Megdiche و همکاران (۲۰۰۸) بیان نمودند که کاهش هدایت روزنه‌ای و به­دنبال آن، کاهش تعرق در شرایط تنش شوری، به­عنوان مکانیسم سازگاری برای غلبه بر تنش شوری تلقی می‌شود که به احتمال زیاد‌ این کاهش تعرق، باعث حفظ محتوای نسبی آب برگ می‌شود. در پژوهش دیگری نشان داده شد که محتوای نسبی آب برگ بیشتر، با سطح برگ، وزن خشک برگ، میزان کلروفیل و هم­چنین، شاخص‌های رشدی دیگر، همبستگی مثبت دارد (Flexas et al., 2009). هم­چنین، Castrillo و Turujillo (1994) همبستگی مثبتی را بین محتوای نسبی آب برگ با فعالیت آنزیم روبسیکو ، پروتئین‌ها و غلظت کلروفیل برگ مشاهده نمودند.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

در شرایط تنش، بالا بودن محتوای نسبی آب برگ، به معنای توانایی برگ، در حفظ مقادیر بیشتر آب می‌باشد. در ‌این پژوهش، با افزایش غلظت نمک، در محلول غذایی در هر دو رقم، مشاهده شد که میزان یون‌های پتاسیم به خاطر رقابت با یون‌های سدیم کاهش چشمگیری یافتند. با افزایش غلظت پتاسیم در یاخته‌های روزنه، میزان جذب آب از یاخته‌های پیرامون، افزایش یافته و به دنبال آن ، فشار تورژسانس یاخته‌های روزنه، بالا رفته و در نهایت، منجر به باز شدن روزنه‌ها می‌گردد (Marschner, 1995). بنابراین با افزایش شوری، غلظت پتاسیم یاخته‌های روزنه کاهش یافته در نتیجه، روزنه‌ها بسته شده تا تعرق برگ‌ها کاهش یافته و میزان محتوای نسبی آب برگ‌ها حفظ شود.
Janda و همکاران (۲۰۰۷) بیان نمودند که کاربرد اسید سالیسیلیک، در گیاهان، باعث افزایش اسید آبسزیک (ABA) شده و از ‌این طریق، واکنش‌های ضدتنشی را در گیاهان توسعه می‌دهند.
به نظر می‌رسد که اسید سالیسیلیک، با افزایش تولید اسید آبسزیک در ریشه‌ها، از طریق مسیر سیگنالینگ، باعث بالا بردن غلظت یون‌های کلسیم (Ca2+) در سیتوپلاسم یاخته‌های روزنه شده که در شرایط تنش شوری باعث بسته شدن روزنه‌ها می‌گردد و از ‌این طریق باعث کاهش تعرق و حفظ محتوای نسبی آب برگ‌ها می‌شود. اثرات متقابل اسید سالیسیلیک و کلسیم در سیگنالینگ، در کشت تعلیق یاخته‌ای تنباکو نشان داده شده است (Chen et al., 2001).
نقش اسید سالیسیلیک در میزان تعرق و باز و بسته شدن روزنه‌ها، بسته به غلظت این ترکیب و نوع گونه گیاهی، تفاوت می کند (Barkosky and Einhellig, 1993). بدین ترتیب، کاربرد اسید سالیسیلیک، ممکن است تاثیر متفاوتی در محتوای نسبی آب برگ (RWC) در گیاهان مختلف داشته باشد. در‌ این پژوهش، به­ ویژه در سطوح شوری پایین­تر (۲۵ و ۵۰ میلی‌مولار)، تأثیر اسید سالیسیلیک، در غلظت­های ۲۰۰ و ۳۰۰ میلی­گرم در لیتر در محتوای نسبی آب برگ در هر دو رقم مثبت بود.
