نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 هیات علمی
2 دکترای اکولوژی گیاهان زراعی، گروه اکوفیزیولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز.
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
scisic acid
Abstract
Field experiment was carried out as split-plot based on randomized complete block design with three replications in 2018, to evaluate physiological performance and oil yield of common purslane, in response to water limitation and foliar application of salicylic acid and abscisic acid. Treatments were four levels of water supply (irrigation after 70, 100, 130 and 160 mm evaporation from class A pan) and three levels of foliar application (control (foliar application of water), foliar application of salicylic acid (1 μmolar) and foliar application of abscisic acid (50 μmolar). Irrigation and foliar application treatments were allocated to main and sub plots, respectively. Decreasing water availability resulted in decreasing chlorophyll content (34.2%). However, proline content of leaves enhanced under limited irrigation conditions. Mean leaf chlorophyll content significantly enhanced by exogenous spray of salicylic acid (9.6%) and decreased with foliar application of abscisic acid (5.4%), compared with control. Decreasing water supply led to reduction in anti-oxidant enzymes activity and grain yield. Foliar application of salicylic acid and abscisic acid caused significant increase in anti-oxidant enzymes activity and grain yield. Oil percentage in the grains of purslane increased (16.6%) as a result of water deficit, but grain oil yield decreased (70.1%) with increasing irrigation intervals. Oil yield significantly enhanced by foliar application of salicylic acid and abscisic acid. There was no significant difference between salicylic acid and abscisic acid foliar application. Therefore, regarding to beneficial effects of salicylic acid and abscisic acid on grain and oil yield of pursalane,
…..
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
خرفه با نام انگلیسی Common Purslane (همچنین Little Hogweed) و نام علمی Portulaca oleracea L. یکی از گیاهان دارویی با ارزش از خانواده Portulacaceae است (Chan et al., 2000). این گیاه برای تثبیت دی‌اکسیدکربن از مکانیسم فتوسنتزی 4C که قابل تبدیل به CAM نیز میباشد استفاده میکند. از دیدگاه گیاه‌شناسی، خرفه گیاهی یکساله، گرما دوست، علفی، دارای شاخههای فرعی با ساقههای شیرهدار است که در انتهای قاعده گیاه حالت خوابیده و در راس وضعیتی افراشته دارد (Chan et al., 2000).از خرفه به عنوان سبزی برگی در تهیه انواع سالاد و به‌صورت پخته مانند اسفناج استفاده میکنند. شاخ و برگ خرفه دارای 18 تا 27 درصد پروتئین، 6/23 درصد کربوهیدرات، حدود شش درصد چربی و 3/20 درصد فیبر خام میباشد (Brabosa-Filho et al., 2008). خرفه حاوی ویتامینهای مهمی مانند A، 1B، 2B، C، نیاسین آمید، اسید نیکوتینیک، آلفاتوکوفرول و بتاکاروتن و برخی مواد معدنی همچون پتاسیم، کلسیم، منیزیم، مس، سدیم و آهن میباشد. در مجموع 27 نوع اسید چرب در روغن دانه خرفه مشاهده شده است که اسید پالمتیک، اسید لینولئیک یا امگاشش و اسید لینولنیک یا امگا سه، بیشترین اسیدهای چرب خرفه را تشکیل میدهند (Rinaldi et al., 2010). در زمینه کاربردهای دارویی خرفه میتوان بهطور خلاصه به اثر ضد اضطرابی و خوابآوری، شلکنندگی عضلانی، افزاینده کلسترول HDL و کاهنده کلسترول تام و کلسترول LDL و در نتیجه کاهش خطر بیماریهای قلبی و عروقی اشاره نمود (Karimi et al., 2008).
رشد و قدرت تولید گیاه تحت تأثیر عوامل تنشزای زیستی و غیرزیستی مختلف قرار میگیرند. کمبود آب، یکی از تنشهای غیرزیستی عمده است که اثرات نامطلوبی بر رشد و عملکرد گیاهان دارد و تقریباً تولید 25 درصد اراضی جهان را محدود ساخته است
(Jaleel et al., 2009) و بیشتر مساحت ایران نیز در منطقه خشک و نیمهخشک قرار دارد (Azarakhshi et al., 2013). تنش کمآبی زمانی در گیاه رخ میدهد که میزان تعرق از سطح برگها از ظرفیت و توانایی ریشه برای جذب آب از خاک فراتر رود و شرایط جوی، موجب اتلاف مداوم آب از طریق تعرق و تبخیر شود (Jaleel et al., 2009)؛ بنابراین رقابت بین گیاهان برای کسب آب (به دلیل فشار منفی) شروع میشود. واکنش گیاهان به تنش خشکی به شدت و مدت تنش، گونه گیاهی و مرحله رشد بستگی دارد (Wang et al., 2016).
خشکی به عنوان یک تنش چندبعدی، اثرات متنوعی روی گیاهان دارد و بسیاری از ویژگیهای مورفولوژیکی و فرایندهای فیزیولوژیکی مرتبط با رشد و توسعه گیاه را تحت تأثیر قرار میدهد. این تنش با کاهش پتانسیل آب سلول و آماس در گیاهان، باعث افزایش غلظت املاح در مایعات درون سلولی و برون سلولی میشود. تحت تنش، توسعه سلول کند و یا متوقف میشود و رشد گیاه به تأخیر میافتد. در خشکی طولانی مدت، بسیاری از گیاهان، آب خود را از دست میدهند و از بین میروند (Lisar et al., 2012). خشکی نه تنها روابط آبی گیاه را از طریق کاهش محتوای آب و آماس تحت تأثیر قرار میدهد، بلکه ضمن محدود ساختن تبادلات گازی، تعرق را کاهش میدهد و از جذب و تثبیت کربن جلوگیری میکند (Lisar et al., 2012). تنش خشکی سبب بسته شدن روزنهها، کاهش شدت تعرق، کاهش پتانسیل آب بافتهای گیاه، کاهش فتوسنتز و مهار رشد، سنتز پروتئینها و mRNA جدید، تشکیل ترکیبات مهارکننده رادیکال (آسکوربات، گلوتاتیون و آلفا توکوفرول) و تجمع املاح میشود و بیان ژنهای ویژه تنش را القا میکند. تولید بیش از حد گونههای فعال اکسیژن و تشکیل ترکیبات مهارکننده رادیکال، اثرات منفی کمآبی را تشدید میکند (Lisar et al., 2012). کاهش معنیدار پارامترهای مختلف رشد مانند تعداد برگ و نیز وزن تر و خشک بوته تحت تنش کمبود آب در گیاهان دارویی گشنیز (Nourzad et al., 2014) و شوید (Setayesh-mehr et al., 2013) گزارش شده است.
