اثر تنش خشکی و الیسیتورکیتوزان بر رنگیزه های فتوسنتزی، پرولین، قندهای محلول و میزان پراکسیداسیون لیپیدی غشا در گیاه آویشن دنایی (Thymus deanensis Celak.) در شرایط آب‌وهوایی شهرکرد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری زراعت دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان

2 استاد گروه زراعت دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان

3 دانشیار گروه گیاهان دارویی و مرکز پژوهش گیاهان دارویی، معطر و دامپزشکی سنتی دانشگاه آزاد اسلامی شهرکرد.

چکیده

مقدمه
آویشن دنایی (Thymus daenensis) گیاهی دارویی از خانواده نعناعیان می­باشد که به‌صورت خودرو بیشتر در بخش­های غربی و مرکزی ایران به‌ویژه رشته‌کوه‌های زاگرس می­روید و دارای تنوع وسیعی ازنظر ترکیبات اسانس می­باشد (Ghasemi Pirbalouti et al., 2014). تنش خشکی عموماً باعث تخریب و شکسته شدن کلروپلاست­ها و کاهش میزان کلروفیل شده و مقدار فعالیت آنزیم­ها را در چرخه کالوین در طی فرآیند فتوسنتز کاهش می­دهد و در نهایت رشد سبزینه­ ای و عملکرد محصول کاهش می­یابد (Monakhova and Chernyadev, 2002). کیتوزان به عنوان یک الیسیتور زیستی برای بهبود بخشیدن بیوسنتز متابولیت­های ثانویه با بیان ژن در گیاهان دارویی تأیید شده است، همچنین جهت افزایش تولید گیاه، تحریک ایمنی گیاه، محافظت گیاه در مقابل میکروارگانیسم­ها، تحریک جوانه­زنی و رشد گیاه عمل می­کند (Yin et al., 2011).
تحقیق حاضر با هدف ارزیابی برخی پاسخ­های فیزیولوژیکی شامل رنگیزه­ های فتوسنتزی، پرولین، قندهای محلول و پراکسیداسیون لیپید غشا گیاه آویشن دنایی نسبت به تنش خشکی و سطوح الیسیتور کیتوزان در شرایط آب و هوایی شهرکرد صورت گرفت.
 
مواد و روش­ها
این آزمایش در سال زراعی 1393 به‌منظور بررسی اثر سطوح مختلف تنش خشکی و کیتوزان بر رنگیزه­ های فتوسنتزی، پرولین، قندهای محلول، میزان پراکسیداسیون لیپیدی غشا و تراوایی غشای سلول در گیاه آویشن دنایی (Thymus deanensis Celak.) در شرایط آب‌وهوایی شهرکرد گردید. آزمایش با سه سطح S1 (شاهد تأمین نیاز صد درصد آبی) S2 (تأمین نیاز 50 درصد آبی) S3 (تأمین نیاز 25 درصد آبی) و کیتوزان در 3 سطح (0، 0.2 ، 0.4 گرم بر لیتر) و اسید استیک به‌ صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار اجرا شد.
نخست بذرهای موردنظربرای تهیه نشای موردنیازدراوایل بهار درگلخانه کشت شدند و سپس به بیرون گلخانه منتقل شدند. اعمال تیمارهای کیتوزان در دوره  قبل از گلدهی،  50 درصد گلدهی و گلدهی کامل اعمال شد.
سنجش  رنگیزه­ های فتوسنتزی: میزان کلروفیل a، b و کاروتنوئید با روش آرنون (Arnon, 1967)با استفاده از اسپکتروفتومتر در طول‌موج‌های 663 و 645 نانومتر اندازه ­گیری شد.
اندازه ­گیری پرولین: مقدارپرولین براساس روش بیتس ((Bates et al., 1973در طول‌ موج 520 نانومتر اندازه­ گیری شد.
اندازه­ گیری قند­های محلول: کربوهیدرات­های محلول بااستفاده ازمعرف آنترون با دستگاه اسپکتروفتومتری در طول‌موج 625 نانومتر بر اساس روش (Fsles, 1951) اندازه­ گیری شد.
مالون دی­ آلدئید (پراکسیداسیون لیپیدی غشا): اندازه­ گیری این شاخص بر اساس روش رابرت و همکاران  (Robbert et al., 1980) با دستگاه اسپکتروفتومتر در طول‌موج‌های 532 و 600 نانومتر قرائت شد.
تراوایی غشای سلولی: با استفاده از دستگاه EC متر به روش لاتس et al., 1998)Lutts) محاسبه گردید.
تجزیه­ های آماری و مقایسه میانگین­ ها به روش آزمون حداقل تفاوت معنی­ دار بااستفاده از نرم‌افزار   SASو MSTATC در سطح احتمال پنج درصد صورت گرفت.
 
