های همسان از بوته‌های گندم انتخاب و با استفاده از کلیپس‌های مخصوص به مدت 15 دقیقه در تاریکی قرار گرفتند. این زمان پس از آزمایش زمان‌های مختلف تعیین شد. این دوره تاریکی جهت باز شدن کامل مراکز واکنشی موجود الزامی است. سپس به این برگ‌ها به مدت 4 ثانیه یک پالس نوری در طول موج 650 نانومتر با شدت 3000 میکرو‌مول‌فوتون بر مترمربع بر ثانیه تابیده شد. نشر فلوئورسانس تا 2 میلی‌ثانیه با فواصل زمانی 10 میکروثانیه و بعد با فواصل زمانی یک میلی‌ثانیه ثبت شد. سپس با استفاده از نرم‌افزار ویژه دستگاه (Handy PEA Software V1.30, 2001) پارامترهایOJIP از مقادیر متغیر فلوئورسانس در زمان‌های 50 و 300 میکرو‌ثانیه و 2 و 30 میلی‌ثانیه ثبت گردید که به‌ترتیب بیانگر میزان فلوئورسانس در زمان‌های مذکور بوده و با علامتF_30ms, F_2ms, F _300µs, F_50µs  نشان داده‌شد. در جریانات مشخص به ازای هر مرکز واکنشی (DI₀/RC, ET₀/RC, TR₀/RC و ABS/RC) و جریانات آنی به مقطع عرضی (DI₀/RC, ET₀/RC, TR₀/CS, ABS/CS) از تئوری جریان انرژی در غشاهای زیستی استخراج و با استفاده از منحنیOJIP-test  محاسبه گردید (11).

همچنین پارامترهای زیر نیز توسط دستگاه مذکور بدست آمد:

 1) تراکم مرکز واکنشی به مقطع عرضی (CS/CS)، 2) حداکثر عملکرد کوانتومی اولیه PS II =ET₀/ABS) _oPφ)، 3) حداکثر عملکرد خاموشی غیر فتوشیمیاییDI₀/ABS)  _D0=φ)، 4) احتمال اینکه یک الکترون  به دام افتاده (₀=ET₀/ABSψ) یا فوتون جذب شده (_E0=ET₀/ABSφ) می‌تواند یک الکترون را به ناقل های بعد از Q_A انتقال دهد (11).

شاخص عملکرد (PI) نیز از دیگر شاخص‌های بیوفیزیک است که از ترکیب تعدادی شاخص‌های ساختاری – عملکردی حاصل می‌گردد. هنگامیکه این شاخص بر پایه میزان کلروفیل موج‌گیر فتوسیستم II بیان می‌شود می‌توان آنرا به شکل زیر نمایش داد (11):

PI_ABS=(RC/ABS)*[ρ_p0/(1-ρ_p0)]*[ψ₀/(1-ψ₀)

تجزیه آماری داده‌ها: به‌منظور انجام تجزیه و تحلیل آماری، پارامترهای فوق از طریق نمونه‌گیری از حدود 15 بوته مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. سپس داده‌ها با توجه به دو عامل رقم (مصر 449 و ترکیه 506) و تنش (شاهد و شوری) به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی بررسی شدند. مقایسه میانگین ترکیب‌های تیماری به روش LSD در سطح احتمال 5 درصد انجام شد.

