فصلنامه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده کشاورزی، گروه علوم باغبانی، مشهد، ایران

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر قدس، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی، شهر قدس، ایران

چکیده

هدف: در این مطالعه تاثیر محلول‌پاشی سطوح مختلف پوترسین بر صفات فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و میزان اسانس گیاه جعفری مکزیکی (Tagetes minuta L.) تحت تنش خشکی مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‏ها: آزمایش به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار و در شرایط گل‏خانه‌ای اجرا شد. فاکتور اول تنش خشکی در سه سطح (75، 50 و 25 درصد ظرفیت زراعی) و فاکتور دوم محلول‌پاشی پوترسین در چهار سطح (0، 5/0، 1 و 2 میلی‌مولار) بود. تعداد 4 نشا در هر گلدان کاشته شد. اعمال تنش در موقعی­که ارتفاع گیاهان به‏حدود 25 سانتی­متر رسید انجام شد. محلول‌پاشی پوترسین یک هفته قبل از گلدهی و با‌ فاصله زمانی هر 7 روز یک‌بار تا مرحله 80 درصد گل‏دهی ‌انجام شد.
نتایج: نتایج نشان داد محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین از سایر غلظت‌ها موثرتر واقع شد و توانست اثرات مضر تنش خشکی را تا حد زیادی در این گیاه کاهش دهد. با افزایش خشکی هم‏چنین فعالیت آنتی ‎‏اکسیدانتی، فنل کل، پرولین و نشت الکترولیت افزایش یافت و در مقابل از محتوای نسبی آب برگ، رنگیزه‏های فتوسنتزی و پروتئین محلول کاسته شد. خشکی هم‏چنین باعث افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی ‌اکسیدانتی گایاکول پراکسیداز (GPX) و پلی‌فنل‌اکسیداز (PPO) و میزان مالون­دی‏آلدئید در این گیاه شد. با افزایش تنش خشکی تا سطح 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 1 میلی‌مولار پوترسین میزان اسانس جعفری مکزیکی افزایش یافت، در صورتی‏که در شرایط تنش شدید (25 درصد ظرفیت زراعی) از میزان آن کاسته شد. پوترسین از طریق القا مقاومت به خشکی باعث کاهش فعالیت آنزیم‌های آنتی ‌اکسیدانتی و میزان مالون‌دی‌آلدئید شد.
نتیجه‏گیری: استفاده از پوترسین موجب القا مقاومت به تنش خشکی در گیاه جعفری مکزیکی شد و به‌کارگیری غلطت 2 میلی‌مولار آن می‌تواند موثر و قابل توصیه می‌باشد.
 

تازه های تحقیق

-

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effect of putrescine foliar application on the induction of drought resistance in Mexican marigold (Tagetes minuta L.)

نویسندگان [English]

  • F Arasteh 1
  • M Moghaddam 1
  • A Ghasemi Pirbalouti 2

1 Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

2 Research Center for Medicinal Plants, Shahr-e-Qods Branch, Islamic Azad University, Shahr-e-Qods, Tehran, Iran

چکیده [English]

Aim: This study was investigated, the effect of foliar application of different levels of putrescine on physiological, biochemical traits, and essential oil content of Mexican marigold (Tagetes minuta L.) under drought stress.
Material and Methods: The experiment was conducted as a factorial experiment in a completely randomized design with three replications in greenhouse conditions. The first factor was drought stress at three levels (75, 50, and 25% of field capacity) and the second factor was putrescine foliar application at four levels (0, 0.5, 1, and 2 mM). Four seedlings were planted in each pot. Stress was applied when the plants reached a height of about 25 cm. Putrescine was sprayed one week before flowering and every 7 days until the 80% flowering stage.
Results: The results showed that 2 mM foliar application of putrescine was more effective than other concentrations and was able to greatly reduce the harmful effects of drought stress on this plant. With the increasing drought, antioxidant activity, total phenol, proline, and electrolyte leakage also increased, and in contrast, the relative content of leaf water, photosynthetic pigments, and soluble protein decreased. Drought also increased the activity of the antioxidant enzymes guaiacol peroxidase (GPX) and polyphenol oxidase (PPO) and the amount of malondialdehyde in this plant. With increasing drought stress up to 50% of field capacity and foliar application of 1 mM putrescine, the essential oil content of Mexican marigold increased, while under severe stress (25% of field capacity) is decreased. Putrescine decreased by inducing drought resistance. The activity of antioxidant enzymes and the amount of malondialdehyde.
Conclusion: The use of putrescine induced resistance to drought stress in Mexican marigold, and the use of a concentration of 2 mM can be effective and recommended.
 
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Antioxidant enzymes
  • Electrolyte leakage
  • Proline
  • Soluble carbohydrate

مقدمه

 جعفری مکزیکی(Tagetes minuta L.) گیاهی علفی، یک‏ساله و بومی آمریکای جنوبی است که از دوران باستان از خواص درمانی آن در برابر طیف وسیعی از عوامل بیماری‌زای گیاهی، انسانی و حیوانی استفاده شده و هم‏چنین در طب سنتی به­عنوان داروی درمانی برای ناراحتی­های معده و روده مورد استفاده قرار می‌گرفته است (1، 2). جعفری مکزیکی دارای اسانس باارزشی است که دارای خاصیت ضدباکتری، ضدقارچ، ضدویروس و ضدسرطان و دارای خاصیت نماتد و حشره‌کشی است (3). تنش خشکی به­علت تغییرات سریع آب و هوایی تهدیدی برای تولید محصولات کشاورزی در سراسر جهان است (4). گیاهان برای کاهش اثرات خشکی واکنش‌های متفاوتی شامل فرآیندهای فیزیکی، بیوشیمیایی و سلولی از خود نشان می‌دهند (5). کمبود آب در مرحله رویشی باعث ممانعت از رشد سلولی و در نهایت منجر به‏کاهش سطح برگ می‌شود. به‏همین دلیل کاهش فتوسنتز به­عنوان یک واکنش ابتدایی به کمبود آب است، گرچه کاهش سطح برگ باعث کاهش فتوسنتز می‌شود، اما از دیدگاه دیگری نیز می‌توان به این موضوع نگاه کرد که سطح برگ کم موجب جذب آب کمتر از خاک و کاهش تعرق می‌شود که این محدودیت می‌تواند اولین خط دفاعی برای مقابله با تنش خشکی در گیاه تلقی شود (6). با افزایش شدت تنش خشکی میزان رنگیزه‌های فتوسنتزی در گیاه کاسنی کاهش می‌یابد (7). پلی‌آمین‌ها، پلی‌کاتیون‌هایی با وزن ملکولی پایین هستند که در هنگام تنش افزایش می‌یابند و پاسخ‌های دفاعی را ایجاد می‌کنند (8). این ترکیبات به­علت دارا‌بودن ویژگی پلی‌کاتیونی در pH فیزیولوژیکی قادر هستند که با پروتئین‌ها، فسفولیپیدها و ساختارهای دیواره سلولی واکنش دهند و با این مکانیسم سبب پایداری این ملکول‌ها شدند (9). کاربرد پوترسین در گیاه دارویی آویشن باعث افزایش میزان اسانس و بهبود خصوصیات فیزیولوژیکی این گیاه شد (10). ﺑﻪ‏ﻧﻈﺮ ﻣﻲ­رﺳﺪ ﻛﻪ ﻧﻘﺶ ﭘﻠﻲآﻣﻴﻦﻫﺎ در اﻓﺰاﻳﺶ رﺷﺪ گیاﻫﺎن ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ اﺛﺮ آﻧﺘﻲ اﻛﺴﻴﺪاﺗﻴﻮ و ﻛﻤﻚ ﺑﻪ ﺗﻌﺎدل ﻛﺎﺗﻴﻮن-آﻧﻴﻮن می‌باشد (11). استفاده از پوترسین توانست به­طور موثری تحمل به خشکی را در کاهو بهبود بخشد (12). با توجه به اهمیت خشکی و قرارگرفتن ایران در منطقه خشک و نقش پوترسین در کاهش تاثیرات منفی خشکی و هم‏چنین خواص دارویی گیاه جعفری مکزیکی تحقیق حاضر به اثبات اثر محلول‌پاشی پوترسین روی گیاه مذکور می‌پردازد و خصوصیات فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و میزان اسانس جعفری مکزیکی را مورد بررسی قرار می‌دهد.

