Document Type : Original Article
Authors
Department of Agronomy, Genetics and Agricultural Biotechnology Institute of Tabarestan, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
Abstract
Keywords
اثر همزیستی قارچ Piriformospora indicaبر تحمّل به شوری و خشکی
استویا (Stevia rebaudiana) در شرایط درون شیشهای
فهیمه سراج، همتاله پیردشتی *، یاسر یعقوبیان و ولیاله قاسمی عمران
گروه زراعت، پژوهشکدۀ ژنتیک و زیستفناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، ساری، ایران
چکیده
برای بررسی اثر همزیستی قارچ اندوفیت Piriformospora indicaبر برخی ویژگیهای رویشی و فیزیولوژیک گیاه دارویی استویا (Stevia rebaudiana Bertoni) در شرایط تنش همزمان شوری و خشکی، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی و در سه تکرار در آزمایشگاه کشت بافت پژوهشکدۀ ژنتیک و زیستفناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری انجام شد. عاملهای آزمایش، سه سطح پتانسیل اسمزی (صفر، 5- و 10- بار)، سه منبع اسمزی NaCl (N)، مانیتول (M) و NaCl+ مانیتول (Na+M) و تیمار همزیستی قارچی در دو سطح بدون تلقیح و تلقیح قارچ P. indica بود که به مدّت یک ماه به گیاهچهها اعمال شد و سپس صفات رویشی و فیزیولوژیک اندازهگیری شد. نتایج حاصل از تجزیۀ واریانس نشان داد که برهمکنش سطوح، منبع اسمزی و همزیستی قارچی در بسیاری از صفات بررسیشده، معنیدار است. قارچ P. indicaدر سطح اسمزی 5- بار با کاربرد مانیتول و ترکیب همزمان دو منبع اسمزی (Na+M)، وزن خشک برگ (بهترتیب 112 و 156) و بخش هوایی (بهترتیب 49 و 144 درصد) را نسبت به شاهد افزایش داد. در مجموع، قارچ P. indica در بیشتر سطوح و منابع اسمزی مطالعهشده، رشد رویشی اندامهای گیاهی را بهبود بخشید که بیشترین اثر مثبت آن در تنش خشکی ناشی از مانیتول و همچنین ترکیب همزمان NaCl و مانیتول (Na+M) و بهویژه در تنش اسمزی متوسّط (5- بار) مشاهده شد. بنابراین، نتایج این پژوهش، کارایی مثبت تلقیح قارچ P. indica در افزایش تحمّل گیاه دارویی استویا نسبت به تنش اسمزی بود.
واژههای کلیدی: قارچ اندوفیت، گیاه دارویی استویا، نشت الکترولیت، مانیتول، همزیستی قارچی، NaCl
مقدمه.
تنشهای محیطی از مهمترین عوامل تعیینکنندۀ الگوی پراکنش گیاهی در سطح جهان و تنشهای خشکی و شوری نیز به سهم خود تعیینکنندۀ بخش درخورتوجّهی از این پراکنش هستند(Kafi et al., 2009). کاهش فشار تورژسانس میتواند نخستین اثر ناشی از تنش خشکی باشد که سرعت رشد سلول و اندازۀ نهایی آن را متأثّر کند و حسّاسترین فرایند سلولی به تنش است (Bhatt and Srinivasa-Rao, 2005). سازش گیاهان به تنش خشکی نتیجۀ تغییر بسیاری از ساز و کارهای مورفولوژیک، فیزیولوژیک و زیستشیمیایی است که به تغییراتی در سرعت رشد گیاه، هدایت روزنهای و سرعت فرایند فتوسنتز منجر میشود. توانایی گیاهان برای سازش به تنشهای محیطی به نوع و شدّت تنش، مدّت تنش، گونۀ گیاهی و همچنین مرحلۀ وقوع تنش، بستگی دارد (Yordanov and Tsoev, 2000). در پاسخ به تنش شوری نیز رشد و عملکرد بیشتر گیاهان زراعی کاهش مییابد. به طوری که کاهش سطح برگ، سریعترین پاسخ گیاه به شوری است و با افزایش سطح شوری، توسعۀ برگها متوقّف میشود(Parida and Das, 2005) . برخی پژوهشگران نظیر Sevengor و همکاران (2011) گزارش کردند که تیمار شوری، وزن اندام هوایی، ریشه و محتوای کلروفیل را در ژنوتیپهای کدو تنبل کاهش میدهد. این کاهش در ژنوتیپهای حسّاس به شوری بیشتر از ژنوتیپهای مقاوم بود. همچنین در آزمایشی روی سه گیاه دارویی زنیان، رازیانه و شوید مشاهده شد که با اعمال تنش خشکی و شوری، درصد و سرعت جوانهزنی هر سه گیاه کاهش مییابد که میزان کاهش در اثر تنش ناشی از پلیاتیلنگلایکول (PEG) شدیدتر از تنش شوری بود (Boromand Rezazadeh and kuchaki, 2005).
