Quarterly
Document Type : Research - Scientific
Authors
1 M.Sc., Department of plant and animal biology, university of Isfahan, Isfahan, iran
2 ph.D, Department of plant and animal biology, university of Isfahan, Isfahan, iran
Highlights
-
Keywords
مقدمه
سالیسیلیک اسید یا ارتوهیدروکسی بنزوئیک اسید بهعنوان یک تنظیمکننده میتواند با تولید مولکولهای پیامرسان مانند گونههای فعال اکسیژن موجب تنظیم عملکردهای فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و پیامرسانی در فرایندهای متابولیسمی گیاه شود (1). این هورمون با ماهیت فنولی دارای نقشهای متعددی در رشد گیاه و متابولیسمهای وابسته همچون فتوسنتز، تنفس، همانندسازی، جوانهزنی، پاسخهای دفاعی، القای متابولیتهای اولیه و ثانویه، هدایت روزنهای و نقشهای آنتی اکسیدانتی میباشد (2). سالیسیلیک اسید میتواند از طریق گلیکوزیلاسیون، متیلاسیون و ترکیب اسیدآمینه به فرم غیرفعال تبدیل گردد و تجمع، عملکرد و یا تحرک این هورمون در گیاه را تنظیم نماید (3). بهگونهای که تغییر در نسبت فرم فعال و غیرفعال میتواند نقش این هورمون در رشد گیاه و فرایندهای متابولیسمی را تنظیم نماید. تعداد و اندازه سلول میتوانند نقش مهمی را در رشد نهایی گیاه ایفا کنند که عمدتا توسط فرایندهای تقسیم و گسترش سلولی کنترل میشود و این فرایندها توسط محدودیتهای ژنتیکی و پیامهای محیطی تعیین میگردند (4). مطالعات جدید نشان دادهاند که سالیسیلیک اسید نقش ضروری را در تنظیم رشد گیاه با اثر بر روی تقسیم و گسترش سلولی بازی میکند (5). بااینحال، عملکرد سالیسیلیک اسید در تنظیم رشد گیاه، در مقایسه با نقش سایر هورمونهای گیاهی، مانند اکسین و ژیبرلین و برهمکنش این هورمونها با یکدیگر هنوز در مطالعات صورتگرفته به شکل جامع توضیح داده نشده است (6). میزان تأثیر هورمون سالیسیلیک اسید بر گیاهان به گونه گیاهی، غلظت موردمطالعه، مرحله نموی گیاه و شرایط محیطی وابسته میباشد. به طور کلی غلظتهای پائین سالیسیلیک اسید عملکرد رشدی و غلظتهای بالا و سمی این هورمون موجب اثرات مهاری بر روی رشد گونههای مختلف گیاهی میشود (1). مشاهده شده است که این هورمون در غلظتهای بهینه میتواند رشد، سطح برگ و میزان فتوسنتز را در گیاه برنج تحت تیمار سالیسیلیک اسید بهبود بخشد. درحالیکه غلظتهای بالا بهدلیل تجمع زیاد گونههای فعال اکسیژن و تنش اکسیداتیو ناشی از آن موجب مهار و یا کاهش رشد اندام هوایی و ریشه شود (7). بر اساس نتایج، تغییر در سطوح مختلف غلظت سالیسیلیک اسید در گیاهان میتواند منجر به فنوتیپهای رشد غیر طبیعی گردد (8). مطالعهای دیگر در گیاه آرابیدوپسیس نشان داد میزان رشد برگ و ریشه گیاه تحت غلظت 05/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید افزایش مییابد، درحالیکه در گیاهان کشتشده در غلظتهای بالا تمام فرایندهای رشدی گیاه مهار شد (9). این اثرات متضاد ناشی از غلظتهای مختلف سالیسیلیک اسید نشاندهنده نقش پیچیده این هورمون در رشد گیاه است (10).