افزایش مقاومت گیاهان به تنش خشکی، از راههای مختلف شامل بهنژادی و استفاده از تنظیمکنندههای رشد، عملی است. در مقایسه با روشهای بهنژادی که اغلب بلندمدت و هزینهبر هستند، استفاده از مواد شیمیایی مانند اسید سالیسیلیک و اسید آبسیزیک آسانتر و ارزانتر است (Abaspor & Rezaei, 2014). اسید سالیسیلیک یا اسید اورتوهیدروکسی بنزوئیک، یک ترکیب فنلی گیاهی است که به عنوان یک تنظیم کننده هورمونی مورد توجه است و در راهبردهای دفاعی برای مقابله با اثرات منفی تنشهای زیستی و محیطی نقش دارد. کاربرد سالیسیلات خارجی موجب افزایش مقاومت گیاهان نسبت به تنش خشکی و شوری میشود (Tari et al., 2002). تحت تنش خشکی، اسید سالیسیلیک موجب افزایش صفات رشدی مانند وزن خشک اندام هوایی و تعداد برگ در گیاهان دارویی مرزنجوش و ریحان شده است (El-Lateef-Gharib, 2006). سالیسیلات، نقش کلیدی در گیاهان متأثر از تنش از جمله اثر بر جذب عناصر معدنی، پایداری غشا و روابط آبی، عملکرد روزنهها و بازدارندگی سنتز اتیلن و بهبود رشد دارد (Rahbarian & Salehi-Sardoei, 2014). سالیسیلیک اسید بسیاری از فرایندهای فیزیولوژیکی و رشد گیاهان را تنظیم میکند و سبب سازگاری گیاهان به تنشهای محیطی میشود. در مطالعهای، محلولپاشی اسید سالیسیلیک و اسید جاسمونیک با افزایش کلروفیلهای a و b در بادرشبو، موجب افزایش مقاومت به خشکی شده است
(Abaspor & Rezaeei, 2014).
اسید آبسیزیک یکی از بازدارنده های طبیعی است که از سایر بازدارندههای طبیعی گیاهان، یکصد مرتبه قویتر است و فرآیندهایی مانند رکود بذرها، جوانهها و نیز ریزش اندامها را کنترل میکند. اسید آبسیزیک با تأثیر بر جذب و توزیع یونها در بافتهای گیاهی، تحریک سنتز آنزیمهای آنتیاکسیدان و سنتز اسمولیتهای سازگار، در القای مقاومت به تنش خشکی در گیاهان نقش دارد (Kang et al., 2005). Ghassemi-Golezani et al. (2018) گزارش کردند که محلولپاشی زنیان با آبسیزیک اسید و سالیسیلیک اسید، فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان مانند آسکوربات پراکسیداز، کاتالاز، پراکسیداز و پلیفنل اکسیداز، محتوای قند و آنتوسیانین را بالا برد و تحمل این گیاه را به سطوح پایین دسترسی به آب افزایش داد.
استفاده از تنظیم کنندههای رشد مانند سالیسیلیک و آبسیزیک اسید، سبب افزایش مقاومت گیاهان به تنشهای زیستی و غیرزیستی میشود و بهعنوان راهبردی برای جلوگیری از اثرات مخرب تنشهای محیطی در نظر گرفته میشود (Singh & Usha, 2003). با توجه به مشکلات کمآبی در کشور و کاربرد گسترده خرفه در صنایع دارویی، آرایشی، بهداشتی و غذایی
(Karimi et al., 2008) و به منظور بررسی اثرات اسید سالیسیلیک و اسید آبسیزیک بر برخی از صفات فیزیولوژیکی مرتبط با تحمل به تنش خشکی و عملکرد روغن، این تحقیق به اجرا درآمد.
مواد و روشها
مشخصات محل اجرای آزمایش مزرعه ای:این پژوهش در سال 1397 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه پیام نور اردبیل اجرا گردید. این محل با ارتفاع 1350 متر از سطح دریای آزاد، دارای زمستانهای خیلی سرد و بهار و تابستانهای معتدل است. میانگین حداقل و حداکثر دمای سالانه در طی یک دوره 15 ساله بهترتیب 9/7 و 5/20 درجه سانتیگراد و میانگین بارش سالیانه حدود 400 میلی متر میباشد (Azarakhshi et al., 2013).
خصوصیات خاک مزرعه:بهمنظور بررسی وضعیت خاک قطعه زمین مورد نظر در مزرعه، نمونه خاکی از عمق صفر تا 30 سانتیمتری تهیه شد که نتایج حاصل از تجزیه آن در جدول 1 آمده است.