در حال حاضر با افزایش وسعت زمینهای در معرض تنش شوری و خشکی در ایران و جهان با درنظرگرفتن روند روبهرشد جمعیت، همراه با کاهش و تخریب منابع آب و خاک، پژوهش در زمینۀ گیاهان مقاوم به شرایط نامساعد محیطی اهمّیت دارد (Fallahi et al., 2009; Nezami et al., 2009). از اینرو، روشهای زیستی مبتنی بر استفاده از پتانسیل ریزجانداران مفید خاکزی در برقراری روابط همزیستی با گیاهان، راهکار مؤثّری در افزایش تحمّل گیاه به تنشهای محیطی بیان شده است(Bohnert and Jensen, 1996) همزیستی میکوریزا یکی از مهمترین روابط همزیستی در عالم حیات است که در آن، ریشۀ گیاه با قارچ به صورت یک واحد زنده فعّالیت میکنند و از یکدیگر سود میبرند (Kirch et al.,2000). میکوریزاییشدن نه تنها رشد گیاه و جذب مواد معدنی را افزایش میدهد، بلکه ممکن است در شرایط خشکی، مقاومت بالایی را نیز به گیاه القا کند (Beltrano and Ronco, 2008). قارچ اندوفیت Piriformospora indicaبه سبب داشتن ویژگیهای بسیار مشابه با قارچهای میکوریزا، قارچ شبه میکوریزا نیز نامیده میشود (Oelmüller et al., 2009). پژوهشگران مختلف اهمّیت این قارچ در بهبود تغذیۀ گیاهان، افزایش تحمّل در برابر برخی بیماریها و کاهش اثرهای منفی تنش خشکی و شوری را گزارش کردهاند (Kumar et al., 2009, Waller et al., 2005). برخی از محقّقان مانند Prasad و همکاران (2008) تأثیر P. indicaرا روی Bacopa monnieraدر شرایط درون شیشهای ارزیابی و بیان کردند که رشد رویشی گیاهان تلقیحشده با قارچ بهطور معنیداری افزایش مییابد. همچنین Varma و همکاران (2012) نیز نشان دادند که تلقیح استویا با قارچ P. indica، افزایش عملکرد رویشی در این گیاه را موجب میشود.
از طرف دیگر، استویا (Stevia rebaudiana Bertoni) گیاه علفی متعلّق به خانوادۀ گل ستاره (Asteraceae)، بومی مناطق شمالی آمریکای جنوبی، پاراگوئه و برزیل است (Mishra et al., 2010). این گیاه، خاصیت ضد سرطان، ضد قند خون و بیماریهای قلبی و عروقی دارد که این اثرات مفید به سبب حضور ترکیبات فنولی در این گیاه است که خاصیت گیرندگی رادیکالهای آزاد را دارند (Goyal et al., 2010). از این رو استویا از نظر اقتصادی و علمی بسیار اهمّیت دارد و کشت و کار آن در ایران نیز بهتازگی آغاز شده است. هرچند که اطّلاعات شفافی دربارۀ سطح کشت آن وجود ندارد، اما در ایران، بهترین مناطقی که شرایط محیطی مناسب برای پرورش استویا دارند، استانهای گیلان و مازندران است. همچنین این گیاه در برخی شهرهای استانهای فارس و اصفهان نیز کشت و بهرهبرداری میشود (Noori Akandi, 2015). از سوی دیگر یکی از تکنیکهایی که اهّمیت بسیار زیادی در بررسی مقاومت گیاهان به تنشهای غیرزندۀ محیطی و تجزیه و تحلیل ساز و کار تحمّل تنش در آنها دارد، کشت گیاهان در شرایط درون شیشهای است که این امکان را فراهم میکند که با شبیهسازی تنش و کنترل سایر عوامل تنشزای محیطی که در شرایط گلخانهای و مزرعهای ممکن است بر نتایج آزمایش تأثیرگذار باشند، بتوان شرایط انتخاب، تجزیه و تحلیل و به طورکلّی واکنش ژنوتیپهای مختلف به تنش ایجادشده را با دقّت بیشتری بررسی کرد(Sayed (Tabatabaei and Omidi, 2009. هرچند در شرایط طبیعی، همزیستی بین استویا و قارچ P. indica گزارش نشده است، ولی پژوهشگران(Noori Akandi, 2015; Kilam et al., 2015) توانایی تلقیح استویای این قارچ و بهبود رشدی آن را به اثبات رساندهاند. بنابراین پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر همزیستی قارچ P. indica بر صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک گیاه دارویی استویا در معرض تنش شوری و خشکی به طور جداگانه و همزمان در شرایط کنترلشده انجام شد.
