نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه زیست‌شناسی، دانشگاه پیام نور، ص.پ. 4697-19395، تهران، ایران

2 دانش آموخته دکتری فیزیولوژی گیاهی دانشگاه اصفهان

3 دبیر آموزش پرورش استان خوزستان

چکیده

خشکی یکی از مهمترین فاکتورهای محدود کننده رشد و نمو گیاهان است. این تحقیق به منظور شناسایی برخی مکانیسم‌های تحمل به تنش خشکی حاصل از کاربرد پلی‌اتیلن‌گلیکول 6000(PEG) در دو رقم حساس (Po4) و متحمل (Ag) گیاه کلزا به‌ترتیب در دو مرحله جوانه‌زنی (0، 0.14-، 0.48-، 0.71- و 1.17- مگاپاسکال) و مرحله رویشی (0، 0.29-، 0.48- و 0.71- مگاپاسکال)، انجام گرفت. نتایج مشخص نمود با افزایش خشکی درصد جوانه‌زنی و طول ساقه‌چه کاهش یافته، به‌طوری که در پایین‌ترین پتانسیل آبی به صفر رسید، در حالی‌که طول ریشه‌چه ابتدا در پتانسیل اسمزی 0.14- مگاپاسگال افزایش و سپس با کاهش پتانسیل آب محیط کاهش یافت. در مرحله دوم، میزان رنگیزه‌های فتوسنتزی با افزایش شدت تنش کم‌آبی روند افزایشی داشت، به-طوری که بیشترین افزایش تحت تنش متوسط در رقم حساس و در رقم متحمل تحت تنش شدید مشاهده شد. همچنین میزان پرولین تا تنش خشکی متوسط افزایش یافت که مقدار افزایش در رقم متحمل به‌طور معنی‌داری بیش از رقم حساس بود. بررسی فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز نشان داد به‌غیر از سطح خشکی شدید بین سایر تیمارها اختلاف معنی‌دار آماری مشاهده نشد و فعالیت این آنزیم در ریشه گیاه متحمل بیش از گیاه حساس بود. در مجموع با توجه به بالا بودن میزان رنگیزه‌های فتوسنتزی، پرولین و فعالیت گایاکول پراکسیداز در رقم متحمل می‌توان پیشنهاد نمود افزایش کارایی فتوسنتز تحت تنش در نتیجه‌ی افزایش رنگیزه‌های فتوسنتزی، حذف موثرتر گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) به‌دلیل بالا بودن فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز، کاروتنوئیدها و سازگاری بیشتر حاصل از تجمع پرولین، بخشی از سازوکارهای مقاومت به کم‌آبی در رقم متحمل به حساب می‌آیند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

