بررسی تغییرات ترکیبات کربوهیدراتی، فنلی و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در حذف خواب جوانه‌های جانبی گردوی ایرانی (Juglans regia L.) تحت تیمارهای مختلف سرمادهی

فیزیولوژی محیطی گیاهی

مقاله 5، دوره 11، شماره 42، تیر 1395، صفحه 13-24   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

ژیلا قلی زاده^{* 1}؛ حمیدرضا صادقی پور²؛ احمد عبدل زاده³؛ خدایار همتی⁴

¹گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران

²دانشیار گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان

³استاد گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان

⁴دانشیار گروه تولیدات گیاهی، دانشکده باغبانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

هدف از این پژوهش مطالعه اثر تیمار ساعات مختلف سرمادهی بر حذف خواب جوانه‌های جانبی گردو، متابولیسم کربوهیدرات‌ها، محتوای ترکیبات فنلی و فعالیت پراکسیداز محلول، دیواره‌ای و پلی‌فنل اکسیداز بود. در این راستا شاخه‌های یک‌ساله درختان 10 ساله‌ روستای زیارت (از توابع شهرستان گرگان)، پس از خزان برگ‌ها به‌صورت تصادفی جمع‌آوری و به قطعات 9 سانتی‌متری حاوی یک جوانه جانبی تقسیم و در دمای 1±4 درجه سانتی‌گراد تحت زمان‌های مختلف (0، 700، 1400 ساعت) قرار گرفتند و سپس در شرایط القایی شکوفایی جوانه (2±25 درجه سانتی‌گراد، فتوپریود 12 ساعت نور 12 ساعت تاریکی و شدت نور سفید فلورسانت µ mol m^-2 s^-120) واقع شدند. نتایج نشان داد که تیمارهای 700 و 1400 ساعت سرمادهی، درصد و سرعت حذف خواب را در جوانه‌های جانبی گردوی ایرانی در مقایسه با شاهد به شکل معنی‌داری افزایش و زمان آغاز شکوفایی را کاهش داد. همچنین سرمادهی سبب تجزیه نشاسته و قندهای غیراحیایی و افزایش قندهای احیایی شد که با افزایش درصد حذف خواب جوانه ارتباط مثبت و معنی‌داری داشت. محتوای فنل‌ها، فعالیت آنزیم‌های پراکسیداز محلول و دیواره‌ای تا 700 ساعت و فعالیت آنزیم پلی‌فنل اکسیداز تا 1400 ساعت سرمادهی نسبت به شاهد افزایش یافت. با توجه به نتایج بدست آمده به نظر می‌رسد در ساعات طولانی تر سرما دهی  افزایش قندهای احیایی انرژی مورد نیاز جهت حذف خواب جوانه را تامین کرده و افزایش فنل کل و فعالیت پراکسیداز محلول و دیواره‌ای منجر به کاهش تنش اکسیداتیو و ایجاد تحمل سرما شد. به علاوه، افزایش فعالیت پلی فنل اکسیداز، نیز حذف فنل‌های بازدارنده و ساخت فنل‌های آنتی‌اکسیداتیو را در پی داشت که در نهایت این فرایندها به موازات هم منجر به حذف خواب در ساعات بالای سرما دهی جوانه‌های گردوی ایرانی شدند.

کلیدواژه‌ها

سرمادهی؛ حذف خواب؛ شرایط القایی شکوفایی جوانه؛ فعالیت آنزیمی؛ متابولیسم کربوهیدرات

مراجع

Bohnert, H.J. and Jensen R.G. (1996). Strategies for engineering water stress tolerance in plants, Trends in Biotechnilogy. Elsevier Science. 14: 89-97.

Bota J., Flexas J. and Medrano H. (2004). Is photosynthesis limited by decreased Rubisco activity and RuBP content under progressive water stress? New Phytology. 162: 671–681.

Ghaderi, N., Normohammadi, S. and Javadi, T. (2015). Morpho-physiological responses of strawberry (Fragaria×ananassa) to exogenous salicylic acid application under drought stress. Journal of Agricaltural and Technology. 17 (1):167-178.            

Hare, P.D., Cress W.A. and van Staden. J. (1997). The involvement of cytokinin in plant responses to environmental stress. Plant Growth Regulation. 23: 79–103.

Hassani, A., Omid Beighi, R. (2002). Effects of water stress on some morphological, physiological and metabolical characteristics of basil (Ocimum basilicum). Agricultural Knowledge. 12 (3): 47-59.

Hissao, T. (1973). Plant responses to water stress. Annual ReviewofPlant Physiology. 24: 519-570.

Ibrahim, M.E., Bekheta M.A., El-Moursi A., and Gaafar N.A. (2007). Improvement of growth and seed yield quality of Vicia faba L. Plants as affected by application of some bioregulators. Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 1 (4): 657-666.

Jenson, A. (1978). Chlorophyll and carotenoid. PP. 147-158. In: Hellebust, J.A. and J.S. Craigie (Eds.), Handbook of Phycological Methods: Physiological and Biochemical Methods, Cambridge Univ. Press

Kaya, C., Tuna. A.L. and Abdulkadir, M.O. (2010). Effect of foliar applied kinetin and indole acetic acid on maize plants grown under saline conditions. Turkish Journal of Agriculture. 34 : 529-538.

