تعداد نشریات | 43 |
تعداد شمارهها | 1,673 |
تعداد مقالات | 13,658 |
تعداد مشاهده مقاله | 31,599,551 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 12,486,251 |
اثر سالیسیلیک اسید بر مقدار فنل کل، فلاونوئید، آنتوسیانین و آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیاز و تیروزین آمونیالیاز در گیاه گوجهفرنگی Solanum lycopersicum Mill)) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
علوم زیستی گیاهی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مقاله 5، دوره 9، شماره 4، اسفند 1396، صفحه 55-68 اصل مقاله (746.91 K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/ijpb.2018.103092.1013 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
نویسندگان | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
علی اکبر احسانپور* ؛ محمد صادق مالکی | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
گروه زیستشناسی، دانشکدة علوم، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
چکیده | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
گیاه گوجهفرنگی یکی از گیاهان زراعی است که بهصورت گیاه مدل در شرایط آزمایشگاهی استفاده میشود. هورمون سالیسیلیک اسید سنتز و تجمع متابولیتهای ثانویه را مانند فنل، فلاونوئید و آنتوسیانین با تغییر در آنزیمهای درگیر در مسیر بیوسنتزی آنها در گیاهان موجب میشود. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر سالیسیلیک اسید بر متابولیتهای ثانویه و مسیر بیوسنتز آنها، در غلظتهای صفر، 0001/0، 001/0، 01/0، 1/0 و 5/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید در محیطکشت MS در شرایط کشت بافت انجام شد. پس از چهار هفته رشد، گیاهچهها برای بررسی و اندازهگیری شاخصها از شیشه خارج شدند. نتایج نشان دادند با افزایش سالیسیلیک اسید، وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی و همچنین مقدار کلروفیلهای a، b و کل گیاه تا غلظت 01/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید افزایش و سپس کاهش معنیداری نسبت به نمونة شاهد نشان دادند. ترکیبات فنل کل، فلاونوئید، آنتوسیانین، آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیاز، تیروزین آمونیالیاز و پراکسیداز نیز با افزایش غلظت سالیسیلیک اسید بهتدریج افزایش یافتند و بیشترین مقدار آنها در غلظت 5/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید بود. نتایج پیشنهاد میکنند سالیسیلیک اسید در غلظتهای بهینه افزایش رشد و در غلظتهای زیاد با ایجاد تنش اکسیداتیو کاهش وزن و مقدار رنگیزههای گیاه را موجب میشود. ترکیبات فنلی و آنزیمهای بیوسنتزی آن نیز با افزایش سالیسیلیک اسید به دو دلیل افزایش مییابند که عبارتند از: 1- سالیسیلیک اسید بر مقدار ترکیبات یادشده اثر مستقیم میگذارد و 2- این ترکیبات با داشتن خاصیت آنتیاکسیدانی در برابر گونههای اکسیژن فعال تولیدشده بر اثر تیمار سالیسیلیک اسید در گیاه افزایش مییابند | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
کلیدواژهها | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ترکیبات فنلی؛ سالیسیلیک اسید؛ کشت در شیشه؛ گوجهفرنگی؛ گونههای فعال اکسیژن | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
اصل مقاله | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
گیاه گوجهفرنگی یکی از گیاهان زراعی است که بهصورت گیاه مدل در شرایط آزمایشگاهی استفاده میشود. هورمون سالیسیلیک اسید سنتز و تجمع متابولیتهای ثانویه را مانند فنل، فلاونوئید و آنتوسیانین با تغییر در آنزیمهای درگیر در مسیر بیوسنتزی آنها در گیاهان موجب میشود. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر سالیسیلیک اسید بر متابولیتهای ثانویه و مسیر بیوسنتز آنها، در غلظتهای صفر، 0001/0، 001/0، 01/0، 1/0 و 5/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید در محیطکشت MS در شرایط کشت بافت انجام شد. پس از چهار هفته رشد، گیاهچهها برای بررسی و اندازهگیری شاخصها از شیشه خارج شدند. نتایج نشان دادند با افزایش سالیسیلیک اسید، وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی و همچنین مقدار کلروفیلهای a، b و کل گیاه تا غلظت 01/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید افزایش و سپس کاهش معنیداری نسبت به نمونة شاهد نشان دادند. ترکیبات فنل کل، فلاونوئید، آنتوسیانین، آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیاز، تیروزین آمونیالیاز و پراکسیداز نیز با افزایش غلظت سالیسیلیک اسید بهتدریج افزایش یافتند و بیشترین مقدار آنها در غلظت 5/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید بود. نتایج پیشنهاد میکنند سالیسیلیک اسید در غلظتهای بهینه افزایش رشد و در غلظتهای زیاد با ایجاد تنش اکسیداتیو کاهش وزن و مقدار رنگیزههای گیاه را موجب میشود. ترکیبات فنلی و آنزیمهای بیوسنتزی آن نیز با افزایش سالیسیلیک اسید به دو دلیل افزایش مییابند که عبارتند از: 1- سالیسیلیک اسید بر مقدار ترکیبات یادشده اثر مستقیم میگذارد و 2- این ترکیبات با داشتن خاصیت آنتیاکسیدانی در برابر گونههای اکسیژن فعال تولیدشده بر اثر تیمار سالیسیلیک اسید در گیاه افزایش مییابند. واژههای کلیدی: ترکیبات فنلی، تیروزین آمونیالیاز، سالیسیلیک اسید، فنیلآلانین آمونیالیاز، کشت در شیشه، گوجهفرنگی