 

مواد و روش‌ها

به­منظور بررسی اثر سطوح مختلف پوترسین بر خصوصیات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه دارویی جعفری مکزیکی (Tagetes minuta L.) در شرایط تنش خشکی، آزمایشی گلدانی به­‏صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گل‏خانه‏ی تحقیقاتی گروه علوم باغبانی و مهندسی فضای سبز دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد (دمای 28-22 درجه سانتی­گراد (به­ترتیب دمای روز و شب) و رطوبت (70-60 درصد) در سال 1397 اجرا شد. فاکتور اول شامل تنش خشکی در سه سطح (75، 50 و 25 درصد ظرفیت زراعی) و فاکتور دوم  محلول‌پاشی پوترسین در چهار سطح (0، 5/0، 1 و 2 میلی­مولار) بود. در آغاز بذرهای سالم‌ جعفری‌ مکزیکی در سینی‌های کشت در اسفندماه کاشته شدند. بعد از جوانه‌زدن بذرها و در مرحله دو برگی تنک کردن صورت گرفت، به­صورتی‏که در هر حفره‌ی سینی کشت به یک گیاه‏چه سالم اجازه رشد داده شد. پس از رشد گیاهان، چهار گیاه‏چه­ی سالم در مرحله چهار برگی انتخاب و به گلدان‌های 15 کیلوگرمی انتقال داده شد. خاک گلدان‌ها از ترکیب یکسان خاک زراعی، ماسه و خاک‌برگ تشکیل شده بود. با استقرار کامل گیاهان در مرحله‌ای که ارتفاع آن‌ها حدودا به 25 سانتی­متر رسید، تیمار تنش خشکی اعمال شد (طول دوره­ی تنش 115 روز بود). قبل از اعمال تنش خشکی ظرفیت زراعی خاک تعیین شد. به­طوری‌که ابتدا خاک مورد نظر اشباع از آب شد و رطوبت آن با دستگاه رطوبت‌سنج اندازه‌گیری و یادداشت شد. سپس خاک اشباع به­مدت 24 ساعت در آون با دمای 120 درجه سانتی‌گراد پایه قرارداده شد و ظرفیت زراعی خاک محاسبه شد. اعمال تنش خشکی توسط دستگاه رطوبت‌سنج خاک صورت پذیرفت. روش کار بدین‌صورت بود که در طی مدت انجام آزمایش رطوبت خاک به­صورت روزانه با دستگاه رطوبت‌سنج اندازه‌گیری و در هر نوبت آبیاری، میزان آب مورد نظر با هدف جایگزین نمودن کمبود رطوبت خاک تا حد ظرفیت زراعی مدنظر محاسبه و اعمال شد. محلول‌پاشی با پوترسین یک هفته قبل از گل‏دهی و با‌ فاصله زمانی هر هفت روز یک‌بار تا پایان دوره آزمایش حدودا 6 بار تکرار ‌شد، یعنی هنگامی‌که گیاهان به 80 درصد گل‏دهی رسیدند. اندازه‌گیری صفات شامل خصوصیات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در مرحله گل‏دهی انجام شد.

محتوای نسبی آب برگ: جهت اندازه­گیری محتوای نسبی آب برگ (RWC) که شاخصی جهت بررسی میزان آب گیاه است؛ ابتدا وزن تر نمونه برگ (FW) گرفته شد و سپس نمونه به‏مدت 24 ساعت در دمای اتاق، داخل آب مقطر به‏حالت غوطه­ور قرار داده شد و پس از این زمان وزن آماس نمونه (TW) قرائت شد. سپس نمونه­ها 48 ساعت درون آون با دمای 75 درجه سانتی‏گراد قرار گرفتند و بعد از این زمان وزن خشک (DW) آن‏ها به‏دست آمد (13) و محتوای نسبی آب برگ با استفاده از فرمول زیر محاسبه شد.

RWC% = [(FW-DW)/(TW-DW)]

نشت الکترولیت: جهت اندازه‏گیری نشت الکترولیت به‏روش لوتس و همکاران (14) عمل شد. بدین صورت‏ که نمونه‏های برگ به‏طول 2 سانتی‏متر انتخاب شدند و پس از شست‏وشو با آب مقطر به­مدت 24 ساعت درون تاریکی در شیشه‏هایی به‏حجم 50 میلی‏لیتر و حاوی 10 میلی‏لیتر آب مقطر قرار داده شدند. در این مرحله نشت اولیه (EC1) به‏وسیله دستگاه هدایت­سنج (EC متر) اندازه‏گیری شد و نمونه­ها به­مدت 20 دقیقه درون اتوکلاو با دمای 121 درجه سانتی‏گراد به­منظور کشته شدن سلول‏های گیاهی قرار گرفتند و در نهایت نشت ثانویه (EC2) قرائت شد. اعداد به‏دست آمده از قرائت دو نشت در فرمول زیر قرار گرفته و نشت الکترولیت محاسبه شد.

EL = (EC1/ EC2) ×100

رنگیزه‏های فتوسنتزی:رنگیزه‏های فتوسنتزی شامل کلروفیل a، کلروفیل b، کارتنوئید و کلروفیل کل می‏باشد که به‏منظور اندازه‏گیری این صفات، عصاره متانولی تهیه شده را به نسبت 1 به 5 رقیق کرده و در دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل Bio Quest C250 UK) در طول موج‏های 653، 666 و 470 نانومتر قرائت صورت گرفت (15). اعداد به‏دست آمده از اسپکتروفتومتر در روابط زیر گذاشته شد و میزان کلروفیل­ها محاسبه شد:

Chla = (15.65 *A666) – (7.34* A653)

Chlb = (27.05 *A653) – (11/21 *A666)

Cx+c = (1000* A470 – 2.860 *Chla – 129.2 *Chlb) /245

Chlt = Chla + Chlb + Cx+c

Chla: میزان کلروفیل a، Chlb : میزان کلروفیل b، Cx+c : کاروتنوئید کل وChlt : کلروفیل کل

فعالیت آنتی‌ اکسیدانتی:جهت اندازه‏گیری فعالیت آنتی­ اکسیدانتی، ابتدا عصاره متانولی به نسبت 1 به 10 رقیق شد. سپس به­منظور غیرفعال کردن رادیکال‏های آزاد به‏هر نمونه 4 میلی‏لیتر ماده DPPH (2,2- Diphenyl-1-Picril-hydrazol) اضافه شد (16). نمونه‏ها به­مدت 30 دقیقه در تاریکی قرار داده شد و سپس جذب محلول‏های حاصل و هم‏چنین جذب نمونه شاهد (کلیه مواد بدون نمونه گیاهی) در طول موج 517 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل Bio Quest C250 UK) قرائت شد. درصد بازداری از DPPH با مقایسه نمونه‌های عصاره و نمونه شاهد و استفاده از رابطه زیر به­دست آمد.

% AA:[جذب نمونه ارزیابی شده- نمونه شاهد))/( جذب نمونه شاهد)]*100

فنل کل:جهت تعیین میزان فنل کل موجود در عصاره متانولی تهیه شده از برگ جعفری مکزیکی از معرف فولین سیکالتو استفاده شد (17). مقدار جذب محلول با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل Bio Quest C250 UK) در طول موج 765 نانومتر خوانده شد. از اسید گالیک جهت استاندارد استفاده شد و مقدار ترکیبات فنلی کل براساس معادل میلی‏گرم اسید گالیک در 100 گرم وزن خشک بیان شد.