نتایج و بحث
رنگیزه­ های فتوسنتزی: اثر تنش خشکی بر کلروفیل a در سطح یک درصد معنی­دار بوده است. با افزایش تنش خشکی از میزان کلروفیل a  مقداری کاسته شد. به نظر می­رسد با افزایش تنش و فعالیت انواع گونه­ های اکسیژن واکنش­گر، فعالیت آنزیم کلروفیلاز می­شود. کیتوزان تغییر قابل توجهی در رنگیزه­ های فتوسنتزی نداشت.
پرولین: اثر سطوح مختلف تنش خشکی، الیسیتور کیتوزان و اثر برهمکنش آن‌ها در سطح یک درصد بر محتوای پرولین برگ گیاه آویشن دنایی معنی­دار بود. درواقع مقدار پرولین تحت شرایط تنش کم‌آبی شدید و متوسط افزایش می­ یابد، به‌این‌ترتیب که بیشترین میزان پرولین (3.85) میکرو مول بر گرم از تنش خشکی شدید و کیتوزان 0.4 گرم بر لیتر به دست آمد. با کاهش پتانسیل آب، میزان سنتز پرولین از گلوتامیک اسید افزایش می‌یابد(Liang et al., 2013).
محتوای قندهای محلول برگ: اثر بر هم کنش تنش خشکی و کیتوزان، بر قندهای محلول برگ معنی­دار نبود، اما با افزایش تنش خشکی، مقدار قند محلول در اندام هوایی به‌طور معنی­داری نسبت به گیاه شاهد افزایش یافت.
پراکسیداسیون لیپیدی غشا: اثر تنش خشکی، الیسیتور کیتوزان و اثر برهمکنش آن‌ها بر پراکسیداسیون لیپیدی غشا گیاه آویشن دنایی در سطح یک درصد معنی­ دار شد. در مطالعه اثر تنش خشکی بر گیاهچه­ های سیب تولید فزاینده مالون دی آلدئید در برگ ناشی از تنش خشکی مشاهده شد ((Yang et al., 2009. در این بررسی نشان داده شد که محلول پاشی با کیتوزان 0.4 گرم بر لیتر توانست خسارت وارد شده را بر اثر تنش خشکی جبران کند.
تراوایی غشای سلولی: اثر تنش خشکی، کیتوزان در سطح یک درصد بر تراوایی غشای سلول معنی­ دار بود،
 
نتیجه‌گیری
تنش خشکی باعث ایجاد تنش اکسیداتیو در گیاه آویشن شد، که محلول‌پاشی کیتوزان توانست خسارت ناشی از تنش خشکی را با افزایش تنظیم‌کننده­ های اسمزی مانند پرولین و کاهش پراکسیداسیون لیپیدی غشا را جبران نماید و تراوایی غشای سلول را کاهش دهد. در واقع کیتوزان با نقش حفاظتی خود می­تواند باعث پایداری بیشتر غشاها گردد.

کلیدواژه‌ها


Arnon, A.N., 1967. Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal. 23, 112-121.

Bahreynejad, B., Razmjoo, J., Mirza, M., 2013. Influence of water stress on morpho-physiological and phytochemical traits in (Thymus daenensis). International Journal of Plant Production. 7, 152–166.

Bahreynejad, B., Razmjoo, J., Mirza, M., Ehsanzadeh, P., Mousavi, F., Zahedi, M., 2012. Influence of water stress on physiological, growth, water use efficiency, essential oil content and phytochemical traits in species of thyme. PhD dissertation, Faculty of Agriculture, Esfahan University of technology. Iran. [In Persian with English Summary].