مواد و روشها.
پژوهش حاضر در زمستان 1394 در آزمایشگاه کشت بافت پژوهشکدۀ ژنتیک و زیستفناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی و در سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی، سه سطح پتانسیل اسمزی (صفر، 5- و 10- بار)، سه منبع اسمزی NaCl (N)، مانیتول (M) و NaCl+ مانیتول (Na+M) و تیمار همزیستی قارچی، دو سطح (بدون تلقیح و تلقیح قارچ اندوفیت P. indica) بود. برای محاسبۀ مقدار NaCl و مانیتول برای هریک از سطوح شوری و خشکی بهترتیب از روش Poljakoff-mayber و همکاران (1994) و Pant و همکاران (2014) استفاده شد. برای تیمارهای ترکیب شوری و خشکی (NaCl+ مانیتول) نیز از پنجاه درصد مقادیر محاسبهشده برای هریک از آنها استفاده شد.
قارچ P. indica از بخش کودهای زیستی و ریزنمونههای استویا از بخش کشت بافت پژوهشکدۀ ژنتیک و زیستفناوری کشاورزی طبرستان تهیّه شد. قارچ P. indica در محیط کشت مایع کفر(Kaefer, 1977) و در دمای 24 درجۀ سانتیگراد به مدّت دو هفته کشت شد. برای فراهمکردن نمونههای گیاهی استفادهشده در این بررسی نیز ریزنمونههای جوانۀ انتهایی به طول دو سانتیمتر از گیاهچههای رشدیافته در شرایط درون شیشهای و استریل جداسازی و در محیط MS (Murashige and Skoog, 1962) کشت داده شدند. ریزنمونهها در اتاق کشت با فتوپریود 16 ساعت روشنایی و هشت ساعت تاریکی و دمای 25 درجۀ سانتیگراد نگهداری شدند. پس از رشد و ریشهدهی گیاهان در مدّت 14 روز، ریشۀ این گیاهان در طول 30 ثانیه با سوسپانسیون قارچ P. indica آغشته شد و در محیط کشتهای دارندۀ تیمارهای مختلف شوری و خشکی واکشت شد. گیاهچهها یک ماه پس از رشد از محیط کشت خارج شد و صفات مورفولوژیک آن شامل ارتفاع بوته، قطر ساقه (با کولیس دیجیتالی مدل EGL-111-111، شرکت Guanglu، ژاپن)، تعداد برگ سبز، سطح برگ (با نرمافزار Digimizer نسخۀ 1/4)، درصد برگ سبز و وزن تر و خشک اندامهای رویشی یعنی ساقه، برگ، ریشه، بخش هوایی و کلّ بوته با ترازوی حسّاس با دقّت 0001/0 گرم اندازهگیری شد. برای تعیین وزن خشک اندامهای گیاهی، نمونهها به مدّت 48 ساعت در آون با دمای 70 درجۀ سانتیگراد قرار گرفتند. همچنین صفات فیزیولوژیک شامل محتوای نسبی آب برگ (RWC) و نشت الکترولیت اندازهگیری شد. برای اندازهگیری RWC، یک برگ ازآخرین برگ گسترشیافتۀ گیاه برداشت و پس از توزین به لولههای آزمایش دارندۀ آب مقطر منتقل و پس از 24 ساعت وزن آماس برگ تعیین شد. سپس نمونههای برگی به مدّت 48 ساعت در آون و در دمای 70 درجۀ سانتیگراد، خشک شد و محتوای رطوبت نسبی برگها با رابطۀ 1 به دست آمد (Schonfeld et al., 1988).
RWC (%) = (FW-DW)/(TW-DW)×100 رابطۀ 1:
در این رابطه، RWC رطوبت نسبی برگ، FW وزن تر برگ، DW وزن خشک برگ و TW وزن برگ آماسیافته است.
برای اندازهگیری نشت الکترولیت، نمونۀ برگی در لولههای آزمایش دربردارندۀ ده میلیلیتر آب مقطر قرار گرفت. پس از گذشت 24 ساعت، هدایت الکتریکی هر نمونه با دستگاه EC متر (مدلSyberScan CON 410، شرکت EUTECH، سنگاپور) انـدازهگیری شد (EC1). برای اندازهگیری میزان کلّ نشت الکترولیتها در اثر مرگ سلول، لولههای آزمایش به مدّت 20 دقیقه در دستگاه بنماری با دمای 90 درجه قرار داده شد و مجدّداً هدایت الکتریکی نمونهها ثبت شد (EC2). سپس درصد نشت الکترولیتها با رابطۀ 2 محاسبه شد (Teutonica et al., 1993).