سالیسیلیک اسید در نقش یک تنظیمکننده رشدی با هورمونهای اکسین و ژیبرلین که در رشد گیاه دخیل میباشند، برهمکنش مثبتی را نشان داده است (11, 12). مشاهده شده است که سالیسیلیک اسید میتواند با اثر بر تجمع و انتقال هورمون اکسین که فرایندهای سلولی از جمله رشد و تقسیم سلولی را کنترل میکند موجب بهبود رشد ریشه و اندام هوایی گیاه شود (13). نتایج نشان دادهاند که سالیسیلیک اسید خارجی مریستم نوک ریشه را در غلظتهای بهینه تحریک مینماید. در همین راستا در غلظتهای پائین این هورمون با فعال کردن بیان ژنهای وابسته به سنتز اکسین موجب تجمع اکسین میگردد. سپس تعداد سلولهای پریکیلنال در لایههای بیرونی ریشه را از طریق مکانیسمهای وابسته به سیکلین D افزایش داده و در نهایت موجب رشد ریشه میشود. در مقابل در غلظتهای بالا (بالاتر از 05/0 میلیمولار) سالیسیلیک اسید با سرکوب ژنهای دخیل در انتقال اکسین موجب کاهش اکسین در مریستم شده و در ادامه چرخه سلولی و فرایندهای رشدی را مهار میکند (9). علاوهبراین، مشاهده شده است که سالیسیلیک اسید در غلظتهای بالا میتواند بهطور مستقیم به زیرواحدهای A پروتئین فسفاتاز 2 (PP2A) متصل شده تا فسفوریلاسیون حاملهای اکسین(PIN) را سرکوب کند و درنهایت از رشد ریشه (از جمله طویل شدن ریشه، پاسخ گرانشی و تشکیل ریشه جانبی) جلوگیری نماید (14). همچنین گزارش شده است سالیسیلیک اسید سیگنالدهی اکسین را با تنظیم دینامیک غشای پلاسمایی انتقالدهندههای خروجی اکسین PIN در گیاه آرابیدوپسیس محدود میکند که این اتفاق درنهایت موجب کاهش انتقال دهی و عمل اکسین میگردد (15). در نتایج دیگر نیز مشخص شد سالیسیلیک اسید بهواسطه پیامرسانی برخی از ژنهای دخیل در انتقال اکسین و سرکوب پیامرسانی اکسین موجب کاهش اکسین در گیاه و بهدنبال آن کاهش ریشههای جانبی در گیاه آرابیدوپسیس میگردد (16). علاوهبراین، نشان داده شده است که کاربرد خارجی سالیسیلیک اسید در گیاهان آرابیدوپسیس وحشی میزان ژیبرلین را افزایش و جوانهزنی دانه و رشد جوانهها را توسعه داده که بیانگر یک برهمکنش مثبت میان هورمونهای سالیسیلیک اسید و ژیبرلین میباشد (17). هر چند سالیسیلیک اسید میتواند با اثرات مهاری بر ژیبرلین در تنظیم رشد نقش متفاوتی را ایفا کند. برای نمونه تیمار سالیسیلیک اسید بیان آلفا آمیلاز القا شده بهوسیلة ژیبرلین را در لایه آلورون مهار میکند (18). مطالعات بیوشیمیایی نشان دادند که پروتئینهای دخیل در پیامرسانی سالیسیلیک اسید با گسترش یوبی کوئیناسیون، منجر به تخریب گیرنده ژیبرلین شده و در ادامه موجب افزایش پایداری DELLA بهعنوان تنظیمهای منفی پیامرسانی ژیبرلین میگردد (19). بااینحال، مکانیسمهای مولکولی کلیدی زیربنای برهمکنش میان انتقال اکسین، ژیبرلین و سالیسیلیک اسید هنوز بهطور کامل درک نشدهاند.
