تأثیر محلول‌پاشی متانول بر ویژگی‌های فتوسنتزی، فلوئورسانس کلروفیل و محتوای کلروفیل نخود (Cicer arietinum L.) تحت تنش خشکی

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء، بهبهان، ایران

چکیده

به منظور بررسی اثر محلول‌پاشی متانول بر ویژگی‌های فتوسنتزی، فلوئورسانس و محتوای کلروفیل در گیاه نخود تحت تنش خشکی آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در شهریورماه سال 1390 در پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. محلول‌پاشی متانول در 5 سطح: شاهد (بدون محلول‌پاشی)، 20، 25، 30 و 35 درصد حجمی انجام شد که به هر کدام از سطوح 2 گرم در لیتر گلایسین اضافه شد. محلول‌پاشی با فواصل 10 روز و 3 بار طی فصل رشد گیاهان انجام شد. محلول‌پاشی گیاهچه‌ها تا زمان جاری شدن قطره‌های محلول روی برگ ادامه یافت. عامل خشکی شامل تنش خشکی (25 درصد ظرفیت زراعی) و بدون تنش خشکی (100 درصد ظرفیت زراعی) بود. نتایج نشان داد بین سطوح مختلف متانول اختلاف معنی‌داری از نظر تثبیت ‍CO2، تعرق، هدایت روزنه‌ای، عملکرد کوآنتوم فتوشمیایی، ‍CO2 درون سلولی و محتوای کلروفیل پس از هر بار محلول‌پاشی وجود داشت (P≤0.01). مقایسه میانگین ویژگی‌های بررسی شده نشان داد که سطح 30 درصد حجمی متانول پس از هر بار محلول‌پاشی بیشترین مقادیر این صفات را داشت. آثار متقابل تنش خشکی و متانول تأثیر معنی‌داری (P≤0.05) بر میزان تثبیت ‍CO2، میزان تعرق، هدایت روزنه‌ای، عملکرد کوآنتوم فتوشمیایی، ‍CO2 درون سلولی و محتوای کلروفیل پس از هر محلول‌پاشی داشت. به طور کلی، با توجه به نتایج به دست آمده می‌توان نتیجه گرفت که محلول‌پاشی برگی متانول صفات فتوسنتزی، عملکرد کوآنتوم فتوشمیایی (Fv/Fm) و محتوای کلروفیل را در شرایط تنش خشکی بهبود می‌بخشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of foliar application of methanol on photosynthetic characteristics, chlorophyll fluorescence and chlorophyll content of chickpea (Cicer arietinum L.) under ought stress

نویسندگان [English]

  • Saeed Reza Hossinzadeh 1
  • Azam Salimi 1
  • Ali Ganjeali 2
  • Raheleh Ahmadpour 3
1 Department of Biology, Faculty of Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
2 Department of Biology, Faculty of Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 Department of Biology, Faculty of Sciences, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Iran
چکیده [English]

To evaluate the effects of foliar application of methanol on photosynthetic characteristics, chlorophyll fluorescence and chlorophyll content of chickpea under drought stress, a factorial experiment was conducted based on completely randomized design with three replications in 2011 at the Recearch Center for Sciences of Ferdowsi University of Mashhad. In this experiments, different levels of methanol including, 0 (control), 20, 25, 30 and 35 volumetric percentage (v/v) were used as foliar applications at three times during growth season of chickpea, with 10 days intervals. Moisture regimes were at two levels, 25 and 100 percent of field capacity. Results showed that there was significant difference (P≤0.01) between methanol concentrations after each spraying, regarding to chlorophyll content, CO2 assimilation, stomatal conductance, transpiration, CO2 concentration in stomatal chamber and Fv/Fm. Spraying with 30% volume level than the other treatments were effective on the physiological components, while was observed significant increase in chlorophyll content, stomatal conductance and assimilation CO2 compared to the control. Results indicated that interactions between drought and methanol after each spraying had significant differences (P≤0.05) in traits such as content, assimilation CO2, stomatal conductance, transpiration, CO2 concentration in stomatal chamber, Fv/Fm. It could be concluded that spraying methanol improve photosynthetic characteristics, (Fv/Fm) and chlorophyll content in drought conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drought stress
  • Fv/Fm
  • Methanol
  • Photosynthetic characteristics

 

تنش خشکی عامل بر هم زننده تعادل از طریق اختلال در فرآیندهای زیستی و فیزیولوژیک در گیاه است (Ober, 2001). تنش خشکی همراه با تابش زیاد و افزایش دما باعث افزایش میزان بازدارندگی نوری می‌شود. اثر خشکی و نور زیاد باعث اختلال در وظایف فتوشمیایی فتوسیستم II شده، سبب بازدارندگی در انتقال الکترون می‌شود (Lu et al., 2002). علاوه بر محدودیت فرآیندهای نوری ورود CO2 نیز کم شده، انتقال الکترون در اثر محدودیت CO2 کاهش یافته و قدرت تثبیت کربن نیز محدود می‌شود (Boyer et al., 1987). افزایش غلظت دی ‌اکسید کربن می‌تواند اثر ناشی از تنش خشکی را خنثی کند (Zbiec et al., 1999). یکی از راهکارهای افزایش غلظت دی اکسید کربن در گیاهان استفاده از ترکیباتی نظیر: متانول، اتانول، پروپانول، بوتانول و همچنین، استفاده از آمینو‌ اسیدهای گلایسین، گلوتامات و آسپارتات است (Nonomura and Benson, 1992). در بین این ترکیبات متانول ماده کاملاً شناخته شده‌ای برای گیاهان است، زیرا این ماده یکی از ساده‌ترین فرآورده‌های گیاهی است که به ویژه طی رشد برگ‌ها و در اثر دمتیلاسیون پکتین در دیواره‌های سلولی گیاهان تولید می‌شود (Mudgett and Clarke, 1993؛ Fall and Benson, 1996؛ Haston and Roj, 2001). پس از تولید این ماده آلی فرار در داخل گیاهان، مقداری از آن از برگ‌ها خارج و وارد لایه مرزی و سپس اتمسفر می‌شود (Mudgett and Clarke, 1993؛ (Fal and Benson, 1996 و بخش دیگر آن تبدیل به فرم آلدئید، سپس به فرمیک اسید و در نهایت، به CO2 تبدیل می‌شود. CO2 تولید شده می‌تواند روی تثبیت CO2 در گیاهان اثر گذارد (Galbal and Kristine, 2002). برای تعیین وضعیت فیزیولوژیک گیاه و میزان آسیب وارده به دستگاه فتوسنتزی از روشی به نام سنجش فلوئورسانس کلروفیل استفاده می‌شود. در واقع، میزان فلوئورسانس کلروفیل به عنوان تابعی از فعالیت فتوسنتزی برگ می‌تواند در تشخیص مدت تنش‌های محیطی استفاده شود (Lichtenthaler and Burkart, 1999). از فلوئورسانس کلروفیل در برنامه‌های اصلاحی نظیر بهبود تحمل به سرما در ذرت و برنج و همچنین، مقاومت به گرما در آفتابگردان (Wilson andGreaves, 1993) و تحمل به تنش خشکی در سیب‌زمینی استفاده شده است (Ranalli et al., 1997). مشخص شده است که کاربرد متانول باعث کاهش اندازه فتوسیستم I و II در 20 ساعت نخستین محلول‌پاشی شده است که به جذب کمتر نور و حفظ سیستم فتوسنتزی منجر شده است (Khafagi et al., 1997). مهم‌ترین مزیت متانول جلوگیری و کاهش اثر تنش‌های القا شده به گیاهان زراعی در اثر انجام تنفس نوری در آنهاست (Nonomura and Benson, 1992). تحت شرایط تنش خشکی با محلول‌پاشی متانول محتوای کلروفیل در برگ لوبیا افزایش یافته است (Mohammadian et al., 2003). در برگ گندم، مو و یولاف نیز مقدار کلروفیل پس از محلول‌پاشی با متانول افزایش معنی‌داری یافته است (Ramadant and Omran, 2005). متابولیسم متانول به افزایش قندسازی در برگ‌ها منجر می‌شود که در نتیجه، فشار آماس و سرعت تثبیت و رشد در گیاهان تیمار شده با آن افزایش می‌یابد (Rajala et al., 1998). مشخص شده است که متانول باعث افزایش هدایت روزنه‌ای، کاهش دمای برگ، کاهش میزان تعرق، افزایش شاخص سطح برگ و افزایش دوام برگ نیز می‌شود (Makhdum et al., 2002). با توجه به ویژگی‌های ضد تنشی متانول هدف اصلی پژوهش حاضر، اثر متانول بر فعالیت دستگاه فتوسنتزی برگ نخود تحت شرایط تنش خشکی است.

