ارزیابی تحمل به تنش یخ‌زدگی در چهار رقم زیتون (بومی و خارجی) بر اساس شاخص-های فیزیولوژیک در شرایط خو‌سرمایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه علوم کشاورزی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران،

2 2- دانشیار، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 استادیار، گروه علوم کشاورزی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.

4 مربی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان مرکزی، ایران.

5 استادیار ،گروه مواد غذایی، پژوهشکده صنایع غذایی و کشاورزی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران

چکیده

بمنظور بررسی تحمل به تنش یخ‌زدگی ارقام زیتون، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در شرایط کنترل شده و فاکتورهای رقم (زرد، روغنی، کرونایکی و میشن)، دما (18- و 20- درجه سلسیوس) و مدت سرمادهی (24 و 48 ساعت) اجرا شد. تفاوت بین ارقام از نظر درصد نشت الکترولیت‌ها و محتوی پرولین آزاد معنی‌دار بود. نتایج اعمال تنش یخ‌زدگی به‌مدت 24 و 48 ساعت نشان داد که با کاهش دما نشت الکترولیت‌ها و پرولین در ارقام مورد مطالعه به ترتیب افزایش و کاهش نشان دادند؛ با این وجود تغییرات محتوی پرولین از روند منظم‌تری برخوردار بود. همچنین در دمای 18- درجه سلسیوس بیشترین و کمترین درصد نشت الکترولیت به ترتیب مربوط به ارقام کرونایکی و روغنی بود و در دمای 20- درجه سلسیوس ترتیب درصد نشت الکترولیت‌ها برای ارقام به صورت کرونایکی> میشن-روغنی> زرد حاصل شد و در شرایط مشابه، بالاترین و پائین‌ترین مقدار پرولین به ترتیب متعلق به ارقام زرد و کرونایکی بود. بر اساس نتایج ، محتوی پرولین و نشت الکترولیت‌ها در تفکیک ارقام مقاوم و حساس کارایی قابل قبولی داشتند. علاوه‌براین رقم بومی زرد واکنش ویژه‌ای تحت شرایط یخ‌زدگی نشان داد؛ بطوریکه در دمای بحرانی 20- درجه سلسیوس و 24 ساعت سرمادهی در مقایسه با سایر ارقام به‌ترتیب کمترین و بیشترین میزان نشت الکترولیت‌ها و پرولین را به خود اختصاص داد. همچنین در یک مدت زمان ثابت با کاهش دما تفاوت معنی‌داری در نشت الکترولیت‌ها برای این رقم مشاهده نگردید. شاید بتوان رقم بومی "زرد" را به عنوان یک رقم با قابلیت ویژه جهت کشت در مناطق تحت تنش یخ‌زدگی یپیشنهاد نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Freezing Tolerance in Four Olive Cultivars (Native and Foreign) Based on Physiological Indicators under Cold Acclimation Conditions

نویسندگان [English]

  • tayebeh basaki 1
  • mojtaba khayam Nekouei 2
  • soraya karami 3
  • sakine faraji 4
  • maryam jalili 5
1 Department of Agricultural Science, Payame Noor University, Tehran, Iran
2 Faculty of Biological Science, Tarbiat Moddares University, Tehran, Iran
3 Department of Agricultural Science, Payame Noor University, Tehran, Iran
4 Agricultural and Natural Resources Research Center of Markazi Province, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Arak, Iran.
5 Assistant Professor, Department of Food Industries and Agricultural Research, Standard Research Institute (SRI), Karaj, Iran
چکیده [English]

In order to evaluate the freezing tolerance of olive cultivars (native and foreign), a factorial experiment based on completely randomized design with three replications was carried out under controlled conditions. The investigated factors included cultivar (Zard, Roghani, Koroneiki, Mission), temperature (-18, -20 °C) and frost duration (24 and 48 hours). In addition, the effects of double and triple interactions among cultivar were significant for these two physiological traits. By applying freezing temperatures for 24 and 48 hours, the results showed that the electrolyte leakage percentage and the amount of free proline increased and decreased respectively with decreasing temperature in all studied cultivars; however, the changes of proline were more regular than the electrolyte leakage. So that at -18 °C, the highest and lowest percentage of electrolyte leakage was related to Koroneiki and Roghani cultivars, respectively and at -20 °C, the following descending order was obtained for the percentage of electrolyte leakage: Koroneiki > Mission- Roghani> Zard. However, in similar conditions, the highest and lowest amount of proline belonged to Zard and Koroneiki cultivars respectively. The proline capability to discriminate the studied cultivars was higher. So, based on the results obtained, cultivar Zard may be suggested as the preferable and superior cultivar for cultivation in areas under freezing stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cellular membrane stability
  • Freezing Stress
  • Native cultivars
  • Organic osmolytes

درخت زیتون (Olea europaea L.)، گیاهی نیمه‌گرمسیری و تنها گونة جنس Olea با میوه‌های خوراکی در مناطق مدیترانه و شبه‌مدیترانه (Fernandez et al., 1997) است. در حال ‌حاضر، O. europaea به‌دلیل روغن‌کشی و تولید کنسرو از میوه‌های آن در صنایع غذایی و تبدیلی اهمیت دارد (Nikzad et al., 2013). همچنین روغن زیتون به‌دلیل غیراشباع‌بودن و غنی‌بودن آن از آنتی‌اکسیدان‌های قوی، در درمان و جلوگیری از بیماری‌های قلبی، عروقی و نیز سرطان کاربرد فراوان دارد (Zribi, 2017; Ammar et al., 2017). از سوی ‌دیگر، در سال‌های گذشته، به کاشت زیتون به‌دلیل سازگاری زیاد این گونة درختی به شرایط محیطی و تحمل تنش شوری، خشکی و همیشه سبزبودن در فضای سبز توجه شده است (Simkeshzadeh et al., 2011). با وجود این، از عوامل محدودکنندة کاشت این گیاه در مناطق معتدله و سردسیر، مقاومت کم به دماهای کم در زمستان و اوایل بهار است (Mancuso, 2000).