با توجه به اینکه گیاه سیبزمینی (Solanum tuberosum) بعد از گندم، برنج و ذرت رتبه چهارم را در بین محصولات کشاورزی دارد (20). از همین رو، مطالعات بر روی افزایش تولید، بهبود کیفیت و تجاریسازی آن یک عامل مهم در کشورهای دارای اقتصاد کشاورزی است. علاوه بر اهمیت اقتصادی و کشاورزی گیاه سیبزمینی، این گیاه بهعنوان گیاه الگو بهشکل وسیعی در تحقیق و مطالعات زیستشناسی و کشاورزی استفاده میشود. هدف از این مطالعه بررسی اثر سالیسیلیک اسید بهعنوان یک هورمون و القاکننده زیستی بر میزان برخی از شاخصهای رشدی و برهمکنش این ترکیب با هورمونهای رشدی دیگر همچون اکسین و ژیبرلین میباشد. با توجه به اهمیت رشد بهتر و وسیعتر گیاه سیبزمینی در حوزه کشاورزی و استفاده از آن بهعنوان یک گیاه الگو، این گیاه مورداستفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از این مطالعه میتواند به تجاریسازی هر چه بیشتر کشت در شیشه گیاه سیبزمینی و استفاده آن در صنعت کشاورزی و همچنین درک بهتر روابط فیزیولوژیکی این هورمون کمک نماید.
2- مواد و روشها
در این مطالعه از گیاهان سیبزمینی (Solanum tuberosum L.) رقم وایت دزیره که قبلا در آزمایشگاه تحقیقاتی دانشگاه اصفهان تحت شرایط کشتدرشیشه در محیط موراشیک-اسکوگ (MS) رشد یافته بودند، استفاده شد. بهمنظور تیماردهی، از گیاهان رشدیافته بر روی محیط کشت MS، جداکشتهای گیاهی (explant) که از نظر فیزیولوژیکی بیشترین شباهت را داشتند بر روی محیط کشت جدید حاوی غلظتهای 0، 1/0، 1، 10 و 100 میکرومولار سالیسیلیک اسید واکشت گردیدند. درون هر شیشه کشت بافت 3 گیاهچه تقریباً یکسان کشت داده شد و شیشهها در اتاق رشد تحت شرایط نوری 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی در دمای 25 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. گیاهچههای رشدیافته پس از چهار هفته از شیشه خارج و پارامترهای وزن تر، وزن خشک، طول اندام هوایی و ریشه، رنگدانههای فتوسنتزی و میزان محتوای هورمونهای اکسین و ژیبرلین اندازهگیری شد.
اندازهگیری محتوای نسبی آب: برای اندازهگیری میزان محتوای نسبی آب (RWC)، برگ گیاه را برداشت کرده و بلافاصله وزن تر آن اندازهگیری شد. سپس بهمدت 48 ساعت در آب مقطر خیسانده و وزن اشباع آن اندازهگیری شد. سپس برگ را در آون گذاشته و بهمدت 48 ساعت در دمای 70 درجه سانتیگراد نگهداری شد تا وزن خشک بهدست آید. در ادامه با استفاده از رابطه 1 میزان محتوای نسبی آب محاسبه شد.
|
(1) |
RWC%= (FW-DW) / (TW-DW) *100 |
اندازهگیری طول ساقه و ریشه گیاه: گیاهچههایی که بهمدت چهار هفته بر روی محیطهای شاهد و تیمار سالیسیلیک اسید رشد کرده بودند بهمنظور اندازهگیری طول ساقه، طول ریشه برداشت شدند. اندازهگیری بر اساس سانتیمتر و بهوسیله خط کش یا بهکمک کاغذهای مدرج میلیمتری انجام شد.
اندازهگیری سطح برگ: برای اندازهگیری سطح برگ نیز گیاهچههای رشدیافته در محیطهای شاهد و تیمار داده شده از محیط خارج و برگهای موجود در ساقههای اصلی و فرعی آن جدا و با استفاده از دستگاه Leaf Area Meter مدل (MK2) Delta T ساخت کشور انگلستان، سطح برگ اندازهگیری شد. بدین منظور دستگاه ابتدا با استفاده از کاغذهای میلیمتری با مساحت 1 سانتیمتر مربع کالیبره شد و سپس برگهای گیاه سیبزمینی بر روی آن قرار گرفته شد و میانگین مساحت توسط دستگاه اندازهگیری شد.