کاربرد سدیم نیتروپروسید نیز، تأثیر مثبتی بر حفظ محتوای نسبی آب برگ در مطالعه حاضر داشت. Duan و همکاران (۲۰۰۷) بیان نمودند که کاربرد نیتریک اکسید، باعث بسته شدن روزنه‌های برگ می‌شود. Mata و Lamattina (2001) نیز در پژوهش‌های خود بر روی باقلا نشان دادند که کاربرد بیرونی سدیم نیتروپروسید، باعث بسته شدن روزنه‌ها و کاهش تعرق می­­گردد. نیتریک اکسید، با افزایش غلظت کلسیم (Ca2+) سیتوپلاسمی‌ یاخته‌های روزنه، از طریق مسیر سیگنالینگ وابسته به GMP، باعث بسته شدن روزنه‌ها، کاهش تعرق و در نهایت، حفظ محتوای نسبی آب برگ می‌شود (Neill et al., 2003a). بدین ترتیب، در ‌این پژوهش، احتمال دارد که کاربرد سدیم نیتروپروسید، از طریق مکانیسم ذکر شده در بالا، باعث حفظ و بهبود محتوای نسبی آب برگ، در هر دو رقم شده باشد.
۵-۳- ویژگی‌های بیوشیمیایی
۵-۳-۱- تأثیر تیمارهای شوری و اسید سالیسیلیک و سدیم نیتروپروسید بر میزان پرولین
با افزایش سطح شوری، افزایش چشم‌گیری در میزان پرولین برگ‌ها در هر دو رقم مشاهده شد (شکل­های ۴-۱۹ و ۴-۲۰). Bohnert و همکاران (۱۹۹۵) بیان نمودند که نقش آنتی­اکسیدانی پرولین، در توانایی آن برای غیرفعال نمودن رادیکال‌های هیدروکسیل، که در انتقال الکترون در کلروپلاست و میتوکندری اختلال‌ ایجاد نموده بروز می کند. در سیستم‌های انتقال الکترون در کلروپلاست و در میتوکندری، مشخص شده است که رادیکال‌های آزاد اکسیژن مانند سوپر­اکسید، هیدروکسیل، پراکسید هیدروژن و اکسیژن نوزاد تولید می‌شوند (Mittler, 2002).
در پژوهش حاضر، افزایش پرولین در سطوح شوری مختلف در هر دو رقم انگور، به نظر می رسدکه باعث بالا رفتن ظرفیت آنتی‌اکسیدانی گردیده و در نتیجه، منجر به پالایش رادیکال‌های آزاد اکسیژن، به ویژه هیدروکسیل شده و از ‌این طریق به میزان زیادی از اثرات منفی شوری کاسته می‌شود. یک ارتباط قوی و مثبتی بین مقاومت به تنش و تجمع پرولین در گیاهان دیده شده است (Ashraf and Fooland, 2007). افزایش توان آنتی­اکسیدانی درگیاهان و نیز حذف رادیکال‌های آزاد اکسیژن با کمک پرولین، توسط پژوهشگران دیگری مانند Reddy و همکاران (۲۰۰۴)، Verbruggen و Hermans (2008) گزارش گردیده است.
Janda و همکاران (۲۰۰۷) بیان نمودند که کاربرد اسید سالیسیلیک در گیاهان، باعث افزایش پرولین شده و از‌ این طریق با تنش، مقابله می‌نمایند. در پژوهش‌های دیگری، Tohma و Esitken (2011) در توت فرنگی، همچنین، Yusuf و همکاران (۲۰۰۸) در جنس Brassica Juncea نشان دادند که کاربرد اسید سالیسیلیک، باعث افزایش تجمع پرولین شده است که با نتایج ‌این پژوهش مطابقت دارد. در پژوهش حاضر، تأثیر اسید سالیسیلیک در افزایش میزان پرولین در رقم تامپسون­سیدلس بیشتر از رقم قره‌شانی بود.
در ‌این پژوهش، کاربرد سدیم نیتروپروسید، به­ طور معنی‌داری باعث افزایش پرولین در هر دو رقم شد. Zhang و همکاران (۲۰۰۸) در بررسی‌های خود نشان دادند که کاربرد سدیم نیتروپروسید، باعث تحریک سنتز آنزیم پیرولین -۵- کربوکسیلات سینتاز (P5CS) شده که یک آنزیم کلیدی در مسیر سنتز پرولین محسوب می‌شود. در پژوهش دیگری، روی دو رقم گوجه‌فرنگی، در شرایط تنش شوری، نشان داده شد که کاربرد نیتریک اکسید، باعث افزایش تجمع پرولین شده که با نتایج این پژوهش هم سویی دارد (Wu et al., ۲۰۱۱). تأثیر سدیم نیتروپروسید، در افزایش میزان پرولین، در تامپسون­سیدلس، بهتر از قره‌شانی بود.