EL (%) = (EC1/EC2)×100 رابطۀ 2:
در این رابطه، EL میزان نشت الکترولیت و EC هدایت الکتریکی (واحد دسی زیمنس بر متر= ds/m) است.
در پایان، دادهها با نرمافزارهای آماری SAS نسخۀ 1/9 (Soltani, 2012) و MSTATC، تجزیه و میانگینها با آزمون چنددامنهای دانکن در سطح احتمال 5 درصد مقایسه شدند.
نتایج.
صفات مورفولوژیک.
نتایج تجزیه و تحلیل میانگین مربّعات صفات مطالعهشده بیان میکند که سطوح اسمزی بر شاخصهای ارتفاع بوته، تعداد برگ سبز و سطح برگ (01/0≤ P) و منبع اسمزی نیز بر ارتفاع بوته، قطر ساقه (01/0≤ P) و درصد برگ سبز (05/0≤ P)، اثر معنیداری داشت. بر اساس نتایج، همزیستی با قارچ P. indica اثر معنیداری بر صفات تعداد برگ سبز و سطح برگ داشت. همچنین در بین صفات مطالعهشده، برهمکنش معنیداری بین سطوح و منبع اسمزی از نظر ارتفاع بوته و تعداد برگ سبز در سطح احتمال یک درصد و قطر ساقه در سطح احتمال پنج درصد مشاهده شد، اما از نظر درصد برگ سبز و سطح برگ، معنیداری وجود نداشت. برهمکنش سطوح اسمزی و همزیستی قارچی نیز اثر معنیداری بر قطر ساقه و سطح برگ نداشت، ولی اثر آن بر ارتفاع بوته (05/0≤ P)، تعداد و درصد برگ سبز (01/0≤ P) معنیدار بود. با توجّه به نتایج، اثر معنیداری در برهمکنش منبع اسمزی و همزیستی قارچی بر تمام صفات مورفولوژیک گیاه جز قطر ساقه مشاهده شد. از طرف دیگر، اثرات متقابل سطوح، منبع اسمزی و همزیستی قارچی نیز بر صفات ارتفاع بوته، تعداد و درصد برگ سبز در سطح احتمال یک درصد معنیدار شد (جدول 1).
جدول ۱- جدول تحلیل واریانس اثر سطوح، منبع اسمزی و قارچ Piriformospora indicaبر صفات ارتفاع بوته، قطر ساقه، تعداد برگ سبز، درصد برگ سبز و سطح برگ گیاه دارویی استویا |
||||||
سطح برگ |
درصد برگ سبز |
تعداد برگ سبز |
قطر ساقه |
ارتفاع بوته |
درجه آزادی |
منابع تغییر |
**33/2 |
01/24ns |
**66/176 |
23/0ns |
**25/56 |
1 |
سطوح اسمزی |
15/0ns |
*59/855 |
49/1ns |
**11/0 |
**58/2 |
2 |
منبع اسمزی |
**04/1 |
32/24ns |
*48/11 |
00004/0ns |
01/2ns |
1 |
قارچ |
43/0ns |
65/679ns |
**99/32 |
*07/0 |
**33/6 |
2 |
سطوح × منبع |
0ns |
**20/1761 |
**39/21 |
04/0ns |
*69/4 |
1 |
سطوح× قارچ |
**07/1 |
*33/848 |
**28/31 |
02/0ns |
**86/18 |
2 |
منبع× قارچ |
01/0ns |
**40/1202 |
**75/38 |
04/0ns |
**86/12 |
2 |
سطوح×منبع×قارچ |
09/0 |
11/208 |
68/2 |
0209/0 |
72/0 |
28 |
خطای آزمایش |
97/20 |
34/16 |
70/12 |
75/16 |
79/12 |
- |
ضریب تغییرات (درصد) |
* و ** به ترتیب معنیدار در سطح احتمال پنج و یک درصد و ns، معنیدار نیست. |
بر اساس نتایج حاصل از مقایسۀ میانگین برهمکنش سطوح و منبع اسمزی، ارتفاع بوته در تیمار شاهد (نبودن تلقیح) در کاربرد NaCl و مانیتول با افزایش سطوح اسمزی، از 50/12 (در سطح اسمزی صفر) بهترتیب به 9 و 66/9 سانتیمتر (در سطح اسمزی 5- بار) و به 66/3 و 5/4 سانتیمتر (در سطح اسمزی 10- بار) کاهش یافت. با وجود این، میزان این صفت در ترکیب NaCl و مانیتول (Na+M) با افزایش سطوح اسمزی تفاوت معنیداری نداشت. مطابق نتایج در کاربرد همزمان NaCl و مانیتول (Na+M)، تیمار تلقیح قارچ، افزایش معنیدار ارتفاع گیاه در مقایسه با ترکیبهای تیماری بدون تلقیح را موجب شد (جدول 2). مطابق یافتههای مربوط به برهمکنش سطوح، منبع