مقدمه .سالیسیلیک اسید ترکیبی فنلی است که در گیاهان بهصورت اسید فنلی آزاد و در شرایطی به شکل غیرفعال وجود دارد. سالیسیلیک اسید تاثیر چشمگیری بر شاخصهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاهان و مقابله با شرایط تنشزای زیستی و غیرزیستی دارد (Arfan et al., 2007؛ Wang et al., 2010). غلظت بهینة سالیسیلیک اسید به چهار عامل گونة گیاه، غلظت استفادهشده، نحوة کاربرد و مرحلة نموی بستگی داردHorváth et al., 2007) ؛ Vanacker et al., 2001). بررسیها نشان دادهاند سالیسیلیک اسید بهصورت مولکولی پیامرسان عمل میکند و این نقش با تحریک تولید گونههای اکسیژن فعال (ROS) مانند هیدروژن پراکسید، آنیون سوپر اکسید و رادیکالهای هیدروکسیل انجام میشود. سالیسیلیک اسید اثری دوجانبه دارد و در غلظتهای کم با تولید مقادیر کم ROS پیامرسانی را در گیاه موجب میشود و برای القای پاسخ مقاومتی ضروری است؛ ولی در غلظتهای زیاد با تولید بیش از حد ROS تنش اکسیداتیو در گیاه میکند(Borsani et al., 2001) . گیاهان برای مقابله با تنشهای حاصل از تولید ROS از آنتیاکسیدانهای آنزیمی و غیرآنزیمی استفاده میکنند. آنتیاکسیدانهای غیرآنزیمی شامل ترکیباتی با وزن مولکولی کم مانند آسکوربات، توکوفرول و ترکیبات فنلی هستند. بسیاری از متابولیتهای ثانویة فنلی جزء مهمترین آنتیاکسیدانهای گیاهی مقابلهکننده با تنشهای اکسیداتیو هستند (Sharma et al., 2009؛ War et al., 2011). این ترکیبات با آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیاز و تیروزین آمونیالیاز ساخته میشوند. آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز اصلیترین و نخستین آنزیم مسیر بیوسنتز ترکیبات فنلی است که فنیلآلانین را به ترانس سینامیک اسید تبدیل میکند (Randhir et al., 2006). آنزیم تیروزین آمونیالیاز نیز در یکی دیگر از مسیرهای بیوسنتزی ترکیبات فنلی، تیروزین را به کوماریک اسید تبدیل میکند (Berner et al., 2006). بررسیهای Jacobo-Velázquez و همکاران (2011) نشان دادهاند آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز در تنشهای زیستی و غیرزیستی افزایش مییابد و با بیشترشدن فعالیت ویژة این آنزیم، متابولیتهای ثانویه افزایش مییابند. همچنین تجمع گونههای فعال اکسیژن با افزایش بیان ژنهای کدکنندة این آنزیم افزایش مییابد. سالیسیلیک اسید میتواند با تولید ROS و القای آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیاز و تیروزین آمونیالیاز، متابولیتهای ثانویه را تنظیم کند (Berner et al., 2006؛ Dokhanieh et al., 2013؛ War et al, 2011). فلاونوئیدها و آنتوسیانینها از بزرگترین زیرگروههای ترکیبات فنلی هستند که از مسیر فنیل پروپانوئیدی ساخته میشوند و در مقابله با تنشهای زیستی و غیرزیستی دخالت دارند (Gill and Tuteja, 2010). پیشنهاد شده است این ترکیبات، جاروبکنندههای ROS در گیاهان هستند (Agati et al., 2012). مطالعات نشان دادهاند سالیسیلیک اسید بهطور مستقیم و غیرمستقیم بر فلاونوئیدها و آنتوسیانینها اثر میگذارد (Kováčik et al., 2009؛ Wang et al., 2015؛ Radwan, 2012). علاوهبراین، میزان ترکیبات فنلی و پاسخ به تنش اکسیداتیو میتوانند با آنزیمهای دیگری مانند پراکسیداز نیز تنظیم شوند. آنزیم پراکسیداز در جاروبکردن گونههای فعال اکسیژن و پلیمریزاسیون پیشمادههای لیگنین نقش دارد (Cvikrová et al., 2006). گیاه گوجهفرنگی (Solanum lycopersicum Mill) یکی از مهمترین محصولات کشاورزی است که به خانوادة Solanaceae تعلق دارد و در معرض ویروسها، بیماریها و تنشهای مختلف محیطی و زیستی است. این گیاه بهصورت الگو در بسیاری از پژوهشهای زیستشناسی و کشاورزی استفاده میشود. باوجود گزارشهای زیادی که دربارة بهکارگیری سالیسیلیک اسید در گیاهان منتشر شده است؛ ولی تاکنون بررسی کاملی از اثر تیمار سالیسیلیک اسید بر ترکیبات فنلی و آنزیم های مسیر بیوسنتز آنها در گیاه گوجهفرنگی ارائه نشده است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر سالیسیلیک اسیدکه هورمون تنظیمکنندة رشد است، بر برخی از شاخصهای رشد، ترکیبات ثانویه و آنزیمهای شرکتکننده در مسیر سنتز آنها در گیاه گوجهفرنگی است.