 کربوهیدرات محلول: برای اندازه‏گیری کربوهیدرات‏های محلول 2/0 میلی‏لیتر از عصاره متانولی با 3 میلی‏لیتر معرف آنترون (15/0 گرم در 100 میلی‏لیتر اسید سولفوریک 72 درصد) مخلوط شد. مخلوط فوق به­مدت 20 دقیقه درون حمام آب گرم با دمای 100 درجه سانتی‏گراد به­منظور انجام واکنش قرار گرفت. میزان جذب نور پس از سرد شدن نمونه‏ها توسط دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل Bio Quest C250 UK) در طول موج620 نانومتر اندازه‏گیری شد (18).

 پرولین: جهت اندازه‏گیری اسید آمینه پرولین در گیاه، 1/0 گرم نمونه خشک برگ درون هاون چینی به­همراه 10 میلی‏لیتر اسید سولفوسالیسیلیک 3/3 درصد عصاره‏گیری شد. 2 میلی‏لیتر از عصاره تهیه شده را با 2 میلی‏لیتر معرف ناین هیدرین و 2 میلی‏لیتر اسید استیک گلاسیال در لوله آزمایش ریخته و به­مدت یک ساعت در حمام آب گرم با دمای 100 درجه سانتی‏گراد قرار داده شد. پس از خروج، نمونه­ها در حمام یخ به­مدت 30 دقیقه نگه‏داری شدند و بعد از خنک شدن در زیر هود به‏محتوای هر یک از نمونه‏ها 4 میلی‏لیتر تولوئن اضافه شد و به­مدت 30 ثانیه توسط ورتکس به­خوبی مخلوط شدند. لوله‏ها مدتی در فضای اتاق ثابت باقی ماند و 2 لایه مجزا از هم در لوله آزمایش تشکیل شد. به­منظور اندازه‏گیری میزان پرولین لایه فوقانی (صورتی رنگ بود) نمونه‏ها در دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل Bio Quest C250 UK) با طول موج520 نانومتر قرار گرفت و مقدار پرولین با استفاده از منحنی استاندارد تعیین شد و از طریق فرمول ذیل محاسبه شد (19):

=پرولین (میکرومول در هر گرم وزن خشک برگ)[ عدد قرائت شده در اسپکتروفتومتر × میزان تولوئن مصرفی] / 117/115

مالون دی‌آلدئید: 25/0 گرم از نمونه تازه گیاهی را در ازت مایع پودر کرده، سپس با 500 میلی‏لیتر بافر فسفات 50 میلی‏مولار مخلوط شد. نمونه‏ها به­مدت 15 دقیقه با 13000 دور در دقیقه، در دمای 4 درجه سانتی‏گراد سانتریفیوژ شد. سپس 150 میکرولیتر از محلول فوق برداشته شد و به‏آن 300 میکرولیتر تری کلرواستیک (TCA) 20 درصد که حاوی اسید تری تیوباربیتیوریک (TBA) 5/0 درصد بود، اضافه شد. مخلوط به­مدت 30 دقیقه در حمام آب گرم با دمای 95 درجه سانتی‏گراد  قرار داده شد و بلافاصله در حمام یخ سرد گذاشته شد. سپس نمونه‏ها مجدد به­مدت 5 دقیقه با شدت 10000 دور در دقیقه در دمای محیط سانتریفیوژ شد. ماده قرمز رنگ مالون‏دی‏آلدئید تیوبارتیوتریک اسید حاصل شده و جذب نوری آن در دو طول موج 532 و 600 نانومتر قرائت شد. برای تعیین غلظت مالون‏دی‏آلدئید از فرمول زیر با ضریب خاموشی 155 میلی‏مولار بر سانتی‏متر استفاده شد (20).

 MDA= (A532-A600/155) ×1000

که در آن A532 و  A600اعداد قرائت شده در طول موج‏های مذکور در دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل Bio Quest C250 UK)  است.

 پروتئین کل: جهت سنجش میزان پروتئین و آنزیم‏های مختلف نیاز است که از نمونه گیاهی عصاره پروتئینی تهیه شود؛ بدین صورت که 5/0 گرم از نمونه تازه گیاهی در پنج میلی‏لیتر بافر فسفات پتاسیم 50 میلی‏مولار حاوی پلی وینیل پیرولیدین (PVP) یک درصد و EDTA  یک میلی‏مولار ساییده و عصاره‏گیری انجام شد (قابل ذکر است که تمامی مراحل فوق در داخل یخ انجام شد). سپس عصاره‏ها به­مدت 20 دقیقه در دمای 4 درجه سانتی‏گراد با 5000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شدند. محلول شفاف رویی جهت سنجش آنزیم‏ها و پروتئین کل مورد استفاده قرار گرفت (21).

سنجش مقدار پروتئین کل:برای سنجش میزان پروتئین کل در گیاه، به لوله‏های آزمایش 5 میلی‏لیتر معرف بیوره و سپس 100 میکرو‏لیتر عصاره پروتئینی افزوده و به‏سرعت هم زده شد. پس از گذشت 5 دقیقه جذب آن در طول موج 595 نانومتر با دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل Bio Quest C250 UK) خوانده شد. غلظت پروتئین با استفاده از منحنی استاندارد آلبومین محاسبه شد (22).

گایاکول پراکسیداز: فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز با استفاده از پیش ماده گایاکول اندازه‏گیری شد. در این روش 3 میلی‏لیتر مخلوط واکنش شامل 77/2 میلی‏لیتر بافر فسفات پتاسیم 50 میلی‏مولار (pH=7)، 100 میکرولیتر آب اکسیژنه یک درصد، 100 میکرولیتر گایاکول 2 درصد و 30 میکرولیتر عصاره آنزیمی بود. افزایش جذب به­دلیل اکسیداسیون گایاکول در طول موج 470 نانومتر به­مدت 3 دقیقه اندازه‏گیری شد (23). مقدار تتراگایاکول تولید شده با استفاده از ضریب خاموشی mM-1 Cm-15/25 محاسبه شد.

پلی‏فنل‏اکسیداز: جهت سنجش فعالیت آنزیم پلی‏فنل‏اکسیداز از پیروگالل به­عنوان پیش ماده آنزیم استفاده شد. مخلوط واکنش شامل 5/2 میلی‏لیتر بافر فسفات پتاسیم 50 میلی‏مولار (pH=7)، 200 میکرولیتر پیروگالل 02/0 مولار و 100 میکرولیتر عصاره آنزیمی بود. جذب نمونه‏ها در طول موج 420 نانومتر و بعد از سه دقیقه در دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل Bio Quest C250 UK)  خوانده شد. برای محاسبه واحد آنزیمی از ضریب خاموشی معادل mM-1 Cm-12/6 استفاده شد (24).

میزان اسانس:برای استخراج اسانس مقدار 25 گرم از پیکر رویشی خشک شده (برگ، گل و سرشاخه­های نازک) از هر تکرار برداشته و پس از آسیاب شدن مختصر همراه با 600 میلی‏لیتر آب در داخل دستگاه Clevenger به­مدت 3 ساعت جوشانده شد. پس از این مدت، اسانس در محل جمع‏آوری آن که مدرج می‏باشد جمع شد و حجم آن قرائت شد و به‏عنوان میزان اسانس به‏صورت درصد حجمی-وزنی ثبت شد.

 

تحلیل آماری

آنالیز داده‌ها با استفاده از نرم افزار Minitab 17 انجام شدند. مقایسه میانگین داده‌ها با استفاده از آزمون Bonferroni در سطح احتمال 5 درصد انجام گرفت. نمودارها با استفاده از نرم افزار Excel رسم شدند.

 

نتایج

محتوای نسبی آب برگ

اثرات متقابل تنش خشکی و سطوح مختلف پوترسین در سطح احتمال یک درصد بر محتوای نسبی آب برگ جعفری مکزیکی معنی‌دار شد (جدول 1). نتایج حاصل از مقایسه میانگین داده‌ها نشان داد که بیش‏ترین محتوای نسبی آب برگ (2/360 درصد) در تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد که با سایر تیمارها به لحاظ آماری دارای اختلاف معنی‌دار بود (جدول 2). کمترین محتوای نسبی آب برگ (6/40 درصد) در تیمار تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی پوترسین به­دست آمد که به‏جز با تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین و هم‏چنین تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین با سایر داده‌ها تفاوت آماری معنی‌دار نداشت (جدول 2).

