بررسی برخی صفات مورفولوژیک، بیوشیمیایی و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان در شلغم‌های بومی ایران در شرایط تنش شوری ناشی از کلرید سدیم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا سبزیکاری، گروه علوم باغبانی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2 استاد، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران.

3 استادیار، گروه علوم باغبانی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

4 استادیار، بخش تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان یزد، ایران.

5 استادیار، گروه شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

چکیده

شوری یکی از مهم‌ترین تنش­های محیطی است که از راه‌های مختلف بر عملکرد و بهره‌وری سیستم­های گیاهی در سطوح مختلف رشدی اثر می­گذارد. شلغم با نام علمی (subsp. rapiferaBrassica rapa L.) به‌عنوان منبع غذایی سلامتی بخش قوی، حاوی انواع آنتی‌اکسیدان­ها بوده و ایران یکی از مراکز اصلی تنوع آن است. توده­ های بومی دارای مجموعه‌ای از صفات مورفولوژیک، فیزیولوژیک و فنولوژیک هستند که موجب افزایش بازده استفاده از آب موجود در خاک در محیط‌های شور و خشک می‌شوند. مطالعه حاضر با هدف بررسی واکنش توده­ های بومی شلغم ایران به تنش شوری ناشی از کلرید سدیم ازنظر صفات مورفولوژیکی، بیوشیمیایی و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان، برای درک بهتر سازوکارهای مقاومت به شوری و دستیابی به منابع ژنتیکی مطلوب انجام گرفت. توده­ های شلغم شامل اردکان، شیراز و کرمانشاه، در چهار سطح شوری صفر، 60، 120 و 180 میلی ­مولار کلرید سدیم به‌صورت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی در محیط کنترل‌شده، با سه تکرار موردبررسی قرار گرفتند. نتایج این مطالعه نشان داد که صفات مورفولوژیک، شامل زیست‌توده اندام هوایی و ریشه تحت تأثیر تنش­ شوری قرار گرفتند، ولی تنش­های شدید شوری (120 و 180 میلی­­مولار)، تأثیر معنی­ داری بر صفات فوق نداشتند. در این بررسی، با افزایش شوری میزان پرولین و مالون­ دی­ آلدئید در تمام توده­ ها افزایش و مقدار فنول کل کاهش یافت. توده­ حساس کرمانشاه دارای بیشترین مقدار پرولین و مالون ­دی­ آلدئید بود. فعالیت آنزیم‌های سوپر اکسید دیسموتاز و کاتالاز، تحت تأثیر تنش شوری، افزایش یافتند و این افزایش در توده­ حساس به شوری کرمانشاه بیشتر از سایر توده­ های شلغم بود. بین میزان فعالیت آنزیم‌های سوپر اکسید دیسموتاز و کاتالاز با مالون دی آلدئید برگ رابطه منفی (**0.88-، **0.91-) وجود داشت. احتمالاً در توده کرمانشاه تولید بیشتر آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان سبب مقاومت و اجتناب از تنش شوری در این توده شده است.

کلیدواژه‌ها


Aebi, H., 1984. Catalase in vitro. Methods in Enzymology. 105, 121-126.

Arshad, M., Rashid, A., 2001. Nitrogen uptake and dry matter production by tomato plants under salt stress. Pakistan Journal of Biological Sciences. 4, 397-399.

Ashraf, M., 1999. Interactive effect of salt (NaCl) and nitrogen form on growth, water relations and photosynthetic capacity of sunflower (Helianthus annum L.). Annals of Applied Biology, 135(2), 509-513.

Ashraf, M., 2009. Biotechnological approach of improving plant salt tolerance using antioxidants as markers. Biotechnology Advances, 27(1), 84–93.

Ashraf, M., Ali, Q., 2008. Relative membrane permeability and activities of some antioxidant enzymes as the key determinants of salt tolerance in canola (Brassica napus L.). Environmental and Experimental Botany. 63(1), 266-273.