مواد و روشها ابتدا بذرهای گیاه گوجهفرنگی با هیپوکلریت سدیم 1/0 درصد ضدعفونی و سپس با آب مقطر استریل شستشو داده شدند. بذرهای ضدعفونیشده بهمدت یک ساعت در آب مقطر استریل قرار داده شدند. تعداد 5 بذر روی محیطکشت MS در شیشه کشت قرار داده شدند و گیاهچههای حاصل روی همین محیطکشت تکثیر شدند. پس از یک هفته گیاهچههای با رشد یکنواخت روی محیطکشت جدید MS حاوی سالیسیلیک اسید با غلظتهای 0001/0، 001/0، 01/0، 1/0 و 5/0 میلی مولار واکشت شدند. در هر شیشه تعداد سه گیاه تقریبا یکسان کشت داده شدند. شیشهها در اتاق رشد در شرایط نوری 16 ساعت، نور و 8 ساعت، تاریکی، دمای 25 درجة سانتیگراد و شدت نور حدود 44 میکرو مول فوتون بر مترمربع بر ثانیه قرار گرفتند. گیاهان رشدیافته پس از چهار هفته از شیشه خارج و وزن گیاه، محتوای رنگدانههای فتوسنتزی، فنل کل، فلاونوئید، محتوای آنتوسیانین و فعالیت ویژة آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیاز، تیروزین آمونیالیاز و پراکسیداز اندازهگیری شدند. اندازهگیری کلروفیل: برای سنجش محتوای کلروفیل و کاروتنوئید از روش Arnon (1949) استفاده شد. 1/0 گرم از بافت تازة گیاه در استون 80 درصد (v:v ) در محیط تاریک روی یخ ساییده شد. مخلوط حاصل بهمدت 15 دقیقه با سرعت 10000 دور بر دقیقه در دمای 4 درجة سانتیگراد سانتریفیوژ (مدل 5810، شرکت Eppendorf، آلمان) شد. محلول رویی برای اندازهگیری محتوای کلروفیل و کاروتنوئید استفاده شد. جذب نوری محلول رویی برای کلروفیل a، کلروفیل b و کاروتنوئید بهترتیب در طولموجهای 470، 645 و 663 نانومتر با اسپکتروفتومتر (مدل UV-110، شرکت Shimadzu، ژاپن) خوانده شد. غلظت رنگیزهها با رابطههای 1، 2، 3 و 4 محاسبه و برحسب میلیگرم بر گرم وزن تر گیاه گزارش شد.
Chla، Chlb، ChlT، Car و A بهترتیب نشاندهندة کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل، کاروتنوئید و طولموج هستند. .اندازهگیری فعالیت ویژة آنزیمهای .فنیلآلانین آمونیالیاز و تیروزین آمونیالیاز:فعالیت ویژة آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز و تیروزین آمونیالیاز با روش Beaudoin-Eagan و Thorpe (1985) اندازهگیری شد. ابتدا 1/0 گرم از بافت تازة برگ گیاه در 2 میلیلیتر بافر هیدروکلریک اسید Tris (05/0 مولار و pH برابر با 4/8) حاوی 2-مرکاپتواتانول 15 میلیمولار ساییده و همگن شد؛ سپس بهمدت 15 دقیقه با سرعت 10000 دور بر دقیقه و در دمای 4 درجة سانتیگراد سانتریفیوژ و محلول رویی یا همان عصارة آنزیمی استفاده شد. محلول واکنش حاوی فنیلآلانین 6 میکرومولار برای اندازهگیری آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز، تیروزین 5/5 میکرومولار برای اندازهگیری آنزیم تیروزین آمونیالیاز، 500 میکرولیتر هیدروکلریک اسید-Tris و 100 میکرولیتر عصارة آنزیمی بود و حجم نهایی آن به 1 میلیلیتر رسانده شد. پس از گذشت 70 دقیقه در دمای 37 درجة سانتیگراد، واکنشهای تبدیل تیروزین به کوماریک اسید و تبدیل فنیلآلانین به سینامیک اسید با اضافهکردن 50 میکرولیتر کلریدریک اسید 5 نرمال متوقف شد. فعالیت ویژة آنزیم در طولموج 290 نانومتر براساس تولید ترانس سینامیک اسید برای آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز و در طولموج 333 نانومتر با تولید کوماریک اسید برای آنزیم تیروزین آمونیالیاز با اسپکتروفتومتر خوانده شد. فعالیت ویژة آنزیمها برحسب میکرومول فراوردة تولیدشده بهازای یک میلیگرم پروتئین در یک دقیقه بیان شد. اندازهگیری فنل کل: سنجش محتوای فنل کل با معرف فولین - سیوکالتو و روش Singleton و همکاران (1999) انجام شد. بهطور خلاصه، 05/0 گرم از بافت تازة برگ گیاه در 2 میلیلیتر متانول 80 درصد ساییده و همگن شد و در بن ماری در دمای 70 درجة سانتیگراد بهمدت 15 دقیقه قرار گرفت؛ سپس با سرعت 5000 دور بر دقیقه بهمدت 15 دقیقه سانتریفیوژ شد. به 1 میلیلیتر از محلول متانولی رویی، 8/1 میلیلیتر آب مقطر و 2/0 میلیلیتر معرف فولین اضافه و محلول بهمدت 5 دقیقه در دمای 25 درجة سانتیگراد نگهداری شد؛ سپس 1 میلیلیتر سدیم کربنات 12 درصد به محلول بالا اضافه شد. پس از 2 ساعت قرارگرفتن در دمای آزمایشگاه، جذب محلول حاصل در طولموج 765 نانومتر با اسپکتروفتومتر اندازهگیری شد. غلظت فنل براساس میلیگرم گالیک اسید بر گرم وزن تر بیان شد و از گالیک اسید برای رسم نمودار استاندارد استفاده شد. اندازهگیری فلاونوئیدکل: از روش Pękal و Pyrzynska (2014) برای اندازهگیری فلاونوئید کل استفاده شد. دراین روش با آلومینیوم کلرید و روش رنگسنجی، مقدار فلاونوئید اندازهگیری شد. 05/0 گرم برگ تازة گیاه با 5 میلیلیتر متانول 80 درصد در هاون بهخوبی ساییده شد؛ سپس عصارة حاصل با سرعت 8000 دور بر دقیقه بهمدت 20 دقیقه سانتریفیوژ و 1 میلیلیتر از محلول رویی با 4/4 میلیلیتر آب مقطر رقیق شد. در مرحلة بعد، 300 میکرولیتر سدیم نیتریت 10 درصد، 300 میکرولیتر آلومینیوم کلرید 5 درصد و 4 میلیلیتر سدیم هیدروکسید 1 نرمال به محلول اضافه و شدت جذب در طولموج 510 نانومتر با دستگاه اسپکتروفتومتر خوانده شد. برای محاسبه غلظت فلاونوئید از کوئرسیتین برای رسم نمودار استاندارد استفاده شد. محتوای فنل کل برحسب میلیگرم بر گرم وزن تر بیان شد. اندازهگیری آنتوسیانین کل: محتوای آنتوسیانین کل از روش Wagner (1979) اندازهگیری شد. در این روش 05/0 گرم از بافت تازة برگ گیاه در 10 میلیلیتر متانول اسیدی (متانول: هیدروکلریک اسید، 1: 99؛ حجمی - حجمی) درون هاون چینی ساییده شد. مخلوط حاصل درون فالکون ریخته و بهمدت 24 ساعت در دمای اتاق در محیط تاریک قرار داده شد؛ سپس عصارة حاصل با سرعت 10000 دور بر دقیقه بهمدت 15 دقیقه سانتریفیوژ و جذب محلول رویی در طولموج 550 نانومتر با اسپکتروفتومتر خوانده شد. آنتوسیانین کل با ضریب خاموشی (ε) معادل 33000 بر میلیمولار بر سانتیمتر با رابطة 5 محاسبه شد.