Misra و Saxena (2009) بیان نمودند که در شرایط تنش شوری، فعالیت آنزیم پرولین آکسیداز کاهش یافته در نتیجه تجزیه پرولین کم شده، از طرفی فعالیت آنزیم پیرولین-۵- کربوکسیلات سینتاز بالا رفته، در نهایت میزان پرولین افزایش می‌یابد که می‌تواند از دلایل افزایش پرولین، در شرایط شوری، در پژوهش حاضر دانست. لذا به نظر می‌رسد که تجمع اسید آمینه پرولین، در هر دو رقم، در شرایط تنش شوری، می‌تواند به عنوان مکانیسم ‌موثر، در جهت کاهش فعالیت رادیکال‌های آزاد اکسیژن، افزایش فعالیت آنتی‌اکسیدانی گیاه، حفظ ثبات و سلامتی غشاء، حفظ ساختار ماکرومولکول‌هایی مانند پروتئین‌ها، DNA، RNA و لیپیدها و در نهایت تنظیم ری داکس (Redox) یاخته­ای دانست.
۵-۳-۲- تأثیر تیمارهای شوری و اسید سالیسیلیک و سدیم نیتروپروسید بر میزان گلیسین بتائین
تنش شوری، به­ طور معنی‌داری، باعث افزایش میزان گلیسین بتائین در برگ گردید و‌ میزان افزایش گلیسین بتائین، با افزایش غلظت نمک در محلول غذایی بیشتر شد (شکل­های ۴-۱۷ و ۴-۱۸).
اسمولیت‌های سازگار (مثل گلیسین بتائین) باعث کاهش اثرات مخرب شوری، ناشی از رادیکال‌های آزاد اکسیژن روی K+ transporter شده در نتیجه صدمه‌های ناشی از تنش را کم می‌نمایند (Cuin and Shabala, 2008). توانایی گیاه برای حفظ نسبت بالای K+/Na+ در سیتوپلاسم ضروری است و به­عنوان مکانیسم مقاومت به شوری محسوب می‌شود (Shabala and Cuin, 2007).
در ‌این پژوهش، با کاربرد اسید سالیسیلیک، میزان گلیسین بتائین، همانند پرولین، افزایش یافته و به­نظر می‌رسد که ‌این افزایش ناشی از تحریک سیستم آنتی اکسیدانی گیاه بوده که از طریق حذف رادیکال‌های آزاد اکسیژن، میزان صدمه به غشاء یاخته‌ای را کاهش داده و باعث حفظ ساختار پروتئین‌ها و آنزیم‌ها و در نتیجه حفاظت از دستگاه فتوسنتز می‌شود. تأثیر اسید سالیسیلیک، در افزایش میزان گلیسین بتائین، در قره‌شانی، بهتر از تامپسون­سیدلس بود. بنابراین در ‌این دو رقم، افزایش گلیسین بتائین نقش مهمی ‌را در مقاومت به شوری ‌ایفاء می کند. غلظت گلیسین بتائین در برگ، با مقدار آب برگ، ارتباط مستقیم دارد (Ladyman et al., 1983). به­نظر می‌رسد که یکی از دلایل کاهش گلیسین بتائین، در سطوح شوری بالا، کاهش محتوای نسبی آب برگ (RWC) باشد.
کاربرد سدیم نیتروپروسید، در ‌این پژوهش، تأثیر مثبتی در افزایش گلیسین بتائین داشت. تأثیر سدیم نیتروپروسید در افزایش میزان گلیسین بتائین، در سطوح شوری متفاوت در قره‌شانی، بهتر از تامپسون سیدلس بود. به احتمال فراوان، در ‌این مورد نیز، نقش مثبت گلیسین بتائین، در هر دو رقم، از طریق تقویت سیستم آنتی اکسیدانی گیاه و پالایش رادیکال‌های آزاد اکسیژن اعمال می‌گردد.