Ashraf, M., McNeilly, T., 1990. Responses of four Brassica species to sodium chloride. Environmental and Experimental Botany. 30(4), 475-487.

Ashraf, M., McNeilly, T., 2004. Salinity tolerance in Brassica oilseeds. Critical Reviews in Plant Sciences, 23(2), 157-174.

Azari, A., Modares S.A., Ghanati, F., Naji, A., Alizadeh, B., 2012. Effect of salt stress on morphological and physiological traits of two species of rapeseed (Brassica napus and B. rapa). Iranian Journal of Crop Sciences. 14(2), 121-135. [In Persian with English Summary ].

Bates, L.S., Walderen, R.D., Taere, I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil. 39(1), 205-207.

Beltagi M.S., 2008. Exogenous ascorbic acid (vitamin C) induced anabolic changes for salt tolerance in chick pea (Cicer arietinum L.). African Journal of Plant Science. 2(10), 118-123.

Corwin, D.L., Rhoades, J.D., Šimůnek, J., 2007. Leaching requirement for soil salinity control: Steady-state versus transient models. Agricultural Water Management. 90(3), 165-180.

Costa, P.H., Neto, A.D., Bezerra, M. A., Prisco, J.T., Gomes-Filho, E., 2005. Antioxidant-enzymatic system of two sorghum genotypes differing in salt tolerance. Brazilian Journal of Plant Physiology. 17(4), 353-362.

Dadashi, M.R., Majidi, H.E., Soltani, A., Nourinia, A., 2007. Evaluation of different genotypes of barley to salinity stress. Iranian Journal of Crop Sciences. 46(2), 189-192. [In Persian with English Summary ].

De Carvalho, M.H.C., 2008. Drought stress and reactive oxygen species. Plant Signaling  Behavior. 3(3), 156-165.

Dehdari, A., Farhadi, L., 2011. Effect of salt stress on agronomical characteristics and physiological of turnip (Brassica rapa L.). Seventh Horticultural Sciences Congress, Iran Isfahan, p.301. [In Persian with English Summary].

Dixon, G.R., 2007. Vegetable Brassicas and Related Crucifers. CABI Publishing, Oxfordshire, UK. pp.326.

Esfandiari, E., Shekari, F., 2007. The effect of salt stress on antioxidant enzymes activity and lipid peroxidation on the wheat seedling. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 35(1), 48-56.

Eyidogan, F., Tofan, M., 2007. Effect of salinity on antioxidant responses of chickpea seedlings. Acta Physiologiae Plantarum. 29, 485-493.

Fageria, N.K., Baligar, V.C., Clark, R.B., 2006. Physiology of Crop Production. Food Products Press. pp. 363.

Farooq, S., Azam, F., 2006. The use of cell membrane stability (CMS) technique to screen for salt tolerant wheat varieties. Journal of Plant Physiology. 163(6), 629-637.

Farooq, M., Wahid, A., Kobayashi, N., Fujita, D. Basra, S.M.A., 2009. Plant drought stress effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development. 299, 185-212.

Flowers, T., 2004. Improving crop salt tolerance. Journal of Experimental Botany. 55, 307-319.

Gad, N., 2005. Interactive effect of salinity and cobalt on tomato plants II-Some physiological parameters as affected by Cobalt and Salinity. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 1(3), 270-276.

Gill, S., Tuteja, N., 2010. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiology and Biochemistry, 48,909-930.

Jalali-e-Emam, S.M.S., Alizadeh, B., Zaefizadeh, M., Zakarya, R.A., Khayatnezhad, M., 2011. Superoxide dismutase (SOD) activity in NaCl stress in salt-sensitive and salt-tolerance genotypes of colza (Brassica napus L.). Middle East Journal of Scientific Research, 7(1), 7-11.

Julkunen-Tiitto, R., 1985. Phenolic constituents in the leaves of northern willows: methods for the analysis of certain phenolics. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 33(2), 213-217.

Lu, C., Zhang, J., 1998. Effects of water stress on photosynthesis, chlorophyll fluorescence and photoinhibition in wheat plants. Functional Plant Biology. 25(8), 883-892.