A، b و c بهترتیب نشاندهندة جذب نوری محلول، عرض کووت (سانتیمتر) و غلظت محلول مدنظر (میلیگرم بر گرم) هستند. اندازهگیری میزان فعالیت ویژة پراکسیداز: برای اندازهگیری میزان فعالیت ویژة آنزیم پراکسیداز از روش Maehly و Chance (1955) استفاده شد. ابتدا 1/0 گرم از بافت تازة گیاه در 1 میلیلیتر از بافر فسفات 200 میلیمولار حاوی اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) 1 میلیمولار، PVP (پلی وینیل پیرولیدین) 2 درصد، DTT (دی تیو تریتول) 4 میلیمولار و گلیسرول 10 درصد ساییده و با سرعت 13000 دور بر دقیقه در مدت 20 دقیقه سانتریفیوژ شد؛ سپس محلول رویی یا همان عصارة آنزیمی استفاده شد. مخلوط واکنش شامل 900 میکرولیتر بافر فسفات 25 میلیمولار، گایاکول 05/0 درصد، هیدروژن پراکسید 1/0 میلیمولار، EDTA 1/0 میلیمولار و 100 میکرولیتر عصارة آنزیمی بود. افزایش جذب ناشی از اکسیداسیون گایاکول، در طولموج 470 نانومتر با اسپکتروفتومتر اندازهگیری شد و ضریب خاموشی 6/26 بر میلیمولار بر سانتیمتر محاسبه و برحسب واحد بر میلیگرم پروتئین بیان شد. هر واحد فعالیت ویژة آنزیمی، مقدار فعالیت آنزیمی است که موجب 01/0 تغییر در جذب میشود. همة آزمایشها برای هر تیمار در سه تکرار انجام شد. در هریک از تکرارها 3 گیاه درون شیشة کشت و بهصورت طرح کاملا تصادفی آزمایش شد. میانگین دادههای بهدستآمده از سنجش شاخصها با تجزیة واریانس با ضریب اطمینان 95 درصد با آزمون دانکن (05/0P≤) و نرمافزار SPSS ازنظر آماری تحلیل و نمودارها با نرمافزار Excel رسم شدند.
نتایج .اثر سالیسیلیک اسید بر فعالیت ویژة آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیاز، تیروزین آمونیالیاز و پراکسیداز: باتوجهبه نتایج بهدستآمده از جدول 1 میزان فعالیت ویژة سه آنزیم فنیلآلانین آمونیالیاز، تیروزین آمونیالیاز و پراکسیداز با افزایش غلظت تیمار سالیسیلیک اسید بهطور تدریجی افزایش معنیداری را نسبت به نمونههای شاهد نشان داد و بیشترین میزان فعالیت ویژة هر سه آنزیم در غلظت 5/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید مشاهده شد.
جدول 1- اثر سالیسیلیک اسید بر میزان فعالیت ویژة آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیاز، تیروزین آمونیالیاز و پراکسیداز
مقادیر، میانگین 3 تکرار ± انحراف معیار هستند. حروف متفاوت بیانکنندة تفاوت معنیدار با آزمون دانکن در سطح 05/0P≤ هستند.
.اثر سالیسیلیک اسید بر وزن اندام هوایی و ریشه: نتایج نشان دادند مقدار وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه با افزایش غلظت سالیسیلیک اسید در غلظتهای 0001/0، 001/0 و 01/0 میلیمولار بهطور معنیداری افزایش یافت و در غلظتهای 1/0 و 5/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید، مقدار وزن خشک و تر با کاهش نسبتا شدید و معنیداری ازنظر آماری در مقایسه با نمونههای شاهد همراه بود (جدول 2).
جدول 2- اثر سالیسیلیک اسید بر مقدار وزن تر ساقه و ریشه و وزن خشک ساقه و ریشه
مقادیر، میانگین 3 تکرار ± انحراف معیار هستند. حروف متفاوت بیانکنندة تفاوت معنیدار با آزمون دانکن در سطح 05/0P≤ هستند.