جدول 1- نتایج تجزیه فیزیکی و شیمیایی خاک مزرعه محل انجام آزمایش
Table 1. Soil physiochemical analysis of the experimental site
|
Depth (cm) |
pH |
Clay (%) |
Silt (%) |
Sand (%) |
Soil Texture |
EC (dS/m) |
OC (%) |
N (%) |
P (mg/kg) |
K (mg/kg) |
Zn (mg/kg) |
Fe (mg/kg) |
|
0-30 |
7.76 |
14 |
25 |
61 |
Sandy loam |
1.18 |
0.83 |
0.06 |
17.7 |
318 |
0.92 |
8.6 |
عملیات مزرعه ای: شخم زمین محل اجرای آزمایش در پاییز سال 1396 صورت گرفت و عملیات تکمیلی تهیه زمین (دیسک) و کرتبندی، در بهار سال 1397 انجام شد. هر واحد آزمایشی دارای هشت ردیف کاشت سه متری بود. فاصله بین ردیفهای کاشت 25 سانتیمتر، فاصله بوته ها روی ردیف 16 سانتیمتر (تراکم 25 بوته در مترمربع)، فاصله دو کرت مجاور از هم یک متر و فاصله تکرارها از یکدیگر 5/1 متر در نظر گرفته شد. دو ردیف کناری و 50 سانتیمتر از ابتدا و انتهای هر کرت، بهعنوان حاشیه در نظر گرفته شد. بذر خرفه مورد استفاده در این تحقیق از فروشگاه نهاده کشاورزی شهرستان همدان تهیه شد که توده بومی و مورد کشت منطقه است. بذرها در در تاریخ 15 اردیبهشت ماه با تراکم بالا در شیارهایی به عمق یک سانتیمتر کشت شدند و سپس در مرحله چهار تا شش برگی جهت رسیدن به تراکم مطلوب (25 بوته در مترمربع) تنک شدند.
آزمایش به صورت کرتهای خرد شده بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار به اجرا در آمد. فواصل آبیاری (1I، 2I، 3I و 4I: بهترتیب آبیاری پس از 70، 100، 130 و 160 میلیمتر تبخیر از تشتک کلاس A) به عنوان عامل اصلی در نظر گرفته شد. سطح آبیاری 1I بهعنوان آبیاری مطلوب (بدون تنش کمبود آب) و سایر سطوح آبیاری بهعنوان تیمارهای تنش کمبود آب در نظر گرفته شدند (Rahimi and Kafi, 2009). محلولپاشی با سالیسیلیک اسید (یک میلیمولار)، آبسیزیک اسید (50 میکرومولار) و شاهد (محلولپاشی با آب) به عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شدند. پس از استقرار کامل گیاهچه ها (مرحله پنج برگی گیاه)، بوتهها تنک شدند و پس از آن، آبیاریها بر اساس تیمارهای مورد نظر و میزان تبخیر از تشتک صورت گرفت. محلولپاشی در دو نوبت در مراحلپنج برگی و گلدهی کامل، به منظور اطمینان از اثر بخشی کامل تیمار محلولپاشی سالیسیلیک اسید و آبسیزیک اسید (Ghassemi-Golezani et al. 2018) و هر بار صبح زود و قبل از طلوع آفتاب و در زمانهایی که وزش باد وجود نداشت، با سمپاش دستی انجام گرفت. وجین علفهای هرز همه کرتهای آزمایشی، به صورت دستی و در چندین نوبت انجام شد. برداشت خرفه در 16 مرداد ماه سال 1397، زمانی که 70 درصد کپسولها کاملاً رسیده بودند و رنگ آنها به زرد تغییر یافته بود، به صورت دستی صورت گرفت.
صفات مورد بررسی
پرولین: برای استخراج پرولین برگ از روش (Bates et al. (1973) استفاده شد. غلظت پرولین در هر نمونه بر اساس جذب و غلظتهای معین موجود در منحنی استاندارد و بر اساس میلیگرم در گرم وزن تر محاسبه شد.
شاخص کلروفیل برگ:بدین منظور از کلروفیل سنج قابل حمل SPAD-502 (SPAD-502- Minolta, Co. Japan) که شاخص کلروفیل برگی را نشان میدهد استفاده شد. اندازه گیریها قبل از آبیاری و در ابتدای گلدهی خرفه انجام شد و محتوای کلروفیل برگهای بالغ و سالم بالایی، میانی و پایینی پنج برگ از هر کرت ثبت شد. در نهایت، میانگین 15 عدد به دست آمده، بهعنوان شاخص کلروفیل برگ هر کرت در نظر گرفته شد.
سنجش فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان برگ: یک گرم از بافت برگی در هاون چینی با نیتروژن مایع پودر و سپس با 10 میلیلیتر بافر فسفات سدیم با غلظت 50 میلیمولار و pH برابر 8/6 استخراج شد و مخلوط حاصل، به‌مدت 20 دقیقه با 12000 دور در دقیقه و در دمای چهار درجه سانتیگراد سانتریفیوژ شد. از روشناور حاصل برای سنجش آنزیمها استفاده شد
(Bradford, 1976).
کاتالاز: محلول واکنش، حاوی بافر فسفات 50 میلیمولار (7=pH)، 2O2H 10 میلیمولار و 100 میکرولیتر عصاره آنزیمی بود. تجزیه آب اکسیژنه با کاهش جذب طی مدت 70 ثانیه در طول موج 240 نانومتر پیگیری و به ازای هر میلیگرم پروتئین در عصاره آنزیمی بیان شد (Chance & Maechly, 1995).
پراکسیداز: فعالیت پراکسیداز با استفاده از آزمون گایاکول سنجش شد. تغییرات جذب در طول موج 470 نانومتر به مدت 90 ثانیه توسط دستگاه اسپکتروفتومتر ثبت شد و واحد فعالیت آنزیم با استفاده از ضریب خاموشی تتراگایاکول (mM-1cm-1 6/26) بر حسب واحد mmol tetra guaicol mg-1 protein min-1 محاسبه گردید (Chance & Maechly, 1995).
آسکوربات پراکسیداز: فعالیت آنزیم با استفاده از ضریب خاموشی آسکوربیک اسید (mM-1cm-1 8/2) بر حسب mmol ascorbic acid mg-1 protein min-1 محاسبه شد (Nakano & Asada, 1981).
پلیفنل اکسیداز: برای سنجش فعالیت آنزیم پلیفنل اکسیداز از روش Kar & Mishra ((1976 استفاده شد.