اندازهگیری رنگیزههای فتوسنتزی در گیاه: بهمنظور استخراج و سنجش کلروفیلها و کاروتنوئید مقدار 1/0 گرم از برگهای جوان و تازه گیاه درون استون 80 درصد در محیط تاریک و به روی یخ سائیده شد. محلول همگن بهدستآمده به اپندرفهای 2 میلیلیتر منتقل و بهمدت 15 دقیقه در دور rpm 10000 سانتریفیوژ شد. پس از سانتریفیوژ محلول رویی سبزرنگ را به درون فالکونهای 15 سیسی ریخته و با استفاده از استون 80 درصد به حجم 10 میلیلیتر رسانده شد. محلول حاصل با دستگاه اسپکتروفتومتر در طولموجهای 663، 645 و 470 نانومتر بهترتیب برای کلروفیل a، کلروفیل b و کاروتنوئید خوانده شد. همچنین قبل از خواندن جذب نمونهها از استون 80 درصد برای صفر جذب نوری دستگاه استفاده شد. میزان کلروفیل a، b، کلروفیل کل و کاروتنوئید بهترتیب طبق فرمولهای زیر برحسب میلیگرم بر گرم وزن تر گیاه (mg/g FW) محاسبه شد (21). در این فرمول D بیانگر جذب نوری، V بیانگر حجم نهایی عصاره بر حسب میلیلیتر و W بیانگر وزن بافت گیاهی بر حسب گرم میباشد و با استفاده از روابط زیر محاسبه شد.
|
(2) |
Chla(mg/(g.Fw))=[(12.7 D"663" )-(2.69 D647)×V]/1000W |
|
(3) |
Chlb(mg/(g.Fw))=[(22.9 D"647" )-(4.93 D663)×V]/1000W |
|
(4) |
Total Chlorophyll(mg/(g.Fw))=[(20.2 D647)+(8.02 D663)×V]/1000W |
|
(5) |
Carotenoid(mg/(g.Fw))=[(1000 D470)-(1.8 Chla)-(85.02 Chlb)]/198 |
استخراج و اندازهگیری میزان هورمون ژیبرلین و اکسین
استخراج هورمون: جهت استخراج هورمونهای ژیبرلین و اکسین در ابتدا 5/0 گرم از بافت تازه گیاهی با 10 میلیلیتر متانول 100 درصد بر روی یخ بهطور کامل ساییده شد. سپس عصاره را به درون فالکن 15 میلیلیتری منتقل کرده و بهمدت یک شبانهروز در درون یخچال با دمای 4 درجه سانتیگراد قرار داده شد. برای ممانعت از اکسیدشدن هورمونها در برابر نور، دور فالکن با فویل آلومینیومی پوشانده شد. سپس به مدت 30 دقیقه در rpm 12000 و در دمای 4 درجه سانتیگراد، سانتریفیوژ شد. برای تغلیظ عصاره، عصاره بهمدت 2 ساعت در هوای آزاد در تاریکی قرار داده شد تا میزان عصاره از 10 به 5 میلیلیتر کاهش یابد. با استفاده از فیلترهای سرسرنگی PVDF عصاره صاف گردید و در دمای 20- درجه سانتیگراد نگهداری شد. برای تهیه محلول استاندارد اکسین از IAA در مقادیر 5، 10 و ppm 15 و استاندارد ژیبرلین در مقادیر 50، 100 و ppm 150 از ماده GA3 استفاده شد و از متانول بهعنوان حلال استانداردها استفاده شد. بلانک نیز متانول خالص بود.
اندازهگیری هورمون: در ابتدا برای اندازهگیری استانداردها مقدار 20 میکرولیتر از محلولهای استاندارد تهیهشده بهشکل جداگانه به دستگاه HPLC تزریق شد و میزان سطح زیر نمودار برای هر یک از استانداردها محاسبه شد. سپس دو استاندارد را به میزان یکسان درون یک اپندرف ریخته و مجدداً برای محاسبة مخلوط استاندارد (Mix Standard) از آن استفاده شد. برای اندازهگیری میزان هورمون عصارهها نیز میزان 20 میکرولیتر از عصاره به دستگاه تزریق شد و میزان دو هورمون را محاسبه میکنیم. برای اندازهگیری این دو هورمون از دستگاه HPLC مدل Kauner K-1001 ساخت کشور آلمان با دو فاز متحرک متانول و آب و اسید استیک 67/0%، ستون 18 با جریان 6/0 میلیلیتر بر دقیقه و طولموج 220 نانومتر استفاده شد.