نیاز سرمایی برای نمو گل در گیاه زیتون، عاملی حیاتی است و نوعی بهاره‌شدن (vernalization) تلقی می‌شود؛ به ‌طوری ‌که هرگاه سرمای زمستانی در مناطق زیر کشت این گیاه وجود نداشته باشد، گل‌دهی زیتون هرگز انجام نخواهد شد؛ ولی برای رشد رویشی جوانه‌ها به سرما نیازی نیست؛ با وجود این، آمارهای متفاوتی برای آستانة تحمل درخت زیتون نسبت به دماهای کم ارائه شده‌اند. براساس گزارش‌های منتشرشده، دماهای بحرانی 8- تا 10- درجة سانتی‌گراد به آسیب اندک و دماهای 17- تا 22- درجة سانتی‌گراد به نابودی کامل درخت زیتون منجر می‌شود (Ayerza and Sibbet, 2001). از سوی ‌دیگر، گزارش شده است دماهای کمتر از 7- درجة سانتی‌گراد در زمستان به آسیب‌دیدگی بخش‌های هوایی گیاه، خشکی سرشاخه‌ها و کاهش تولید و عملکرد گیاه منجر می‌شود و دمای کمتر از 12- درجة سانتی‌گراد ممکن است آسیب‌های جدی به گیاه وارد کند و حیات درخت را تهدید کند (Barranco et al., 2005).

تنش سرما و یخ‌زدگی ازجمله مهم‌ترین تنش‌های محیطی است که با از بین بردن پروتئین‌های سلولی، اختلال در سوخت‌و‌ساز و تغییر در پایداری و نفوذپذیری غشای سلولی؛ بر رشد و عملکرد گیاهان اثر می‌گذارد (Harding et al., 1999). با وجود این، گیاهان با سازوکارهای متعدد و با فرایندهای فیزیولوژیک، سلولی - مولکولی و بیوشیمیایی به تنش یخ‌زدگی پاسخ می‌دهند و بدین‌ترتیب خود را با شرایط محیطی منطبق می‌کنند و میزان متفاوتی از تحمل را نشان می‌دهند (Filippi et al., 2007). از واکنش‌هایی که گیاهان در رویارویی با این نوع تنش‌ها از خود نشان می‌دهند، واکنش‌های متابولیک هستند که به تجمع اسمولیت‌های آلی منجر می‌شود. پرولین یکی از این اسمولیت‌های آلی است (Rayapati and Stewart, 1991). در تنش‌های اسمزی، بیوسنتز پرولین افزایش می‌یابد و این مسئله به حفاظت غشا و پروتئین‌های حیاتی دیگر دربرابر آثار مختلف غلظت‌های زیاد یون‌های معدنی در دماهای کم منجر می‌شود (Dibax et al., 2010). بررسی‌های انجام‌شده در گیاهانی مانند سیب‌زمینی، جو، گندم و تنباکو نشان داده‌اند در گیاهان مقاوم به دماهای کم، میزان پرولین افزایش می‌یابد (Konstantinova et al., 2002; Dörffling et al., 1990). بدین‌ترتیب در بسیاری از پژوهش‌ها از پرولین به‌‌صورت نشانگری بیوشیمیایی برای تمایز ارقام حساس و متحمل به سرما استفاده می‌شود (Dörffling et al., 1990).

ازسوی‌دیگر به نظر می‌رسد تداوم غشای پلاسمایی یکی از عوامل مهم در بقای گیاهان در تنش یخ‌زدگی است و هرگونه اختلال در ساختار غشای پلاسمایی به بروز خسارت و حتی مرگ گیاه منجر می‌شود؛ بنابراین این صفت یکی دیگر از ملاک‌های ارزیابی تحمل به یخ‌زدگی در گیاهان است. بدین‌ترتیب، شاخص نشت الکترولیت‌ها یکی از روش‌های ارزان، ساده، تکرارپذیر و نسبتاً ساده در بررسی درجة خسارت ناشی از تنش سرما به غشای سلولی و میزان تحمل سرما در گیاهان در شرایط آزمایشگاهی معرفی شده است (Arvin and Donnelly, 2008). به ‌طور کلی، در صورت آسیب بافت‌های گیاهی در اثر تنش سرما، فعالیت غشا مختل می‌شود و تخریب غشای سلولی رخ می‌دهد که این پدیده به نشت الکترولیت‌های درون‌سلولی به فضای خارج سلولی منجر می‌شود. درصورت شدت‌گرفتن این پدیده، مرگ سلول و درنهایت، مرگ گیاه رخ خواهد داد (Hana and Bischof, 2004). در تأیید این مطلب در بسیاری از بررسی‌های انجام‌شده، بین میزان نشت الکترولیت‌ها و تحمل به سرما همبستگی منفی و زیادی گزارش شده است (Barranco et al., 2005; Mousavi et al., 2011).

از آنجا که کشت زیتون، گونة درختی نیمه‌گرمسیری در استان مرکزی با زمستان‌های نسبتاً سرد در سال‌های گذشته افزایش و اهمیت یافته است، تعیین ارقام مقاوم به سرما یکی از معیارهای مهم در افزایش کاربری این درخت در صنایع غذایی، تبدیلی، دارویی و حتی فضای سبز شهری به شمار می‌رود. با وجود این، در این استان به‌ویژه در شهرستان ساوه، قطب مهم کشاورزی، سرمازدگی وسیع در زمستان سال 1392 به صدمات جبران‌ناپذیری به باغ‌های زیتون، انار، انجیر و انگور منجر شد. گفتنی است بیشترین سطح زیر کشت باغ‌های زیتون در این منطقه به ارقام خارجی تجاری ازجمله ارقام کرونایکی و میشن به‌دلیل داشتن کیفیت و کمیت زیاد روغن میوه مربوط بود. با توجه ‌به وجود ذخایر ژنتیکی غنی ارقام بومی زیتون در ایران و همچنین موفقیت کشت این ارقام در مقایسه با ارقام خارجی در سایر نقاط سردسیر و هم‌جوار با این استان، اهداف از پژوهش حاضر، مقایسة توانایی مقاومتی ارقام بومی و خارجی - تجاری زیتون به تنش یخ‌زدگی در شرایط شاهد و خوسرمایی و نیز بررسی توانایی دو شاخص فیزیولوژیک فعال در تنش یخ‌زدگی (نشت الکترولیت و محتوای پرولین آزاد) در تفکیک ارقام حساس و مقاوم زیتون هستند.