Minami, M., Yoshikawa, H., 1979. A simplified assay method of superoxide dismutase activity for clinical use. Clinica Chimica Acta, 92, 337–342.

Mudgal, V., Madaan, N., Mudgal, A., 2010. Biochemical mechanisms of salt tolerance in plants, a review. International Journal of Botany. 6(2), 136-143.

Munir, S., Siddiqi, E.H., Bhatti, K.H., Nawaz, K., Hussain, K., Rashid, R., Hussain, I., 2013. Assessment of inter-cultivar variations for salinity tolerance in winter radish (Raphanus sativus L.). World Applied Sciences Journal. 21(3), 384-388.

Noreen, Z., Ashraf, M., Akram, N., 2010. Salt‐Induced Regulation of Some Key Antioxidant Enzymes and Physio‐Biochemical Phenomena in Five Diverse Cultivars of Turnip (Brassica rapa L.) Journal of Agronomy and Crop Science. 196(4), 273-285.

Ohkawa, H., Ohishi, N., Yagi, K., 1979. Assay for lipid peroxidaes in animal tissues by thiobarbituric acid reaction. Analytical Biochemistry. 95(2), 351-358.

Pardo, A., Amato, M., Chiarandà, F. Q., 2000. Relationships between soil structure, root distribution and water uptake of chickpea (Cicer arietinum L.). European Journal of Agronomy.13(1), 39-45.

Parida, A.K., Das, A.B., 2005. Salt tolerance and salinity effects on plants, a review. Ecotoxicology and Environmental Safety. 60, 324-349.

Rameeh, V., Rezai, A., Saeidi, G., 2004. Study of salinity tolerance in rapeseed. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 35(19-20), 2849-2866.

Rubatzky, V. E., Yamaguchi, M., 1997. Cole Crops, Other Brassica, and Crucifer Vegetables. World Vegetables. Springer Press. pp. 371-417

Sariam, R. K., Rao, K.V., Srivastava, G.C., 2002. Differential response of wheat genotypes to long term salinity stress in relation to oxidative stress, antioxidant activity and osmolyte concentration. Plant Science. 163, 1037‌1046.

Samaras, Y., Bressan, R.A., Csonka, L.N., Garcia-Rios, M.G., Paino, D.U.M., Rhodes, D., 1995. Proline accumulation during drought and salinity. Oxford Bios Scientific, 161-187.

Saxena, N.P., 2003. Management of agriculture drought “Agronomic and Genetic options“. India Science Publishers, pp.209.

Singh, J., Upadhyay, A.K., Prasad, K., Bahadur, A., Rai, M., 2007. Variability of carotenes, vitamin C, E and phenolics in Brassica vegetables. Journal of Food Composition and Analysis. 20(2), 106-112.

Shao, H.B., Liang, Z.S. Shao, M.A., 2005. Changes of anti-oxidative enzymes and MDA content under soil water deficits among 10 wheat (Triticum aestivum L.) genotypes at maturation stage. Colloids and Surfaces Biointerfaces., 45: 7-13.

 Tunchturk, M., Tunchturk, R., Yildirim, B. and Chiftchi, V. 2011. Changes of micronutrients, dry weight and plant development in canola (Brassica napus L.) cultivars under salt stress. African Journal of Biotechnology. 10(19) 3726-3730.

Valentovic, P., Luxova, M., Kolarovic, L., Gasparicova, O., 2006. Effect of osmotic stress on compatible solutes content, membrane stability and water relations in two maize cultivars. Plant, Soil and Environment. (52), 186-191.

Weisany, W., Sohrabi, Y., Heidari, G., Siosemardeh, Adel. Ghassemi, G.K., 2012. Changes in antioxidant enzymes activity and plant performance by salinity stress and zinc application in soybean (Glycine max L.). Plant Omics Journal. 5(2), 60-67.

Zargari A., 1997. Medicinal Plants. Tehran University Publication,  p103. [In Persian].