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.
Biol Plant. 2006; 50(4): 775-778.
)