 

مواد و روش‌ها

برای ارزیابی میزان مقاومت به یخ‌زدگی ارقام زیتون با شاخص‌های فیزیولوژیک نشت الکترولیت و میزان پرولین در شرایط خوسرمایی، در بهمن‌ماه 1394 با میانگین حداقل دمای 7- درجة سانتی‌گراد، شاخه‌های یک‌ساله از درختان سه‌سالة ایستگاه تحقیقاتی زیتون واقع در ساوه در شمال استان مرکزی (بین 34 درجه و 45 دقیقه تا 35 درجه و 34 دقیقة عرض شمالی و 49 درجه و 15 دقیقه تا 50 درجه و 56 دقیقة طول شمالی) انتخاب شدند. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار (هر واحد آزمایشی، 5 قلمة 3 جوانه‌ای) انجام شد؛ به ‌طوری ‌که عامل اول، ارقام زیتون (زرد، روغنی، میشن و کرونایکی)، (جدول 1) و عامل دوم، شدت سرما در دو دمای 18- و 20- درجة سانتی‌گراد و عامل سوم، مدت سرمادهی (24 و 48 ساعت) در نظر گرفته شد. شاخه‌های نمونه‌برداری‌شده با قطر تقریبی 10 میلی‌متر با رشد یکسان از بخش میانی شاخه‌های یک‌ساله پس از برداشت و قرارگیری در جعبه‌های یخ بلافاصله به آزمایشگاه منتقل شدند.

در بررسی حاضر، براساس نتایج منتشرنشدة طرح مصوب با شمارة 4-03-03-92330 مرکز تحقیقات کشاورزی استان مرکزی (ایستگاه تحقیقات ساوه)، رقم کرونایکی، رقم حساس و رقم میشن، رقم مقاوم به تنش یخ‌زدگی (Garrido Fernandez et al., 1997) در شرایط آب‌وهوایی منطقة ساوه انتخاب شد. علاوه ‌بر ‌این، براساس اطلاعات هواشناسی مبنی بر وقوع یخبندان در مناطق معتدله ازجمله استان مرکزی در سال 1392 تا 1393 و کاهش دما تا 18- درجة سانتی‌گراد، ارزیابی مقاومت به تنش یخ‌زدگی ارقام بررسی‌شده در دو دمای 18- و 20- درجة سانتی‌گراد انجام شد.

 

 


جدول 1- مشخصات عمومی ارقام زیتون ارزیابی‌شده در پژوهش حاضر

رنگ میوه در زمان برداشت

درصد روغن در مادة خشک

میزان مقاومت به تنش غیرزیستی

نوع مصرف

مبدأ

رقم

کاملاً قرمز تیره

55

متحمل به خشکی

روغنی، کنسروی

ایران

زرد

بنفش مایل به سیاه

60

نسبتاً حساس به خشکی، مقاومت نسبی به سرما

روغنی

ایران

روغنی

بنفش

50

مقاوم به سرما

روغنی، کنسروی

آمریکا

میشن

سیاه

64

متحمل به خشکی، حساس به سرما

روغنی

یونان

کرونایکی

 

 


اعمال تنش یخ‌زدگی و ارزیابی شاخص‌ها: برای اعمال تنش یخ‌زدگی براساس روش Yamori و همکاران (2005) ابتدا نمونه‌های جمع‌آوری‌شده برای حفظ رطوبت در کاغذ مرطوب و سپس ورق‌های آلومینیوم پیچیده شدند و سپس به دستگاه انکوباتور (مدل SBOD-201، شرکت FINETECH، کره) برای اعمال تنش دمایی 18- و 20- درجة سانتی‌گراد منتقل شدند؛ به ‌طوری ‌که روند کاهش دمای انکوباتور، 2 درجة سانتی‌گراد بر ساعت بود و باتوجه‌به عامل مدت سرمادهی، پس از رسیدن دمای نمونه‌ها به هریک از تیمارهای دمایی مدنظر، نمونه‌ها به‌مدت 24 یا 48 ساعت در آن دما نگه داشته شدند؛ سپس دمای انکوباتور با سرعت 5 درجة سانتی‌گراد در ساعت تا دمای 4 درجة سانتی‌گراد افزایش داده شد. پس از اعمال تیمارهای دمایی، شاخه‌ها در موعد مقرر از انکوباتور خارج و برای اندازه‌گیری میزان نشت الکترولیت و مقدار پرولین بلافاصله پس از خروج در نیتروژن مایع قرار داده شدند و سپس به فریزر 80- درجة سانتی‌گراد منتقل شدند. گفتنی است، دمای محیط در زمان نمونه‌برداری، 7- درجة سانتی‌گراد بوده است؛ بنابراین بلافاصله پس از نمونه‌برداری براساس روش‌های گفته‌شده در زیر، میزان نشت الکترولیت‌ها و محتوای پرولین آزاد در دمای یادشده (تیمار شاهد) اندازه‌گیری شد.