 
Abdalla, M.M., El-Khoshiban, N.H., 2007. The influence of water stress on growth, relative water content, photosynthetic pigments, some metabolic and hormonal contents of two Triticium aestivum cultivars. Journal of Applied Sciences Research. 3, 2062-2074.
Abido, W.A.E., Zsombik, L., 2018. Effect of water stress on germination of some Hungarian wheat landraces varieties. Acta Ecologica Sinica. 38, 422-428.
Alhoshan, M., Zahedi, M., Ramin, A.A., Sabzalian, M.R., 2019. Effect of soil drought on biomass production, physiological attributes and antioxidant enzymes activities of potato cultivars. Russian Journal of Plant Physiology. 66, 265-277.
Anjum, S.A., Ashraf, U., Tanveer, M., Khan, I., Hussain, S., Shahzad, B.,Wang, L.C., 2017. Drought induced changes in growth, osmolyte accumulation and antioxidant metabolism of three maize hybrids. Frontiers in Plant Science, 8.
Arnon, D.I., 1959. Photosynthesis by isolated chloroplast. IV. Centeral concept and comparison of three photochemical reactions. Biochemica et Biophysica Acta. 20, 40-446.
Basu S, Ramegowda V, Kumar A and Pereira A. Plant adaptation to drought stress [version 1; peer review: 3 approved]. F1000Research 2016, 5(F1000 Faculty Rev),1554 https://doi.org/10.12688/f1000research.7678.1
Bate, L.S., 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil. 39, 205-207.
Cartea, E., Haro-Bailón, D., Padilla, G., Obregón-Cano, S., del Rio-Celestino, M., Ordás, A., 2019. Seed oil quality of Brassica napus and Brassica rapa germplasm from Northwestern Spain. Foods. 8, 292.
Devi, K., Gomathi, R., Kumar, R.A., Manimekalai, R., Selvi, A., 2018. Field tolerance and recovery potential of sugarcane varieties subjected to drought. Indian Journal of Plant Physiology. 23, 271-282.
Dien, D.C., Thu, T.T.P., Moe, K., Yamakawa, T., 2019. Proline and carbohydrate metabolism in rice varieties (Oryza sativa L.) under various drought and recovery conditions. Plant Physiology Reports. 24(3), 376-387.
Faisal, S., Mujtaba, S.M., Mahboob, W., 2019. Polyethylene Glycol Mediated Osmotic Stress Impacts on Growth and Biochemical Aspects of Wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Crop Science and Biotechnology. 22, 213-223.
Ghaffari, H., Tadayon, M.R., Nadeem, M., Cheema, M., Razmjoo, J. 2019. Proline-mediated changes in antioxidant enzymatic activities and the physiology of sugar beet under drought stress. Acta Physiologiae Plantarum. 41, 23. https://doi.org/10.1007/s11738-019-2815-z
Gholami, M., Rahemi, M., Kholdebarin, B., 2010. Effect of drought stress induced by polyethylene glycol on seed germination of four wild almond species. Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 4, 785-791.
Hadian, F., Jafari, R., Bashari, H., Tarkesh, M., Clarke, K.D., 2019. Effects of drought on plant parameters of different rangeland types in Khansar region, Iran. Arabian Journal of Geosciences. 12, 93.
Haworth, M., Centritto, M., Giovannelli, A., Marino, G., Proietti, N., Capitani, D., Loreto, F., 2017. Xylem morphology determines the drought response of two Arundo donax ecotypes from contrasting habitats. Gcb Bioenergy. 9, 119-131.
Khaleghi, A., Naderi, R., Brunetti, C., Maserti, B.E., Salami, S.A., Babalar, M., 2019. Morphological, physiochemical and antioxidant responses of Maclura pomifera to drought stress. Scientific Reports. 9, 1-12.
Laxa, M., Liebthal, M., Telman, W., Chibani, K., Dietz, K. J., 2019. The role of the plant antioxidant system in drought tolerance. Antioxidants. 8, 94.
Lichtenthaler, H.K., Wellburn, A.R.,1983. Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents. Biochemical Society Transactions. 11, 591-592.
Luo, Y.Z., Li, G., Yan, G., Liu, H., Turner, N.C., 2020. Morphological Features and Biomass Partitioning of Lucerne Plants (Medicago sativa L.) Subjected to Water Stress. Agronomy. 10, 322.
Mac–Adam,J.W. Nelson Sharp, C.J.,1992. Peroxidase activity in the leaf elongation zone of tall fescue. Plant Physiology. 99, 872-878.
Michel, B.E., Kaufmann, M.R., 1973. The osmotic potential of polyethylen glycol 6000. Plant Physiology. 67, 64-67.