اسمزی و همزیستی قارچی اختلاف معنیداری بین تیمارهای تلقیح و بدون تلقیح برای صفت قطر ساقه مشاهده نشد و همۀ تیمارها در هر یک از منابع اسمزی در یک گروه آماری قرار گرفتند. به نظر میرسد که تلقیح قارچ بر صفت قطر ساقه تأثیری نداشته است (جدول 2). از طرف دیگر، تعداد برگ سبز در تیمار بدون تلقیح، با افزایش شوری (NaCl) در سطح اسمزی 5- و 10- بار نسبت به شاهد بهترتیب حدود 18 و 58 درصد و با افزایش خشکی (مانیتول) بهترتیب حدود 13 و 44 درصد کاهش یافت. همچنین، تعداد و درصد برگ سبز در سطح اسمزی 5- بار در ترکیب همزمان NaCl و مانیتول (Na+M) در تیمار تلقیح قارچ به طور معنیداری بیشتر از تیمار بدون تلقیح (شاهد) بود. بهطوری که همزیستی قارچ P. indica، تعداد و درصد برگ سبز گیاه را در مقایسه با شاهد بهترتیب حدود 132 و 109 درصد افزایش داد (جدول 2). بر پایۀ نتایج مقایسۀ میانگین، افزایش سطوح تنش اسمزی از صفر تا 5- و 10- بار سطح برگ بوته را بهصورت معنیداری کاهش داد. با این حال در سطح اسمزی صفر، تیمار تلقیح قارچ، افزایش معنیدار سطح برگ گیاه در مقایسه با ترکیب تیماری بدون تلقیح (شاهد) را موجب شد. همچنین، میزان سطح برگ در ترکیب همزمان NaCl و مانیتول (Na+M) در سطوح 5- و 10- بار در تیمار همزیستی قارچی نسبت به شاهد بهترتیب حدود 144 و 113 درصد افزایش نشان داد (جدول 2).
جدول 2- مقایسۀ میانگین برهمکنش سطوح، منبع اسمزی و قارچ P. indica (Pi) بر شاخصهای ارتفاع بوته، قطر ساقه، تعداد برگ سبز، درصد برگ سبز و سطح برگ گیاه دارویی استویا. (مقادیر، میانگین 3 تکرار ± SE (یا StD یا انحراف معیار یا خطای معیار) است. حرف یا حروف یکسان در هر ستون، نشاندهندۀ نداشتن اختلاف معنیدار با استفاده از آزمون دانکن در سطح P
سطح برگ |
درصد برگ سبز |
تعداد برگ سبز |
قطر ساقه (میلیمتر) |
ارتفاع (سانتیمتر) |
قارچ |
منبع اسمزی |
سطوح اسمزی |
96/2b46/0± |
00/100a02/0± |
33/18 a57/0± |
160/1a15/± |
50/12a50/0± |
-Pi |
|
صفر |
95/3a85/0± |
00/100 a04/0± |
00/19a02/1± |
07/1 abc12/0± |
33/12a57/0± |
+Pi |
||
59/1c02/0± |
83/95 a21/7± |
00/15 bc73/1± |
796/0cde06/0± |
00/9bc00/2± |
-Pi |
Na |
5- |
22/1cd27/0± |
36/93a86/8± |
33/17ab51/2± |
910/0a-d18/0± |
00/5 def02/0± |
+Pi |
||
70/1c15/0± |
00/100 a05/0± |
00/16ab00/2± |
773/0de03/0± |
66/9b56/0± |
-Pi |
M |
|
52/1c21/0± |
83/85 ab23/2± |
33/12cd08/2± |
826/0b-e29/0± |
83/5 d58/0± |
+Pi |
||
61/0e15/0± |
76/47c47/13± |
33/7f05/3± |
670/0de03/0± |
00/4efg03/0± |
-Pi |
Na+M |
|
49/1c03/0± |
00/100a04/0± |
00/17ab00/1± |
800/0cde04/0± |
00/8c32/1± |
+Pi |
||
87/0de03/0± |
56/88ab30/10± |
66/7f52/1± |
09/1ab02/0± |
66/3fg28/0± |
-Pi |
Na |
10- |
57/0e10/0± |
00/63bc82/47± |
00/9ef01/1± |
92/0a-d11/0± |
33/3 g26/0± |
+Pi |
||
88/0de22/0± |
00/100a03/0± |
33/10def15/1± |
566/0e32/0± |
5/4d-g50/0± |
-Pi |
M |
|
81/0de08/0± |
23/95a25/8± |
5/9def50/0± |
766/0de06/0± |
66/4 d-g54/0± |
+Pi |
||
63/0e06/0± |
10/92a34/0± |
66/11de57/0± |
95/0a-d03/0± |
83/4 d-g27/0± |
-Pi |
Na+M |
|
34/1cd31/0± |
10/74ab60/11± |
25/10def75/1± |
78/0de01/0± |
5/5de50/1± |
+Pi |
وزن تر اندامهای رویشی.