نشت الکترولیت‌ها: برای اندازه‌گیری میزان نشت الکترولیت‌ها از روش Sekozawa و همکاران (2005) با کمی تغییرات استفاده شد. ابتدا شاخه‌ها به قطعات کوچک‌تر حاوی یک جوانة برگ تقسیم و درون فالکون‌هایی حاوی 20 میلی‌لیتر آب مقطر دوبار تقطیر منتقل شدند و به‌مدت 24 ساعت در دمای اتاق روی شیکر با سرعت 100 دور در دقیقه قرار گرفتند. پس از سپری‌شدن این مدت، هدایت الکتریکی اولیه (EC1) اندازه‌گیری شد. برای اندازه‌گیری میزان کل نشت الکترولیت‌ها (EC2)، نمونه‌ها به‌مدت 20 دقیقه در اتوکلاو (مدل 10L، شرکت DOMEL، آلمان) با دمای 120 درجة سانتی‌گراد قرار داده شدند و پس از سرد‌شدن نمونه‌ها، هدایت الکتریکی کل اندازه‌گیری و درصد نشت الکترولیت‌ها از رابطة 1 محاسبه شد.

رابطة 1  EL (%) = (EC1/EC2)×100

پرولین آزاد: برای اندازه‌گیری میزان پرولین از روش Bates و همکاران (1973) استفاده شد. به‌طور‌ خلاصه، برای هر ترکیب تیماری ابتدا شاخة خوسرمایی‌شدة حاوی یک جوانة برگ به قطعات کوچک تقسیم شد و سپس با نیتروژن مایع در هاون چینی پودر شد و در ادامه 2/0 گرم از پودر آماده‌شده در فالکون‌های 15 میلی‌لیتری ریخته و 10 میلی‌لیتر سولفوسالیسیلیک اسید 3 درصد به آن اضافه شد؛ سپس مخلوط یادشده با سرعت 3000 دور در دقیقه به‌مدت 5 دقیقه سانتریفیوژ (مدل Centric250IVD، شرکت DOMEL، آلمان) شد. در ادامه، 2 میلی‌لیتر از محلول روشناور شفاف به فالکون‌های جدید منتقل شد و 2 میلی‌لیتر استیک اسید گلاسیال و 2 میلی‌لیتر معرف نین هیدرین به آن اضافه و به‌مدت نیم ساعت در حمام آب گرم با دمای 100 درجة سانتی‌گراد قرار داده شد؛ سپس نمونه‌ها در حمام آب یخ قرار داده شدند تا کاملاً سرد شوند و واکنش متوقف شود. پس از سردشدن به نمونه‌ها 4 میلی‌لیتر تولوئن اضافه شد و پس از ورتکس، دو لایه تشکیل شد؛ سپس از لایة رویی که کمپلکس رنگی داشت برای اندازه‌گیری میزان پرولین استفاده شد و میزان جذب نور آن با دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل UV-2600/2700، شرکت Shimadzu، ژاپن) در طول‌موج 520 نانومتر خوانده شد. درنهایت، با توجه ‌به نمودار استاندارد به‌دست‌آمده از غلظت‌های مختلف پرولین، میزان پرولین نمونه‌ها به‌‌صورت میکرومول بر گرم وزن خشک محاسبه شد.

تحلیل آماری: تجزیة واریانس داده‌ها با رویة GLM، مقایسة میانگین‎ها با آزمون حداقل تفاوت معنی‌دار LSD در سطح احتمال 05/0 P≤ و 01/0P≤ با نرم‌افزار SAS، نسخة 1/9 و رسم نمودارها با نرم‌افزار Excel سال 2016 انجام شد.

نتایج و بحث

یکی از فرایندهای مهم در مقاومت گیاهان به تنش سرما، خوسرمایی است. در طبیعت، کاهش تدریجی دما در روزهای کوتاه فصل پاییز، شرایط مساعدی برای خوسرمایی ایجاد می‌کند، در این فرایند علاوه‌بر کاهش رشد، سازوکارهای درونی گیاه به افزایش مقاومت به تنش یخ‌زدگی پس از قرارگیری گیاه در دماهای نزدیک به صفر درجة سانتی‌گراد منجر می‌شود (Gusta et al., 2007)؛ از سوی ‌دیگر یکی از نقش‌های کلیدی خوسرمایی، پایدارکردن غشا دربرابر خسارت ناشی از تنش یخ‌زدگی است (Filippi et al., 2007). براساس اطلاعات هواشناسی استان مرکزی در شهرستان ساوه، دمای هوا در سال 1394 از آبان‌ماه تا‌ آذرماه به‌تدریج سرد شد و بیشینة سرما در ماه دی (2/4- درجة سانتی‌گراد) و در ماه بهمن (8/5- درجة سانتی‌گراد) رخ داده است و از نیمة اسفندماه دمای هوا دوباره افزایش یافت (Markazi Province Meteorological Organization, 2018)؛ بنابراین شرایط لازم برای خوسرمایی درختان زیتون در زمان نمونه‌گیری (بهمن‌ماه) در منطقة ساوه فراهم شدند.

براساس نتایج تجزیة واریانس، بین ارقام ازنظر درصد نشت الکترولیت‌ها و میزان پرولین آزاد تفاوت معنی‌داری (01/0P<) مشاهده شد. از سوی ‌دیگر آثار متقابل دوگانه و سه‌گانه بین رقم، دما و مدت سرمادهی (دما×رقم، مدت سرمادهی×رقم و دما×رقم×مدت سرمادهی) نیز برای این دو صفت فیزیولوژیک معنی‌دار بودند (جدول 2). با توجه ‌به معنی‌داربودن آثار متقابل، برش‌دهی آثار متقابل در دماها و مدت‌های متفاوت انجام شد و نتایج نشان دادند در هر دما و هر مدت، بین رقم‌ها ازنظر درصد نشت الکترولیت‌ها و میزان پرولین آزاد تفاوت معنی‌داری وجود داشت (جدول 3).

میزان نشت الکترولیت‌ها

میزان نشت الکترولیت در 24 ساعت سرمادهی: با توجه ‌به نتایج برش‌دهی (جدول 3)، مقایسة میانگین بین ارقام در مدت 24 ساعت سرمادهی نشان داد در زمان نمونه‌گیری و دمای 18- درجة سانتی‌گراد، بیشترین و کمترین درصد نشت الکترولیت‌ها به‌ترتیب مربوط به رقم‌های کرونایکی و روغنی بودند و در دمای 20- درجة سانتی‌گراد، بیشترین درصد نشت الکترولیت به‌ترتیب در ارقام کرونایکی، میشن - روغنی و زرد بود (شکل 1).