 

مواد و روش‌ها

برای بررسی اثر تنش خشکی و محلول‌پاشی متانول بر ویژگی‌های ریخت‌شناختی نخود (رقم کرج) آزمایشی در شهریورماه 1390 در پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار انجام شد. تیمارهای بررسی شده در این آزمایش عبارتند از: متانول در 5 سطح شامل: شاهد (بدون محلول پاشی)، 20، 25، 30 و 35 درصد حجمی که به هرکدام از محلول‌ها دو گرم در لیتر گلایسین اضافه شد. عامل خشکی نیز شامل شاهد (100 درصد ظرفیت زراعی) و تنش خشکی (25 درصد ظرفیت زراعی) در نظر گرفته شد. هر واحد آزمایشی شامل یک گلدان به حجم 5/2 لیتر بود که از ماسه و خاک مزرعه به نسبت 3:1 پُر شد. برای تهیه خاک هر گلدان، خاک تهیه شده ابتدا از صافی‌هایی با منافذ دو میلی‌متری عبور داده شد و سپس به میزان دو کیلوگرم از این خاک الک شده در گلدان‌ها ریخته شد. درصد رطوبت خاک از طریق اندازه‌گیری درصد وزنی روزانه رطوبت خاک و اضافه نمودن آب مصرفی توسط هر گلدان تنظیم شد. گلدان‌ها در اتاقک رشد در ماه اول با درجه حرارت روز و شب به ترتیب 21 و 8 درجه سانتیگراد و 5/12 ساعت روشنایی و 5/11 ساعت تاریکی و در ماه دوم در درجه حرارت روز و شب به ترتیب: 27 و 12 درجه سانتیگراد و 13 ساعت روشنایی و 11 ساعت تاریکی و شدت نور 200 میکرومول فوتون در متر مربع در ثانیه مطابق با میانگین تقریبی داده‌های هواشناسی مناطق تولید نخود قرار گرفتند. محلول‌پاشی در سه مرحله طی فصل رشد گیاه و با فواصل زمانی 10 روز انجام شد. نخستین محلول‌پاشی طی مرحله رویشی در 21 شهریورماه به فاصله 4 هفته پس از کاشت و محلول‌پاشی‌های دیگر به ترتیب در اوایل گل‌دهی و اوایل غلاف‌دهی انجام شد. شیوه محلول‌پاشی به این شکل انجام شد که روی همه قسمت‌های بوته نخود قطرات محلول جاری شد. صفات مورد نظر یک روز پس از هر محلول‌پاشی اندازه‌گیری شد. برای تعیین میزان کلروفیل از دستگاه کلروفیل‌متر (مدل cl-01 شرکت hansatech، ساخت انگلستان) استفاده شد. اندازه‌گیری میزان آسمیلاسیون دی اکسید کربن، میزان تعرق، غلظت CO2 درون برگی گیاهان و هدایت روزنه‌ای با دستگاه اندازه‌گیری میزان فتوسنتز (مدل LCA4، شرکت ADC، ساخت انگلستان)انجام شد. سنجش عملکرد فتوسیستم ΙΙ توسط دستگاه کلروفیل فلورومتر (مدل OS5-FI، شرکت hansatech، ساخت انگلستان) اندازه‌گیری شد. برای رعایت شرایط یکنواخت در همه گیاهچه‌ها، اندازه‌گیری روی برگ دوم گیاه نخود 24 ساعت پس از هر محلول‌پاشی انجام شد. پردازش داده‌ها با نرم‌افزار Mstat-C و رسم نمودارها با نرم‌افزار Exel انجام شد. مقایسه میانگین داده توسط آزمون چند دامنه‌ای دانکن (P≤0.05) انجام شد.


نتایج

محتوای کلروفیل

تجزیه واریانس داده‌های حاصل از محلول‌پاشی اول نشان داد که متانول، تنش خشکی و اثر متقابل تنش خشکی و متانول تأثیر معنی‌داری (P≤0.01) بر محتوای کلروفیل دارند (جدول 1-الف). در غلظت‌های مختلف متانول بیشترین میزان کلروفیل متعلق به سطح 30 درصد حجمی متانول بود که با سطوح 25 و 35 درصد حجمی اختلاف معنی‌داری نداشت. کمترین میزان کلروفیل متعلق به سطح شاهد بود که با دیگر سطوح اختلاف معنی‌داری داشت (جدول 2-الف). در برهمکنش متقابل تنش خشکی و متانول بیشترین میزان کلروفیل در سطح 30 درصد حجمی در هر دو تیمار تنش و بدون تنش خشکی دیده شد. کمترین مقدار کلروفیل در سطح شاهد در هر دو تیمار تنش و بدون تنش مشاهده شد (شکل 1-A). نتایج تجزیه واریانس داده‌ها در محلول‌پاشی دوم نشان داد که اثر محلول‌پاشی متانول بر میزان کلروفیل معنی‌دار (P≤0.01) بود. این صفت به شکل معنی‌داری تحت تأثیر تنش خشکی قرار نگرفت. اثر متقابل متانول و تنش نیز بر میزان کلروفیل معنی‌دار (P≤0.05) بود (جدول 1-ب). در تیمارهای متانول، محلول‌پاشی با سطح 30 درصد بیشترین میزان کلروفیل را داشت که با سطح 35 درصد حجمی تفاوت معنی‌داری نداشت. کمترین میزان کلروفیل نیز متعلق به سطح شاهد بود که با سطوح 20 و 25 درصد حجمی اختلاف معنی‌داری نداشت (جدول 2-ب). در برهمکنش متقابل متانول و تنش سطح 30 درصد حجمی در تیمار بدون تنش بیشترین میزان کلروفیل را داشت که با دیگر سطوح اختلاف معنی‌داری داشت. سطح شاهد در تیمار بدون تنش خشکی کمترین میزان را داشت (شکل 1-B). نتایج تجزیه واریانس مشاهدات در محلول‌پاشی سوم نشان داد که محلول‌پاشی متانول، تنش خشکی و اثر متقابل تنش خشکی و متانول تأثیر معنی‌داری (P≤0.01) بر محتوای کلروفیل داشت (جدول 1-ج). در بین تیمارهای محلول‌پاشی بیشترین میزان کلروفیل در سطح 30 درصد حجمی متانول مشاهده شد که با دیگر سطوح اختلاف معنی‌داری داشت. کمترین میزان نیز به سطح شاهد تعلق داشت (جدول 2-ج). در آثار متقابل، سطح 30 درصد حجمی متانول در هر دو تیمار تنش و بدون تنش بیشترین میزان کلروفیل را داشت و کمترین میزان کلروفیل به سطح شاهد در تیمار بدون تنش خشکی مربوط بود (شکل 1-C).