قندهای محلول: میزان قندهای محلول گیاه با استفاده از روش فنل سولفوریک اسید (Kochert, 1978) اندازهگیری شد.
آنتوسیانین: برای سنجش آنتوسیانیناز روش Wagner ( (1979 استفاده شد.
عملکرد دانه: برای تعیین عملکرد دانه در واحد سطح، بوتههای موجود در یک متر مربع از خطوط میانی هر کرت به روش دستی، کفبر و برداشت شدند و پس از خشک شدن در سایه و هوای آزاد، در گونیهایی کوبیده شدند تا دانهها جدا شوند. درصد رطوبت دانهها در زمان اندازهگیری در حدود 14 درصد بود.
درصد و عملکرد روغن: تعیین درصد روغن خرفه با روش انجمن AOAC (1990)[1] و با استفاده از دستگاه سوکسله انجام شد. عملکرد روغن نیز از حاصلضرب درصد روغن در عملکرد دانه بهدست آمد.
تجزیههای آماری: پیش از تجزیه واریانس، آزمون نرمال بودن و یکنواختی واریانس خطای دادهها با آزمون کولموگروف - اسمیرنوف انجام گرفت تا در صورت نیاز، تبدیل داده مناسب صورت گیرد. از نرمافزار MSTAT-C و 21SPSS Ver. برای انجام تجزیههای آماری استفاده شد و میانگین دادهها با استفاده از نرمافزار MSTAT-C و بر اساس آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال خطای پنج درصد مقایسه شدند. به دلیل بیشتر بودن خطای فرعی از اصلی در نتایج تجزیه واریانس داده ها برای اکثر صفات مورد بررسی، از ادغام خطای اصلی و فرعی (pooling) به منظور افزایش درجه آزادی خطا و قدرت آزمون استفاده گردید و معنیداری تیمارها برای صفات بر اساس خطای جدید حاصل از ادغام خطای اصلی و فرعی سنجیده شد.
نتایج و بحث
غلظت پرولین برگ: بر اساس جدول 2، اثرات سطوح آبیاری و محلولپاشی و نیز اثر متقابل آبیاری و محلولپاشی بر غلظت پرولین برگ معنیدار بودند. تنش شدید خشکی، موجب افزایش معنی دار محتوای پرولین برگ گرشد. بیشترین محتوای پرولین برگ در سطح آبیاری 4I و تیمار محلولپاشی با آبسیزیک اسید به دست آمد. بهطور کلی، محلولپاشی با سالیسیلیک اسید و آبسیزیک اسید در همه سطوح آبیاری، منجر به افزایش محتوای پرولین برگ شد ولی اثر این سطوح محلولپاشی در افزایش محتوای پرولین برگ در سطوح آبیاری 3I و 4I بارزتر بود (شکل 1).
جدول 2- تجزیه واریانس صفات فیزیولوژیکی، عملکرد دانه و روغن خرفه تحت سطوح مختلف آبیاری و محلولپاشی تنظیم کننده های رشد
Table 2. Analysis of variance of purslane physiological traits, grain and oil yield under drought stress and growth regulator applications
|
Mean of squares |
||||||||||||
|
Oil yield |
Oil percentage |
Grain yield |
Anthocyanin |
Soluble carbohydrates |
Polyphenol oxidase |
Ascorbate peroxidase |
Peroxidase |
Catalase |
Chlorophyll content |
Proline |
df |
SOV |
|
8.27 |
0.054 |
0.885 |
0.003 |
0.007 |
0.008 |
0.003 |
0.009 |
0.008 |
1.803 |
134.6 |
2 |
Replication |
|
8168.2 ** |
7.968 ** |
4353.9 ** |
7.13 ** |
15.007 ** |
28.49 ** |
6.028 ** |
0.776 ** |
7.701 ** |
413.8 ** |
603544.9 ** |
3 |
Irrigation (I) |
|
15.607 |
0.032 |
5.98 |
0.004 |
0.005 |
0.001 |
0.001 |
0.001 |
0.003 |
7.344 |
1754.5 |
6 |
Error (a) |
|
220.3 ** |
0.014 |
185.7 ** |
0.357 ** |
0.424 ** |
0.309 ** |
0.198 ** |
0.085 ** |
0.193 ** |
89.19 ** |
47650.1 ** |
2 |
Regulator (R) |
|
4.468 |
0.105 |
1.278 |
0.019 |
0.02 |
0.004 |
0.003 |
0.003 |
0.014 |
7.933 |
14873.6 ** |
6 |
R × I |
|
11.564 |
0.256 |
11.835 |
0.009 |
0.011 |
0.004 |
0.002 |
0.004 |
0.013 |
10.582 |
2719.1 |
16 |
Error (b) |
|
5.68 |
4.29 |
6.89 |
1.53 |
2.11 |
1.62 |
1.54 |
6.89 |
4.43 |
8.98 |
7.78 |
|
C.V (%) |
|
* و **: بهترتیب معنیدار در سطح احتمال پنج و یک درصد |
||||||||||||
|
* and **: Significant at 5% and 1% of probability level, respectively. |
||||||||||||
بر اساس نظر Wang et al. (2016) تجمع پرولین، پاسخ متابولیکی گیاهان عالی به کمبود آب است. غلظتهای بالای پرولین تحت تنش خشکی برای گیاهان مفید میباشد زیرا پرولین در پتانسیل اسمزی و در نتیجه تنظیم اسمزی برگ شرکت میکند. همچنین پرولین میتواند از پروتئینها و آنزیمها محافظت کند و پایداری غشا را نیز تحت شرایط گوناگون افزایش دهد. افزایش تجمع پرولین تحت تنش خشکی، ناشی از افزایش فعالیت آنزیم پرولینسنتتاز یا کاهش اکسیداسیون گلوتامات و یا کاهش دخالت آن در سنتز پروتئین است. تجمع پرولین در واکنش به افت پتانسیل آب سلول، یکی از مهمترین فرایندهای زیستی سازگاری درون سلولی است (Seki et al., 2007). در گیاه ریحان نیز با افزایش غلظت اسید سالیسیلیک، میزان پرولین افزایش معنیداری نسبت به شاهد داشته است (Ramrodi & Khamr, 2013). Yeganehpoor et al. (2017) نیز گزارش کردند که کاربرد سالیسیلیک اسید موجب افزایش محتوای پرولین برگ گشنیز تحت شرایط آبیاری مطلوب و محدود شد. محققان این واکنش فیزیولوژیکی را یکی از مکانیزمهای افزایش مقاومت به تنش خشکی در این گیاه عنوان کردند.