Kaya, M.D., Okçub G., Ataka M., Çıkılıc Y., and  Kolsarıcıa Ö. (2006) Seed treatments to overcome salt and drought stress during germination in sunflower (Helianthus annuus L.). European Journal of Agronomy. 24: 291–295

Kerepesi, I. (1998). Osmotic and salt stresses induced differential alternation in water-soluble carbohydrate content in wheat seedling. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 3(4):5347-5354.

Kochert, G. (1978). Carbobydrate  determination  by  the  phenoel   sulfuric  acid   method       in: Helebust., J.A .Craig, J.s. (ed) :Hand book  of phycologia  method :56-97. Cambridge  univ. Press. Gambridge.

Moshtaghi Niaki, M. (2008). The effect of water deficit stress on some morphological and physiological characteristics of three onion (Allium cepa L.) cultivars. M.Sc. Thesis in Horticultural Science. Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, pp. 62.

Niakan, M. and Ahmadi, A. (2014). Effects of foliar spraying kinetin on growth parameters and photosynthesis of tomato under different levels of drought stress. Iranian Journal of Plant Physiology. 4(2):  939- 947.

 Oliviera-Neto, C.F., Silva-Lobato, A.K., Goncalves-Vidigal, M.C., Costa, R.C.L., Santos. Filho. B.G., Alves, G.A.R. and Silva-Maia, W.J.M (2009). Carbon compounds and chlorophyll contents in sorghum submitted to water deficit during three growth stages. Science and Technology. 7: 588-593.

Pereira, J.S. and Chaves, M.M. (1993). Plant water deficits in mediteranian ecosystems. In: Water Deficits and Plant Growth. Eds. By Kozlowski, T.T. IV: 237-251. Academic Press New York.

Pospisilova, J., Vagner. M., Malbeck. J., Travnickova. A. and Batkova. P. (2005). Interactions between abscisic acid and cytokinin during water stress and subsequent rehydration. Biologia Planta. 49: 533-540.

 Reddy, A., Chaitanya, K. and Vivekanandan, M. (2004). Drought-induced responses of photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. Journal of Plant Physiology. 16(11): 1189–1202.

Saeidi, M. and Abdoli, M. (2015). Effect of drought stress during grain filling on yield and its components, gas exchange variables, and some physiological traits of wheat cultivars. Journal of Agricaltural and Tecnology. 17 (4): 885-898.

Sairam, R.K., Veerabhadra Rao, K. and 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: 1037-1046

Shinozaki, K. and Shinozaki, K.Y. (2007) Gene networks involved in drought stress and Tolerance. Experimental Botany. 58: 221-227.

Shudo, K. (1994). Chemistry of phenylelurea cytokinins.In cytokinik: Chemistry, activity and function (Ed by D.V. Mokk and MC Mok), CRC Press, Boca Raton. pp: 35-42.

Skilny, K., Hilary, R., and Lott John, N.A. (1992). Mineral analyses of storage reserves of Cucurbita maxima and Cucurbita andreana pollen. Canadian Journal of Botany. 70(3): 491–495.

Stavir, K., Gupta, A.K. and Kaure, N. (1998). Gibberelic A3 reverses the effect of salt stress in chick pea (Cicer arientinun L.) seedlings by changing amylas activity and mobilization of starch in cotyledo. Plant Growth Regulation. 26: 85-90.

Tardieu, F. and Davies, W.J. (1993) Integration of hydraulic and chemical signaling in the control of stomatal conductance and water status of droughted plants. Plant Cell Environment. 16: 341–349.

Turkan, I., Bor, M., Ozdemir, F. and Koca, H. (2005). Differential responses of lipid peroxidation and antioxidants in the leaves of drought - tolerant  P. acutifolius Gray and drought-sensitive P. vulgaris L. subjected to polyethylene glycol  mediated water stress. Plant  Science. 168:223-231.

Wahid, A. and Rasul, E. (2005). Photosynthesis in leaf, stem, flower and fruit In: Pessarakli M. (Ed). Hand book of Photosynthesis, 2nd Ed. PP: 235.

Wang, J.R., Hu, H., Wang, GH., Li, J., Chen, J.Y. and Wu, P. (2009). Expression of PIN genes in rice (Oryza sativa L.): tissue specificity and regulation by hormones. Molecular Plant. 2:823–831.

Watanabe, Sh., Kojima.K., Ide, Y. and Sasaki. S. (2000). Effects of saline and osmotic stress on proline and sugar accumulation in Populus euphratica In vitro. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 63:199-206.

Werner, T., Nehnevajova, E., Köllmer, I., Novák, O., Strnad, M., Krämer, U. and Schmülling, T. (2010). Root-Specific reduction of cytokinin causes enhanced root growth, drought tolerance, and leaf mineral enrichment in Arabidopsis and Tobacco.Plant Cell . 22 (12): 3905-3920.

Xiaotao, D., Yuping, J., Hong, W., Haijun, J., Hongmei, Z., Chunhong, C. and Jizhu, Y. (2013). Effects of cytokinin on photosynthetic gas exchange, chlorophyll fluorescence parameters, antioxidative system and carbohydrate accumulation in cucumber (Cucumis sativus L.) under low light. Acta Physiologiae Plantarum. 35(5): 1427–1438.

Yin, Y.G., Kobayashi, Y., Sanuki, A., Kondo, S., Fukuda, N., Ezura, H. and Matsukura, CH. (2010). Salinity induces carbohydrate accumulation and sugar-regulated starch biosynthetic genes in tomato (Solanum lycopersicum L. cv. ‘Micro-Tom’) fruits in an ABA- and osmotic stress-independent manner. Journal of Experimental Botany.61 (2): 563-574.