نشت الکترولیت

نتایج تجزیه واریانس داده‏ها نشان داد اثرات متقابل تنش خشکی و سطوح مختلف پوترسین در سطح احتمال یک درصد بر نشت الکترولیت معنی‌دار شد (جدول 1). نتایج حاصل از مقایسه میانگین داده‌ها نشان داد که بیش‏ترین نشت الکترولیت (9/80 درصد) در تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد که با تیمار محلول‌پاشی 1 میلی‌مولار پوترسین در همین سطح از تیمار رطوبتی و همین‏طور با تیمارهای 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 1 و 2 میلی‌مولار پوترسین به‏لحاظ آماری دارای اختلاف معنی‌دار نبود (جدول 2). کم‏ترین نشت الکترولیت (6/15 درصد) در تیمار تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی پوترسین به­دست آمد که به‏جز با تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین و هم‏چنین تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین با سایر داده‌ها تفاوت آماری معنی‌دار نداشت (جدول 2).

رنگیزه‏های فتوسنتزی

اثرات متقابل سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین بر میزان کلروفیل a، b، کارتنوئید و کلروفیل کل در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار شد (جدول 1).

 

جدول1: تجزیه واریانس صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مورد مطالعه در گیاه جعفری مکزیکی تحت تنش خشکی و محلول‌پاشی پوترسین

منابع تغییرات

 

درجه آزادی

 

میانگین مربعات

محتوای نسبی آب برگ

 

نشت الکترولیت

 

کلروفیل a

 

کلروفیل b

 

کارتنوئید

 

کلروفیل

کل

 

فعالیت آنتی اکسیدانتی

 

فنل کل

 

کربوهیدرات محلول

 

پرولین

 

تنش خشکی

2

**4022

432ns

30/2**

65/6**

9885/0**

96/7**

86/4**

67/24**

4/1360**

000001/0**

پوترسین

3

**1670

1356**

46/4**

37/37**

3283/0**

86/30**

26/3**

32/3**

1/1551**

000002/0**

خشکی× پوترسین

6

**1799

**1435

08/3**

30/30**

053/2**

95/31**

20/6**

24/7**

3/1530**

000002/0**

خطا

24

537

2/191

003/0

007/0

005/0

01/0

06/0

15/0

4/137

000001/0

**و*و nsبه‏ترتیب  معنی‏دار در سطح احتمال 1 و 5  درصد و بدون اختلاف معنی‏دار

 

نتایج مقایسه میانگین اثرات متقابل تنش خشکی و سطوح مختلف پوترسین نشان داد که بیش‏ترین مقدار کلروفیل a (2/4 mg.g-1FW ) در تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و کاربرد 2 میلی‌مولار پوترسین به­دست آمد که با تیمار محلول‌پاشی 1 میلی‌مولار پوترسین در همین سطح تنش و تیمارهای تنش خشکی 50 و 25 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین اختلاف آماری معنی‌داری نداشت. قابل ذکر است که کم‏ترین مقدار کلروفیل a (067/0 mg.g-1FW) در تیمار تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و عدم کاربرد پوترسین به­دست آمد که با سایر داده‌ها دارای تفاوت آماری معنی‌داری بود (جدول 2). بیش‏ترین کلروفیل  b(6/10mg.g-1FW ) در تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد که با داده‌های دیگر اختلاف آماری محسوسی داشت و کم‏ترین مقدار کلروفیل b (23/0 mg.g-1FW) در تیمار تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی پوترسین مشاهده شد که با سایر داده‌ها اختلاف آماری معنی‌داری داشت (جدول 2). در صفت کارتنوئید بیش‏ترین مقدار (03/3 mg.g-1FW) در تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی پوترسین مشاهده شد که با تیمار محلول‌پاشی 5/0 میلی‌مولار پوترسین در همین سطح از تنش تفاوت آماری معنی‌داری نداشت. هم‏چنین کم‏ترین مقدار کارتنوئید (67/0 mg.g-1FW) در تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 1 میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد که از دیدگاه آماری با سایر داده‌ها تفاوت داشت (جدول 2). بیش‏ترین کلروفیل کل (1/11 mg.g-1FW) در تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد که با تمامی داده‌ها اختلاف آماری معنی‌دار داشت. کم‏ترین مقدار کلروفیل کل (5/2 mg.g-1FW) به‏صورت مشترک در تیمارهای تنش خشکی 25 و 50 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی پوترسین به­دست آمد که از لحاظ آماری با سایر داده‌ها دارای اختلاف آماری معنی‌دار بودند (جدول 2).

 

جدول2: مقایسه میانگین اثرات متقابل سطوح مختلف تنش خشکی و محلول‌پاشی پوترسین بر خصوصیات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی جعفری

تنش خشکی

 (%FC)

پوترسین

(mM)

محتوای نسبی آب برگ

(%)

نشت الکترولیت

(%)

کلروفیل a

(mg.g-1FW)

کلروفیل b

(mg.g-1FW)

کارتنوئید

(mg.g-1FW)

کلروفیل کل

(mg.g-1FW)

فعالیت آنتی اکسیدانتی

(%)

فنل کل

(mg.g-1FW)

کربوهیدرات محلول

(mg.g-1FW)

پرولین

(µMpro/gDW)

75

0

46c

6/22c

5/1e

99/0g

7/1ef

3/3g

4/92cde

1/6f

1/114abc

0001/0d

5/0

7/68c

9/26c

3/2c

3/3f

04/2d

6/8b

04/92def

1/8e

04/98bc

002/0b

1

1/60c

3/40abc

7/3a

2/3f

67/0h

1/10b

5/92cde

5/8cde

7/80cd

0001/0d

2

2/360a

9/80a

2/4a

6/10a

6/1ef

1/11a

3/93ab

7/7e

5/56d

002/0b

50

0

6/40c

9/30bc

99/0g

5/2g

2/1g

5/2h

6/92bcd

4/9bc

4/140a

001/0c

5/0

5/63c

3/32bc

84/0g

01/4e

6/1ef

8/4f

7/91ef

9/9b

2/95bc

002/0b

1

2/64c

5/41abc

4/1e

5d

8/1ef

6/10b

5/89g

2/9bcd

9/111abc

001/0c

2

8/152b

6/73ab

1/3ab

4/6c

8/1ef

1/6c

5/89g

1/9bcd

8/87cd

003/0a

25

0

1/55c

6/15c

067/0h

23/0i

03/3a

5/2h

5/93a

6/12a

4/140a

001/0c

5/0

6/46c

1/20c

92/0g

7/2g

8/2a

2/3g

2/93abc

04/12a

6/131ab

002/0b

1

7/64c

2/21c

1/2d

03/4e

6/2b

2/7c

3/92de

2/9bcd

7/102bc

003/0a

2

61c

6/36bc

1/3ab

3/9bc

3/2c

8/9b

2/91f

7/9bc

3/90cd

003/0a

در هر ستون اعداد دارای حداقل یک حرف مشابه تفاوت معنیداری با هم ندارند.

 

فعالیت آنتی‌اکسیدانتی

اثرات متقابل سطوح مختلف تنش خشکی و محلول‌پاشی پوترسین در سطح احتمال یک درصد بر میزان فعالیت آنتی ‌اکسیدانتی عصاره برگ جعفری مکزیکی معنی‌دار شد (جدول 1). نتایج مقایسه میانگین اثر متقابل تنش خشکی و پوترسین نشان داد که بیش‏ترین فعالیت آنتی ‌اکسیدانتی (5/93 درصد) در تیمار تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی پوترسین مشاهده شد که با تیمار محلول‌پاشی 5/0 میلی‌مولار در همین سطح از تنش و تیمار محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین در تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی تفاوت آماری معنی‌داری نداشت و کم‏ترین فعالیت آنتی‌ اکسیدانتی (5/89 درصد) دیده شد که به‏صورت مشترک در تیمار تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 1 و 2 میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد که از لحاظ آماری با سایر داده‌ها اختلاف آماری معنی‌دار داشتند (جدول 2).