 

 

شکل 1- اثر متقابل متانول و تنش خشکی بر میزان کلروفیل. (A محلول‌پاشی اول، (B محلول‌پاشی دوم، (C محلول‌پاشی سوم. مقایسه میانگین‌ها بر اساس آزمون دانکن است. حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح P0.05 است.

جدول 1- تجزیه واریانس مؤلفه‌های فتوسنتزی مربوط به محلول‌پاشی اول (الف)، دوم (ب) و سوم (ج).ns ، * و ** به ترتیب غیر معنی‌دار و معنی‌دار در سطح احتمال 5 و 1 درصد است.

الف)

عملکرد کوآنتوم فتوشیمیایی

تعرق

CO2 درون سلولی

هدایت روزنه‌ای

جذب
CO2

محتوای کلروفیل

درجه آزادی

منابع تغییر

میانگین مربعات

** 367/9135

** 062/0

** 625/0

** 454/0

** 441/47

** 181/226

4

متانول

ns 033/1320

** 019/0

** 618/17

** 122/4

** 563/637

** 405/209

1

تنش

** 367/8203

** 013/0

** 127/0

** 231/0

** 553/12

** 389/40

4

متانول×تنش

800/567

000487/0

026/0

006/0

398/0

531/5

20

خطای آزمایش

85/4

69/2

02/9

03/9

28/8

54/8

-

ضریب تغییرات (%)

ب)

عملکرد کوآنتوم فتوشیمیایی

تعرق

CO2 درون سلولی

هدایت روزنه‌ای

جذب
 CO2

محتوای کلروفیل

درجه آزادی

منابع تغییر

میانگین مربعات

** 419/8993

** 021/0

** 710/0

** 109/0

** 568/154

** 078/143

4

متانول

** 603/7673

** 010/0

** 174/7

** 003/6

** 321/119

ns874/1

1

تنش

** 769/657

** 002/0

ns 060/0

* 021/0

** 695/24

* 637/24

4

متانول×تنش

373/134

000239/0

029/0

007/0

395/2

159/6

20

خطای آزمایش

81/1

71/1

31/14

83/10

67/11

92/8

-

ضریب تغییرات (%)

                 

ج)

عملکرد کوآنتوم فتوشیمیایی

تعرق

CO2 درون سلولی

هدایت روزنه‌ای

جذب
CO2

محتوای کلروفیل

درجه آزادی

منابع تغییر

میانگین مربعات

** 666/3153

** 031/0

** 428/0

** 212/0

** 021/206

** 819/315

4

متانول

** 398/28973

* 029/0

** 149/3

** 085/4

** 978/182

** 907/153

1

تنش

** 277/531

** 0296/0

** 043/0

** 032/0

** 411/14

* 362/9

4

متانول×تنش

709/70

0056/0

004/0

005/0

734/0

449/2

20

خطای آزمایش

43/1

81/0

57/6

67/7

50/5

66/4

-

ضریب تغییرات (%)

 

 

تثبیت CO2

نتایج تجزیه واریانس مشاهدات در محلول‌پاشی اول نشان داد که محلول‌پاشی متانول، تنش خشکی و اثر متقابل تنش خشکی و متانول تأثیر معنی‌داری (P≤0.01) بر تثبیت CO2 داشت (جدول 1-الف). در بین تیمارهای محلول‌پاشی اول، متانول با غلظت 30 درصد بیشترین میزان تثبیت CO2 و سطح 35 درصد حجمی کمترین میزان را داشت (جدول 2-الف). در برهمکنش متانول و تنش خشکی بیشترین میزان تثبیت در سطح 30 درصد حجمی متانول در هر دو تیمار تنش و بدون تنش مشاهده شد و کمترین میزان به سطح 35 درصد حجمی در هر دو تیمار تنش و بدون تنش خشکی متعلق بود (شکل 2-A). نتایج تجزیه واریانس داده‌ها در محلول‌پاشی دوم نشان داد که محلول‌پاشی متانول، تنش خشکی و اثر متقابل تنش خشکی و متانول تأثیر معنی‌داری (P≤0.01) بر تثبیت CO2 داشت (جدول 1-ب). سطح 30 درصد حجمی متانول بیشترین و سطح شاهد کمترین میزان تثبیت CO2 را داشت (جدول 2-ب). در اثر متقابل متانول و تنش خشکی، بیشترین میزان تثبیت CO2 در سطح 30 درصد حجمی در هر دو تیمار تنش و بدون تنش خشکی و کمترین میزان آن در سطح شاهد مشاهده شد (شکل 2-B). نتایج تجزیه واریانس مشاهدات در محلول‌پاشی سوم نشان داد که محلول‌پاشی متانول، تنش خشکی و اثر متقابل تنش خشکی و متانول تأثیر معنی‌داری (P≤0.01) بر تثبیت CO2 داشت (جدول 1-ج). در بین تیمارهای محلول‌پاشی سوم نیز غلظت 30 درصد حجمی متانول بود که بیشترین میزان تثبیت CO2 را داشت که با دیگر سطوح تفاوت معنی‌داری داشت. کمترین میزان این صفت نیز در سطح شاهد مشاهده شد که با سطح 35 درصد حجمی متانول تفاوت معنی‌داری نداشت (جدول 2-ج). در برهمکنش متانول و تنش خشکی بیشترین میزان تثبیت به سطح 30 درصد حجمی متانول در هر دو تیمار تنش و بدون تنش خشکی متعلق بود که با دیگر سطوح اختلاف معنی‌داری داشت. کمترین میزان تثبیت نیز به سطح شاهد مربوط بود (شکل 2-C).

 

 

شکل 2- اثر متقابل متانول و تنش خشکی بر تثبیت CO2. (A محلول‌پاشی اول، (B محلول‌پاشی دوم، (C محلول‌پاشی سوم. مقایسه میانگین‌ها بر اساس آزمون دانکن است. حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح P0.05 است.

 

 