شکل 1- محتوای پرولین برگ خرفه تحت سطوح مختلف آبیاری در واکنش به تنظیم کننده های رشد
Figure 1. Proline content of purslane leaves under different irrigation levels in response to growth regulators
شاخص کلروفیل برگ: بر اساس نتایج تجزیه واریانس دادههای مربوط به شاخص کلروفیل برگ (جدول 2)، اثر آبیاری و محلولپاشی بر این صفت معنیدار بود اما اثر متقابل تیمارها بر شاخص کلروفیل برگ خرفه، غیرمعنیدار شد. با کاهش آب قابل دسترس برای گیاه، شاخص کلروفیل برگ خرفه کاهش یافت و میانگین این شاخص در سطح اول (1I) آبیاری بیشتر از سایر سطوح تیمار آبیاری بود (جدول 3).
محلولپاشی با سالیسیلیک اسید، شاخص کلروفیل را نسبت به شاهد، 6/9 درصد افزایش داد. کاربرد آبسیزیک اسید، موجب افت شاخص کلروفیل برگ خرفه شد ولی تفاوت معنیداری با شاهد نداشت (جدول 3). یکی از عوامل کاهش کلروفیل، رقابت آنزیم گلوتامیل کیناز (آنزیم کاتالیزکننده پرولین) و آنزیم گلوتامات لیگاز (اولین آنزیم مسیر بیوسنتز کلروفیل) در شرایط تنش خشکی است (Hafeez et al., 2013) زیرا تجمع پرولین در خرفه، مکانیزم دفاعی مهمی تحت تیمارهای آبیاری محدود است (جدول 3)، پیشماده گلوتامات در بیوسنتز کلروفیل با محدودیت مواجه شده است. کاهش کلروفیل ناشی از تنش خشکی، استفاده از تابش نور را پایین میآورد زیرا جذب انرژی مازاد توسط دستگاه فتوسنتزی، اغلب تولید گونههای فعال اکسیژن را تحریک میکند که این وضعیت با تخریب رنگیزههای جذب کننده نور، تا حدودی قابل کنترل است (Mafakheri et al., 2010). کاهش میزان کلروفیل در خرفه تحت تنش خشکی، با نتایج حاصل در گشنیز (Yeganehpoor et al., 2017) مطابقت دارد. افزایش محتوای کلروفیل برگ خرفه با مصرف اسید سالیسیلیک نیز به دلیل اثرات مثبت این هورمون بر متابولیسم، بیوسنتز، فعالیتهای اکسیداتیو و فعالیتهای بیولوژیکی نظیر رشد و نمو، فتوسنتز، جذب و انتقال یونها، تغییر فعالیت برخی آنزیمهای مهم و ساختار کلروپلاست است (Nematollahi et al., 2012). محلولپاشی اسید سالیسیلیک در ارقام زراعی آفتابگردان تحت شرایط تنش خشکی نیز محتوای کلروفیل برگ را افزایش و خسارت ناشی از خشکی را کاهش داده است (Nematollahi et al., 2012). Ghassemi-Golezani et al. (2018) گزارش کردند که آبسیزیک اسید، موجب کاهش سرعت فتوسنتز و مقدار کلروفیل برگ زنیان میشود که از دلایل اصلی اثر این هورمون بر زوال و پیری برگ است.
جدول 3- میانگین صفات فیزیولوژیکی و عملکرد دانه و روغن خرفه تحت تیمارهای مختلف آبیاری و هورمونی
Table 3. Means of purslane physiological traits, grain and oil yield under different irrigation and hormone treatments
|
|
Chlorophyll content (spad) |
Catalase (unit mg protein−1 min−1) |
Peroxidase (unit mg protein−1 min−1) |
Ascorbate peroxidase (mmol ascorbate oxidized mg−1 min−1) |
Polyphenol oxidase (unit mg protein−1 min−1) |
Soluble carbohydrates (mg.g-1dw-1) |
Anthocyanin (μmol g-1fw) |
Grain yield (g m-2) |
Oil percentage (%) |
Oil yield (kg ha-1) |
|
Irrigation |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I1 |
43.51 a |
0.91 d |
0.64 c |
1.71 d |
2.01 d |
3.77 d |
5.25 d |
72.7 a |
12.6 a |
91.5 a |
|
I2 |
40.01 b |
1.02 c |
0.71 c |
3.07 c |
2.92 c |
4.05 c |
5.54 c |
63.8 b |
12.3 a |
78.4 b |
|
I3 |
32.65 c |
1.64 b |
1.05 b |
3.58 a |
4.65 b |
5.44 b |
6.7 b |
37.2 c |
11.3 b |
42.1 c |
|
I4 |
28.62 d |
2.84 a |
1.26 a |
3.23 b |
5.99 a |
5.99 a |
7.1 a |
25.9 d |
10.5 c |
27.3 d |
|
Regulator |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Control |
35.7 b |
1.46 b |
0.82 b |
2.75 b |
3.71 c |
4.74 b |
5.96 c |
45.4 b |
11.71 a |
54.9 b |
|
abscisic acid |
33.75 b |
1.69 a |
0.95 a |
2.99 a |
4.02 a |
5.1 a |
6.17 b |
51.5 a |
11.7 a |
61.7 a |
|
salicylic acid |
39.14 a |
1.65 a |
0.98 a |
2.95 a |
3.94 b |
5.01 a |
6.31 a |
52.7 a |
11.65 a |
62.8 a |
در هر ستون، میانگین‌های دارای حروف مشترک در هر ستون، اختلاف معنیداری با هم در سطح احتمال پنج درصد بر اساس آزمون چند دامنهای دانکن ندارند. I1, I2, I3, I4: به ترتیب آبیاری بعد از 70، 100، 130 و 160 میلیمتر تبخیر از تشتک تبخیر کلاس Aفعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان
Different letters in the same column indicate significant difference at P ≤ 0.05 (Duncan multiple range test). I1, I2, I3, I4: irrigation after 70, 100, 130 and 160 mm evaporation, respectively.