نتایج و بحث

نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که تنش شوری 200 میلی‌مولار کلرید سدیم بر شکل منحنی OJIP-test تأثیرگذار نبوده‌است (شکل 1). به‌طوری‌که شکل 1 نیز نشان می‌دهد در هر دو شرایط شاهد و تنش شوری نقاط پیک حدواسط J و I وجود دارد. استرائوس و همکاران (29) نیز عدم تأثیر سرما را بر روی شکل منحنی مذکور در سویا گزارش کرده‌اند. درحالی‌که بسیاری از محققان معتقدند که شکل منحنی OJIP-test، به بسیاری از تنش‌های محیطی حساس بوده و نقاط پیک حدواسط J و I در اثر تنش حذف می‌گردد (11، 17، 18، 31 و 33). در این منحنی افزایش سریع در نقاط O-J و J-P به‌ترتیب افزایش مراحل فتوشیمیایی و گرمایی را نشان می‌دهند. افزایش در مراحل O-J و J-P به‌ترتیب ناشی از احیای Q_A و تبدیل آن به Q_A^- و احیای خزانه PQ می‌باشد. در این پژوهش سطح زیر منحنی OJIP-test نیز اندازه‌گیری شد (جدول 1) که بیانگر حجم خزانه کینون‌های گیرنده الکترون (Q_A، Q_B و PQ) می‌باشد (11 و 15). طبق نتایج حاصل حجم خزانه کینون‌ها یا سطح زیر منحنی OJIP-test تنها در رقم ترکیه506 در شرایط تنش شوری کاهش داشت (شکل 1) که بیانگر ممانعت از جریان الکترون در بخش دهنده فتوسیستم II است. این کاهش درحالی بود که میزان نشر فلوئورسانس کلروفیل a در زمان‌های 50، 100 و 300 میکروثانیه و همچنین 2 میلی‌ثانیه در این رقم در شرایط تنش شوری نسبت به شاهد بطور معنی‌داری افزایش یافته‌است (جدول 1). عامل اصلی کاهش حجم خزانه کینون‌ها را در رقم ترکیه506 می‌توان کاهش میزان فلوئورسانس در Fm دانست (شکل 1). مهتا و همکاران (20) ضمن گزارش کاهش میزان Fm معتقدند که افت این شاخص بیانگر تنزل حجم خزانه Q_A^- است.

F_J و F_I به‌ترتیب نشان‌دهنده میزان فلوئورسانس کلروفیل  aدر 2 و 30 میلی‌ثانیه است. افزایش میزان فلوئورسانس کلروفیل a در این مراحل حکایت از کاهش فرم اکسید ناقل‌های موجود در بخش دهنده فتوسیستم II و یا تجمع ناقل‌های Q_B و Q_A در بخش گیرنده آن می‌باشد. بروز چنین حالتی احتمالا در اثر عدم انتقال الکترون به ناقل‌های بعد از Q_A^- اتفاق می‌افتد (13) که در اثر آن انتقال الکترون در مسیرهای جایگزین نظیر احیای ناقص اکسیژن صورت می‌گیرد (22). در این پژوهش افزایش F_J تنها در رقم ترکیه506 مشاهده شد (جدول 1).

شاخص Fv/Fm نشان‌دهنده کارایی اولیه فتوسیستم II است (16). بسیاری از پژوهشگران ازجمله اسفندیاری (1)، استرائوس و همکاران (29)، کوچوا و همکاران (16) و مهتا و همکاران (20) معتقدند که این شاخص به تغییرات محیطی چندان حساس نبوده و معیار معتبری برای گزینش ارقام در مقابله با تنش‌های محیطی بشمار نمی‌آید. اما در این پژوهش پارامتر Fv/Fm تنها در رقم حساس ترکیه506 در شرایط تنش شوری بطور معنی‌داری نسبت به شاهد کاهش داشت (جدول 1) که دلیل آن را می‌توان ناشی از تغییرات کم Fv  در شرایط تنش شوری نسبت به شاهد، به‌عنوان یکی از اجزای تعیین‌کننده شاخص یاد شده، دانست (جدول 1). لازم بذکر است عزیزپور و همکاران (4) و ممنوعی و سید شریفی (2) نیز کاهش این شاخص را در گندم در اثر تنش‌های محیطی گزارش کرده‌اند. درحالی‌که مهتا و همکاران (20) در گندم و محمدی و همکاران (3) در سویا، عدم تغییر معنی‌دار نسبت F_v/F_m را گزارش نموده‌اند. عدم کاهش این شاخص به‌معنای عدم تغییر در تعداد کوانتای جذبی در واحد زمان است (20).