هدایت روزنه‌ای

نتایج تجزیه واریانس مشاهدات در محلول‌پاشی اول نشان داد که محلول‌پاشی متانول، تنش خشکی و اثر متقابل تنش خشکی و متانول بر میزان هدایت روزنه‌ای گیاه معنی‌دار (P≤0.01) بود (جدول 1-الف).سطح 30 درصدحجمی متانول بیشترین میزان بر این صفت را داشت و کمترین میزان هدایت روزنه‌ای در سطح 35 درصد حجمی متانول مشاهده شد (جدول 2-الف). در برهمکنش متقابل متانول و تنش بیشترین مقدار هدایت روزنه‌ای در سطح 30 درصد حجمی متانول در هر دو تیمار تنش و بدون تنش خشکی مشاهده شد و کمترین مقدار این صفت به سطح 35 درصد حجمی متانول در هر دو تیمار تنش و بدون تنش متعلق بود (شکل 3-A). نتایج تجزیه واریانس داده‌ها در محلول‌پاشی دوم نشان داد که اثر محلول‌پاشی متانول و تنش خشکی بر میزان هدایت روزنه‌ای معنی‌دار (P≤0.01) بود. برهمکنش متانول و تنش خشکی نیز بر هدایت روزنه‌ای تأثیر معنی‌داری (P≤0.05) داشت (جدول 1-ب). در بین تیمارهای محلول‌پاشی سطح 30 درصد حجمی بیشترین میزان هدایت روزنه‌ای را داشت که با سطح 25 درصد حجمی تفاوت معنی‌داری نداشت. کمترین میزان این صفت نیز در سطح شاهد مشاهده شد که با سطوح 20 و 35 درصد تفاوت معنی‌داری نداشت (جدول 2-ب). در اثر متقابل متانول و تنش خشکی بیشترین میزان هدایت روزنه‌ای به سطح 30 درصد حجمی متانول در هر دو تیمار تنش و بدون تنش مربوط بود و کمترین میزان این صفت به سطح شاهد در تیمار تنش خشکی متعلق بود که با دیگر سطوح اختلاف معنی‌داری نداشت (شکل 3-B). نتایج تجزیه واریانس مشاهدات در محلول‌پاشی سوم نشان داد که محلول‌ پاشی متانول، تنش خشکی و اثر متقابل تنش خشکی و متانول بر میزان هدایت روزنه‌ای گیاه معنی‌دار (P≤0.01) بود (جدول 1-ج). در آثار ساده متانول در محلول‌پاشی سوم بیشترین میزان هدایت روزنه‌ای به سطح 30 درصد حجمی متانول متعلق بود که با دیگر سطوح اختلاف معنی‌داری داشت. کمترین میزان این صفت به سطح شاهد مربوط بود که با سطح 35 درصد حجمی تفاوت معنی‌داری نداشت (جدول 2-ج). در برهمکنش متقابل متانول و تنش بیشترین میزان هدایت روزنه‌ای در سطح 30 درصد حجمی متانول در هر دو تیمار تنش و بدون تنش خشکی مشاهده شد. کمترین میزان این صفت به سطح شاهد در تیمار تنش خشکی تعلق داشت (شکل 3-C).

 

 

شکل 3- اثر متقابل متانول و تنش خشکی بر هدایت روزنه‌ای. (A محلول‌پاشی اول، (B محلول‌پاشی دوم، (C محلول‌پاشی سوم. مقایسه میانگین‌ها بر اساس آزمون دانکن است. حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح P0.05 است.

 

 

غلظت CO2 درون برگی

نتایج تجزیه واریانس مشاهدات در محلول‌پاشی اول نشان داد که محلول‌پاشی متانولو آثار متقابل متانول و تنش تأثیر معنی‌داری (P≤0.01) بر میزان CO2 درون سلولی داشت (جدول 1-الف). اثر متانول بر غلظت CO2 درون سلولی در سطوح مختلف متانول نسبت به شاهد افزایش داشت، با وجود این، معنی‌دار نبود. سطح 35 درصد حجمی متانول کمترین میزان CO2 درون سلولی را داشت که در گروه آماری جداگانه‌ای نسبت به دیگر سطوح قرار گرفت (جدول 2-الف). این کاهش را می‌توان به آثار سمّی متانول در این غلظت نسبت داد. در برهمکنش متقابل متانول و تنش کمترین CO2 درون سلولی به سطح 35 درصد حجمی در تیمار بدون تنش خشکی متعلق بود و بیشترین میزان این صفت در سطح 20 درصد حجمی متانول در تیمار بدون تنش خشکی مشاهده شد که با دیگر سطوح به جز سطح 35 درصد حجمی اختلاف معنی‌داری نداشت (شکل 4-A). نتایج تجزیه واریانس داده‌ها در محلول‌پاشی دوم نشان داد که اثر محلول‌پاشی متانول، تنش خشکی و آثار متقابل متانول و تنش بر میزان CO2 درون سلولی معنی‌دار (P≤0.01) شد (جدول 1-ب). در بین تیمار‌های محلول‌پاشی سطح 30 درصد حجمی متانول بیشترین و سطح شاهد کمترین میزان CO2 درون سلولی را داشت (جدول 2-ب). در آثار متقابل متانول و تنش بیشترین میزان CO2 درون سلولی به سطح 30 درصد حجمی متانول در هر دو تیمار تنش و بدون تنش متعلق بود. کمترین میزان این صفت نیز در سطح شاهد در هر دو تیمار تنش و بدون تنش مشاهده شد (شکل B). نتایج تجزیه واریانس در محلول‌پاشی سوم نشان داد که اثر محلول‌پاشی متانول، تنش خشکی و آثار متقابل متانول و تنش بر میزان CO2 درون سلولی معنی‌دار (P≤0.01) شد (جدول 1-ج). در بین تیمارهای محلول‌پاشی بیشترین میزان CO2 درون سلولی به سطح 30 درصد حجمی متانول متعلق بود که با دیگر سطوح اختلاف‌معنی داری داشت. کمترین میزان این صفت به سطح شاهد مربوط بود که با سطح 35 درصد حجمی متانول تفاوت معنی‌داری نداشت (جدول 2-ج). در برهمکنش متقابل متانول و تنش مشاهده شد که غلظت‌های مختلف متانول اختلاف معنی‌داری باهم نداشتند و در یک گروه آماری قرار گرفتند، با وجود این، تفاوت آنها با شاهد معنی‌دار بود (شکل 4-C).

 

 

شکل 4- اثر متقابل متانول و تنش خشکی بر میزان CO2 درون سلولی. (A محلول‌پاشی اول، (B محلول‌پاشی دوم، (C محلول‌پاشی سوم. مقایسه میانگین‌ها بر اساس آزمون دانکن است. حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح P0.05 است.

 

 

تعرق

نتایج تجزیه واریانس مشاهدات در محلول‌پاشی اول نشان داد که محلول‌پاشی متانول، تنش خشکی و اثر متقابل تنش خشکی و متانول تأثیر معنی‌داری (P≤0.01) بر میزان تعرق گیاه داشت (جدول 1-الف).در بین تیمارهای محلول‌پاشی متانول سطح شاهد بیشترین میزان تعرق و سطح 30 درصد حجمی متانول کمترین میزان تعرق را داشت(جدول 2-الف). در آثار متقابل متانول و تنش سطح شاهد در تیمار بدون تنش خشکی بیشترین میزان تعرق و سطح 25 درصد متانول در تیمار تنش خشکی کمترین میزان تعرق را داشت که با دیگر سطوح اختلاف معنی‌داری نداشت (شکل 5-A). نتایج تجزیه واریانس داده‌ها در محلول‌‌پاشی دوم نشان داد که اثر محلول‌پاشی متانول و تنش خشکی بر میزان تعرق معنی‌دار (P≤0.01) بود. اثر متقابل تنش و متانول بر میزان تعرق معنی‌دار نبود (جدول 1-ب). در بین آثار ساده متانول سطح شاهد بیشترین میزان تعرق را داشت و به سطح 35 درصد حجمی کمترین میزان تعرق اختصاص داشت که با سطوح 30 و 25 درصد حجمی تفاوت معنی‌داری نداشت (جدول 2-ب). نتایج تجزیه واریانس مشاهدات در محلول‌پاشی سوم نشان داد که تنش خشکی (P≤0.05) محلول‌پاشی متانول و اثر متقابل تنش خشکی و متانول تأثیر معنی‌داری (P≤0.01) بر میزان تعرق گیاه داشت (جدول 1-ج). سطح شاهد بیشترین میزان تعرق و سطح 35 درصد حجمی کمترین میزان تعرق در بین تیمارهای محلول‌پاشی داشت (جدول 2-ج). در برهمکنش تنش خشکی و متانول بیشترین میزان تعرق به سطح شاهد در هر دو تیمار تنش و بدون تنش مربوط بود. کمترین میزان تعرق در سطح 35 درصد حجمی متانول در هر دو تیمار تنش و بدون تنش خشکی دیده شد (شکل 5-C).