فعالیت آنزیمهای کاتالاز، پراکسیداز، آسکوربات پراکسیداز و پلیفنلاکسیداز برگهای خرفه بهطور معنیداری تحت تأثیر آبیاری و محلولپاشی هورمونی قرار گرفت (جدول 2) و با افزایش تنش کمآبی، فعالیت آنزیمهای کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و پلیفنلاکسیداز افزایش یافت. کاربرد سالیسیلیک و آبسیزیک اسید بهطور معنیداری فعالیت این آنزیمها را افزایش داد (جدول 3). تنش خشکی مانند سایر تنشهای محیطی، موجب تجمع گونههای فعال اکسیژن در سلول میشود. گیاهان برای مقابله با تنش اکسیداتیو ایجاد شده، دارای سیستم دفاعی کارآمد شامل آنزیمهای آنتیاکسیدان هستند. آنزیمهای آنتی اکسیدان از غشاها، پروتئینها و ماکرومولکولها در مقابل خسارتهای گونههای فعال اکسیژن محافظت میکنند و موجب مقاومت و پایداری گیاهان در برابر تنشهای محیطی مانند خشکی میشوند (Ghassemi Golezani et al., 2018). بنابراین، ظرفیت آنتی اکسیدانی گیاهان با تحمّل تنش رابطه مستقیم دارد (Mittler, 2002). Ghassemi-Golezani et al. ((2018 نیز افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان مانند آسکورباتپراکسیداز را تحت تنش گزارش کردند.
فعالیت آنزیم پراکسیداز در گیاهان بهطور معنیداری با کاهش دسترسی به آب، افزایش یافت و محلولپاشی هورمونی، فعالیت این آنزیم را افزایش داد؛ میان تیمارهای سالیسیلیک و آبسیزیک اسید از این نظر اختلاف معنیداری وجود نداشت (جدول 3). بسیاری از پژوهشگران، افزایش فعالیت آنزیم پراکسیداز را به عنوان یک عامل کلیدی برای حفاظت گیاهان در مواجهه با تنشهای محیطی عنوان نمودهاند
(Ghassemi-Golezani et al., 2018) زیرا پراکسیداز، موجب حذف پراکسیدهیدروژن در کلروپلاست میشود و از اثرات مخرب آن بر فتوسنتز و کلروپلاست جلوگیری میکند (Shen et al., 1997). سالیسیلیک اسید یک مولکول پیامرسان مهم در شرایط تنشهای محیطی است و فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان، مستقیم یا غیرمستقیم توسط آن سازماندهی میشود. سالیسیلیک اسید موجب افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان میشود و از این طریق، صدمات اکسیداتیو در گیاه را کاهش میدهد (Senaratna et al., 2000).
اثر آبیاری و محلولپاشی هورمونی بر محتوای قندهای محلول و آنتوسیانین معنیدار شد ولی اثر متقابل آبیاری × هورمون معنیدار نشد (جدول 2). محتوای قندهای محلول و آنتوسیانین با افزایش شدت تنش، افزایش یافت و محلولپاشی هورمونی سبب افزایش معنیدار این صفات شد. بیشترین مقدار آنتوسیانین به تیمار سالیسیلیک اسید اختصاص داشت. از نظر آماری محتوای قندهای محلول برای تیمار سالیسیلیک اسید و آبسیزیک اسید مشابه بود (جدول 3).
Rechinger (1982) عنوان نمود که تحت شرایط نامساعد محیطی، قندهای محلول در تمام بافتهای گیاهان تجمع می یابد که میزان تجمع آنها در برگها بیش از سایر اندامها است. تجمع قندهای محلول در گیاهان تحت تنش، با نقش آنها در تنظیم اسمزی و حفظ آماس سلولی و همچنین با پایدار کردن غشاهای سلولی و پروتئینها در ارتباط میباشد. قندهای محلول عمدتاً با دو روش به ایجاد تحمّل در گیاهان تحت تنش کمک میکنند: 1- به عنوان یک عامل اسمزی، با کاهش پتانسیل آب سلول، ضمن حفظ آماس سلولی، امکان جذب و نگهداری بیشتر آب را فراهم میکنند و 2- با ایجاد لایههای حفاظتی اسمزی، به عنوان جانشینی برای آب عمل کرده و با دنبالههای قطبی پپتیدها و گروههای فسفات فسفولیپید، از ساختار پروتئینها و غشاهای سلولی محافظت میکنند (Mundree et al., 2002).
محتوای قند محلول بالاتر در گیاهان محلولپاشی شده با سالیسیلیک اسید، به دلیل دارا بودن محتوای کلروفیل بیشتر (جدول 3) و در نتیجه فتوسنتز بالاتر است. Khodary (2004) عنوان نمود که سالیسیلیک اسید به علت حفظ مقدار رنگیزههای فتوسنتزی و احتمالاً ساختار و فعالیت آنزیم روبیسکو، باعث افزایش مقدار قندها در شرایط تنش میشود. سالیسیلیک اسید از طریق کنترل تبادلات منبع به مخزن، سبب افزایش قندهای محلول میشود (Amin et al., 2007). به نظر میرسد که سالیسیلیک اسید از طریق فعال کردن سوخت و ساز قندهای محلول، موجب تشکیل ترکیبات جدید سلولی به عنوان مکانیسمی برای تحریک رشد گیاهان میشود. همچنین ممکن است از یک سو سیستم آنزیمی پلیساکارید-هیدرولیز و از سوی دیگر سرعت تبدیل قندهای محلول به پلیساکاریدها را برای حفظ قندهای محلول در شرایط تنش محدود کند (Khodary, 2004). افزیش قندهای محلول در گندم پس از محلولپاشی سالیسیلیک اسید در شرایط تنش و بدون تنش گزارش شده است
(El-Tayeb & Ahmad, 2010).