3- آنالیز آماری
این آزمایش در قالب یک طرح کاملا تصادفی با انجام سه تکرار برای هر تیمار انجام گرفت. بهمنظور تجزیهوتحلیل آماری از نرمافزار SPSS (version 26) استفاده گردید و نتایج دادهها بر اساس آزمون تجزیه واریانس یکطرفه ANOVA، در سطح احتمال 05/0p≤، آزمون دانکن گزارش شد.
3- نتایج
اثر تیمار سالیسیلیک اسید بر پارامترهای رشدی
همانگونه که در جدول ۱ مشاهده میشود پارامترهای رشدی شامل محتوای نسبی آب، سطح برگ، طول اندام هوایی و ریشه گیاه سیبزمینی تحت تیمار سالیسیلیک اسید الگوی تغییرات تقریبا یکسانی را نشان دادند. بهگونهای که این پارامترهای رشدی تحت غلظتهای 1/0، 1 و 10 میکرومولار افزایش معنیداری در مقایسه با نمونه شاهد نشان دادند. درحالیکه در غلظت 100 میکرومولار پارامترهای رشدی تفاوت معنیداری را در مقایسه با نمونه شاهد نشان ندادند. در این مطالعه بالاترین مقادیر در تمام پارامترهای رشدی تحت غلظت 10 میکرومولار سالیسیلیک اسید بهدست آمد.
جدول 1: اثر تیمار سالیسیلیک اسید بر طول ساقه، طول ریشه،سطح برگ و محتوای نسبی آب در گیاه سیبزمینی. حروف غیر مشابه بیانگر اختلاف معنی دار و حروف مشابه بیانگر عدم اختلاف معنیدار(p≤ 0.05) بر اساس آزمون دانکن می باشند.
|
RWC (%) |
سطح برگ (mm2) |
طول ریشه (cm) |
طول ساقه (cm) |
غلظت (µM) |
تیمار |
|
d 8/±2 7/52 c9/±1 6/59 b 6/±2 6/64 a 7/±1 70 c 4/2 9±/59 |
c 1/±1 9/21 b 2/±1 1/35 b 9/±0 5/35 a 6/±2 33/56 c 29/±0 58/24 |
c 4/±0 3/6 b 45/±0 4/7 ab 5/±0 6/7 a 41/±0 4/8 b 43/±0 31/7 |
d 66/±0 86/6 c 87 /±0 53/8 b 45 /±0 13/10 a 25 /±1 06/15 cd 26 /±0 24/7 |
0 1/0 1 10 100 |
سالیسیلیک اسید |
اثر تیمار سالیسیلیک اسید بر رنگدانههای فتوسنتزی
نتایج بهدستآمده در جدول 2 نشان داد در تمام غلظتهای سالیسیلیک اسید میزان رنگدانههای فتوسنتزی نسبت به نمونه شاهد افزایش یافتند. بر این اساس میزان رنگدانههای فتوسنتزی کلروفیل a و b و همچنین محتوای کاروتنوئید تحت تیمار سالیسیلیک اسید نسبت به نمونه شاهد افزایش یافت بهگونهای که بالاترین مقادیر رنگدانههای فتوسنتزی در غلظت 10 میکرومولار مشاهده شد. هر چند میزان رنگدانههای فتوسنتزی در غلظت 100 میکرومولار سالیسیلیک اسید تفاوت معنیداری را نسبت به نمونه شاهد نشان ندادند. بهطورکلی نتایج حاصل از محتوای رنگدانههای فتوسنتزی الگویی مشابه با پارامترهای رشدی را نشان داد.