 

 

شکل 5- اثر متقابل متانول و تنش خشکی بر میزان تعرق. (A محلول‌پاشی اول، (B محلول‌پاشی دوم، (C محلول‌پاشی سوم. مقایسه میانگین‌ها بر اساس آزمون دانکن است. حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح P0.05 است.

 


عملکرد کوآنتوم فتوشمیایی (Fv/Fm)

نتایج تجزیه واریانس داده‌ها در محلول‌پاشی اول، دوم و سوم نشان داد که تأثیر محلول‌پاشی متانول، تنش خشکی و اثر متقابل تنش خشکی و متانول تأثیر معنی‌داری (P≤0.01) بر کارآیی فتوسیستم II داشت، در محلول‌پاشی دوم اثر تنش خشکی بر این صفت معنی‌دار نبود (جدول 1-الف، ب و ج). در بین تیمارهای محلول‌پاشی (اول، دوم و سوم) غلظت‌های مختلف متانول اختلاف معنی‌داری باهم نداشته، در یک گروه آماری قرار گرفتند، با وجود این، تفاوت آنها با شاهد معنی‌دار بود (جدول 2-الف،ب و ج). در برهمکنش متانول و تنش خشکی در محلول‌پاشی اول نتایج نشان می‌دهد که از نظر عملکرد کوآنتوم سطوح مختلف متانول هم در شرایط تنش و هم بدون تنش خشکی در یک گروه آماری قرار گرفتند، ولی تفاوت معنی‌داری با شاهد داشتند (شکل 6-A). در آثار متقابل متانول و تنش در محلول‌پاشی دوم بیشترین میزان عملکرد کوآنتوم به سطح 30 درصد حجمی در تیمار تنش خشکی مربوط بود که با دیگر سطوح متانول در تیمار تنش خشکی اختلاف معنی‌داری نداشت. کمترین میزان آن به سطح شاهد در هر دو تیمار تنش و بدون تنش مربوط بود که با دیگر سطوح اختلاف معنی‌داری داشت (شکل 6-B). برهمکنش متقابل در محلول‌پاشی سوم بیشترین میزان عملکرد کوآنتوم (Fv/Fm) به سطح 35 درصد حجمی متانول در تیمار تنش خشکی متعلق بود که با دیگر سطوح متانول در تیمار تنش خشکی اختلاف معنی‌داری نداشت. کمترین آن به سطح شاهد در تیمار تنش خشکی تعلق داشت (شکل 6-C).


 

شکل 6- اثر متقابل متانول و تنش خشکی بر عملکرد کوآنتوم (Fv/Fm). (A محلول‌پاشی اول، (B محلول‌پاشی دوم، (C محلول‌پاشی سوم. مقایسه میانگین‌ها بر اساس آزمون دانکن است. حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح P0.05 است.

 

 

بحث

محتوای کلروفیل

در مطالعه روی تنش خشکی گیاه گوجه‌فرنگی گزارش کردند که با کاهش آب قابل استفاده برای گیاهان میزان کلروفیل کل در بافت سبز برگ کاهش می‌یابد (Row et al., 1994). در این مطالعه نیز مشاهده شد که تنش خشکی در محلول‌پاشی اول و دوم به کاهش میزان کلروفیل نسبت به شرایط بدون تنش منجر شد، در حالی که در محلول‌پاشی سوم میزان کلروفیل تحت شرایط تنش خشکی افزایش یافت. به نظر می‌رسد علت این افزایش به کوچک شدن سلول‌های برگ ( به علت کاهش سطح برگ) و افزایش تراکم کلروفیل مربوط است (Paknejad et al., 2007). پایداری کلروفیل به عنوان شاخصی از تنش خشکی شناخته شده است و شاخص پایداری بالا به معنی بی‌تأثیر بودن تنش بر گیاه است و باعث دسترسی بهتر گیاه به کلروفیل می‌شود (Row et al., 1994).

در شرایط تنش خشکی جذب منیزیم و احتمالاً آهن کاهش می‌یابد که نتیجه آن کاهش میزان سنتز کلروفیل است (Keles and Oncel, 2004). محلول‌پاشی متانول باعث افزایش پتانسیل تورژسانس می‌شود و علت آن دو برابر شدن میزان قند تولید شده در برگ است که به افزایش میزان آب قابل دسترس برای گیاه منجر می‌شود (Nonomura and Benson, 1992). به نظر می‌رسد متانول در افزایش طول، سطح ریشه و در جذب عناصر غذایی به ویژه منیزیم و آهن از خاک مؤثر واقع شده است. در مطالعاتی که بر روی گوجه‌فرنگی و فلفل انجام شده است، محلول‌پاشی متانول به همراه گلایسین مقدار کلروفیل برگ‌ها را افزایش داده است (Row et al., 1994). مطالعات Rajala و همکاران (1998) نیز افزایش مقدار کلروفیل در گندم و یولاف را پس از محلول‌پاشی متانول نشان داده است. تنش خشکی به افزایش رادیکال‌های آزاد منجر می‌شود که باعث پراکسیداسیون و در نتیجه تجزیه کلروفیل می‌شود (Flexas and Medrano, 2008). به نظر می‌رسد متانول از طریق جذب آهن که به عنوان گروه پروستتیک هموپروتئین‌هایی مانند کاتالاز، پراکسیداز و سوپراکسیددیسموتاز مطرح است (Keles and Oncel, 2004) می‌تواند در تخریب گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) در گیاه نقش داشته باشد. در این پژوهش مشاهده شد که محلول‌پاشی متانول در افزایش و ثبات کلروفیل نقش داشته و از این طریق به بهبود آثار مربوط به تنش خشکی در گیاه منجر شد.

 

تثبیت CO2

پژوهش‌های مختلف نشان داده است که تنش خشکی باعث کاهش میزان نرخ فتوسنتز خالص و تثبیت CO2 می‌شود Hale et al., 2005)؛ Flexas and (Medrano, 2008. کاهش فتوسنتز در سطوح پایین تنش خشکی به علت بسته شدن روزنه‌ها و در سطوح بالای خشکی به علت واکنش‌های تخریبی و بیوشمیایی است (Johnson et al., 2002). کاهش فتوسنتز و تثبیت CO2 با افزایش کارآیی مصرف آب فتوسنتزی تحت تنش خشکی همراه است. بسته شدن روزنه‌ها در طی تنش اگر چه به منظور کاهش هدر رفت آب انجام می‌شود، اما به واسطه ممانعت از ورود CO2 می‌تواند فتوسنتز را به کمتر از نقطه جبرانی کاهش دهد (Johnson et al., 2002). در پژوهش حاضر نیز کاهش میزان تثبیت CO2 در هر سه مرحله محلول‌پاشی در شرایط تنش خشکی نسبت به شرایط بدون تنش مشاهده شد. افزایش غلظت دی اکسید کربن می‌تواند اثر ناشی از تنش خشکی را خنثی کند. بنابراین، به کار بردن موادی که بتواند غلظت دی اکسید کربن در گیاه را افزایش دهد، می‌تواند باعث بهبود عملکرد در شرایط خشکی نیز شود (Zbiec et al., 2003). گیاهان می‌توانند متانول محلول‌پاشی شده روی برگ‌ها را به راحتی جذب کرده، از آن به عنوان منبع کربنی اضافه بر کربن اتمسفر استفاده کنند (Gout et al., 2000). متانول پس از محلول‌پاشی از طریق آنزیم متانول اکسیداز تبدیل به فرمالدهید و سپس تبدیل به فرمات‌ (متانوئیک اسید) می‌شود. در مرحله بعد، فرمات توسط آنزیم فرمات دهیدروژناز به دی اکسید کربن تبدیل و باعث افزایش CO2 درون سلولی در گیاه می‌شود (Nonomura and Benson, 1992). مطالعات در این زمینه نشان داده است که متانول تأثیر مثبتی بر تثبیت CO2 دارد (Hemming et al., 1995). نتایج حاضر با نتایج سایر پژوهشگران (Nadali et al., 2010) مطابقت دارد. در بررسی که روی پنبه در مناطق خشک پاکستان انجام شد، بیشترین میزان تثبیت CO2 در غلظت 30 درصد حجمی متانول مشاهده شد (Makhdum et al., 2002). در بررسی حاضر، در هر سه مرحله محلول‌پاشی متانول مشاهده شد که سطوح متانول تا غلظت 30 درصد حجمی متانول به افزایش تثبیت منجر شد، اما کاهش در سطح 35 درصد حجمی را می‌توان به آثار سمّی متانول در غلظت‌های بالا نسبت داد.