اثر سالیسیلیک اسید بر فنل کل، فلاونوئید و آنتوسیانین: باتوجهبه جدول 3، در بررسی حاضر با افزایش غلظت سالیسیلیک اسید، مقدار فنل کل، فلاونوئید و آنتوسیانین با الگویی یکسان افزایش معنیداری نسبت به نمونههای شاهد نشان داد و بیشترین مقدار این سه ترکیب در غلظت 5/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید مشاهده شد.
جدول 3- اثر سالیسیلیک اسید بر مقدار فنل کل، فلاونوئید کل و آنتوسیانین کل
مقادیر، میانگین 3 تکرار ± انحراف معیار هستند. حروف متفاوت بیانکنندة تفاوت معنیدار با آزمون دانکن در سطح 05/0P≤ هستند.
اثر سالیسیلیک اسید بر محتوای رنگیزههای فتوسنتزی: نتایج پژوهش حاضر نشان دادند محتوای کلروفیل a،کلروفیل b، کلروفیل کل و همچنین کاروتنوئید در گیاهچهها با افزایش غلظت سالیسیلیک اسید تا غلظت 1/0 میلیمولار افزایش معنیداری یافت و بیشترین مقدار در غلظت 01/0 میلیمولار گزارش شد؛ ولی در غلظت 5/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید، این رنگیزهها کاهش معنیداری در مقایسه با نمونة شاهد نشان دادند (جدول 4).
جدول 4- اثر سالیسیلیک اسید بر محتوای رنگیزههای کلروفیل و کاروتنوئید
مقادیر، میانگین 3 تکرار ± انحراف معیار هستند. حروف متفاوت بیانکنندة تفاوت معنیدار با آزمون دانکن در سطح 05/0P≤ هستند.
.بحث یکی از شاخصهای مهم جهت تحلیل چگونگی پاسخ و عکسالعمل گیاه نسبت به تنشها ازجمله تنش شوری میزان رشد گیاه میباشد که با اندازهگیری وزن تر و خشک بهعنوان شاخصهای مطلوب پاسخهای گیاه ارزیابی میشود. در پژوهش حاضر، وزن تر و خشک اندام هوایی شامل ساقه و برگ و همچنین ریشه با نشاندادن الگویی کموبیش مشابه، در ابتدا در غلظتهای کم سالیسیلیک اسید افزایش و سپس در غلظتهای زیاد، کاهش معنیداری نشان دادند. باتوجهبه آثار سالیسیلیک اسید پیشبینی میشود این افزایش وزن بهدلیل بیشترشدن تعداد ریشهها، شاخههای جانبی و برگهای ایجادشده یا افزایش طول ساقه و ریشه در گیاهان تیمارشده با سالیسیلیک اسید باشد. گزارشهایی مبنی بر افزایش مقدار وزن تر و خشک گیاه در تنش در غلظتهای بهینة سالیسیلیک اسید وجود دارند که نتایج پژوهش حاضر را تأیید میکنند (Hayat et al., 2005؛ Hussein et al., 2007؛ Khan et al., 2003). کاهش مقدار وزن تر و خشک در دو غلظت 1/0 و 5/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید در پژوهش حاضر میتواند به دلیل تولید بیشازحد گونههای فعال اکسیژن در گیاه و احتمالا القای تنش اکسیداتیو و اثر منفی آن بر روند رشدونمو گیاه باشد. رنگیزههای فتوسنتزی مانند کلروفیل و کاروتنوئید در مجموعة فتوسنتزی نقش دارند و شاخصی مهم برای رشد گیاه معرفی شدهاند (Bekheta et al., 2008). در پژوهش حاضر محتوای رنگیزههای فتوسنتزی در غلظتهای کم سالیسیلیک اسید افزایش یافت؛ ولی در ادامه در غلظتهای تنشزای این تیمار، محتوای این رنگدانهها کاهش معنیداری نشان داد. سالیسیلیک اسید در غلظتهای کم با مهار تجزیة کلروفیل با آنزیم کلروفیلاز افزایش این رنگدانه را در گیاه موجب میشود (Belkhadi et al., 2010). به نظر میرسد افزایش کلروفیل در غلظت کم سالیسیلیک اسید میتواند به همین دلیل باشد. برخی از پژوهشگران نیز نتایج مشابهی در تیمار سالیسیلیک اسید به دست آوردهاند (Fariduddin et al., 2003؛ Ghai et al., 2002؛ Gharib, 2006). در غلظتهای زیاد سالیسیلیک اسید با تجمع بیش از حد گونههای فعال اکسیژن که نقش مولکولهای پیامرسان را دارند، رشد گیاه متوقف میشود. این تنش، تجزیة کلروفیل و کاهش سنتز این رنگدانهها را موجب میشود. مطالعات Rao و همکاران (1997) در گیاه گندم (Triticum aestivum) و آرابیدوپسیس و همچنین مطالعات Moharekar و همکاران (2003) در گیاه لوبیاچیتی نشان دادهاند در غلظتهای سمی سالیسیلیک اسید، کلروفیل کاهش مییابد؛ بنابراین شاید بتوان کاهش کلروفیل را در پژوهش حاضر با نتایج گزارششدة سایر پژوهشها تفسیر و نتایج مشابه با آنها را تأیید کرد. کاروتنوئیدها نقش محافظتی در مجموعة فتوسنتزی و آثار مهاری بر پراکسیداسیون لیپیدها دارند و تنش اکسیداتیو را در گیاه کاهش میدهند (Koyro, 2006). گزارشها نشان دادهاند سالیسیلیک اسید مقدار کاروتنوئید را در گیاه گندم افزایش میدهد (Moharekar et al., 2003). پژوهش حاضر نشان میدهد کاهش محتوای کاروتنوئید در غلظتهای زیاد سالیسیلیک اسید میتواند بهدلیل تنش اکسیداتیو و استفادة گیاه از سازوکارهای دفاعی دیگر باشد. باتوجهبهاینکه کاروتنوئیدها آنتیاکسیدانهای ضعیفی هستند، پیشبینی میشود در پژوهش حاضر، گیاه گوجهفرنگی در تنش شوری شدیدتر، از سازوکارهای کمکی دیگری مانند تجمع پرولین، قند، آنزیمهای آنتیاکسیدان و آبسیزیک اسید برای مقابله با تنش استفاده میکند. سایر پژوهشگران نیز در بررسیهای مشابه این سازوکارها را گزارش کردهاند Sairam and Srivastava, 2002)). ترکیبات فنلی نقش مهمی در پاککردن گونههای اکسیژن آزاد ایفا میکنند و در تنشهای زیستی و غیرزیستی در گیاه تجمع مییابند. در پژوهش حاضر، ترکیبات فنلی مانند فنل کل، فلاونوئید و آنتوسیانین تیمارشده با سالیسیلیک اسید نسبت به نمونههای شاهد افزایش معنیداری نشان دادند. این افزایش میتواند بهدلیل تولید ROS توسط سالیسیلیک اسید باتوجهبه نقش آن در پیامرسانی در گیاه باشد. مطالعات قبلی نیز افزایش فنل کل را در تیمار سالیسیلیک اسید گزارش کردهاند Guleria et al., 2005)).