جدول 2: اثر تیمار سالیسیلیک اسید بر محتوای کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوئید در گیاه سیبزمینی. حروف غیر مشابه بیانگر اختلاف معنیدار و حروف مشابه بیانگر عدم اختلاف معنیدار (p≤ 0.05) بر اساس آزمون دانکن میباشند.
|
کاروتنوئید (mg/g FW) |
کلروفیل کل (mg/g FW) |
کلروفیل b (mg/g FW) |
کلروفیل a (mg/g FW) |
غلظت (µM) |
تیمار |
|
d 008/±0 2/0 d 004/±0 198/0 b 003/0 296±/0 a 006/0 337±/0 c 013/0 262±/0 |
d 062/±0 499/0 c 047/±0 72/0 b 05/±0 94/0 a 113/±0 49/1 b032/±0 91/0 |
c 011/±0 184/0 bc 038/±0 250/0 b 013/±0 3/0 a 069/±0 489/0 b 014/±0 32/0 |
d05/±0 308/0 c 008/±0 442/0 b 058/±0 625/0 a 05/±0 979/0 b 23/±0 577/0 |
0 1/0 1 10 100 |
سالیسیلیک اسید |
اثر تیمار سالیسیلیک اسید بر میزان هورمون اکسین و ژیبرلین
بر اساس نتایج شکل ۱ در این مطالعه غلظت 1/0 میکرومولار سالیسیلیک اسید بر محتوای هورمون ژیبرلین تفاوت معنیداری نداشت. درحالیکه تیمار سالیسیلیک اسید تحت غلظتهای ۱ و ۱۰ میکرومولار محتوای هورمون ژیبرلین را در برابر نمونه شاهد افزایش معنیداری داد و بالاترین مقدار در غلظت ۱۰ میکرومولار مشاهده گردید. غلظت ۱۰۰ میکرومولار نیز برخلاف سایر غلظتها با یک روند کاهشی تفاوت معنیداری را نسبت به نمونهی شاهد از خود نشان داد. میزان هورمون اکسین نیز تحت غلظتهای 1، 10 و 100 میکرومولار افزایش معنیداری را در مقایسه با نمونه شاهد نشان داد که بالاترین مقدار در غلظت 10 میکرومولار مشاهده شد. با این حال غلظت 1 و 10 میکرومولار اختلاف معنیداری با یکدیگر نشان ندادند. مشابه نتایج هورمون ژیبرلین، هورمون اکسین نیز تحت غلظت 100 میکرومولار با یک روند کاهشی اختلاف معنیداری را در مقایسه با نمونه شاهد نشان داد.
شکل 1: اثر تیمار سالیسیلیک اسید بر میزان هورمون اکسین و ژیبرلین در گیاه سیبزمینی. حروف غیر مشابه بیانگر اختلاف معنیدار و حروف مشابه بیانگر عدم اختلاف معنیدار )p≤ 0.05( بر اساس آزمون دانکن میباشند.
۴- بحث
پارامترهای رشدی همچون میزان سطح برگ، طول اندام هوایی و ریشه صفات مهمی میباشند که بهمنظور بررسی رشد عمومی گیاه مورد ارزیابی قرار میگیرند. این پارامترها میتواند بهشکل غیرمستقیم جهت تحلیل چگونگی پاسخ و واکنشهای گیاه در برابر تیمار مورد استفاده قرار گیرند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که محتوای نسبی آب، سطح برگ، طول اندام هوایی و ریشه در غلظتهای پائین سالیسیلیک اسید افزایش یافت و بالاترین میزان این پارامترها در غلظت 10 میکرومولار مشاهده شد. این توسعه عمومی رشد را میتوان بهدلیل اثر القایی سالیسیلیک اسید در تجمع محتوای پروتئین و کربوهیدرات بهعنوان عمده ترکیبات تشکیل دهنده اسکلت سلولی گیاه دانست (1). علاوه بر این، بهبود پارامترهای رشدی میتواند ناشی از نقش سالیسیلیک اسید بهعنوان یک تنظیمکننده رشدی بر گیاه و افزایش تقسیمسلولی و طویل شدن سلولها باشد (4, 5). مطالعات گذشته نیز نشان دادند که سالیسیلیک اسید میتواند در غلظتهای بهینه و پائین رشد اندام هوایی و ریشه را در گیاه گندم (2)، اسفناج (22) و گوجه فرنگی (23) توسعه دهد. علاوهبراین، افزایش در میزان شاخصهای رشدی همچون وزن و طول اندام هوایی و ریشه را میتوان به برهمکنش سالیسیلیک اسید با سایر هورمونهای رشدی ازجمله هورمونهای اکسین و ژیبرلین مرتبط دانست (9). بهگونهای که بهترین نتایج حاصل از رشد طولی اندام هوایی و ریشه و همچنین بالاترین محتوای هورمونهای گیاهی اکسین و ژیبرلین در این مطالعه در غلظت 10 میکرومولار سالیسلیک اسید مشاهده شد. علاوهبراین، گزارش شده است که سطح برگ در گیاه گوجهفرنگی (24) و خردل (25) تحت تیمار سالیسیلیک اسید در غلظتهای بهینه افزایش مییابد. در این مطالعه نیز بالاترین میزان سطح برگ در غلظت 10 میکرومولار بهعنوان غلظت بهینه بهدست آمد.