 

 

جدول 2- آثار ساده متانول بر مؤلفه‌های فتوسنتزی مربوط به محلول پاشی اول (الف)، دوم (ب) و سوم (ج). حروف مشترک بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح P0.05 است.

الف)

عملکرد کوآنتوم فتوشیمیایی

تعرق

(mmol m-2s-1)

CO2 درون سلولی

(μmol m-2s-1)

هدایت روزنه‌ای

(m.s-1)

جذب CO2

(μmol m-2s-1)

محتوای کلروفیل

تیمارها

 

 

 

 

 

 

متانول

c 655/0

a 595/1

a 7/482

c 841/0

c 677/5

c 18/18

شاهد

a 801/0

b 300/1

a 512

c 946/0

b 723/7

b 77/24

20% حجمی

a 891/0

c 025/1

a 7/517

b 995/0

b 678/8

a 74/30

25% حجمی

a 882/0

c 958/0

a 8/518

a 112/1

a 64/11

a 62/33

30% حجمی

a 886/0

c 98/0

b 427

d 398/0

d 377/4

a 44/30

35% حجمی

ب)

عملکرد کوآنتوم فتوشیمیایی

تعرق

(mmol m-2s-1)

CO2 درون سلولی

(μmol m-2s-1)

هدایت روزنه‌ای

(m.s-1)

جذب CO2

(μmol m-2s-1)

محتوای کلروفیل

تیمارها

 

 

 

 

 

 

متانول

b 800/0

a 705/1

d 2/589

c 60/0

d 24/8

c 94/22

شاهد

a 921/0

b 333/1

c 6/621

bc 741/0

cd 21/10

c77/22

20% حجمی

a 932/0

bc 145/1

b 4/646

ab 806/0

b 32/14

c 95/28

25% حجمی

a 939/0

c 921/0

a 9/691

a 938/0

a 40/21

a 93/33

30% حجمی

a 934/0

c 853/0

b 9/658

c 643/0

bc 13/12

ab 54/30

35% حجمی

ج)

عملکرد کوآنتوم فتوشیمیایی

تعرق

(mmol m-2s-1)

CO2 درون سلولی

(μmol m-2s-1)

هدایت روزنه‌ای

(m.s-1)

جذب CO2

(μmol m-2s-1)

محتوای کلروفیل

تیمارها

 

 

 

 

 

 

متانول

b 796/0

a 352/1

c 3/560

d 761/0

e 07/9

e 40/25

شاهد

a 937/0

b 993/0

b 6/592

c 950/0

d 55/12

d77/28

20% حجمی

a 951/0

b 918/0

b 1/592

b 067/1

b 04/17

c 98/32

25% حجمی

a 978/0

c 740/0

a 7/620

a 217/1

a 67/24

a 10/44

30% حجمی

a 942/0

c 670/0

c 573

d 803/0

c 59/14

b 65/36

35% حجمی

 

 

هدایت روزنه‌ای

در بررسی روی رقم‌های گندم گزارش شده است که تنش خشکی با بستن روزنه‌ها به منظور کاهش هدر رفت آب به کاهش هدایت روزنه‌ای منجر می‌شود و نیز از طریق تأثیر بر مکانیسم‌های درونی برگ از انتشار CO2 به فضای بین سلولی جلوگیری می‌کند (Ahmadi and Siosemardeh, 2005). Fischer و Maurer (1998) مجموعه مکانیسم‌های درونی برگ که به تثبیت CO2 می‌انجامد را هدایت مزوفیلی نامیده می‌شود. کاهش هدایت روزنه‌ای و هدایت مزوفیلی از عوامل مؤثر در نقصان فتوسنتز تحت تنش خشکی هستند (Ahmadi and Siosemardeh, 2005). در بررسی روی رقم‌های مقاوم گندم مشاهده شد که مقاومت بیشتر به خشکی با مقادیر بالاتر هدایت روزنه‌ای و تا حدی هدایت مزوفیلی مرتبط است (Ahmadi and Siosemardeh, 2005). در این پژوهش نیز در هر سه مرحله محلول‌پاشی هدایت روزنه‌ای در شرایط تنش خشکی نسبت به شرایط بدون تنش کاهش داشت. در مطالعه‌ای که روی پنبه در مناطق خشک پاکستان انجام شد، محلول‌پاشی متانول به افزایش هدایت روزنه‌ای در گیاهان تیمار شده با متانول نسبت به شاهد منجر شد که علت آن کاهش تعرق و پایین آمدن درجه حرارت برگ بیان شد (Makhdum et al., 2002). محلول‌پاشی متانول باعث افزایش پتانسیل تورگر در گیاهان C3، به علت دو برابر شدن میزان قند تولید شده در برگ، شده که به افزایش راندمان مصرف آب و کاهش درجه حرارت برگ در این گیاهان منجر می‌شود (Nonomura and Benson, 1992). تنظیم روزنه‌ای (کاهش هدایت روزنه‌ای در پاسخ به تنش خشکی) برای حفظ بافت از خسارت پسابیدگی (هدر رفت آب) از اهمیّت بالایی برخوردار است، به ویژه آن که این نوع پاسخ در مقایسه با سایر پاسخ‌های بلند مدت (از جمله کاهش سطح برگ) سریع‌تر بوده و در ضمن قابل برگشت است (Ahmadi and Baker, 1998). در پژوهش حاضر، متانول با افزایش هدایت روزنه‌ای در بهبود تحمل به تنش خشکی نقش مهمی ایفا می‌کند.