گیاهان برای مقابله با تنشها از سازوکارهای مختلفی مانند افزایش متابولیتهای ثانویه شامل فلاونوئید و آنتوسیانین استفاده میکنند. این ترکیبات نقش آنتیاکسیدانی دارند و جاروبکنندة گونههای فعال اکسیژن هستند (Ali et al., 2006). افزایش این ترکیبات در تیمار با سالیسیلیک اسید در بررسیهای سایر پژوهشگران نیز گزارش شده است (Pérez-Balibrea et al., 2011; Kumar et al., 2013). افزایش ترکیبات فنلی با القای فعالیت ویژة آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیاز و تیروزین آمونیالیاز که آنزیمهای کلیدی در تولید این ترکیبات هستند با تیمار سالیسیلیک اسید رخ میدهد (Beaudoin-Eaga and Thorpe 1985). سنتز ترکیبات فنلی با دآمیناسیون فنیلآلانین و تیروزین در مسیر فنیل پروپانوئید انجام میشود و ترانس سینامیک اسید از فنیلآلانین و کوماریک اسید از تیروزین تولید میشود (Dixon and Paiva, 1995). این آنزیمها با ROS حاصل از تنشها القا میشوند (Solecka and Kacperska, 2003). در پژوهش حاضر میزان فعالیت ویژة این دو آنزیم و ترکیبات فنلی با افزایش غلظت سالیسیلیک اسید افزایش یافت. گزارشهای قبلی نشان دادهاند فعالیت ویژة آنزیمهای فنیلآلانین آمونیالیاز و تیروزین آمونیالیاز در میوهجات و سبزیها افزایش مییابد Chen et al., 2006)؛ Thulke and Conrath, 1998). در گزارشهای دیگر، همبستگی مثبت بین فعالیت این آنزیمها و ترکیبات فنلی اثبات شده است Koushesh et al., 2012)). ارتباط بین فعالیت این آنزیمها، سالیسیلیک اسید و فنل بیانکنندة نقش تنظیمی سالیسیلیک اسید در سنتز فنلها است Chen et al., 2006)). آنزیم پراکسیداز در اکسیداسیون پیشمادههای ترکیبات فنلی، ساخت لیگنین و همچنین در مقابله و حذف رادیکالهای آزاد نقش دارد (Ali et al., 2006؛ Kováčik et al., 2008؛.Rice-Evans et al., 1996). در پژوهش حاضر میزان فعالیت ویژة این آنزیم در تیمار سالیسیلیک اسید افزایش معنیداری نسبت به نمونههای شاهد نشان داد. پژوهشهای قبلی، تجمع ترکیبات فنلی توسط سالیسیلیک اسید و افزایش میزان فعالیت ویژة آنزیم پراکسیداز را اثبات کردهاند و ارتباط مستقیم را بین آنزیم پراکسیداز و ترکیبات فنلی نشان دادهاند (Mutlu et al., 2009؛ Shi and Zhu, 2008). باتوجهبهاینکه آنزیم پراکسیداز در حذف ROS حاصل از تنش و در سنتز فنلها و لیگنین در سلولهای گیاهی نقش دارد، چنین استنباط میشود که فعالیت پراکسیداز میتواند از این روش به افزایش مقاومت گیاه به تنش منجر شود. جمعبندی باتوجهبه نتایج بهدستآمده نتیجهگیری میشود سالیسیلیک اسید در غلظتهای کم، مقدار وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی و همچنین محتوای کلروفیل a، b و کل را افزایش میدهد که بیشترین افزایش در غلظت 01/0 میلیمولار بود؛ سپس با افزایش غلظت سالیسیلیک اسید به 1/0 و 5/0 میلیمولار، این شاخصها کاهش معنیداری نسبت به نمونة شاهد نشان دادند که بیانکنندة وابستگی سالیسیلیک اسید به غلظت است و احتمالا سالیسیلیک اسید درغلظتهای سمی با ایجاد تنش اکسیداتیو، کاهش رشد را موجب میشود. ترکیبات فنلی و آنزیمهای بیوسنتزی آنها نیز با افزایش غلظت سالیسیلیک اسید بهتدریج افزایش یافتند. این افزایش میتواند بهدلیل اثر مستقیم سالیسیلیک اسید بر این ترکیبات و آنزیمها و مسیرهای بیوسنتزی آنها و همچنین نقش غیرمستقیم و آنتیاکسیدانی متابولیتهای ثانویه و آنزیمها دربرابر تنش اکسیداتیو ناشی از تولید بیش از حد ROS بهوسیلة سالیسیلیک اسید باشد. اگرچه بیشترین مقدار ترکیبات فنلی در غلظت های زیاد سالیسیلیک اسید به دست آمد، باتوجهبهاینکه بیشترین مقدار وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی و محتوای رنگیزههای فتوسنتزی که شاخصهای مهم و حیاتی گیاه هستند در غلظت 01/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید به دست آمدند، این غلظت در پژوهش حاضر، غلظت بهینة سالیسیلیک اسید انتخاب شد.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