نتایج حاصل از تجزیۀ واریانس دادههای مربوط به وزن تر اندامهای رویشی نشان داد که اثر سادۀ سطوح اسمزی بر تمام صفات پژوهششده در سطح احتمال یک درصد، معنیدار بود. همچنین منبع اسمزی نیز بر وزن تر برگ، بخش هوایی و ریشه در سطح احتمال یک درصد، اثر معنیداری داشت، در حالی که بر وزن تر ساقه و کل، معنیدار نبود. از طرف دیگر، اثر معنیداری تنها از نظر وزن تر کل (01/0≤ P)، در همزیستی با قارچ P. indica مشاهده شد. در این میان، برهمکنش سطوح و منبع اسمزی بر همۀ صفات بررسیشده، معنیدار (01/0≤ P) بود. با وجود این، برهمکنش معنیداری بین سطوح اسمزی و همزیستی قارچی از نظر صفات وزن تر اندامهای رویشی مشاهده نشد. علاوه بر این، اثر متقابل منبع اسمزی و همزیستی قارچی بر وزن تر ریشه، اثر معنیداری نداشت، ولی اثر آن بر وزن تر ساقه، برگ، بخش هوایی و وزن تر کل در سطح احتمال یک درصد، معنیدار بود. بر اساس نتایج بهدستآمده، اثر معنیداری در برهمکنش سطوح، منبع اسمزی و همزیستی قارچی در تمام صفات پژوهششده (01/0≤ P) مشاهده شد (جدول 3).
جدول 3- جدول تحلیل واریانس اثر سطوح، منبع اسمزی و قارچ Piriformospora indicaبر صفات وزن تر ساقه، برگ، بخش هوایی، ریشه و کلّ گیاه دارویی استویا |
||||||
وزن تر کل |
وزن تر ریشه |
وزن تر بخش هوایی |
وزن تر برگ |
وزن تر ساقه |
درجۀ آزادی |
منابع تغییر |
**62/32115 |
**44/1133 |
**62/20508 |
**11/9867 |
**11/5232 |
1 |
سطوح اسمزی |
34/467ns |
**58/1091 |
**86/3708 |
**33/4608 |
75/366ns |
2 |
منبع اسمزی |
**50/9120 |
06/141ns |
85/1115ns |
00/540ns |
26/91ns |
1 |
قارچ |
**47/47296 |
**19/542 |
**28/23489 |
**11/10832 |
**69/1922 |
2 |
سطوح× منبع |
91/496ns |
00/9ns |
27/1537ns |
11/1320ns |
44/128ns |
1 |
سطوح× قارچ |
**32/13501 |
86/43ns |
**13/8300 |
**77/2424 |
**86/2621 |
2 |
منبع× قارچ |
**19/11748 |
**58/1008 |
**38/8410 |
**11/4178 |
**36/1461 |
2 |
سطوح×منبع× قارچ |
15/889 |
26/78 |
87/889 |
88/409 |
02/193 |
28 |
خطای آزمایش |
64/12 |
24/22 |
74/14 |
71/14 |
32/21 |
- |
ضریب تغییرات (درصد) |
* و ** به ترتیب معنیدار در سطح احتمال پنج و یک درصد و ns، معنیدار نیست. |
نتایج مقایسۀ میانگین دادهها (جدول 4) نشان داد که با افزایش سطوح اسمزی، وزن تر اندامهای هوایی گیاه استویا شامل وزن تر ساقه، برگ، ریشه، بخش هوایی و کلّ بوته کاهش نشان داد که میزان کاهش آن در تیمار خشکی ناشی از مانیتول نسبتاً بیشتر بود. بهطوری که در تیمار بدون همزیستی، افزایش تنش اسمزی ناشی از مانیتول از صفر به 10-، بار وزن تر ساقه، برگ، بخش هوایی و کلّ بوته را نسبت به سطح صفر بهترتیب حدود 69، 55، 60 و 83 درصد کاهش داد (جدول 4). بر اساس یافتهها، اختلاف معنیداری در سطح اسمزی صفر بین تیمارهای بدون تلقیح (شاهد) و تلقیح قارچ برای صفت وزن تر ساقه مشاهده نشد. در حالی که در سطح اسمزی 5- بار در کاربرد همزمان NaCl و مانیتول (Na+M)، تیمار تلقیح قارچ، افزایش معنیدار و حدود 117 درصدی این صفت را در مقایسه با تیمار بدون تلقیح موجب شد. از طرف دیگر در سطح اسمزی صفر، نتایج اثر همزیستی قارچی ببانکنندۀ بهبود شایان توجّه وزن تر برگ، بخش هوایی و کلّ بوته در گیاهچههای همزیست با قارچ نسبت به گیاهچههای شاهد بود. این افزایش برای وزن تر برگ، بخش هوایی و کلّ بوته نسبت به شاهد بهترتیب حدود 13، 17 و 18 درصد بود (جدول 4). همچنین در سطح اسمزی 5- بار و در ترکیب همزمان NaCl و مانیتول (Na+M)، وزن تر اندامهای رویشی در گیاهان تلقیحشده با قارچ P. indica بیشتر از گیاهان تلقیحنشده با قارچ بود؛ بهطوری که این افزایش برای وزن تر برگ، بخش هوایی و کلّ بوته بهترتیب حدود 89، 103 و 120 درصد بود (جدول 4). همچنین در سطح 5- بار در کاربرد همزمان NaCl و مانیتول (Na+M)، وزن تر ریشه نیز در تأثیر همزیستی قارچی قرار گرفت و افزایش حدود 171 درصدی را نسبت به شرایط بدون همزیستی نشان داد.