Pattanagul (2011) گزارش نمود که کاربرد آبسیزیک اسید با کاهش محتوای نشاسته، موجب افزایش تجمع قندها میشود. تجمع قند بر اثر محلولپاشی با آبسیزیک اسید ممکن است تا حدی تنظیم اسمزی را افزایش دهد و از آنزیمها و غشاهای سلولی در برابر اثرات یونهای مخرب محافظت نماید
(Farooq et al., 2009). گزارش شده است که آبسیزیک اسید در متابولیسم و تنظیم انتقال قند محلول نیز نقش دارد (Pattanagul, 2011).
تنش کمآبی، تولید آنتوسیانین را افزایش داد بهطوری که کمترین مقدار آن در شرایط بدون تنش مشاهده شد (جدول 3). افزایش محتوای آنتوسیانین در شرایط تنش توسط Palliotti et al. (2011) نیز گزارش شده است. آنتوسیانینها مهمترین گروه از رنگیزههای محلول در گیاهان هستند که اثرات مفیدی بهعنوان یک آنتیاکسیدان و عامل ضد التهاب دارند. آنتوسیانین دارای برخی اثرات مثبت درمانی است که عمدتاً با فعالیت آنتیاکسیدانی آن همراه است (Palliotti et al., 2011). افزایش محتوای آنتوسیانین با تشدید تنش (جدول 3)، حاکی از آن است که خرفه نسبت به افزایش تنش تحمل نشان میدهد.
استفاده از سالیسیلیک اسید در مسیر بیوسنتز آنتوسیانین اثر میگذارد (Chae et al., 2003) و این رنگیزه را افزایش میدهد (جدول3). در زنجبیل نیز سالیسیلیک اسید باعث القای سنتز آنتوسیانین میشود (Ghasemzadeh & Jaafar, 2012). کاهوهای تیمار شده با آبسیزیک اسید، محتوای آنتوسیانین بالایی نسبت به گیاهان شاهد داشتند (Li et al., 2010). کاربرد آبسیزیک اسید نیز سبب تحریک سنتز آنتوسیانین (جدول 3) و فنلها میشود و افزایش فعالیت آنتیاکسیدانی در انگور را به دنبال دارد (Wojdyto et al., 2007). استفاده از تنظیم کنندههای رشد گیاهی بهطور قابل توجهی فعالیت PAL (فنیلآلانین آمونیالیاز)[2] را بهبود میبخشد و سبب افزایش تولید آنتوسیانین میشود (Ghasemzadeh et al., 2016). Hung & Kao ((2004نیز گزارش نمودند که آبسیزیک اسید، فعالیت PAL را به عنوان یک آنزیم کلیدی در بیوسنتز آنتوسیانین افزایش میدهد.
عملکرد دانه
ب بین سطوح آبیاری و محلولپاشی از نظر محصول دانه اختلاف معنیداری وجود داشت (جدول 2). اثر متقابل آبیاری و محلولپاشی بر عملکرد دانه خرفه غیرمعنیدار بود. تحت تنش کمآبی ملایم (2I)، متوسط (3I) و شدید (4I)، محصول دانه بهترتیب 2/12، 8/48 و 3/64 درصد کمتر از آبیاری مطلوب (1I) بود (جدول 3). محلولپاشی با سالیسیلیک اسید بیشترین محصول دانه را تولید کرد که نسبت به شاهد، 1/16 درصد افزایش را داشت. بین سطوح محلولپاشی با سلیسیلیک اسید و آبسیزیک اسید تفاوت معنیداری از نظر آماری مشاهده نشد (جدول 3). در شرایط کمآبی، روزنههای گیاه نیمه بسته یا بسته میشوند که این امر موجب کاهش جذب 2CO میشود. از طرفی گیاه برای جذب آب، انرژی زیادی مصرف میکند و تحت تنش، تعداد برگ خود را کاهش میدهد که این امر به کاهش تولید مواد فتوسنتزی و در نتیجه افت انتقال مواد به دانهها منجر میشود (Belin et al., 2010) که نتیجه آن، کاهش وزن هزار دانه، تعداد دانه و در نهایت محصول دانه (شکل a8) است. افت محصول دانه با افزایش فواصل آبیاری در گیاهان دارویی سیاهدانه (Rezapor et al., 2011) و زیره سیاه (Laribi et al., 2009) نیز گزارش شده است. Arfan et al. (2007) دریافتند که در تیمار 25/0 میلیمولار سالیسیلیک اسید، افزایش محصول دانه با افزایش وزن صد دانه همراه بوده است. اثر مفید سالیسیلیک اسید بر وزن دانه ممکن است با انتقال بیشتر مواد پرورده به دانهها در طی پر شدن مرتبط باشد. این یافته با نتایج Zhou et al. (1999) مرتبط است. آنها گزارش نمودند که استفاده از سالیسیلیک اسید وزن هزار دانه ذرت را نسبت به تیمار شاهد، نه درصد افزایش داد. هورمون آبسیزیک اسید از طریق تسهیل نفوذ ریشه در خاک، نقش مهمی در تحمل کمآبی دارد (Hartung et al., 1994) که در نهایت از طریق بهبود تنظیم اسمزی در گیاهان، باعث افزایش تولید مواد پرورده و محصول میشود (Hussain et al., 2010). ارقام مقاوم به خشکی، سطح بالاتری از هورمون آبسیزیک اسید را دارا میباشند و میتوان از طریق کاربرد این هورمون، ارقام حساس به خشکی را تا حدودی مقاوم کرد و تولید را افزایش داد (Cellier et al., 1998).