مراجع | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Agati, G., Azzarello, E., Pollastri, S. and Massimiliano, T. (2012) Flavonoids as antioxidants in plants: location and functional significance. Plant Science 196: 67-76. Ali, M. B., Khatun, S., Hahn, E. J. and Paek, K. Y. (2006) Enhancement of phenylpropanoid enzymes and lignin in Phalaenopsis orchid and their influence on plant acclimatisation at different levels of photosynthetic photon flux. Plant Growth Regulation 49: 137-146. Arfan, M., Athar, H. R. and Ashraf, M. (2007) Does exogenous application of salicylic acid through the rooting medium modulate growth and photosynthetic capacity in two differently adapted spring wheat cultivars under salt stress? Journal of Plant Physiology 164: 685-694. Arnon, D. I. (1949) Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology 24: 1-9. Beaudoin-Eagan, L. D. and Thorpe, T. A. (1985) Tyrosine and phenylalanine ammonia lyase activities during shoot initiation in tobacco callus cultures. Plant Physiology 78: 438-441. Bekheta, M., Abbas, S., El-Kobisy, O. and Mahgoub, M. H. (2008) Influence of selenium and paclobutrazole on growth, metabolic activities and anatomical characters of Gebera Jasmonii L.. Australian Journal of Basic and Applied Sciences 2: 1284-1297. Belkhadi, A., Hediji, H., Abbes, Z., Nouairi, Z., Barhoumi, M., Zarrouk, W., Chaibi, W. and Djebali, W. (2010) Effects of exogenous salicylic acid pre-treatment on cadmium toxicity and leaf lipid content in Linum usitatissimum L.. Ecotoxico.logy and Environmental Safety 73: 1004-1011. Berner, M., Krug, D., Bihlmaier, C., Vente , A., Muller, R. and Bechthold, A.(2006) Genes and enzymes involved in caffeic acid biosynthesis in the actinomycete Saccharothrix espanaensis Journal of Bacteriology 188: 2666-2673. Borsani, O., Valpuesta, V. and Botella, M. A.(2001) Evidence for a role of salicylic acid in the oxidative damage generated by NaCl and osmotic stress in Arabidopsis seedlings. Plant Physiology, 126: 1024-1030.
Chen, J. Y., Wen, P. F., Kong, W. F., Qiu-Hong, P., Ji-Cheng, Z., Jing-Ming, L., Si-Bao, W. and Wei-Dong, H. (2006) Effect of salicylic acid on phenylpropanoids and phenylalanine ammonia-lyase in harvested grape berries. Postharvest Biology and Technology 40: 64-72.
Cvikrová, M., Malá, J., Hrubcová, M. and Eder, J. (2006) Soluble and cell wall-bound phenolics and lignin in Ascocalyx abietina infected Norway spruces. Plant Science 170: 563-570.
Dixon, R. A. and Paiva, N. L. (1995) Stress-induced phenylpropanoid metabolism. The Plant Cell 7: 1085-1098.
Dokhanieh, A. Y., Aghdam, M. S., Fard, J. R. and Hassanpour, H. (2013) Postharvest salicylic acid treatment enhances antioxidant potential of cornelian cherry fruit. Scientia Horticulturae 154: 31-36.
Fariduddin, Q., Hayat, S. and Ahmad, A. (2003) Salicylic acid influences net photosynthetic rate, carboxylation efficiency, nitrate reductase activity, and seed yield in Brassica juncea. Photosynthetica 41: 281-284.
Ghai, N., Setia, R. and Setia, N. (2002) Effects of paclobutrazol and salicylic acid on chlorophyll content, hill activity and yield components in Brassica napus L. Phytomorphology 52: 83-87.
Gharib, F. (2006) Effect of salicylic acid on the growth, metabolic activities and oil content of basil and marjoram. International Journal of Agricultural and Biological 4: 485-492.
Gill, S. S. and Tuteja, N. (2010) Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiology and Biochemistry 48: 909-930.
Guleria, S., Sohal, B. and Mann, A. (2005) Salicylic acid treatment and/or Erysiphe polygoni inoculation on phenylalanine ammonia-lyase and peroxidase content and accumulation of phenolics in pea leaves. Journal of Vegetable Science 11: 71-79.
Hayat, S., Fariduddin, Q., Ali, B. and Ahmad, A. (2005) Effect of salicylic acid on growth and enzyme activities of wheat seedlings. Acta Agronomica Hungarica 53: 433-437.
Horváth, E., Szalai, G. and Janda, T. (2007) Induction of abiotic stress tolerance by salicylic acid signaling. Journal of Plant Growth Regulation 26: 290-300.
Hussein, M., Balbaa, L. and Gaballah, M. (2007) Salicylic acid and salinity effects on growth of maize plants. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences 3: 321-328.
Jacobo-Velázquez, D. A., Martínez-Hernández, G. B., del, C., Rodríguez, S., Cao, C. M. and Cisneros-Zevallos, L. (2011) Plants as biofactories: physiological role of reactive oxygen species on the accumulation of phenolic antioxidants in carrot tissue under wounding and hyperoxia stress. Journal of Agricultural and Food Chemistry 59: 6583-6593.