پارامترهای فلوئورسانس کلروفیل a (جریان ویژه و پدیده‌های آنی): منحنی OJIP حاوی اطلاعات بسیار زیادی بوده و از آن برای بدست آوردن پارامترهای متعددی استفاده می‌شود. ازجمله می‌توان به کمی کردن مرحله به مرحله جریان انرژی در فتوسیستم II از بعد مرکز واکنشی و مقطع عرضی اشاره نمود (11). نسبت جذب به ازای هر مرکز واکنشی (ABS/RC) نشان‌دهنده حجم موج‌گیر عملکردی می‌باشد. بعبارت دیگر می‌توان آن را به‌معنای میزان جذب نور به ازای هر مرکز واکنشی فعال دانست (11). این شاخص از تقسیم تعداد فوتون جذب شده توسط مولکول‌های کلروفیل موجود در مراکز واکنشی به تعداد مراکز واکنشی فعال بدست می‌آید (20) که تحت تأثیر نسبت مراکز واکنشی فعال به غیر فعال است. در پژوهش حاضر این نسبت تنها در رقم ترکیه506 در شرایط تنش شوری نسبت به شاهد بطور معنی‌داری افزایش یافت. میزان افزایش پارامتر ABS/RC در رقم حساس ترکیه506 و رقم مقاوم مصر449 به‌ترتیب 86/1 و 05/1 برابر شاهد بود (شکل 2 الف). افزایش این نسبت درنتیجه کاهش اندازه موج‌گیر مراکز واکنشی فعال می‌باشد (20). همچنین افزایش نسبت مذکور ناشی از کاهش نسبت مرکز واکنشی فعال به مقطع عرضی برگ (RC/CS) است (11). کاهش RC/CS به معنای غیرفعال شدن بخشی از مراکز واکنشی فتوسیستم  II موجود در مقطع عرضی برگ می‌باشد (جدول 2). در این پژوهش با بروز تنش شوری نسبت RC/CS در هر دو رقم کاهش یافت (جدول 2). کاهش این نسبت نشانگر غیرفعال شدن تعدادی از مراکز واکنشی موجود در مقطع عرضی برگ است. با کاهش این نسبت میزان انرژی به‌دام افتاده به ازای هر مرکز واکنشی (TR_o/RC) در هر دو رقم افزایش یافت (شکل 2 ب). اما افزایش مشاهده شده تنها در رقم ترکیه506 (5/1 برابر نسبت به شاهد) معنی‌دار بود. افزایش TR_o/RCو کاهش RC/CS در شرایط تنش شوری در رقم ترکیه506 سبب می‌گردد تا میزان انرژی رسیده به مراکز واکنشی افزایش یابد. درحالی‌که شاخص جریان الکترون به ازای مرکز واکنشی (ET_o/RC) در این رقم نیز ثابت ماند (شکل 2 ج). برآیند این عوامل سبب می‌گردد تا میزان به هدر دادن انرژی در رقم ترکیه506 به 46/2 برابر شاهد افزایش یابد (شکل 2 د). درحالی‌که به‌رغم کاهش معنی‌دار RC/CS در رقم مصر449 و افزایش غیرمعنی‌دار ABS/RC سبب شد تا اگرچه میزان ET_o/RC  ثابت است اما میزان اتلاف انرژی نسبت به شاهد تغییر معنی‌داری نشان ندهد (شکل 2د). نتایج مشابهی نیز توسط گونکالوز و سانتوز (10) و گونکالوز و همکاران (11) گزارش شده‌است.  