درصد روغن دانه
درصد روغن دانه خرفه بهطور معنیداری تحت تأثیر سطوح آبیاری قرار گرفت (جدول 2) اما بین سطوح مختلف تیمار محلولپاشی از این نظر اختلاف معنیداری مشاهده نشد. اثر متقابل آبیاری و محلولپاشی بر این صفت غیرمعنیدار بود. درصد روغن دانه خرفه با افزایش فواصل آبیاری تا تنش ملایم (2I) کاهش معنیداری نداشت ولی تحت تنش متوسط (3I) و شدید خشکی (4I)، افت پیدا کرد (جدول 3). میانگین درصد روغن دانه خرفه در این بررسی 12-10 درصد بود (جدول 3). تحت تنش خشکی، دوره پر شدن دانه کاهش مییابد و در نتیجه از مقدار انتقال فراوردههای فتوسنتزی به دانه کاسته میشود. به دلیل همبستگی منفی که بین درصد روغن و پروتئین دانه وجود دارد، با افزایش درصد پروتئین دانه تحت شرایط کمبود آب، از میزان روغن دانه کاسته میشود. از آن‌جا که در شرایط تنش و به دلیل کاهش فتوسنتز خالص و کاهش انتقال مواد فتوسنتزی به دانهها از وزن دانه کاسته میشود و نسبت پروتئین دانه به روغن افزایش مییابد، در نتیجه درصد روغن دانه کاهش پیدا میکند (Fanaei et al., 2015). کاهش درصد روغن دانه با تشدید کمآبی در گلرنگ (Fanaei et al., 2015) و آفتابگردان (Alahdadi et al., 2011) نیز گزارش شده است.
عملکرد روغن دانه
بین سطوح آبیاری و محلولپاشی از نظر عملکرد روغن در واحد سطح اختلاف معنیداری وجود داشت. اثر متقابل آبیاری و محلولپاشی برای عملکرد روغن غیرمعنیدار بود (جدول 3). بیشترین عملکرد روغن دانه خرفه (5/91 کیلوگرم در هکتار) از دانه گیاهان آبیاری شده با فواصل 70 میلیمتر تبخیر (1I) بهدست آمد و با تشدید کمآبی، میانگین عملکرد روغن کاهش یافت، بهطوری که تحت تیمار 4I به 3/27 کیلوگرم در هکتار رسید (جدول 3). بیشترین محصول روغن از تیمار محلولپاشی با سلیسیلیک اسید حاصل شد که نسبت به شاهد، 3/14 درصد افزایش نشان داد. بین سطوح محلولپاشی با سالیسیلیک اسید و آبسیزیک اسید تفاوت معنیداری از نظر آماری مشاهده نشد (جدول 3). محصول روغن دانه، تابعی از درصد روغن و عملکرد دانه میباشد. در این پژوهش، درصد روغن و عملکرد دانه، تحت تنش خشکی افت پیدا کردند و در نتیجه محصول روغن کاهش پیدا کرد. چون عملکرد روغن از حاصلضرب درصد روغن در عملکرد دانه به دست میآید وبه دلیل اینکه کاربرد سالیسیلیک و آبسیزیک اسید موجب افزایش محصول دانه شده بود (جدول 3)، بنابراین محلولپاشی با سالیسیلیک و آبسیزیک اسید سبب افزایش عملکرد روغن در واحد سطح شد. Shubhra et al. (2004) دریافتند که محصول دانه و روغن در همیشه بهار در شرایط تنش خشکی به شدت کاهش یافته است. به گزارش Yeganehpoor et al. (2017) تنش خشکی به دلیل کاهش میزان آب خاک و فعال نمودن فرایندهای مختلف در گیاه که با مصرف انرژی همراه میباشد، بر صفات کیفی گشنیز اثر میگذارد و سبب کاهش عملکرد روغن این گیاه شده است.Fanaei et al. (2015) طی تحقیقی روی گلرنگ دریافتند که تنش خشکی عملکرد دانه و روغن این گیاه را کاهش میدهد زیرا همبستگی مثبت و معنیداری بین این دو صفت وجود دارد. نتایج تحقیق Sibi et al. (2012) نیز بیانگر افزایش درصد روغن در دانه گلرنگ با مصرف اسید سالیسیلیک میباشد. این چنین به نظر میرسدکه در گیاهانی که بذرشان با اسید سالیسیلیک پیشتیمار شده باشند، افزایش سطح برگ و استفاده بهینه از تابشهای خورشیدی و افزایش سرعت فتوسنتز خالص ناشی از مصرف اسید سالیسیلیک (Ghassemi-Golezani et al., 2018) باعث افزایش عملکرد دانه، درصد روغن و شاخص برداشت دانه و روغن در این گیاهان شده است.
نتیجه گیری کلی
بر اساس نتایج بدست آمده از این تحقیق، محلولپاشی سالیسیلیک و آبسیزیک اسید در رفع اثرات منفی تنش کمآبی نقش دارد و کاربرد آن بهطور مؤثری موجب بهبود فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان و نیز عملکرد دانه خرفه شد. میتوان اظهار داشت که خرفه گیاهی حساس به کمآبی است و افزایش فواصل آبیاری، رشد، عملکرد دانه و تولید روغن این گیاه دارویی را محدود ساخت. تفاوت معنیداری از لحاظ آماری بین سطوح محلولپاشی سالیسیلیک و آبسیزیک وجود اسید نداشت؛ بنابراین محلولپاشی با این دو تنظیم کننده رشد، میتواند رشد، عملکرد دانه و تولید روغن خرفه را در شرایط آبیاری مطلوب و محدود بهبود بخشد.
REFERENCES
REFERENCES
)