محتوای رنگدانههای فتوسنتزی نیز الگویی مشابه با پارامترهای رشدی را در گیاه سیبزمینی نشان داد. فتوسنتز تحت تأثیر رنگیزههای فتوسنتزی از قبیل کلروفیل و کاروتنوئیدهای موجود در کلروپلاست میباشد. این رنگیزه های فتوسنتزی می توانند بیانگر پاسخ گیاه به شرایط محیطی و یا تیمار مورد استفاده باشد (26). مطالعات نشان دادند که کاربرد خارجی سالیسیلیک اسید میتواند میزان رنگدانههای کلروفیلی را در برگهای گیاه Pistacia chinensis (27) و Valeriana officinalis (28)، Zingiber officinale (29) و Triticum aestivum (30) افزایش دهد. با توجه به مطالعات گذشته میتوان پیشنهاد نمود که سالیسیلیک اسید در غلظتهای پائین با بیوسنتز کلروفیل و مهار آنزیمهای کلروفیل اکسیداز از تجزیه کلروفیل جلوگیری میکند که درنهایت منجر به تجمع رنگدانههای کلروفیلی و افزایش فتوسنتز و بهبود رشد میشود (31). همچنین افزایش در میزان رنگدانههای کلروفیلی میتواند بهدلیل نقش این هورمون در افزایش فعالیت آنزیم روبیسکو باشد (29). از سوی دیگر در توجیه کاهش رنگدانههای کلروفیل در غلظت 100 میکرومولار میتوان پیشنهاد کرد که احتمالا با تولید و تجمع زیاد گونههای فعال اکسیژن، میزان پراکسید هیدروژن در سلولهای گیاه افزایش و درنهایت منجر به تنش اکسیداتیو در گیاه میشود. این تنش اکسیداتیو با بهکارگیری گونههای فعال اکسیژن و دیگر مکانیسمهای تخریبی موجب افزایش تجزیهی کلروفیل و کاهش بیوسنتز آن و بهدنبال آن کاهش محتوای رنگیزه کلروفیلی میباشد (32). در مطالعات مشابه، مشاهده شد که غلظت بالای سالیسیلیک اسید در گیاه گوجهفرنگی (33) و گیاه بادامزمینی (34) با تخریب کلروفیل میزان محتوای این رنگیزههای فتوسنتزی را کاهش داد. همچنین در این مطالعه الگوی تغییرات محتوای کاروتنوئیدی مشابه با میزان محتوای کلروفیل بهدست آمد. با این حال، روند کاهشی کاروتنوئید در غلظت بالای سالیسیلیک اسید میتواند بهدلیل تجمع بالای گونههای فعال اکسیژن و تنش اکسیداتیو شدید باشد. با توجه به نقش کاروتنوئید بهعنوان یک آنتی اکسیدانت در تنشهای ضعیف، احتمالا گیاه بهمنظور مقابله با تنش اکسیداتیو شدید با کاهش میزان کاروتنوئید مکانیسمهای دفاعی دیگر همچون افزایش آنزیمهای آنتی اکسیدانتی و تجمع هورمون آبسیزیک اسید را فعال نموده است (35). مطالعات مشابه نشان دادند که میزان کاروتنوئید در گیاهان Satsuma mandarin (36) و Crocus sativus (37) تحت تیمار سالیسلیک اسید در غلظتهای پائین مشابه با میزان رنگیزههای کلروفیلی افزایش یافته است.