فنل کل

نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها حاکی از آن بود که اثرات متقابل تنش خشکی و سطوح مختلف پوترسین در سطح احتمال یک درصد بر میزان فنل کل معنی‌دار شد (جدول 1). مقایسه میانگین اثر متقابل تنش خشکی و پوترسین نشان داد که بیش‏ترین میزان فنل کل (6/12 mg.g-1FW) در تیمار تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی پوترسین به­دست آمد که با تیمار محلول‌پاشی 5/0 میلی‌مولار در همین سطح از تنش خشکی تفاوت آماری معنی‌داری نداشت و کم‏ترین میزان فنل کل (7/7 mg.g-1FW) در تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد که با تیمارهای محلول‌پاشی 5/0 و 1 میلی‌مولار پوترسین در همین سطح تیمار رطوبتی تفاوت آماری معنی‌داری نداشت (جدول 2).

کربوهیدرات محلول

نتایج تجزیه واریانس داده‏ها نشان داد که اثرات متقابل سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین در سطح احتمال یک درصد بر میزان کربوهیدرات محلول جعفری مکزیکی معنی‌دار شد (جدول 1). نتایج حاصل از مقایسه میانگین اثرات متقابل خشکی و پوترسین نشان داد که بیش‏ترین کربوهیدرات محلول (4/140 mg.g-1FW) به‏صورت مشترک در تیمارهای تنش خشکی 50 و 25 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی پوترسین مشاهده شد که با تیمار 75 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی پوترسین و هم‏چنین تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 5/0 میلی‌مولار پوترسین تفاوت آماری معنی‌دار نداشتند. هم‏چنین کم‏ترین کربوهیدرات محلول (5/56 mg.g-1FW) مربوط به تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین بود که با تخفیف اثرات تنش باعث کاهش یافتن میزان کربوهیدرات محلول شد که با تیمار محلول‌پاشی 1 میلی‌مولار پوترسین در همین سطح از تنش و تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین از لحاظ آماری تفاوت نداشت (جدول 2).

پرولین

نتایج تجزیه واریانس داده‏ها نشان داد که اثرات متقابل سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین در سطح احتمال یک درصد بر محتوای پرولین برگ جعفری مکزیکی معنی‌دار شد (جدول 1). نتایج حاصل از مقایسه میانگین اثرات متقابل تنش خشکی و پوترسین حاکی از آن بود که بیش‏ترین مقدار پرولین (003/0 µMpro/gDW) به‏صورت مشترک در تیمارهای تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 1 و 2 میلی‌مولار پوترسین و تیمار تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد و کم‏ترین مقدار محتوای پرولین (0001/0 µMpro/gDW) به‏طور مشترک مربوط به تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی و محلول‌پاشی 1 میلی‌مولار پوترسین به­دست آمد که با داده‌های دیگر اختلاف آماری معنی‌داری داشت (جدول 2).

پروتئین محلول

نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که اثرات متقابل سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین بر میزان پروتئین محلول جعفری مکزیکی اثر معنی‌داری در سطح احتمال یک درصد داشت (جدول 3). هم‏چنین مقایسه میانگین داده‌ها نشان داد که بیش‏ترین میزان پروتئین محلول (88/0 mg.g-1FW) در تیمار تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین به­دست آمد که با تیمارهای رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 1 و 2 میلی‌مولار پوترسین و هم‏چنین با تیمار تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین تفاوت آماری معنی‌دار نداشت. کم‏ترین مقدار آن (471/0 mg.g-1FW) در تیمار خشکی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 5/0 میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد که تفاوت معنی‌داری با تیمار تنش خشکی 50 درصد و عدم محلول‌پاشی پوترسین نداشت (شکل 1).

مالون‌دی‌آلدئید

نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها نشان دادکه اثرات متقابل سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین بر میزان مالون‌دی‌آلدئید اثر معنی‌داری در سطح احتمال یک درصد داشت (جدول 3). مقایسه میانگین داده‌ها نشان داد که بیش‏ترین مقدار مالون‏دی‌آلدئید (1237 mg.g-1FW) در تیمار تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی با 5/0 میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد که با تیمار محلول‌پاشی 2 میلی‎مولار در همین سطح از تنش تفاوت آماری معنی‌داری نداشت و کم‏ترین مقدار مالون­دی‌آلدئید (527 mg.g-1FW) در تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی پوترسین دیده شد که با تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 5/0 میلی‌مولار پوترسین و تیمار خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 1 میلی‌مولار پوترسین تفاوتی به‏لحاظ آماری مشاهده نشد (شکل 2).

فعالیت آنزیم‌های آنتی ­اکسیدانتی

نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد که اثرات متقابل سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین بر فعالیت آنزیم‌های گایاکول پراکسیداز و پلی‌فنل‌ اکسیداز در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار شد (جدول 3). براساس نتایج حاصل از مقایسه میانگین داده‌ها بیش‏ترین فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز (22/0 unit-1 mg protein) در تیمار تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی پوترسین در غلظت 2 میلی‌مولار مشاهده شد که از دیدگاه آماری تفاوت معنی‌داری با تیمار تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 1 میلی‌مولار پوترسین و هم‏چنین تیمار تنش خشکی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی پوترسین در غلظت 5/0 میلی‌مولار نداشت و کم‏ترین فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز (002/0unit-1 mg protein) در تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی با پوترسین مشاهده شد که با سایر تیمارها به‏جز تیمار 25 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی پوترسین در غلظت 2 میلی‌مولار تفاوت معنی‌داری به‏لحاظ آماری نداشت (شکل 3). بیش‏ترین فعالیت آنزیم پلی‌فنل‌اکسیداز (2/0 unit-1 mg protein) در تیمار تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی پوترسین با غلظت 1 میلی‌مولار مشاهده شد که از دیدگاه آماری تفاوت معنی‌داری با تیمار 25 درصد ظرفیت زراعی در همین سطح از محلول‌پاشی پوترسین و با تیمار رطوبتی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 5/0 میلی‌مولار پوترسین و هم‏چنین تیمارهای 25 و 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار پوترسین نداشت و کم‏ترین فعالیت آنزیم پلی‌فنل‌اکسیداز (097/0 unit-1 mg protein) در تیمار خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی با پوترسین مشاهده شد که با تیمارهای تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی  5/0 و 2 میلی‌مولار پوترسین تفاوت معنی‌داری نداشت (شکل 4).

میزان اسانس

تجزیه واریانس اثر متقابل سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین در سطح احتمال یک درصد بر میزان اسانس گیاه جعفری مکزیکی معنی‏دار شد (جدول 3).  بیش‏ترین مقدار اسانس (6/0 درصد حجمی-وزنی) در تنش خشکی متوسط (50 درصد ظرفیت زراعی) و محلول‌پاشی 1 میلی‌مولار پوترسین به‏دست آمد که با تیمارهای 75 و 25 درصد ظرفیت زراعی در همین سطح از محلول‌پاشی پوترسین و تیمار تنش خشکی 25 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 2 میلی‌مولار و هم‏چنین تیمارهای 75 و 50 درصد ظرفیت زراعی و عدم محلول‌پاشی پوترسین تفاوت آماری معنی‌داری نداشت. کم‏ترین میزان اسانس (15/0 درصد حجمی-وزنی) در تیمار رطوبتی 50 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 5/0 میلی‌مولار پوترسین مشاهده شد که با تیمار خشکی 75 درصد ظرفیت زراعی و محلول‌پاشی 5/0 میلی‌مولار پوترسین تفاوت آماری نداشت (شکل 5).