۵-۳-۳- تأثیر تیمارهای شوری و اسید سالیسیلیک و سدیم نیتروپروسید بر میزان قندهای محلول
نتایج به دست آمده از تحلیل داده‌ها، بیانگر آن است که تنش شوری، باعث افزایش میزان قندهای محلول شده، که ‌این افزایش با شدت تنش، همبستگی مثبت داشت (شکل­های ۴-۱۵ و ۴-۱۶). تجمع قندهای محلول نقش مهمی در تنظیم اسمزی یاخته‌های گیاهی و تسهیل جذب آب، ایفاء می کند (Pessarakli, 1999). بنابراین احتمال می‌دهیم که در شرایط تنش شوری، سنتز بیشتر قندهای محلول، می‌تواند به­عنوان مکانیسمی ‌در جهت کاهش پتانسیل آب یاخته‌ای و در نتیجه حفظ محتوای آب گیاه باشد.
Pessarakli (1999)، در پژوهش‌های خود بیان نمود که در یاخته‌های گیاهی تحت تنش شوری، مولکول‌های پلیمری قندها به مولکول‌های کوچکتر، شکسته می‌شوند، به­عنوان مثال، نشاسته به ساکارز و سپس به مولکول‌های کوچکتر مانند گلوکز و فروکتوز شکسته می‌شوند، بنابراین، تجمع قندهای محلول در پاسخ به تنش شوری، نقش مهمی، در تنظیم اسمزی یاخته‌ای گیاهی به­عهده دارد. در شرایط کمبود آب (ناشی از تنش شوری یا خشکی)، تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS)، در گیاهان، افزایش می‌یابد. بنابراین در ‌این گیاهان، تجمع قندهای محلول، افزایش یافته تا پروتئین‌ها را در مقابل آسیب‌های اکسیدی ناشی از رادیکال‌های آزاد محافظت نماید (Bohnert et al., 1995).
Binzel و همکاران (۲۰۰۲) در بررسی‌های خود نشان دادند که قندها در مقایسه با پروتئین‌ها شاخص حساس‌تری در تعیین شدت تنش و پتانسیل تحمل، محسوب می‌گردند. بنابراین، انتظار می‌رود که در برگ‌های هر دو رقم، افزایش بیشتر قندهای محلول، باعث افزایش مقاومت بیشتر آن‌ها به شوری گردد.
Munns و همکاران (۲۰۰۳) معتقدند که غلظت بیشتر کربوهیدرات‌ها در پاسخ به تنش شوری به احتمال زیاد، ناشی از کاهش رشد است. در نتایج ما نیز مشاهده شد که با افزایش شدت تنش شوری، شاخص‌های رشدی، در اثر عوامل مختلفی مانند کاهش فتوسنتز، کاهش جذب مواد غذایی و افزایش جذب یون‌های Na+ و Cl– کاهش یافتند. بنابراین، غلظت قندهای محلول، در پاسخ به شوری افزایش یافتند.
هم‌چنین، Sanchez و همکاران (۲۰۰۵)، بیان نمودند که افزایش قندهای محلول در پاسخ به تنش شوری، می‌تواند به جابجایی کمتر آن از برگ، مصرف کمتر آن‌ها در برگ و ریشه در اثر کاهش رشد و تغییرات دیگری مانند هیدرولیز نشاسته نسبت داد. در شرایط تنش شوری، مهمترین نقش کربوهیدرات‌ها، شامل تنظیم و حفظ تعادل اسمزی، ذخیره کربن و خنثی نمودن رادیکال‌های آزاد می‌باشد (Parida and Das, 2005).
بنابراین، افزایش قندهای محلول در هر دو رقم، در مطالعه حاضر، پاسخ مثبتی در جهت کاهش تنش‌های اکسیدی و در نتیجه، کاهش گونه‌های فعال اکسیژن و نیز کاهش پتانسیل آب یاخته‌ای به­منظور حفظ ثبات و یکپارچگی غشاء یاخته‌ای، حفظ فشار تورگر یاخته‌ای و حفظ ساختار پروتئین‌ها می‌باشد.