Khan, W., Prithiviraj, B. and Smith, D. L. (2003) Photosynthetic responses of corn and soybean to foliar application of salicylates. Journal of Plant Physiology 160: 485-492.
Koushesh, M., Arzani, K. and Barzegar, M. (2012) Postharvest polyamine application alleviates chilling injury and affects apricot storage ability. Journal of Agricultural and Food Chemistry 60: 8947-8953.
Kováčik, J., Bačkor, M. and Kadukova, J. (2008) Physiological responses of Matricaria chamomilla to cadmium and copper excess. Environmental Toxicology 23: 123-130.
Kováčik, J., Grúz, J., Bačkor, M., Strnad, M. and Repcak, M. (2009) Salicylic acid-induced changes to growth and phenolic metabolism in Matricaria chamomilla plants. Plant Cell Reports 28: 135-143.
Koyro, H. W. (2006) Effect of salinity on growth, photosynthesis, water relations and solute composition of the potential cash crop halophyte Plantago coronopus L.. Environmental and Experimental Botany 56: 136-146.
Kumar, D., Mishra, D. S., Chakraborty, B. and Kumar, P. (2013) Pericarp browning and quality management of litchi fruit by antioxidants and salicylic acid during ambient storage. Journal of Food Science and Technology 50: 797-802.
Maehly, A. C. and Chance, B. (1955) The assay of catalases and peroxidases. Methods Biochemical Analysis. 1: 357-424
Moharekar, S., Lokhande, S., Hara, T., Tanaka, R. and Chavan, P. D. (2003) Effect of salicylic acid on chlorophyll and carotenoid contents of wheat and moong seedlings. Photosynthetica 41: 315-317.
Mutlu, S., Atici, Ö. and Nalbantoglu, B. (2009) Effects of salicylic acid and salinity on apoplastic antioxidant enzymes in two wheat cultivars differing in salt tolerance. Biologia Plantarum 53: 334-338.
Pękal, A. and Pyrzynska, K. (2014) Evaluation of aluminium complexation reaction for flavonoid content assay. Food Analytical Methods 7: 1776-1782.
Pérez-Balibrea, S., Moreno, D. A. and García-Viguera, C. (2011) Improving the phytochemical composition of broccoli sprouts by elicitation. Food Chemistry 129: 35-44.
Radwan, D. E. M. (2012) Salicylic acid induced alleviation of oxidative stress caused by clethodim in maize (Zea mays L.) leaves. Pesticide Biochemistry and Physiology 102: 182-188.
Randhir, R., Vattem, D. A. and Shetty, K. (2006) Antioxidant enzyme response studies in H2O2‐stressed procine muscle tissue folloeing treatment with fava bean sprout extract and L‐DOPA. Journal of Food Biochemistry 30: 671-698.
Rao, M. V., Paliyath, G., Ormrod, D. P., Murr, D. P. and Watkins, C. B. (1997) Influence of salicylic acid on H2O2 production, oxidative stress, and H2O2-metabolizing enzymes (salicylic acid-mediated oxidative damage requires H2O2). Plant Physiology 115: 137-149.
Rice-Evans, C. A., Miller, N. J. and Paganga, G. (1996) Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free Radical Biology and Medicine 20: 933-956.
Sairam, R. and Srivastava, G. (2002) Changes in antioxidant activity in sub-cellular fractions of tolerant and susceptible wheat genotypes in response to long term salt stress. Plant Science 162: 897-904.
Sharma, H., Sujana, G. and Rao, D. M. (2009) Morphological and chemical components of resistance to pod borer, Helicoverpa armigera in wild relatives of pigeonpea. Arthropod-Plant Interactions 3: 151-161.
Shi, Q. and Zhu, Z. (2008) Effects of exogenous salicylic acid on manganese toxicity, element contents and antioxidative system in cucumber. Environmental and Experimental Botany 63: 317-326.
Singleton, V. L., Orthofer, R. and Lamuela-Raventos, R. M. (1999) Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of folin-ciocalteu reagent. Methods in Enzymology 299: 152-178.
Solecka, D. and Kacperska, A. (2003) Phenylpropanoid deficiency affects the course of plant acclimation to cold. Physiologia Plantarum 119: 253-262.
Thulke, O. and Conrath, U. (1998) Salicylic acid has a dual role in the activation of defence‐related genes in parsley. The Plant Journal 14: 35-42.
Vanacker, H., Lu, H., Rate, D. N. and Greenberg, J. T. (2001) A role for salicylic acid and NPR1 in regulating cell growth in Arabidopsis. The Plant Journal 28: 209-216.
Wagner, G. J. (1979) Content and vacuole/extravacuole distribution of neutral sugars, free amino acids and anthocyanin in protoplasts. Plant Physiology 64: 88-93.
Wang, L. J., Fan, L., Loescher, W., Duan, W., Lie, G. J., Cheng, J. S., Lou, H. B. and Li, S. H. (2010) Salicylic acid alleviates decreases in photosynthesis under heat stress and accelerates recovery in grapevine leaves. Plant Biology 10: 1-15.
Wang, Z., Ma, L., Zhang, X., Xu, L., Cao, J. and Jiang, W. (2015) The effect of exogenous salicylic acid on antioxidant activity, bioactive compounds and antioxidant system in apricot fruit. Scientia Horticulturae 181: 113-120.
War, A. R., Paulraj, M. G., War, M. Y. and Ignacimuthu, S. (2011) Jasmonic acid-mediated-induced resistance in groundnut (Arachis hypogaea L.) against Helicoverpa armigera. Journal of Plant Growth Regulation 30: 512-523.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,561 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,344 |