 

جدول3:  تجزیه واریانس اثر سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین بر فعالیت پروتئین محلول، مالون‌دی‌آلدئید، آنزیم‏های آنتی­ اکسیدانتی و میزان اسانس

 

میانگین مربعات

میزان اسانس

پلی فنل

اکسیداز

گایاکول

پراکسیداز

مالون

دی آلدئید

پروتئین

محلول

درجه

آزادی

منابع تغییرات

13/0**

**00573/0

**000146/0

**659

**0897/0

2

تنش خشکی

017/0**

**001830/0

ns000091/0

**563

**0305/0

3

پوترسین

032/0**

**001362/0

**000065/0

**1517

**0498/0

6

خشکی× پوترسین

001/0

00021/0

0000017/0

316

001/0

24

خطا

**و*و nsبه‏ترتیب  معنی‏دار در سطح احتمال 1 و 5  درصد و بدون اختلاف معنی‏دار

 

 

شکل 1: مقایسه میانگین سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین بر میزان پروتئین محلول برگ جعفری مکزیکی

 

 

شکل 2 : مقایسه میانگین سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین بر میزان مالون‌دی‌‌آلدئید برگ جعفری مکزیکی

 

 

شکل 3: مقایسه میانگین سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین بر فعالیت آنزیم گایاکول‌پراکسیداز جعفری مکزیکی

 

 

 

 

شکل 4: مقایسه میانگین سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین بر فعالیت آنزیم پلی‌فنل‌اکسیداز جعفری مکزیکی

 

 

شکل5: مقایسه میانگین سطوح مختلف تنش خشکی و پوترسین بر میزان اسانس جعفری مکزیکی

 

 

بحث

تنش خشکی باعث کاهش محتوای نسبی آب برگ و در مجموع کاهش رشد گیاه می‌شود، در پژوهشی که بر روی گیاه بادرنجبویه صورت‌گرفته، مشاهده شده که خشکی باعث کاهش محتوای نسبی آب برگ شد (25). براساس تحقیقات انجام گرفته، پلی‌آمین‌هایی نظیر پوترسین با استفاده از کانال‌های پتاسیم سلول‌های محافظ روزنه، باز‌‌ و ‌‌بسته شدن آن‏ها را تنظیم می‌کنند و باعث می‌شوند در تنش‌های غیرزنده، سطح محتوای نسبی آب برگ بالا نگه داشته شود (26). کاربرد پوترسین در شرایط غرقاب روی پیاز باعث افزایش محتوای نسبی آب برگ آن شد (27). یکی از صدمات قابل توجهی که طی تنش خشکی به‏سلول وارد می‌شود، خسارت به غشا و آزادسازی یون‌ها به‏داخل فضای بین سلولی است که بر اثر تجمع رادیکال‌های آزاد در این فضا صورت می‌گیرد که منجر به پراکسیداسیون لیپید، نفوذپذیری غشا و در نهایت خسارت به‏سلول می‌شد. نتایج به­دست آمده از این پژوهش با نتایج سایر تحقیقات مبنی براین‏که پلی‌آمین‌ها در حفظ یک‏پارچگی و بقای غشا و اندام‌های سلولی در شرایط بروز تنش خشکی نقش اساسی دارند، هم‌راستاست (28). در بررسی بابونه تحت تنش خشکی مشاهده شد که خشکی باعث کاهش غلظت رنگدانه‌های فتوسنتزی و میزان تبادل دی‌اکسیدکربن شد و عمل‏کرد این گیاه دارویی را تحت تاثیر قرار داد (29). کلروفیل دارای نیتروژن و منیزیم است که کمبود این عناصر مانع از تشکیل کلروفیل می‌شود. از جایی‏که پلی‌آمین‌ها در ساختار خود دارای نیتروژن هستند، می‌توانند مقدار کلروفیل را تحت تاثیر قرار دهند. هم‏چنین پلی‌آمین‌ها با نقش حفاظتی که در برابر غشا تیلاکوئید دارند، مانع از دست رفتن و تجزیه کلروفیل می‌شوند. این نتایج با نتایج الجازع و همکاران (30) تطابق دارد. در تنش‌های شدید، افزایش میزان کارتنوئیدها به­دلیل عامل حمایت‌کننده در مقابل اکسیداسیون نوری به‏حساب می‌آید که از تخریب بیشتر کلروفیل‌ها پیش‏گیری به‏عمل آید. نتایج به­دست‌ آمده از این تحقیق با یافته‌های محمدخانی و حیدری (31) هم راستاست. در گیاه کاسنی با افزایش تنش خشکی میزان کارتنوئید افزایش یافت (32). در اثر بروز تنش خشکی گیاه در معرض آسیب قرار می‌گیرد و برای ادامه حیات خود ترکیباتی که عمدتا جزو متابولیت‌های ثانویه می‌باشند، از خود رها می‌کند. یکی از این ترکیبات که قادر به کاستن صدمات ناشی از رادیکال‌های آزاد است، ترکیبات فنولی می‌باشند. ترکیبات فنلی نقش‌های مهم اکولوژیکی و فیزیولوژیکی در گیاه مانند نقش دفاعی و آنتی‌ اکسیدانتی را به‏عهده دارند (33). در گیاه نعناع سبز تنش خشکی باعث افزایش ترکیبات فنلی شد (34) که با نتایج تحقیق حاضر هم‏سو می‌باشد. افزایش میزان دو شاخص فعالیت آنتی‌ اکسیدانتی و فنل کل در اثر تنش خشکی در نعناع سبز گزارش شده است (35). در پژوهشی که محمدی و همکاران (36) روی گیاه آویشن انجام داده‌اند مشاهده شد که در تمام غلظت‌های پوترسین فنل افزایش معنی‌داری نسبت به گیاهان تیمار نشده داشت. کربوهیدرات‌های محلول ترکیباتی هستند که می‏توانند در غلظت‌های بالا بدون آسیب به فعالیت‌های بیوشیمیایی تجمع یابند و باعث حفظ یک‏پارچگی غشا و افزایش مقاومت به‏شوری شوند (37). افزایش میزان کربوهیدرات محلول در گیاهان به‏گونه‌ای مبین شروع فعالیت سازوکار تنظیم اسمزی است که شرایط را برای جذب بیش‏تر آب و املاح از محیط ریشه به داخل گیاه را فراهم می‌کند (38). در گیاه دارویی زنیان با افزایش سطوح تنش خشکی غلظت قندهای محلول و پرولین در برگ‌های گیاه افزایش یافت (39). مواد محلول سازگار تجمع یافته در سلول با واکنش‌های عادی بیوشیمیایی سلول تداخلی ندارند و به­عنوان محافظان اسمزی در طی تنش عمل می‌کنند، در بین مواد محلول سازگار معرفی ‌شده، پرولین گسترده‌ترین آن‏ها می‌باشد (40). دلیل افزایش محتوای پرولین در هنگام بروز تنش این است که به­عنوان یک سیستم دفاعی در گیاه عمل کرده و در هنگام تنش از اجزای داخلی سلول محافظت می‏کند و سبب سرکوب رادیکال‏های آزاد می‏شد (41). یافته‌های پژوهش حاضر که نشان از بالارفتن میزان پرولین در اثر تنش خشکی دارد، با یافته‌های بسیاری از نتایج هم‌خوانی دارد. به­طور مثال مقدار پرولین در گیاه دارویی گشنیز با افزایش تنش خشکی افزایش یافت (42). نتایج به‌دست‌آمده در تحقیق حاضر، نشان می‌دهد که با آغاز شرایط تنش خشکی، جهت حفاظت از سلول‌ها میزان پرولین روبه‏افزایش گذاشت و با بالا رفتن شدت تنش بر میزان آن افزوده شد و استفاده از پوترسین باعث افزایش مقاومت دیواره سلولی شد و از فروپاشی آن جلوگیری کرد. از همین‏رو در تیمار 2 میلی‌مولار پوترسین بیش‏ترین مقدار پرولین مشاهده شد که با نتایج صفاری و همکاران (6) روی گیاه آویشن و هم‏چنین پروین و خضری (43) روی پاجوش‌های‌ گردو مطابقت داشت. محتوای پروتئین کل تحت شرایط تنش خشکی افزایش می‌یابد که می‌تواند در ارتباط با افزایش بیوسنتز پروتئین برای سازش سازگاری با شرایط جدید و تحمل تنش باشد (44). افزایش مالون‌دی‌آلدئید تحت شرایط تنش نشان داد که تنش خشکی از طریق تولید گونه‌های فعال اکسیژن باعث ایجاد پراکسیداسیون غشاهای لیپیدی می‌شود (45). گیاهان سازوکارهای مختلفی برای کاهش اثرات مخرب ناشی از تنش دارند، یکی از این سازوکارها تولید ترکیبات آنتی ‌اکسیدانت آنزیمی است (46). آنزیم‌های آنتیاکسیدانتی مانند گایاکول پراکسیداز و پلی‌فنل اکسیداز در طول تنش فعال می‌شوند که این ترکیبات آنتی ‌اکسیدانتی گونه‌های فعال اکسیژن را تجزیه می‌کنند (74). تنش خشکی باعث القای تولید انواع رادیکال‌های آزاد می‌شود. سطح بالای آنزیم‌های آنتی‌ اکسیدانتی جاروب کننده رادیکال‌های آزاد موجود در گیاهان، بیان‌کننده افزایش تحمل آن‌ها به تنش‌های محیطی است. آنزیم پراکسیداز یک نقش کلیدی در سم‌زدایی پراکسید هیدروژن، حذف مالون‌دی‌آلدئید که باعث پراکسیداسیون غشا می‌شد را دارد و هم‏چنین باعث ثبات و پایداری دیواره سلولی می‌شود (84). نتایج این تحقیق نشان داد که کاربرد پوترسین باعث افزایش میزان آنزیم‌های آنتی‌ اکسیدانتی می‌شود. می‌توان گفت که پوترسین با افزایش آنزیم‌های آنتی‌ اکسیدانتی با شرایط تنش مقابله می‌کند. گیاهان به‏طور معمول در شرایط تنش از تولید اسانس به­عنوان یک سیستم دفاعی استفاده می‌کنند (94). سعیدنژاد و همکاران (05) گزارش کردند که تنش خشکی باعث افزایش میزان اسانس در زیره سیاه اروپایی شد. براساس تحقیقات انجام شده تنش خشکی باعث افزایش مواد موثره گیاهان دارویی می‌شود. مواد موثره گیاه پروانش در مناطق خشک افزایش یافت (15). مصطفوی و همکاران (25) با مطالعه روی گیاه اسطوخودوس دریافتند که مواد حاصل از کاتابولیسم پلی‌آمین‌ها (پوترسین)، بیش‏تر در سنتز پرولین‌ نقش دارند و در بیوسنتز ترپن‌ها دخالت ندارند و ادعا کردند که پلی‌آمین‌ها در میزان اسانس اسطوخودوس بی‌اثر هستند. در این تحقیق استفاده از پوترسین توانست میزان اسانس را تا حدی افزایش دهد که این امر می‌تواند متاثر از تنش خشکی وارد شده بر گیاه هم باشد.