غلظت CO2 درون برگی

در مطالعه‌ای که روی لوبیا انجام شد، مشاهده شده است که غلظت CO2 درون سلولی در شرایط تنش خشکی کاهش می‌یابد که علت آن بسته شدن روزنه‌های برگی و جلوگیری از ورود CO2 به درون برگ است (Zlatev and Yordanov, 2004). علاوه بر این، پژوهشگران ممانعت از انجام برخی فرآیندهای متابولیک از جمله جلوگیری از سنتز ATP و فعالیت آنزیم روبیسکو را به عنوان یکی از علل اصلی کاهش میزان جذب CO2 در شرایط تنش خشکی مطرح نموده‌اند (Zlatev and Yordanov, 2004). در پژوهش حاضر نیز تنش خشکی به کاهش CO2 درون سلولی نسبت به شرایط بدون تنش منجر شد. محلول‌پاشی متانول باعث افزایش غلظت CO2 می‌شود که می‌تواند میزان تثبیت CO2 در گیاه را افزایش دهد (Zbiec et al., 2003). متانول در مقایسه با CO2 مولکول نسبتاً کوچکتری است که به راحتی توسط گیاهان جذب شده و استفاده می‌شود (Gout et al., 2000؛ (Downie et al., 2004. آنزیم روبیسکو نه تنها ریبولوز 1 و 5 بیس فسفات را کربوکسیله می‌کند، بلکه توانایی اکسید آن را نیز دارد. اکسیداسیون به انجام تنفس نوری در گیاه منجر می‌شود (Makhdum et al., 2002). متانول با متابولیزه شدن سریع به دی اکسید کربن (Gout et al., 2000) و با افزایش CO2 روند کربوکسیلاسیون در گیاه را افزایش و اکسیژناسیون را کاهش می‌دهد (Faver and Gerik, 1996). بررسی‌ها نشان داده‌اند که جلوگیری از آزاد سازی O2 که وابسته به CO2 است و جلوگیری از تثبیت CO2 در شرایط تنش خشکی با افزایش غلظت CO2 محیط بهبود می‌یابد که این امر نشان‌دهنده نقش کلیدی روزنه‌ها در کاهش تثبیت CO2 در شرایط تنش خشکی است
Lu and Zhang, 1998)؛ Amede and Schubert, 2003). به نظر می‌رسد که متانول با افزایش میزان CO2 درون سلولی و تثبیت CO2 در بهبود تحمل به تنش خشکی نقش دارد.

 

تعرق

کاهش میزان تعرق در شرایط تنش خشکی می‌تواند به عنوان مکانیسمی برای حفظ آب برگ و جلوگیری از هدر رفتن آن طی تعرق مطرح باشد (Kimbal et al., 2002). در این پژوهش نیز تنش خشکی به کاهش تعرق نسبت به شرایط بدون تنش خشکی منجر شد. تحت شرایط تنش خشکی گیاه روزنه‌های خود را می‌بندد، در نتیجه میزان CO2 درون سلولی کاهش می‌یابد که این به کاهش میزان فشار آماس در اثر کاهش فتوسنتز و سوخت‌و‌ساز در برگ منجر می‌شود (Vazan, 2002). از طرفی گیاهانی که از مکانیسم‌های کارآمدتری برای کاهش تبخیر و تعرق برخوردار هستند، قادر به تحمل بهتر شرایط تنش خشکی خواهند بود و با حفظ بیشتر آب درون برگی، امکان رشد و انجام فرآیندهای سلولی را بهتر فراهم می‌کنند (Jaleel et al., 2008). در بررسی روی گوجه‌فرنگی گزارش شده است که متانول پس از محلول‌پاشی متابولیزه شده و با افزایش میزان CO2 درون برگی باعث افزایش میزان آماس و قندسازی در برگ‌ها می‌شود (Row et al., 1994). بنابراین، کاهش تعرق با مصرف متانول با افزایش CO2 درون سلولی و حفظ بیشتر آب درون برگی در ارتباط است، به طوری که گیاه برای تأمین CO2 لازم نیازی به باز کردن روزنه‌ها ندارد و CO2 لازم در دسترس گیاه است. در بررسی روی ژنوتیپ‌های نخود حساس به خشکی مشاهده شده است که این ژنوتیپ‌ها توانایی میزان کاهش تعرق را نداشته، در نتیجه میزان زیادی از آب درون برگی طی عمل تعرق از گیاه خارج شده و بنابراین، آثار تخریبی ناشی از کم‌آبی و تنش خشکی در این ژنوتیپ‌ها شدت بیشتری نشان داده و گیاه در معرض آثار تخریبی تنش خشکی قرار می‌گیرد (Jaleel et al., 2008).

عملکرد کوآنتوم فتوشمیایی (Fv/Fm)

به منظور تعیین وضعیت فیزیولوژیک گیاه و میزان آسیب وارده به دستگاه فتوسنتزی از تکنیکی به نام سنجش فلوئورسانس کلروفیل استفاده می‌شود. در واقع، میزان فلوئورسانس کلروفیل تابعی از فعالیت فتوسنتزی برگ است که می‌تواند در تشخیص مدت تنش‌های محیطی استفاده شود (Lichtenthaler and Burkart, 1999). شیب کاهشی عملکرد کوآنتوم (FV/FM) شاخص مناسبی برای ارزیابی ممانعت نوری در گیاهانی است که در معرض تنش‌های محیطی نظیر خشکی و گرما همراه با میزان تشعشع زیاد قرار می‌گیرند (Paknejad et al., 2007). کاهش نسبت Fv/Fm در شرایط تنش خشکی نشان‌دهنده کاهش کارآیی فتوسیستم ΙΙ است که به علت کاهش انتقال الکترون از فتوسیستم ΙΙ به فتوسیستم Ι تحت تأثیر تنش خشکی است (Lu and Zhang, 1998). نتایج حاصل از بررسی‌ها گویای این مطلب است که کمپلکس آزاد کننده اکسیژن فتوسیستم ΙΙ و مراکز واکنش فتوسیستم ΙΙ تحت تاثیر تنش خشکی قرار گرفته، تخریب می‌شوند. اثر تخریبی تنش خشکی بر پروتئین D1 که در ساختمان فتوسیستم ΙΙ قرار دارد، نیز گزارش شده است (Zlatev and Yordanov, 2004). در بررسی که روی ذرت انجام شده است، مشاهده شد که مقدار Fv/Fm در شرایط افزایش سطوح تنش خشکی کم‌ترین مقدار را نسبت به شرایط بدون تنش دارد که نشان‌دهنده تخریب مراکز واکنش فتوسیستم II در شرایط تنش خشکی است (Paknejad et al., 2007). مقدار Fv/Fm نشان‌دهنده ظرفیت انتقال الکترون فتوسیستم II است (Paknejad et al., 2007) که با عملکرد کوآنتوم فتوسنتز خالص همبستگی بالایی دارد (Anonymous, 1993). بنابراین، کاهش میزان Fv/Fm نشانه کاهش میزان حفاظت نوری و نیز علتی است بر اینکه تنش خشکی بر کارآیی فتوسنتز اثر معنی‌داری گذاشته است. کاهش کارآیی مصرف فوتون توسط فتوسیسم II میزان بازدارندگی نوری را تحت شرایط تنش مشخص می‌کند (Ali-Dib et al., 1994) همچنین، مشخص شده است که کاهش کارآیی فتوسیستم II عمدتاً به علت افزایش شدید انرژی برانگیختگی در گیرنده‌های کلروفیل است (Ali-Dib et al., 1994). سرعت پذیرنده‌های الکترونی در فتوسیستم II در شرایط تنش خشکی کاهش می‌یابد که باعث کاهش پتانسیل عملکرد کوآنتوم (FV/FM) می‌شود (Anonymous et al., 1993). در این پژوهش مشاهده شد که با مصرف متانول عملکرد کوآنتوم افزایش می‌یابد که نشان‌دهنده تأثیر متانول در مقاومت گیاه به تنش خشکی است. در مطالعه‌ای با افزایش مقدار متانول مصرفی عملکرد کوآنتومی (FV/FM) افزایش یافته است که نشان‌دهنده افزایش حفاظت نوری گیاه توسط متانول است (Nonomura and Benson, 1992).

 

سپاسگزاری

از مسؤولان محترم پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد به دلیل مساعدت در اجرای این پژوهش تشکر و قدردانی می‌شود.

 

 

 

 

Ahmadi, A. and Siosemardeh, A. (2005) Investigation on the physiological basis of grain yield and drought resistance in wheat: leaf photosynthetic rate, stomatal conductance and non-stomatal limitations. Journal of Irannian Agriculture Science 5: 807-811 (in Persian).