 

جدول 2- تجزیة واریانس برای نشت الکترولیت‌ها و پرولین ارقام زیتون خوسرمایی‌شده در تنش یخ‌زدگی

 

 

میانگین مربعات

منابع تغییرات

 

درجة آزادی

 

پرولین

 

نشت الکترولیت‌ها

 

رقم

3

**81/1

**3/1317

دما

2

** 05/2

** 3/185

زمان

1

** 66/0

** 74/1130

دما × رقم

6

**18/0

**41/56

زمان×رقم

3

** 08/0

** 64/57

دما ×زمان

2

** 46/0

** 68/32

دما×زمان×رقم

6

** 41/0

** 39/124

خطای آزمایش

36

01/0

55/3

درصد ضریب تغییرات

-

25/20

59/3

**، معنی‌داری را در سطح احتمال 1 درصد نشان می‌دهد.

 

جدول 3- برش‌دهی آثار متقابل دوگانه برای درصد نشت الکترولیت‌ها و پرولین ارقام زیتون بررسی‌شده

آثار متقابل

منابع تغییرات

درجة آزادی

میانگین مربعات

 

 

 

نشت الکترولبت‌ها

پرولین

دما×رقم

18- درجة سانتی‌گراد

3

**37/429

**53/1

20- درجة سانتی‌گراد

3

** 42/943

** 43/0

زمان×رقم

24 ساعت

3

** 28/830

** 17/1

48 ساعت

3

**77/543

**70/0

**، معنی‌داری را در سطح احتمال 1 درصد نشان می‌دهد.

 

 

شکل 1- درصد نشت الکترولیت‌ها در ارقام بررسی‌شده در دماها و مدت‌های سرمادهی متفاوت- مقادیر، میانگین سه تکرار ± انحراف‌معیار هستند. حروف متفاوت، بیان‌کنندة تفاوت معنی‌دار در سطح 05/0P< براساس آزمون LSD هستند.

 

 


میزان نشت الکترولیت در 48 ساعت سرمادهی: براساس نتایج به‌دست‌آمده از برش‌دهی اثر متقابل زمان سرمادهی × رقم و دما × رقم (جدول 3)، مقایسة میانگین بین ارقام در مدت 48 ساعت سرمادهی نشان داد بیشترین میزان نشت الکترولیت در زمان نمونه‌گیری (دمای 7- درجة سانتی‌گراد) و دمای 18- و 20- درجة سانتی‌گراد به رقم کرونایکی مربوط بود و سه رقم زرد، روغنی و میشن در هر دو تیمار دمایی، واکنش یکسانی نشان دادند (شکل 1).

مشابه با نتایج حاضر، McKersie و Lesheim (2013) گزارش کردند میزان کاهش درجة حرارت و مدتی که گیاهان در معرض سرما قرار می‌گیرند در افزایش میزان نشت الکترولیت‌ها تأثیرگذار هستند. همچنین ازنظر بسیاری از پژوهشگران، درصد نشت الکترولیت‌ها با سلامت و پایداری غشا رابطة معکوس دارد و هرچه درصد نشت الکترولیت در گیاهی بیشتر باشد، نشان‌دهندة غشای ناپایدار و حساسیت بیشتر به تنش است (Hana and Bischof, 2004)؛ بنابراین، بیشتربودن‌ درصد نشت الکترولیت‌ها در رقم کرونایکی، نشان‌دهندة حساسیت بیشتر این رقم به تنش یخ‌زدگی است و رقم زرد، رقمی بومی در مقایسه با ارقام تجاری خارجی بررسی‌شده، مقاومت درخورتوجهی در شرایط اعمال‌شده نشان داد. مشابه با نتایج حاضر، Barranco و همکاران (2005) با بررسی تحمل به یخ‌زدگی 8 رقم زیتون گزارش کردند بر اثر کاهش هرچه بیشتر دما تا 22- درجة سانتی‌گراد، میزان نشت الکترولیت‌ها افزایش یافت. همچنین Bartolozzi و Fontanazza (1999) براساس میزان نشت الکترولیت‌ها در محدودة دمایی 12- تا 20- درجة سانتی‌گراد، آستانة تحمل 12 رقم زیتون را در شرایط آب‌وهوایی ایتالیا 39/11- تا 36/18- درجة سانتی‌گراد تعیین کردند.

Takac (2004) نیز با بررسی میزان مقاومت ارقام ذرت به تنش یخ‌زدگی نشان داد در ارقام حساس پس از دو روز اعمال تنش سرمایی، میزان نشت الکترولیت تا دو برابر افزایش یافت؛ در حالی ‌که در ارقام متحمل به سرما این افزایش ناچیز بود. همچنین Guo و همکاران (2006) با اعمال تنش سرمایی بر چهار رقم برنج دریافتند تنش سرما به افزایش نشت الکترولیت‌ها در ارقام حساس منجر می‌شود؛ با وجود‌ این، در رقم‌های مقاوم، این افزایش در میزان نشت یونی ناچیز است.