 

نتیجه­گیری

در این تحقیق استفاده از پوترسین توانست مقاومت گیاه جعفری مکزیکی را به تنش خشکی افزایش دهد. این پلی‌آمین توانست محتوای نسبی آب برگ، رنگیزه‌های فتوسنتزی و پروتئین محلول را که در اثر تنش خشکی از مقدار آن‏ها کاسته شده بود را افزایش دهد. در مقابل توانست صفاتی نظیر نشت الکترولیت، فعالیت آنتی ‌اکسیدانتی، فنل کل، محتوای پرولین و مالون­دی‌آلدئید را که تحت اثر تنش خشکی افزایش یافته بود را کاهش دهد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که تنش خشکی باعث افزایش فعالیت آنزیم‌هایی مثل گایاکول‌پراکسیداز و پلی‌فنل‌اکسیداز می‌شود که علت این افزایش مبارزه با رادیکال‌های آزاد اکسیژن ایجاد شده تحت این تنش است. محلول‌پاشی گیاه با پوترسین فعالیت این آنزیم‌ها را کاهش داد. هم‏چنین نتایج تحقیق حاضر نشان داد که با افزایش تنش خشکی در حد ملایم (70 درصد ظرفیت زراعی) و متوسط (50 درصد ظرفیت زراعی) میزان اسانس گیاه جعفری مکزیکی افزایش می‌یابد در مجموع نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از غلظت‌های بسیار کم مثل 5/0 ‌میلی‌مولار پوترسین روی این گیاه بی­تاثیر است و برای حصول نتیجه بهتر بایست از غلظت‌های بالاتر این تنظیم‌کننده رشد استفاده کرد. در این پژوهش از میان غلظت‌های مختلف به‏کاربرده شده غلظت 2 میلی‌مولار پوترسین بهترین اثر را در راستای بهبودی صفات مورد مطالعه و افزایش القا مقاومت به‏خشکی در گیاه جعفری مکزیکی داشت.