در ‌این پژوهش، مشاهده نمودیم که با افزایش شوری در محلول غذایی، عناصر غذایی مانند پتاسیم (K+) و روی (Zn2+) در برگ‌ها و ریشه‌های هر دو رقم انگور کاهش یافتند. از طرفی، یون‌های پتاسیم (به­ دلیل رقابت با یون‌های سدیم) به میزان زیادی توسط یون‌های سدیم (Na+) جایگزین شدند. فعالیت آنزیم نشاسته سینتاز، به کاتیون‌های تک ظرفیتی به ویژه K+ وابسته است (این آنزیم جابجایی گلوکز را به مولکول‌های نشاسته کاتالیز می کند) (Marschner, 1995).
نشاسته ADP – گلوکز گلوکز-۱- فسفات
آنزیم نشاسته سینتاز
بنابراین در برگ‌ گیاهانی که در آن‌ها بخش عمده پتاسیم (K+) به وسیله Na+ (سدیم) جایگزین شده، تجمع نشاسته بسیار کم و انباشت قندهای محلول به­ ویژه ساکارز، بسیار بیشتر می‌شود. هم‌چنین، روی (Zn2+)، در ساختمان آنزیم کربنیک آنهیدراز و نیز در فعال نمودن آنزیم‌های مهمی‌ مانند فروکتوز ۱و۶- بیس فسفاتاز و آلدولاز دخالت دارد (Marschner, 1995). بنابراین در برگ‌ها با کمبود روی (Zn2+)، با وجود کاهش شدید در میزان فتوسنتز، قندهای محلول انباشته می‌شوند. به احتمال فراوان یکی از دلایل مهم تجمع قندهای محلول در ‌این پژوهش، کمبود پتاسیم و روی است.
مکانیسم چگونگی تأثیر اسید سالیسیلیک در میزان قندهای محلول در یاخته‌های گیاهی در حال حاضر مشخص نیست. احتمال دارد که تیمارهای اسید سالیسیلیک، مانع فعالیت آنزیم‌های هیدرولیزکننده پلی‌ساکاریدها شده و یا‌ این که، در اتصال قندهای محلول به یکدیگر و تشکیل پلی ساکاریدها دخالت داشته باشد. در مورد کاربرد سدیم نیتروپروسید نیز، مشابه کاربرد اسید سالیسیلیک، مکانیسمی ‌که باعث تغییرات در میزان قندهای محلول می‌شود هنوز روشن نشده است.
۵-۳-۴- تأثیر تیمارهای شوری و اسید سالیسیلیک و سدیم نیتروپروسید بر میزان پروتئین کل
در بررسی نتایج این پژوهش مشاهده نمودیم که تغییرات میزان پروتئین کل، از یک روند ثابتی برخوردار نیست به­ طوری که در قره‌شانی تا سطح شوری ۵۰ میلی‌مولار، مقدار آن افزایش و از شوری ۵۰ تا ۱۰۰ میلی‌مولار، روند کاهشی را دنبال نمود، اما در تامپسون­سیدلس، فقط تا سطح شوری ۲۵ میلی‌مولار، تغییرات پروتئین کل، یک روند افزایشی و از ۲۵ تا ۱۰۰ میلی‌مولار، کاهشی بود (شکل­های ۴-۱۳ و ۴-۱۴).
کاهش در میزان پروتئین کل، در سطوح شوری بالا، ممکن است ناشی از افزایش فعالیت آنزیم‌های پروتئاز و یا کاهش در سنتز پروتئین باشد (Chretien and Guillot, 2000). برخی از پژوهش­گران معتقدند که کم آبی ناشی از شوری (خشکی فیزیولوژیکی) عامل مهمی در کاهش پروتئین‌های محلول محسوب می‌شود (Brey, 2003; Ibrahimy, 2003). در پژوهشی، Murata و همکاران (۲۰۰۷)، نشان دادند که رادیکال‌های آزاد اکسیژن، عامل از هم پاشیدن پروتئین‌ها در برگ‌ می‌باشند. در این پژوهش، با افزایش سطوح شوری در محلول غذایی، عناصر غذایی مفیدی مانند پتاسیم (K+)، روی (Zn2+)، آهن (Fe)، منیزیم (Mg2+) و نیترات (NO3–) کاهش یافته که هر کدام نقش مهمی در سنتز پروتئین در گیاه ایفاء می‌نمایند.