جدول 4- مقایسۀ میانگین برهمکنش سطوح، منبع اسمزی و قارچ P. indica (Pi) بر شاخصهای وزن تر ساقه، برگ، بخش هوایی، ریشه و کل گیاه دارویی استویا. (مقادیر، میانگین 3 تکرار ± SE (یا StD یا انحراف معیار یا خطای معیار) است. حرف یا حروف یکسان در هر ستون نشاندهندۀ نبودن اختلاف معنیدار با استفاده از آزمون دانکن در سطح P |
|||||||
وزن تر کل |
وزن تر ریشه |
وزن تر بخش هوایی |
وزن تر برگ |
وزن تر ساقه |
قارچ |
منبع اسمزی |
سطوح اسمزی |
(میلیگرم در بوته) |
|||||||
00/416b00/31± |
33/66ab47/18± |
00/350b02/0± |
00/217b02/1± |
00/133a02/1± |
-Pi |
|
صفر |
00/490a50/58± |
33/78a50/12± |
00/411a95/48± |
66/264a02/8± |
00/147a08/6± |
+Pi |
||
00/287c00/29± |
00/29de00/2± |
00/258c00/27± |
66/178c20/13± |
00/106b01/36± |
-Pi |
Na |
5- |
00/167ef00/9± |
33/16e78/3± |
00/149de00/5± |
66/109de50/7± |
66/39def51/2± |
+Pi |
||
00/286c03/0± |
00/42cd00/10± |
00/234c04/0± |
66/163c50/16± |
00/79c00/8± |
-Pi |
M |
|
00/311c00/69± |
33/29de96/10± |
66/273c50/58± |
66/198bc50/42± |
00/75c00/16± |
+Pi |
||
00/102gh00/20± |
00/15e02/0± |
00/87f00/20± |
00/59f00/10± |
00/28ef00/10± |
-Pi |
Na+M |
|
00/224d03/1± |
66/40cd42/6± |
00/177d05/0± |
66/111de52/1± |
66/60cd50/8± |
+Pi |
||
00/181def00/29± |
00/20e00/8± |
00/161d00/21± |
66/118d50/5± |
00/45def09/16± |
-Pi |
Na |
10- |
33/179def25/16± |
33/31de35/6± |
00/148de16/21± |
00/111de22/13± |
00/37def93/7± |
+Pi |
||
50/69h50/18± |
00/31de00/10± |
5/139de50/62± |
66/97de50/48± |
33/41def04/14± |
-Pi |
M |
|
00/145fg00/9± |
66/40cd80/6± |
00/97ef00/4± |
66/74ef52/1± |
33/23f88/2± |
+Pi |
||
00/223d04/0± |
66/65ab50/6± |
50/174d50/10± |
00/122d56/5± |
00/43def02/18± |
-Pi |
Na+M |
|
75/220de25/21± |
00/51bc00/5± |
25/172d75/23± |
66/98de89/25± |
00/54cde00/4± |
+Pi |
وزن خشک اندامهای رویشی
با توجّه به جدول تحلیل واریانس دادههای وزن خشک اندامهای رویشی گیاه استویا (جدول 5)، اثر سادۀ سطوح و منبع اسمزی به جز وزن خشک ساقه در سایر صفات مربوط به وزن خشک اندامهای رویشی شامل وزن خشک برگ، بخش هوایی، ریشه و کلّ بوته اثر معنیداری (01/0≤ P) داشت. از سوی دیگر، اثر معنیداری در همزیستی با قارچ P. indica بر صفات وزن خشک بخش هوایی و کلّ بوته مشاهده شد. اثر متقابل سطوح و منبع اسمزی نیز بر تمام صفات بررسیشده در سطح احتمال یک درصد معنیدار بود. همچنین برهمکنش سطوح اسمزی و همزیستی قارچی بر وزن خشک برگ، بخش هوایی و وزن خشک کلّ بوته اثر معنیداری داشت. بر پایۀ نتایج بهدستآمده، اثر معنیداری در برهمکنش منبع اسمزی و همزیستی قارچی بر وزن خشک اندامهای رویشی گیاه به جز وزن خشک ریشه مشاهده شد. همچنین در بین صفات پژوهششده، اثر متقابل سطوح، منبع اسمزی و همزیستی قارچی بر وزن خشک ساقه در سطح احتمال پنج درصد و بر وزن خشک برگ، بخش هوایی و کلّ بوته در سطح احتمال یک درصد معنیدار بود (جدول 5).