 بررسی پدیده‌های فوق‌الذکر در مقطع عرضی برگ نشان داد که در شرایط تنش میزان جذب به مقطع عرضی برگ (ABS/CS) در رقم ترکیه506 و مصر449 به‌ترتیب 22/1 و 06/1 برابر نسبت به شاهد افزایش ‌یافت (شکل 3 الف). درحالی‌که بین سطوح تیماری از نظر میزان به دام انداختن انرژی به ازای هر مقطع عرضی برگ (TR_o/CS) تفاوت قابل ملاحظه‌ای مشاهده نشد (شکل 3 ب). اما در رقم ترکیه506 جریان الکترون به ازای هر مقطع عرضی (ET_o/CS) کاهش یافت (شکل 3 ج). به‌طوری‌که در پی کاهش این شاخص و افزایش پارامتر TR_o/CS، میزان هدر دادن انرژی به ازای هر مقطع عرضی برگ (DI_o/CS) در رقم ترکیه506 بطور معنی‌داری افزایش یافت (شکل 3 د).

عملکردها و شاخص کارایی: تنها در رقم ترکیه506 شاخص‌های به‌دام انداختن انرژی به میزان جذب آن (TR_o/ABS)، میزان جریان الکترون به میزان به‌دام انداختن انرژی (ET_o/TR_o) و میزان جریان الکترون به ازای میزان جذب انرژی (ET_o/ABS) در شرایط تنش شوری نسبت به شاهد، بطور معنی‌داری کاهش نشان داد. بعلاوه، شاخص به‌هدر دادن انرژی به میزان انرژی جذبی (DI_o/ABS) تنها در رقم ترکیه506 در شرایط تنش افزایش معنی‌داری داشت. اما شاخص عملکرد (PI_ABS) در شرایط تنش در هر دو رقم نسبت به شاهد کاهش قابل ملاحظه‌ای یافت (جدول 2).

شاخص TR_o/ABS یا _oPφ در رقم ترکیه506 در شرایط تنش شوری 15% نسبت به شاهد کاهش داشت. در این رقم به‌رغم عدم تغییر معنی‌دار TR_o/CS، به دلیل افزایش جذب به مقطع عرضی برگ (ABS/CS) و افت جریان الکترون به ازای هر مقطع عرضی (ET_o/CS) سبب گردید تا میزان اتلاف انرژی بطور چشمگیری افزایش یابد (شکل 3 د). همچنین، کاهش حجم خزانه کینون‌ها کاهش جریان الکترون به ازای هر مقطع عرضی را تأیید می‌کند (جدول 1). زیرا با توجه به افت تعداد ناقل‌ها، افزایش معنی‌دار میزان جذب و ثابت ماندن انرژی به‌دام افتاده، نشان می‌دهد که باید انرژی به هدر رفته افزایش یابد. درحالی‌که در رقم مصر449 با افزایش جذب به ازای مقطع عرضی، TR_o/CS و ET_o/CS نیز افزایش یافته و در پی آن DI_o/CS ثابت ماند (شکل 3 د). بروز بازدارندگی نوری در رقم ترکیه506 بهمراه کاهش نسبت مرکز واکنشی به مقطع عرضی برگ سبب شد تا به هدر دادن انرژی در این رقم نسبت به شاهد 52/1 برابر گردد (جدول 2).