در این مطالعه، اثر سالیسیلیک اسید بر هورمونهای ژیبرلین و اکسین بررسی و مشاهده شد که میزان ژیبرلین و اکسین مشابه با نتایج پارامترهای رشدی و رنگیزههای فتوسنتزی در غلظتهای پائین بهتدریج افزایش و در غلظت 100 میکرومولار کاهش یافت. سالیسیلیک اسید میتواند بهدلیل فعال کردن و تنظیم بیان ژنهای وابسته به سنتز اکسین و درنهایت تجمع اکسین موجب افزایش محتوای هورمون اکسین در گیاه شود. در مقابل غلظتهای بالای سالیسیلیک اسید میتواند با مهار ژنهای دخیل در انتقال و همچنین سنتز اکسین موجب کاهش تجمع اکسین در مریستم گردد که متعاقبا منجر به مهار چرخه سلولی و فرایندهای رشدی در گیاه شود (9). نتایج مشابه با مطالعه حاضر نشان داد غلظتهای بهینه سالیسیلیک اسید در سه گونه متفاوت گیاه برنج توانست میزان تجمع هورمون اکسین را در ریشه و برگ گیاه گسترش دهد (38). همچنین در گیاه آرابیدوپسیس نیز هورمون سالیسیلیک اسید میزان تجمع اکسین را در ریشه نسبت به نمونه شاهد افزایش داد (9). در نتایجی متفاوت در گیاه آرابیدوپسیس غلظت بالای سالیسیلیک اسید تجمع هورمون اکسین و عملهای وابسته به آن همچون رشد ریشه و رشد وابسته به گرانش را کاهش و سرکوب نمود (15). با توجه به نقش تنظیمکنندگی سالیسیلیک اسید، این هورمون میتواند بهطور مستقیم موجب افزایش ژیبرلین و القای رشد گردد (39). مطالعات مشابه نشان داد سالیسیلیک اسید میتواند میزان محتوای ژیبرلین را در گیاه Phoenix dactylifera (40) و آرابیدوپسیس موتانت فاقد ژیبرلین افزایش داده و جوانهزنی دانه و رشد جوانهها را توسعه دهد (17). در مقابل مشاهده شده است که غلظت بالای سالیسیلیک اسید میزان تجمع و پیامرسانی هورمون ژیبرلین را در گیاه آرابیدوپسیس کاهش داده (19) که این کاهش میتواند بهدلیل اثرات آنتاگونیستی سالیسیلیک اسید با هورمون ژیبرلین بهواسطه افزایش پروتئین DELLA بهعنوان مهارکننده پیامرسانی ژیبرلین باشد (41). علاوه براین، غلظتهای بالای سالیسیلیک اسید میتواند منجر به ایجاد تنش اکسیداتیو و درنتیجه افزایش هورمون آبسیزیک اسید شود که این هورمون بهعنوان یک آنتاگونیست ژیبرلین موجب کاهش این هورمون میشود 42).
۶- نتیجهگیری
سالیسیلیک اسید بهعنوان یکی از هورمونهای رشدی گیاهی با تولید گونههای فعال اکسیژن بهعنوان مولکول پیامرسان سبب افزایش پارامترهای رشدی، رنگیزههای فتوسنتزی و محتوای هورمونهای اکسین و ژیبرلین گردید. بر اساس نتایج میتوان پیشنهاد نمود که سالیسیلیک اسید در غلظتهای پائین به دلیل نقش القایی بر فرایندهای متابولیسمی و فیزیولوژیکی توانست پارامترهای رشدی، رنگدانههای فتوسنتزی و محتوای اکسین و ژیبرلین را گسترش داده و در غلظتهای بالا بهدلیل تجمع بالای گونههای فعال اکسیژن تولید شده و در نتیجه تنش اکسیداتیو پارامترهای رشدی کاهش یابد.
۷- تشکر و قدردانی
نویسندگان مقاله از قطب آنتی اکسیدانتهای گیاهی و دانشگاه اصفهان بهواسطه حمایت از این پژوهش تشکر مینمایند.
-
| Article View | 657 |
| PDF Download | 414 |