علاوه ‌بر این، با توجه ‌به معنی‌داری اثر متقابل دما×زمان سرمادهی (جدول 1)، مقایسه میانگین تیمارهای دمایی و زمانی در هر رقم (شکل 2) نشان داد در هر رقم و در سطح دمایی ویژه با افزایش مدت ماندگاری، میزان نشت الکترولیت‌‌ها افزایش داشته است. از سوی ‌دیگر در همة ارقام با کاهش دما از دمای نمونه‌گیری (7- درجة سانتی‌گراد) تا 18- درجة سانتی‌گراد به‌مدت 48 ساعت سرمادهی، میزان نشت الکترولیت‌ها روند افزایشی نشان داد؛ با این‌ حال، در نقطة دمایی 20- درجة سانتی‌گراد و مدت 24 ساعت سرمادهی، شیب خط نشت الکترولیت‌ها منفی شد و دوباره در ترکیب تیماری 20- درجة سانتی‌گراد و 48 ساعت سرمادهی، شیب خط نشت الکترولیت‌ها مثبت و روند تغییرات، افزایشی شد. از آنجا که در همة ارقام، نمونه‌گیری در یک ماه ویژه (بهمن‌ماه) انجام شده است و دما برای خوسرمایی همة ارقام یکسان و کافی بوده است و همچنین با توجه ‌به روند مشاهده‌شده به نظر می‌رسد دمای بحرانی برای تحمل تنش یخ‌زدگی در ارقام بررسی‌شده دمای 20- درجة سانتی‌گراد به‌مدت 24 ساعت سرمادهی است و با افزایش مدت ماندگاری در دمای یادشده احتمالاً آسیب به غشای سیتوپلاسمی ارقام افزایش یافت که به افزایش نشت الکترولیت‌ها منجر شد.

 

 

شکل 2- درصد نشت الکترولیت‌ها در هر رقم در دماها و مدت‌های سرمادهی متفاوت- مقادیر، میانگین سه تکرار ± انحراف‌معیار هستند. حروف متفاوت، بیان‌کنندة تفاوت معنی‌دار در سطح 05/0P< براساس آزمون LSD هستند.

 

 

 

به ‌طور کلی، تفاوت در شیب نمودار نشت الکترولیت‌ها یکی از نشانه‌های مهم شدت خسارت ناشی از تنش سرما است (Nezami and Naghedi Nia., 2011). در بررسی حاضر، افزایش نشت الکترولیت‌ها با کاهش دما به‌ویژه از محدودة دمایی 20- درجة سانتی‌گراد به‌مدت 24 ساعت سرمادهی نشان می‌دهد احتمالاً علاوه‌بر تغییر وضعیت غشا از حالت کریستال - مایع به حالت جامد - ژل، یکپارچگی غشاهای سلولی نیز بر اثر دماهای یخ‌زدگی مختل شده و نشت مواد به خارج از سلول افزایش یافته است (Baek and Skinner, 2003). Antognozzi و همکاران (1993) با بررسی تأثیر تنش یخ‌زدگی در شرایط طبیعی، دمای بحرانی را برای خسارت به شاخه‌های زیتون، 18- درجة سانتی‌گراد گزارش کردند.

در پژوهش حاضر، بین ارقام بررسی‌شده، رقم بومی زرد در مقایسه با سایر ارقام، واکنش ویژه‌ای در شرایط یخ‌زدگی نشان داد؛ به ‌طوری ‌که اولاً در دمای بحرانی یادشده (20- درجة سانتی‌گراد و 24 ساعت سرمادهی) در مقایسه با سایر ارقام، کمترین میزان نشت الکترولیت‌ها را داشت (شکل 2) و دوماً در زمان ماندگاری ثابت با کاهش دما تفاوت معنی‌داری در میزان نشت الکترولیت‌ها برای این رقم مشاهده نشد (شکل 2) که این مسئله احتمالاً از توانایی ویژة این رقم بومی در مقابله با شرایط تنش یخ‌زدگی ناشی می‌شود.

میزان پرولین آزاد: میزان پرولین آزاد در 24 و 48 ساعت سرمادهی، با کاهش دما از زمان نمونه‌گیری (7- درجة سانتی‌گراد) تا 18- درجة سانتی‌گراد روند کاهشی نشان داد. وضعیت مشابهی نیز در دمای 20- درجة سانتی‌گراد با دو مدت ماندگاری 24 و 48 ساعت در میزان پرولین آزاد در همة ارقام مشاهده شد (شکل 3).

 

 

شکل 3- محتوای پرولین در ارقام زیتون بررسی‌شده در دماها و مدت‌های سرمادهی متفاوت- مقادیر، میانگین سه تکرار ± انحراف‌معیار هستند. حروف متفاوت، بیان‌کنندة تفاوت معنی‌دار در سطح 05/0P< براساس آزمون LSD هستند.

 

 

 

از ‌سوی ‌دیگر در همة ترکیبات تیماری اعمال‌شده و همچنین زمان نمونه‌گیری، بیشترین و کمترین میزان پرولین آزاد به‌ترتیب به رقم زرد و کرونایکی مربوط بود (شکل 3).

براساس بررسی‌های انجام‌شده، در بسیاری از گونه‌های گیاهی در تنش سرما - یخ زدگی تجمع مواد تنظیم‌کنندة فشار اسمزی ازجمله پرولین افزایش می‌یابد؛ به‌ طوری ‌که تجمع این مواد محلول و سازگار، اسمولاریتة سلول را باعث می‌شود که جریان آبی و میزان خروج آب را کاهش می‌دهد که درنهایت، این پدیده در گسترش و توسعة سلولی ضروری است و بدین‌دلیل افزایش میزان پرولین، یکی از سازوکارهای مقاومت به دماهای انجماد شناخته می‌شود (Ashraf and Foolad, 2007)؛ بنابراین در پژوهش حاضر براساس میزان پرولین آزاد در تیمارهای دمایی اعمال‌شده، رقم کرونایکی، حساس‌ترین و رقم زرد، مقاوم‌ترین رقم شناخته شد.

همچنین مقایسة میانگین تیمارهای دمایی و زمانی در هر رقم (شکل 4) با توجه ‌به معنی‌داربودن اثر متقابل دما×مدت زمان سرمادهی، روند کاهشی منظم میزان پرولین را در همة رقم‌ها بجز رقم بومی زرد با اعمال ترکیبات تیماری (کاهش دما با افزایش مدت سرمادهی) نشان داد. دربارة رقم بومی زرد در دمای 18- درجة سانتی‌گراد و مدت 48 ساعت تیمار سرمایی، میزان پرولین افزایش یافت که این مسئله ممکن است از مقاومت بیشتر و توانایی ویژة این رقم بومی در مقایسه با سه رقم دیگر ناشی شود.