1. Waila S, Mukhia S, Bhatt V, Kumar R, et al. Variability in chemical composition and antimicrobial activity of Tagetes minuta L. essential oil collected from different locations of Himalaya. Ind Crops Prod. 2020; 150: (112449)1-11.
2. Waila S, Kumar R. Wild marigold (Tagetes minuta L.) an important industrial aromatic crop: liquid gold from the Himalaya. J Essent Oil Res. 2020; 32(5): 373-393.
3. Rezaei F, Jamei R, Heidari R. Evaluation of volatile profile, fatty acide composition and in vitro bioactivity of Tagetes minuta growing wild in northern Iran. Adv Pharm Bull. 2018; 8(1):115-121.
4. Kim J, Kim K, Kim Y, Chung Y. A short review: Comparisons of high-throughput phenotyping methods for detecting drought tolerance. Sci Agric. 2021; 74(4):1-8.
5. Ilyas M, Nisar M, Khan M, Hazrat A, et al. Droghth tolerance strategies: A mechanistic approach. J Plant Growth Regul. 2020; 78: 1-19.
6. Saffari M, Oveisi M, Zarghami R. Investigation of the effect of putrescia polyamine on some traits of Thymus vulgaris L. In conditions of water shortage. Agric Res. 2015; 12(4): 279-289.
7. Raeisi R, Fakheri B, Mehdinejed N. Evaluation of the effect of mycorrhiza fungi Glomus fascolaria on some morphological properties, photosynthetic pigments and activity of chicory (Cichorium intybus L.) antioxidant enzymes under drought stress. ESCS. 2019; 12(2): 495-505.
8. Liu Ch, Astanasov K, Arafaty N, Murillo E, et al. Putrescine elicits ROS-dependent activation of the salicylic acid pathway in Arabidopsis thaliana. Plant Cell. 2020; 43(11): 1-14.
9. Yiu GC, Liu CW, Fang D, Lai YC. Waterlogging tolerance of Welsh onion (Allium fistulosum L.) enhanced by exogenous spermidine and spermin. Plant Physiol. 2009; 47(8): 710-716.
10. Ola H, Abd ElbarReham E, FaragSaid A. Effect of putrescine application on some growth, biochemical and anatomical characteristics of Thymus vulgaris L. under drought stress. Ann Agric Sci. 2019; 64(2): 129-137.
11. Tang W, Newton JR. Polyamines reduced salt induced oxidative damage by increasing the activities of antioxidant enzymes and decreasing lipid peroxidation in Virginia pine. Plant Growth Regul. 2005; 46: 31-43.
12. Zhu X, Wang L, Yang R, Han Y. Effects of exogenous putrescine on the ultrastructure of and calcium ion flow rate in lettuce leaf epidermal cells under drought stress. LTWA. 2019; 60: 479-490.
13. Sanchez FJ, Manzanares M, de Andres EF, Tenorio JL, et al. Turgor maintenance, osmotic adjustment and soluble sugar and proline accumulation in 49 pea cultivars in response to water stress. Field Crops Res. 1998; 59(3): 225-235.
14. Lutts S, Kinet JM, Bouharmont J. Changes in plant response to NaCl during development of rice (Oryza sativa L.) varieties differing in salinity resistance. J Exp Bot. 1995; 46(12): 1843-1852.
15. Wellburn AR. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total Carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution. J Plant Physiol. 1994; 144(3): 307-313.
16. Moon JH, Terao, J. Antioxidant activity of caffeic acid and dihydrocaffeic acid in lard and human low-density lipoprotein. J Agric Food Chem. 1998; 46(12): 5062-5065.
17. Singliton VL, Rossi JA. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic phosphotungstic acid reagents. Am J Enol Vitic.1965; 16(3): 144-158.
18. Sadasivam S, Manickam A. Biochemical methods for agricultural sciences. Wiley. 1992; 189-191.
19. Bates LS, Waldren RP, Teare ID. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant Soil. 1973; 39(1): 205-207.
20. Davey MW, Stals E, Panis B, Keulemans, J Keulemans, et al. High-throughput determination of malondialdehyde in plant tissues. Anal Biochem. 2005; 347(2): 201-207.
21. Gapinska M, Skłodowska M, Gabara B. Effect of short-and long-term salinity on the activities of antioxidative enzymes and lipid peroxidation in tomato roots. Acta Physiol Plant. 2008; 30(1): 11-18.
22. Bradford MM. Rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem. 1976;72(1): 248-254.
23. Plewa MJ, Smith SR, Wagner ED. Diethyldithiocarbamate suppresses the plant activation of aromatic amines into mutagens by inhibiting tobacco cell peroxidase. Mutat Res. 1991; 247(1): 57-64.
24. Kar M, Mishra D. Catalase, peroxidase, and polyphenoloxidase activities during rice leaf senescence. Plant Physiol. 1976; 57(2): 315-319.
25. Abbaszadeh B, Sharifi Ashourabadi E, Lebaschi MH, Naderi Hajibagher Kandy M. The effect of drought stress on proline contents, soluble sugars, chlorophyll and relative water contents of balm (Melissa officinalis L.). IJMAPR. 2007; 23(4): 504-513.
26. Asnaashari M, Zokaeikhosrowshahi M. Polyamines and horticultural sciences, Bu-Ali Sina University Press. 2009; 1: 188-190.
27. Yiu GC, Liu CW, Fang D, Lai YC. Waterlogging tolerance of Welsh onion (Allium fistulosum L.) enhanced by exogenous spermidine and spermin. Plant Physiol. 2009; 47(8): 710-716.
28. Zhang K, John PCL. Raised level of cyclin dependent kinase after prolonged suspension culture of Nicotiana plumbaginifolia is associated with more rapid growth and division, diminished cytoskeleton and lost capacity for regeneration: implications for instability of cultured plant cells. Plant Cell, Tissue Organ Cult. 2005; 82(3): 295-308.
29. Farhoudi R. Effect of drought stress on growth and essential oil yield of three German Chamomile cultivar. J Essent Oil-Bear Plants. 2012; 17(3): 15-22.
30. Aljazea H. Effect of polyamins (putrescinne) and yeast extract spray on growth, yield and essential oil of peppermint (Mentha piperita L.) salt stress condition. Master Thesis, Ferdowsi University of Mashhad, Faculty of Agriculture. 2017; 25-28.
31. Mohammadkhani N, Heidari, R. Effects of water stress on respiration, photosynthetic pigments and water content in tow Maize cultivar. PJBS. 2007; 10(22): 4022-4028.
32. Jazizadeh A, Mortezanejad F. Effects of droght stress on physiological and morphplogical characteristics of chicory(Cichorium intybus L.) for introduction in urban green space. Physiol Mol Biol Plants. 2017; 6(12): 28-32.
33. Andre CM, Schafleitner R, Legay S, Lefevre I. Gene expression changes related to the production of phenolic compounds in potato tubers grown under drought stress. Phytochemistry. 2009; 70(90): 1107-1116.
34. Rostami Gh, Moghaddam M, Ghasemi pirbalooti A, Tehranifar A. Effect of foliar application of iron and zinc to sulfated and nanoparticle forms on morphological and biochemical properties of peppermint (Mentha piperita L.( under salinity stress. ESCS. 2017; 11(3): 707-720.
35. Tian X, Lei Y. Nitric oxide treatment alleviates drought stress in wheat seedlings.
Biol Plant. 2006; 50(4): 775-778.
36. Mohammadi H, Ghorbanpour M, Brestic M. Exogenous putrescine change redox regulation and essential oil constituent in field-grown Thymus vulgaris L. under well-watered and drought stress conditions. Ind Crops Prod. 2018; 122: 119-132.
37. Sairam RK, Rao KV, Sristava G. Diferential response of wheat genotypes to long term salinity stress in relation to oxidative stress, antioxidant activity and osmolyte concentration. Plant Sci. 2002; 163(2002):1037-1046.
38. Munns R. Comparative physiology of salt and water stress. Plant Cell Environ. 2002; 25(2): 239-250.
39. Razavizadeh R, Kazemzadeh M, Enteshari Sh. The effect of paclobutrazol on some physiological characteristics of rapeseed seedlings (Solanum muricatum L.) In organic cultivation. Master Thesis, Shiraz University. 2014; 5-46.
40. Nohong B, Nompo S. Effect of water stress on growth, yield, proline and soluble sugars contents of Signal grass and Napier grass species. J Exp Bot. 2015; 9(5):14-21.
41. Zhang C, Huang Z. Effect of endogenous abscisic acid, jasmonic acid, polyamins, and polyamine oxidase activity in tomato seedling under drouth stress. Int J Hortic Sci. 2013; (159): 172-177.
42. Noorzad S, Ahmadian A, Maghaddam M. Evaluation of proline content, chlorophyll index, carbohydrate and nutrient uptake in coriander under drought stress and fertilizer treatment. Field Crops Res. 2015; 13(1): 131-139.
43. Parvin P, Khezri M. The effect of putrescine foliar application on increasing the tolerance of Iranian walnut seedlings (Juglansregia L.) to drought stress. Int J Hortic Sci. 2015; 46(1): 99-109.
44. Ebrahimi A, Naqvi MR, Sabokdast M. Comparison of different species of barely landraces in terms of chlorophyll, carotenoids, protein and enzyme. Crop Sci. 2010; 41(1): 57-65.
45. Mittler R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. Trends Plant Sci. 2002; 7(9): 405-410.
46. Ebrahimi A, Naqvi MR, Sabokdast M. Comparison of different species of barely landraces in terms of chlorophyll, carotenoids, protein and enzyme. Crop Sci. 2010; 41(1): 57-65.
47. Hojati M, Modarres-Sanavy SAM, Karimi M, Ghanati F. Response of growth and antioxidant system in Carthamus tinctorius L. under water deficit stress. Acta Physiol Plant. 2011; 33: 105-112.
48. Kim JK, Bamba T, Harada K, Fukusaki E, Kobayashi A. Time course metabolic profiling in Arabidopsis thaliana cell cultures after salt stress treatment. J Exp Bot. 2007; 58(3): 415-424.
49. Ramakrishna A, Ravishankar GA. Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants. Plant Signal Behav. 2011; 6(11): 1720-1731.
50. Saeidnejad AH, Kafi M, Khazaei HR, Pessarakli M. Effects of drought stress on quantitative and qualitative yield and antioxidative activity of Bunium persicum. Turk J Bot. 2013; 37(5): 930-939.
51. Jaleel CA, Manivana P, Lakshmanan GMA, Gamathinayagam M, et al. Alterations in morphological parameters and photosynthetic pigments responses of (Catharanthus roseus)under soil water deficits colloids and surfaces. Colloids Surf B. 2008; 61(2): 298-303.
52. Mustafavi SH, Shekari F, Abbasi A. Putriescine improve low-temperature tolerance of fennel seeds. Cercet Agron Mold. 2015; 48(1): 69-76.