Bates, L.S., Waldern, R.P, Tear, I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil science. 39, 205-207.

Fsles, F.W., 1951. The assimilation and degradation of carbohydrates of yeast cells. Journal of Biological Chemistry. 193, 113-116.

Ghasemi Pirbalouti A., Samani, M., Hashemi, M., Zeinali, H., 2014. Salicylic acid affects growth, essential oil and chemical compositions of thyme (Thymus daenensis Celak.) under reduced irrigation. Plant Growth Regulation. 72, 289-301.

Ghorbanli, M., Bakhshi Khaniki, G.R., Salimi Elizei S., Hedayati, M., 2010. Effect of water deficit and its interaction with ascorbate on proline, soluble sugars, catalase and glutathione peroxidase amounts in (Nigella sativa L.). Journal of Medicinal and Aromatic Plants. 26, 465-476. [In Persian with English Summary].

Jiang, M., Zhang. J., 2001. Effect of abscisic acid on active oxygen species, antioxidative defence system and oxidative damage in leaves of maize seedlings. Plant and Cell Physiology. 42, 1265–1273.

Karimi, S., Abbaspour, H., Sinaki, J. M., Makarian, H., 2012. Effects of Water Deficit and Chitosan Spraying on Osmotic Adjustment and Soluble Protein of Cultivars Castor Bean (Ricinus communis L.). Journal of Stress Physiology and Biochemistry. 8, 160–169.

Lawlor, D.W., Cornic, G., 2002. Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants. Plant, Cell and Environment. 25, 275 – 294.

Liang, X., Zhang, L., Natarajan, S.K., Becker, D F., 2013. Proline Mechanisms of Stress Survival. Antioxidants and Redox Signaling. 19, 998-1011.

Lutts, S., Kinet, J.M., Bouharmont, J., 1996. NaCl-induced senescence in leaves of rice (Oryza sativa L.) cultivars differing in salinity resistance. Annals of Botany. 78, 389–398.

Monakhova, O.F., Chernyadev, I.I., 2002. Protective role of kartolin-4 in wheat plants exposed to soil drought. American Society for Microbiology Journals. 38, 373-380.

Naderi, S., Fakheri, B.A., Seraji, M., 2014. The effect of chitosan on some physiological and biochemical characteristics of Ajowan (Carum copticum L.). Crop Sciences Research in the Dry Areas1, 187-201.

Nasir khan, M., Siddiqui, M. H., Mohhamad, F., Masroor, M., Khan, A., Naeem, M., 2007. Salinity induced changes in growth, enzyme activities, Photosynthesis. Proline accumulation and yield in linseed genotype. World. Journal of Agricultural Science. 3,685-695.

Passioura, J.B., 2007. The drought environment: physical, biological and agricultural perspectives. Journal of Experimental Botany. 58, 113-117.

Robbert, R., Stewart, C., Derek, J., Bewley, D., 1980. Lipid Peroxidation Associated with Accelerated Aging of Soybean Axes. Plant Physiology. 65, 245-248.

Senatos, C., Azervedo, H., Calderia, G., 2001. Isitue and invitro senescence induced by KCL Stress: Nutritional imbalance lipid peroxidation and antioxidant metabolism. Environmental and experimental botany. 52,351-360.

Yang, F., Hu, J., Li, J., Wu, X., Qian, Y., 2009. Chitosan enhances leaf membrane stability and antioxidant enzyme activities in apple seedlings under drought stress. Plant Growth Regulation. 58, 131–136.

Yin, H., Xavier, F., Chrestensen, L.P., Grevsen, K., 2011. Chitosan Oligosaccharides promote the Content of polyphenols in Greek Oregano (Oreganum vulgare ssp.hirtum). Journal of Agriculture and Food Chemistry. 60, 136-143.

Zhao, J., Davis, L.C., Verpoorte. R., 2005. Elicitor signal transduction leading to production of plant secondary metabolites. Biotechnology Advances. 23, 283-333.