 

 

شکل 4- میزان پرولین در هر رقم در در دماها و مدت‌های سرمادهی متفاوت- مقادیر، میانگین سه تکرار ± انحراف‌معیار هستند. حروف متفاوت، بیان‌کنندة تفاوت معنی‌دار در سطح 05/0P< براساس آزمون LSD هستند.

 

 

 

گفتنی است بررسی هم‌زمان روند تغییرات میزان پرولین و درصد نشت الکترولیت‌ها در ارقام بررسی‌شده نشان داد بین این دو شاخص نوعی ارتباط منفی وجود دارد (شکل 5)؛ به ‌طوری ‌که ارقام حساس در محدودة دمایی و زمانی ویژه، میزان نشت زیاد الکترولیت و کاهش میزان پرولین بیشتری خواهند داشت. همچنین هر دو شاخص، کارایی مقبولی در تفکیک ارقام حساس و مقاوم به تنش یخ‌زدگی، نشان دادند؛ به ‌طوری ‌که هردو شاخص به‌خوبی توانستند رقم کرونایکی را که رقم حساس شاهد در آزمایش بود از سایر ارقام تفکیک و آن را رقم حساس شناسایی کنند؛ با وجود ‌این، به نظر می‌رسد با توجه ‌به روند کاهشی منظم در میزان پرولین، احتمالاً استفاده از این شاخص، کارآمدتر باشد.

از ‌سوی ‌دیگر، با توجه ‌به نتایج بخش مربوط به نشت الکترولیت‌ها و همچنین شکل 5، به نظر می‌رسد استفاده از شاخص نشت الکترولیت‌ها در تعیین دمای بحرانی، مؤثرتر و کارآمدتر بوده است؛ به‌طوری‌که در پژوهش حاضر با ‌توجه ‌به شکل 5 در ارقام بررسی‌شده، برخلاف روند کلی افزایشی میزان نشت الکترولیت‌ها با کاهش دما و مدت سرمادهی، با اعمال دمای 20- درجة سانتی‌گراد به‌مدت 24 ساعت میزان نشت الکترولیت‌ها کاهش یافت.

 

 

شکل 5- تغییرات محتوای پرولین و درصد نشت الکترولیت‌ها در تیمارهای اعمال‌شده

 

 


جمع‌بندی

با توجه ‌به کابرد زیتون، گیاهی چندمنظوره، در صنایع غذایی، دارویی و همچنین فضای سبز و افزایش سطح زیر کشت این گیاه در ایران به‌ویژه در مناطق معتدله ازجمله استان مرکزی با زمستان‌های سرد (کاهش دما تا 18- درجة سانتی‌گراد)، استفاده از ارقام مقاوم به تنش یخ‌زدگی راهکاری مهم و کارآمد در افزایش سطح زیر کشت شناخته شده است. از سوی ‌دیگر، کارایی شاخص‌های فیزیولوژیک ازجمله میزان پرولین و نشت الکترولیت‌ها در شناسایی و تفکیک ارقام حساس و مقاوم در تنش یخ‌زدگی در بسیاری از پژوهش‌ها به اثبات رسیده است؛ از این‌ رو، نتایج بررسی حاضر نشان دادند پرولین که اسمولیت آلی است و نشت الکترولیت‌ها که شاخصی از میزان خسارت به غشای سیتوپلاسمی به شمار می‌رود، در تنش یخ‌زدگی در تفکیک ارقام مقاوم و حساس، کارایی خوبی دارند؛ با وجود ‌این، براساس روند کاهشی منظم مشاهده‌شده در میزان پرولین با کاهش دما و افزایش مدت سرمادهی، به نظر می‌رسد این شاخص در مقایسه با شاخص فیزیولوژیک نشت الکترولیت‌ها در تفکیک ارقام مقاوم و حساس کارآمدتر بوده است. از سوی ‌دیگر، نتایج تغییرات نشت الکترولیت‌ها با توجه ‌به آثار متقابل دما و مدت سرمادهی نشان دادند با کاهش دما از 20- درجة سانتی‌گراد ومدت 24 ساعت سرمادهی درصد نشت الکترولیت‌ها در همة ارقام بررسی‌شده کاهش یافت که احتمالاً این مسئله بیان می‌کند دما و مدت بحرانی تحمل به یخ‌زدگی در ارقام بررسی‌شده، 20- درجة سانتی‌گراد و 24 ساعت سرمادهی است.

همچنین براساس نتایج به‌دست‌آمده، رقم زرد (رقم بومی) و کرونایکی (رقم خارجی) به‌ترتیب مقاوم‌ترین و حساس‌ترین ارقام به تنش یخ‌زدگی براساس صفات بررسی‌شده معرفی می‌شوند. بین ارقام بررسی‌شده، رقم بومی زرد در مقایسه با سایر ارقام، واکنش ویژه‌ای در شرایط یخ‌زدگی نشان داد؛ به ‌طوری ‌که اولاً در دمای بحرانی یادشده (دمای 20- درجة سانتی‌گراد و مدت سرمادهی 24 ساعت) در مقایسه با سایر ارقام، کمترین میزان نشت الکترولیت‌ها و بیشترین میزان پرولین آزاد را داشت و دوماً در زمان ماندگاری ثابت با کاهش دما تفاوت معنی‌داری در میزان نشت الکترولیت‌ها برای این رقم مشاهده نشد که این مسئله احتمالاً از توانایی ویژة این رقم بومی در مقابله با تنش یخ‌زدگی ناشی می‌شود. درمجموع، احتمالاً رقم زرد، رقمی با توانایی ویژه برای کشت در مناطق در معرض تنش یخ‌زدگی است و برای بررسی‌های تکمیلی ازجمله ارزیابی درصد بقای نهال در شرایط طبیعی یا مصنوعی پیشنهاد می‌شود.

 

سپاسگزاری

در اینجا نگارندگان از مسئولان و کارکنان دانشگاه پیام نور مرکز اراک بابت بررسی و تصویب مفاد طرح سپاسگزاری می‌کنند.