Ahmadi, A. and Baker, D. A. (1998) Stomatal and non stomatal photosynthesis limitation factors on wheat under drought condition. Journal of Irannian Agriculture Science 31: 813-825 (in Persian).

Ali-Dib, T., Monneveux, P. H., Acevedo, J. and Nachil, M. M. (1994). Evaluation of praline analysis and chlorophyll fluorescence quenching measurements as drough tolerance indicators in durum wheat (Triticum turgidum L. Var. durum). Euphytica 79(1-2): 65-73.

Anonymous (1993) An introduction to fluorescence measurements with the plant efficiency analyzer. Scientific Research and Essays 6: 5351-5357.

Boyer, J. S., Armand, P. A. and Sharp, R. E. (1987) Light stress and leaf water relations. In: Photoinhibition (Eds. Kyle, D. J., Osmoud, C. B. and Arntzen, C. J.) 111-122. Elsevier Science Publishers, Amsterdam.

Downie, A., Miyazaki, S., Bohnert, H., John, P., Coleman, J., Parry, M. and Haslam, R. (2004) Expression profiling of the response of Arabidopsis thaliana to methanol stimulation. Phytochemistry 65: 2305-2316.

Fall, R. and Benson, A. A. (1996) Leaf methanol, the simplest natural product from plants. Trends in Plant Science 1: 296-301.

Faver, K. L. and Gerik, T. J. (1996) Foliar-applied methanol effects on cotton (Gossypium hirsutum L.) gas exchange and growth. Field Crops Research 47: 227-234.

Fischer, R. A. and Maurer, R. (1998) Drought resistance in spring wheat cultivars. I. Grain yield responses. Australian Journal of Agricultural Research 29: 897-912.

Flexas, J. and Medrano, H. (2008) Drought-inhibition of photosynthesis in C3- plants: stomatal and nonstomatal limitation revisited. Annals of Botany 183: 183-189.

Galball, E. and Kristine, W. (2002) The production of methanol by flowering plants and the global cycle of methanol. Journal of Atmospheric Chemistry 43: 195-229.

Gout, E., Aubert, S., Bligny, R., Rebeille, F., Nonomura, A. R., Benson, A. and Douce, R. (2000) Metabolism of methanol in plant cells. Plant Physiology 123: 287-296.

Hale, B., Herms, D., Hansen, R., Clausen, T., and Arnold, D. (2005) Effect of drought stress and nutrient availability on dry matter allocation, phenolic glycosides and rapid induced resistance of poplar to two Lymantriid defoliators. Chemical Ecology 31: 2601-2620.

Haston, A. D. and Roje, S. (2001) One carbon metabolism in higher plants. Annual Review of Plant Biology 52: 119-138.

Hemming, D. J. B., Criddle, R. C. and Hansen, L. D. (1995) Effects of methanol on plant respiration. Journal of Plant Physiology 146: 193-198.

Jaleel, C. A., Gopi, R. and Panneerselvam, R. (2008) Growth and photosynthetic pigments responses of two varieties of Catharanthus roseus to triadimefon treatment. Comptes Rendus Biologies 331: 272-277.

Johnson, J. D., Tognetti, T. and Paris, P. (2002) Water relations and gas exchange in poplar and willow under water stress and elevated atmospheric CO2. Physiologia Plantarum 115: 93-100.

Khafagi, O. M. A. and El-Lawendy, W. I. (1997) Effect of different irrigation intervals on sugar beet growth, plant water relations and photosynethetic pigments. Annals of Agricultural Science Moshtohor 35: 305-319.

Kimbal, B. A., Kobayashi, K. and Bindi, M. (2002) Responses of agricultural crops to free air CO2 enrichment. Advance Agronomy 77: 293-368.

Lichtenthaler, H. K and Burkart, S. (1999) Photosynthesis and high light stress. Bulgharestan Journal of Plant Physiology 25: 3-16.

Lu, Q. and Zhang, J. (1998) Photosynthesis and chlorophyll a fluorescence during flag leaf senescence of field-grown wheat plants. Journal of Plant Physiology 149: 164-178.

Lu, Q., Lu, C., Zhang, J. and Kuang, T. (2002) Photosynthesis and chlorophyll a fluorescence during flag leaf senescence of field-grown wheat plants. Journal of Plant Physiology 159: 1173-1178.

Makhdum, I. M., Nawaz, A. Shabab, M., Ahmad, F. and Illahi, F. (2002) Physiological response of Cotton to methanol foliar application. Pakistan Journal of Research Science 13: 37-43.

Mohammadian, R., Rahimian, H., Moghaddam, M. and Sadeghian, S. Y. (2003) Effect of early drought stress on sugar beets chlorophyll fluorescence. Pakistan Journal of Biological Sciences 6: 1763-1769 (in Persian).

Mudgett, M. E. and Clarke, S. (1993) Characterization of plant L-isoaspartyl methyltransferases that may be involved in seed survival. purification, characterization and sequence analysis of  the wheat germ enzyme. Biochemistry 32: 1100-1111.

Nadali, I., Paknejad, F., Moradi, F. and Vazan, S. (2010) Effect of methanol on yield and some quality characteristics of sugar beet (Beta vulgaris L.) cv. rasoul in drought and non-drought stress conditions. Journal of Seed and Plant Improvement 26: 95-108 (in Persian).

Nonomura, A. M. and Benson, A. A. (1992) The path of carbon in photosynthesis: Improved crop yields with methanol. National Academy Science 89: 9794-9798.

Ober, E. (2001) The search for drought tolerance in sugar beet. British Sugar Beet Review 69: 40-43.

Paknejad, F., Majidi Heravan, E., Noormohammadi, Q., Siadat, A. and Vazan, S. (2007) Effects of drought stress of on chlorophyll fluoresence parameters chlorophyll content and grain yield of wheat cultivars. Journal of Biological Sciences 7: 841-847.

Ramadant, T. and Omran, Y. (2005) The effects of foliar application of methanol on productivity and fruit quality of grapevine cv. flame seedlees. Vitis Journal 44: 11-16.

Ranalli, P., Di Candilo, M. and Bagatta, M. (1997) Drought tolerance screening for potato improvement. Plant Breeding 116: 290-292.

Rowe, R. N., Farr, D. J. and Richards, B. A. J. (1994) Effects of foliar and root applications of methanol or ethanol on the growth of tomato plants (Lycopersicon esculentum Mill.) New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science 22: 335-337.

Amede, T. and Schubert, S. (2003) Mechanisms of drought resistance in grain II: stomatal regulation and root growth. SINET: Ethiopian Journal of Science 26(2): 137-144.

Vazan. S. (2002) Effects of chlorophyll parameters and photosynthesis efficiency in difference beet. PhD thesis, Islamic Azad University, Tehran Branch, Tehran, Iran (in Persian).

Wilson, J. M. and Greaves, J. A. (1993) Development of water stress in crop plants. Adaptation of food crops to temperature and water stress. Vegetable Research and Development Center 44: 389-398.

Zbiec, I., Karczmarczyk, S. and Koszanski, Z. (1999) Influence of methanol on some cultivated plants. Journal of Poland Agricultural 73: 217-220.

Zbiec, I., Karczmarczyk, S. and Podsiadlo, C. (2003) Response of some cultivated plants to methanol as Compared to supplemental irrigation. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities 6: 1-7.

Zlatev, Z. S. and Yordanov, I. T. (2004) Effects of soil drought on photosynthesis and chlorophyll fluorescence in bean plants. Bulgharestan Journal of Plant Physiology 30: 3-18.

Keles, Y. and Oncel, I. (2004) Growth and solute composition on two wheat species experiencing combined influence of stress conditions. Russian Journal of Plant Physiology 51: 203-208.