Mickky, B.M., Aldesuquy, H.S., 2017. Impact of osmotic stress on seedling growth observations, membrane characteristics and antioxidant defense system of different wheat genotypes. Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences. 4, 47-54.
Moreno-Galván, A.E., Cortés-Patiño, S., Romero-Perdomo, F., Uribe-Vélez, D., Bashan, Y., Bonilla, R. R., 2020. Proline accumulation and glutathione reductase activity induced by drought-tolerant rhizobacteria as potential mechanisms to alleviate drought stress in Guinea grass. Applied Soil Ecology. 147, 103367.
Per, T.S., Khan, N.A., Reddy, P.S., Masood,A., Hasanuzzaman, M., Khan, M.I.R., Anjum, N.A., 2017. Approaches in modulating proline metabolism in plants for salt and drought stress tolerance: Phytohormones, mineral nutrients and transgenics. Plant Physiology and Biochemistry. 115, 126-140.
Pirzad, A., Shakiba, M.R., Zehtab-Salmasi, S., Mohammadi, S.A., Darvishzadeh, R., Samad, R, 2011. Effect of water stress on leaf relative water content, chlorophyll, proline and soluble carbohydrates in Matricaria chamomilla L. Journal of Medicinal Plants Research. 5, 2483-2488.
Plewa, M.J., Smith, S.R., Wagner, E.D., 1991. Diethyldithiocarbamate suppresses the plant activation of aromatic amines into mutagens by inhibiting tobacco cell peroxidase. Mutation Research-Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 247:57–64.
Saidi, A., Ookawa, T., Hirasawa, T., 2010. Responses of root growth to moderate soil water deficit in wheat seedlings. Plant Production Science. 13, 261-268.
Salehi-Eskandari, B., Ghaderian, S.M., Ghasemi, R., Schat, H., 2017. Optimization of seed germination in an Iranian serpentine endemic, Fortuynia garcinii. Flora. 231, 38-42.
Salehi-Lisar S.Y., Bakhshayeshan-Agdam H. (2016) Drought stress in plants: causes, consequences, and tolerance. In: Hossain, M., Wani, S., Bhattacharjee, S., Burritt, D., Tran, LS. (eds), Drought Stress Tolerance in Plants, Vol 1. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-28899-4_1
Satoch, H., Uchid, A., Nakayaina, K. Okada, M., 2001. Water–soluble cholorophyll protein in Brassicaceae plant is a stress induce chlorophyll-binding protein. Plant and Cell Physiology. 42, 906-911.
Schwanz, P., Picon, C., Vivin, P., Dreyer,E., Guchl, J, M. Polle, A., 1996. Response of antioxidantive system to drought stress in pendaculate oak and maritime pine as modulated by elevated CO2. Plant Physiology. 110, 393-402.
Sevanto, S., 2018. Drought impacts on phloem transport. Current Opinion in Plant Biology. 43, 76-81.
Taha, R.S., Alharby, H.F., Bamagoos, A.A., Medani, R.A., Rady, M.M., 2020. Elevating tolerance of drought stress in Ocimum basilicum using pollen grains extract; a natural biostimulant by regulation of plant performance and antioxidant defense system. South African Journal of Botany. 128, 42-53.
Time, A., Garrido, M., Acevedo, E., 2018. Water relations and growth response to drought stress of Prosopis tamarugo Phil. A review. Journal of Soil Science and Plant Nutrition. 18, 329-343.
Ullah, A., Manghwar, H., Shaban, M., Khan, A.H., Akbar, A., Ali, U., Fahad, S., 2018. Phytohormones enhanced drought tolerance in plants: a coping strategy. Environmental Science and Pollution Research. 25, 33103-33118.
Wu, Y., Cosgrove, D. J., 2000. Adaptiveof root to low water potential by change in cell wall extensibility and cell wall proteins. Journal of Experimental Botany. 51, 1543-1553.
Xu, W., Cui, K., Xu, A., Nie, L., Huang, J., Peng, S., 2015. Drought stress condition increases root to shoot ratio via alteration of carbohydrate partitioning and enzymatic activity in rice seedlings. Acta Physiologiae Plantarum. 37, 9.
You, J., Chan, Z., 2015. ROS regulation during abiotic stress responses in crop plants. Frontiers in plant science. 6, 1092.
Zhou, R., Yu, X., Ottosen, C. O., Rosenqvist, E., Zhao, L., Wang, Y., Wu, Z., 2017. Drought stress had a predominant effect over heat stress on three tomato cultivars subjected to combined stress. BMC Plant Biology. 17, 1-13.