_oPφ یا TR_o/ABS =Fv/Fm نشان‌دهنده حداکثر کارآیی فتوسیستم II است. افت این شاخص نشان‌دهنده بروز بازدارندگی نوری در اثر تنش‌های محیطی می‌باشد (11 و 16). ازجمله عوامل کنترل کننده این شاخص می‌توان به فتوشیمی اولیه فتوسیستم II (شامل جدا کردن شارژ، ترکیب و پایداری)، از دست دادن انرژی برانگیخته در موج‌گیر‌های برداشت کننده نور به شکل غیر تشعشعی و خاموشی مولکول‌های برانگیخته با استفاده از احیای مولکول‌های پلاستوکینون اکسید موجود در خزانه کینون‌ها اشاره کرد (19). کاهش _oPφ در رقم ترکیه506 در شرایط تنش می‌تواند ناشی از غیر فعال شدن مرکز واکنشی باشد که سبب افزایش از دست دادن انرژی به شکل گرما و فلوئورسانس می‌شود. افزایش میزان _oDφ در رقم ترکیه506 در شرایط تنش تأییدی بر این یافته‌ است (جدول 2). این مسئله می‌تواند با افزایش منابع گرما ارتباط داشته باشد. منابع گرما ممکن است انرژی نوری را همانند مراکز واکنشی فعال جذب کنند. اما قادر به ذخیره انرژی برانگیخته به شکل انرژی ردوکس نیستند و انرژی کل دریافتی را به شکل گرما به هدر می‌دهند (11). بعلاوه اینکه در اثر انرژی مازاد، انتقال انرژی به دیگر سیستم‌ها نظیر تولید انواع اکسیژن فعال وابسته به انرژی اتفاق خواهد افتاد (28).

کاهش _oΨ یا ET_o/TR_o به مفهوم از دست رفتن توانایی در اکسیداسیون مجدد Q_A^- بفرم اول خود می‌باشد (9). در رقم ترکیه506 شاخص مذکور در شرایط تنش شوری به 76٪ شاهد کاهش یافت (جدول 2). در این پژوهش علاوه بر کاهش شاخص یاد شده سطح زیر منحنی OJIP-test، شاخص ارزیابی حجم خزانه کینون‌ها نیز در رقم ترکیه506 به 65٪ شاهد در شرایط تنش رسید (جدول 1). همچنین در این رقم فلوئورسانس کلروفیل در 2 میلی‌ثانیه افزایش داشت (جدول 1) که نشان‌دهنده تجمع Q_A^- می‌باشد (11). تمام موارد فوق کاهش _oΨ یا ET_o/TR_o را در رقم ترکیه506 تأیید می‌نمایند (جدول 1). مهتا و همکاران (20) نیز کاهش شاخص‌های _oΨ یا ET_o/TR_o و سطح زیر منحنی OJIP-test را در اثر شوری در گندم گزارش کرده‌اند.

 φ_Eo پارامتری است که نشان‌دهنده میزان جریان الکترون به میزان انرژی جذبی می‌باشد. بعبارت دیگر شاخص مذکور بیانگر احتمال انتقال الکترون به ناقل‌های بعد از Q_A^- توسط انرژی فوتون جذبی است (32). این شاخص در رقم ترکیه506 در شرایط تنش شوری کاهش نشان داد و به 69/0 شاهد رسید (جدول 2). کاهش این پارامتر به معنای کاهش در میزان جریان الکترون به سمت ناقل‌های جلو می‌باشد (20). کاهش این پارامتر را می‌توان ناشی از کاهش _oΨ یا ET_o/TR_o دانست (11) که در رقم ترکیه506 نیز کاهش آن اتفاق افتاده‌است (جدول 2). با توجه به نتایج حاصل از _oPφ، _oΨ و _oEφ می‌توان نتیجه گرفت که رقم مصر449 از عملکرد بهتری در شرایط تنش شوری نسبت به رقم ترکیه506 برخوردار بود (جدول 2).

شاخص عملکرد (PI_ABS) در تنش شوری در هر دو رقم ترکیه506 (55٪) و مصر449 (33٪) کاهش نشان داد که این امر احتمالا ناشی از بروز بازدارندگی نوری در شرایط تنش شوری می‌‌باشد (جدول 2). بعلاوه اینکه رقم مصر449 در هر دو شرایط از PI_ABS بالاتری نسبت به رقم ترکیه506 برخوردار بود (جدول 2). PI_ABS بالاتر در رقم مصر449 در شرایط شاهد و تنش شوری (در حدود 57/1 برابر در شاهد و 31/2 برابر در تنش)، بیانگر بروز بازدارندگی نوری در رقم ترکیه 506 نسبت به مصر 449 بدون توجه به شرایط محیطی می‌باشد (جدول 2).