میزان سنتز پروتئین و مقدار پروتئین در گیاهانی که کمبود Zn2+ دارند کاهش شدید می‌یابد. سه مکانیزم مهم مسئول تأثیر کمبود Zn2+ بر مقدار پروتئین و سنتز پروتئین عبارتند از:
۱- روی (Zn2+) از اجزاء ضروری آنزیم RNA پلی‌مراز است در هر مولکول این آنزیم، دو اتم روی وجود دارد.
۲- روی از اجزاء ریبوزوم‌ها است و برای نگهداری ساختمان آن‌ها ضروری است.
۳- افزایش در میزان فعالیت آنزیم RNase (افزایش در تخریب RNA) (Marschner, 1995).
پتاسیم، نیز، نقش مهمی در سنتز پروتئین، در گیاهان عالی ایفاء می کند. پتاسیم در فرایند ترجمه، در چسباندن tRNA به ریبوزوم‌ها دخالت دارد. هم‌چنین در کمبود پتاسیم، سنتز آنزیم ریبولوز- ۱ و ۵- بیس فسفات کربوکسیلاز (این آنزیم، بخش عمده پروتئین کلروپلاست می باشد) آسیب می‌بیند (Marschner, 1995).
هم‌چنین، عنصر منیزیم (Mg2+) به­عنوان عنصری پیونددهنده، برای تجمع زیر واحدهای ریبوزوم (فرآیندی که برای سنتز پروتئین ضروری است) لازم می‌باشد. از طرفی، منیزیم، برای فعالیت آنزیم‌های RNA پلی‌مراز و در نتیجه برای سنتز RNA در هسته لازم است (Marschner, 1995). هم‌چنین نیتروژن (N) ، نیز به­عنوان اجزاء حیاتی پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک عمل می کند (Marschner, 1995). در کمبود آهن، تعداد ریبوزوم‌ها (که جایگاه ساختن پروتئین‌ها هستند) به­شدت کاهش یافته، در نتیجه سنتز پروتئین کاهش می‌یابد (Marschner, 1995). بنابراین در سطوح بالای شوری در هر دو رقم، به­علت کاهش جذب عناصر یاد شده میزان پروتئین کل، کاهش می‌یابد.
در پژوهش حاضر، کاربرد بیرونی اسید سالیسیلیک، احتمال دارد که از طریق مکانیسم‌هایی مانند افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان (Szepesi et al., 2008)، افزایش تحرک نیترات درونی بافت (Shi et al., 2006)، بالا بردن جذب عناصر غذایی ضروری
(Yildirim et al., 2008) و نیز افزایش تولید اسمولیت‌های سازگار برای تنظیم پتانسیل اسمزی یاخته (Yang et al., 2004) ، باعث بهبود پروتئین کل در شرایط تنش شوری شده باشد.
کاربرد نیتریک اکسید، نیز به­نظر می‌رسد از طریق حذف رادیکال‌های آزاد اکسیژن (Martinez et al., 2000)، تحریک فعالیت سیستم آنتی‌اکسیدانی (Shi et al., 2007)، افزایش نسبت یونی K+/Na+ (Wang et al., 2009) و حفظ محتوای نسبی آب برگ
(Neill et al., 2003a)، باعث کاهش اثرات منفی شوری بر میزان پروتئین کل شده است.
۵-۳-۵- تأثیر تیمارهای شوری و اسید سالیسیلیک و سدیم نیتروپروسید بر میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان
نتایج این پژوهش نشان داد که با افزایش شوری، میزان آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی اندازه‌گیری شده، افزایش یافتند، اما این روند افزایشی تا سطح شوری ۷۵ میلی‌مولار بود، از این سطح شوری تا شوری ۱۰۰ میلی‌مولار، میزان این آنزیم‌ها، رو به کاهش نهادند (شکل­های ۴- ۲۱ تا ۴-۲۶). در رقم قره‌شانی، آنزیم کاتالاز تا سطح شوری ۱۰۰ میلی‌مولار، از یک روند افزایشی برخوردار بود.

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...