Ammar, I., BenAmira, A., Khemakem, I., Attia, H. and Ennouri, M. (2017) Effect of Opuntia ficus-indica flowers maceration on quality and on heat stability of olive oil. Journal of Food Science and Technology 54: 1502-1510.

Antognozzi, E., Famiani, F., Proietti, P., Pannelli, G. and Alfei, B. (1993) Frost resistance of some olive cultivars during the winter. Acta Horticulturae 356: 152-155.

Arvin, M. J. and Donnelly, D. J. (2008) Screening potato cultivars and wild species to abiotic stresses using an electrolyte leakage bioassay. Journal of Agricultural Science and Technology 10: 33-42.

Ashraf, M. and Foolad, M. R. (2007) Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. Environmental and Experimental Botany 59: 206-216.

Ayerza, R. and Sibbett, G. S. (2001) Thermal adaptability of olive (Olea europaea L.) to the arid chaco of Argentina. Agriculture, Ecosystem and Enviroment 84: 277-285.

Baek, K. H. and Skinner, D. Z. (2003) Alteration of antioxidant enzyme gene expression during cold acclimation of near-isogenic wheat lines. Plant Science 165: 1221-1227.

Barranco, D., Ruiz, N. and Gómez-del Campo, M. (2005) Frost tolerance of eight olive cultivars. Horticultural Science 40: 558-560.

Bartolozzi, F. and Fontanazza, G. (1999) Assessment of frost tolerance in olive (Olea europaea L.). Horticultural Science81: 309-319.

Bates, L. S., Waldron, R. P. and Teare, I. D. (1973) Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil 39: 205-207.

Dibax, R., Deschamps, C., Bespalhok Filho, J., Vieira, L. G. E., Molinari, H. B.C., De-Campos, M. K. F. and Quoirin, M. (2010) Organogenesis and Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Eucalyptus saligna with P5CS gene. Biologia Plantarum 54: 6-12.

Dörffling, K., Schulenburg, S., Lesselich, G. and Dörffling, H. (2008) Abscisic acid and proline levels in cold hardened winter wheat leaves in relation to variety‐specific differences in freezing resistance. Journal of Agronomy and Crop Science 165: 230-239.

 

Fernandez, A. G., Diez M. J. and Adams, M. R. (1997) Table olives: production and processing. Chapman and Hall, London.

Filippi, D. L., Fournier, M., Cameroni, E., Linder, P., Virgilio, C. D., Foti, M. and Deloche, O. (2007) Membrane stress is coupled to a rapid translational control of gene expression in chlorpromazine-treated cells. Current Genetics 52: 171-185.

Guo, Z., Ou, W., Lu, S. and Zhong, Q. (2006) Differential responses of antioxidative system to chilling and drought in four rice cultivars differing in sensitivity. Journal of Plant Physiology and Biochemistry44: 828-836.

Gusta, L. V., Trischuk, R. and Weiser, C. J. (2007) Plant cold acclimation: the role of abscisic acid. Journal of Plant Growth Regulation 24: 308-318.

Hana, B. and Bischof, J. C. (2004) Direct cell injury associated with eutectic crystallization during freezing. Cryobiology 48: 8-21.

Harding, M. M., Ward, L. G., Haymet, A. D. J. and Type, I. (1999) `Antifreeze' proteins: Structure activity studies and mechanisms of ice growth inhibition. European Journal of Biochemistry 264: 653-665.

Konstantinova, T., Parvanova, D., Atanassov, A. and Djilianov, D. (2002) Freezing tolerant tobacco, transformed to accumulate osmoprotectants. Plant Science 163: 157-164.

Mancuso, S. (2000) Electrical resistance changes during exposure to low temperature measure chilling and freezing tolerance in olive tree (Olea europaea L.) plants. Plant,Cell and Enviroment 23: 291-299.

Markazi Provice Meteorological Organization, 2018, Meteorological journals, Seasonal bulleti. Retrieved from http://www.markazimet.ir. On: 1 September 2018 (in Persian).

McKersie, B. D. and Lesheim, Y. (2013) Stress and stress cropping in cultivated plants. Springer Science and Business Media, Netherlands.

Mousavi, M. j., Nezami, S., Izadi, E., Nezami, A., Yousef Sani, M. and Keykha Akhar, F. (2011) Evaluation of freezing tolerance of English daisy (Bellis perennis) under controlled conditions. Journal of Water and Soil 25: 380-388.

Nezami, A. and Naghedi Nia, N. (2011) Effect of freezing stress on electrolyte leakage in six varieties of safflower. Iranian Journal of Field Crop Research 8: 891-896 (in Persian).

Nikzad, N., Sahari, M. A., Ghavami, M., Piravi Vanak, Z., Hoseini, S. E., Safafar, H. and Nazar, S. A. (2013) Physico-chemical properties and nutritional indexes of cultivars during table olive processing. Journal of Food Science and Technology 10: 31-41.

Rayapati, P. J. and Stewart, C. R. (1991) Solubilization of a proline dehydrogenase from maize (Zea mays L.) mitochondria. Plant Physiology 95: 787-791.

Sekozawa, Y., Sugaya, S., Gemma, H. and Iwahori, S. (2003) Cold tolerance in ‘Kousui’ Japanese pear and possibility for avoiding frost injury by treatment whit n-propyl dihydrojasmonate. Horticultural Science 38: 288-292.

Simkeshzadeh, N., Mobli, M., Etemadi, N. and Baninasab, B. (2011) Evaluation of cold resistance in some olive cultivars by measuring chlorophyll fluorescence and apparent damages. Horticultural Science 24: 163-169.

Takac, T. (2004) The relationship of antioxdidant enzymes and some physiological parameters in maize during chilling. Plant, Cell and Enviroment 50: 27-32.

Yamori, W., Kogami, H. and Masuzawa, T. (2005) Freezing tolerance in alpine plants as assessed by the FDA-staining method. Polar Bioscience 18: 73-81.

Zribi, A. (2017) Beneficial effects of extra-virgin olive oil consumption on human health. EC Nutrition 11: 131-133.