شاخص عملکرد پارامتری است که سه فاکتور درگیر در مراحل عملکردی فتوسنتز، شامل تعداد مراکز واکنشی موجود در بستر کلروفیل، میزان بدام انداختن انرژی برانگیخته و میزان تبدیل انرژی برانگیخته به انتقال الکترون، را به یک فاکتور چند متغیره تبدیل می‌کند (31). این شاخص نشان‌دهنده برآیند فاکتورهای _oΨ، _oPφ وRC/ABS  می‌باشد (26). شاخص عملکرد یک شاخص مطلوب برای ازریابی عملکرد گیاه در مورد جذب انرژی نوری، بدام انداختن انرژی برانگیخته و تبدیل انرژی برانگیخته به انتقال الکترون، بوسیله فتوسنتز در شرایط تنش‌های محیطی نظیر شوری، خشکی، گرما و غیره می‌باشد (6، 21 و 29). نتایج حاصل از این پژوهش کاهش کارایی عملکرد را در هر دو رقم مورد مطالعه نشان داد (جدول 2). در میان پارامترهایی که منجر به کاهش شاخص عملکرد می‌شوند می‌توان به غیرفعال شدن تعداد زیادی از مراکز واکنشی فعال در سطح برگ، شدت بالای انرژی نوری، کاهش پارامتر حداکثر عملکرد کوانتومی فتوسیستم II و کاهش شدت جریان الکترون به بعد از Q_A^- اشاره کرد. بعلاوه مقادیر کم RC/CS و _oPφ نشان می‌دهد که بخش بزرگی از انرژی جذب شده به شکل گرما و فلوئورسانس به هدر داده خواهد شد. شاخص عملکرد علاوه بر نشان دادن میزان عملکرد فلوئورسانس در محدوده‌های انتهایی oF و mF، قادر است در نقاط حدواسط آنها مانند مرحلهJ میزان فلوئورسانس را نشان دهد. همچنین با استفاده از این شاخص می‌توان شیبی که  فلوئورسانس بروز می‌نماید را نیز مشخص نمود (29). درحالی‌که _oPφ تنها فلوئورسانس oF و mF را بطور مستقل در زمانی که به حداکثر مقدار خود می‌رسد را نشان می‌دهد (29). شاخص عملکرد اجازه تجزیه همه جانبه عملکرد فتوسنتزی را فراهم می‌آورد. به‌طوری‌که با استفاده از این پارامتر می‌توان ارتباط بین کارایی جذب فوتون و تصرف انرژی برانگیخته در فتوسیستم II، تراکم تعداد مراکز واکنشی و احتمال انتقال الکترون به بعد از Q_A^- توسط انرژی برانگیخته را بررسی کرد (10). بنابراین شاخص عملکرد یک پارامتر بهتر برای ارزیابی پاسخ فتوسیستم II به شرایط تنش است تا _oPφ تنها.

همانطورکه نتایج حاصل نشان می‌دهند در رقم ترکیه506 تمامی شاخص‌های مورد ارزیابی کاهش یافته است که حکایت از بروز بازدارندگی نوری در این رقم است. ازجمله آنها می‌توان به کاهش سطح زیر منحنی OJIP، Fv/Fm، RC/CS، _oPφ، _oΨ، _oEφ و PI_ABS اشاره کرد. برآیند این عوامل سبب افزایش _oDφ گردید. افزایش شاخص مذکور نشان‌دهنده جریان انرژی در مسیرهای مختلف ازجمله تولید انواع اکسیژن فعال می‌باشد. تمام موارد فوق نشان می‌دهند که در گزینش ارقام متحمل به شوری می‌توان از تکنیک فلوئورسانس کلروفیل a استفاده نمود.