جدول 5 - جدول تحلیل واریانس اثر سطوح، منبع اسمزی و قارچ Piriformospora indicaبر وزن خشک ساقه، برگ، بخش هوایی، ریشه و کلّ گیاه دارویی استویا |
||||||
وزن خشک کل |
وزن خشک ریشه |
وزن خشک بخش هوایی |
وزن خشک برگ |
وزن خشک ساقه |
درجۀ آزادی |
منابع تغییر |
**34/935 |
**00/35 |
**02/230 |
**00/324 |
00/9ns |
1 |
سطوح اسمزی |
**52/851 |
**13/35 |
**52/445 |
**17/293 |
09/10ns |
2 |
منبع اسمزی |
**10/315 |
20/1ns |
**41/120 |
01/104ns |
41/10ns |
1 |
قارچ |
**71/762 |
**21/9 |
**36/386 |
**89/442 |
**39/54 |
2 |
سطوح× منبع |
**50/502 |
17/1ns |
**25/182 |
**25/306 |
00/4ns |
1 |
سطوح× قارچ |
**13/362 |
04/0ns |
**86/179 |
**38/230 |
*34/16 |
2 |
منبع× قارچ |
**54/346 |
96/3 ns |
**25/156 |
**93/177 |
*81/11 |
2 |
سطوح×منبع×قارچ |
32/38 |
58/1 |
92/11 |
726/28 |
38/3 |
28 |
خطای آزمایش |
62/17 |
53/25 |
86/11 |
84/24 |
13/25 |
- |
ضریب تغییرات (درصد) |
* و ** بهترتیب معنیدار در سطح احتمال پنج و یک درصد و ns، معنیدار نیست. |
بر طبق نتایج، وزن خشک اندامهای رویشی شامل وزن خشک ساقه، برگ، ریشه، بخش هوایی و کلّ بوته با افزایش سطوح اسمزی، کاهش یافت که این کاهش در تنش شوری (Na) بیشتر بود. در تیمار شاهد با افزایش غلظت NaCl در سطح 10- بار وزن خشک ساقه، برگ، ریشه، بخش هوایی و کلّ بوته نسبت به سطح صفر بهترتیب حدود 55، 60، 66، 64 و 69 درصد کاهش نشان داد (جدول 6). با وجود این، همزیستی با قارچ اندوفیت P. indicaدر سطح اسمزی صفر،وزن خشک ساقه را نسبت به شاهد حدود 39 درصد بهبود بخشید (جدول 6). در سطح اسمزی 5- بار با کاربرد مانیتول و ترکیب همزمان دو منبع اسمزی (Na+M)، تیمار همزیستی قارچی، افزایش چشمگیر وزن خشک برگ و بخش هوایی را نسبت به شرایط بدون تلقیح (شاهد) موجب شد؛ به طوری که این افزایش برای وزن خشک برگ بهترتیب حدود 112 و 156 درصد و برای وزن خشک بخشهوایی بهترتیب حدود 49 و 144 درصد بود (جدول 6). وزن خشک ریشه نیز در ترکیب همزمان دو منبع (Na+M) در سطح اسمزی 5- بار در تأثیر همزیستی قارچی قرار گرفت (جدول 6). همچنین در سطح اسمزی 5- بار، میزان وزن خشک کل در کاربرد مانیتول و ترکیب همزمان NaCl و مانیتول (Na+M) در گیاهان تلقیحشده با قارچ، افزایش چشمگیری نسبت به گیاهان تلقیحنشده نشان دادند؛ بهطوری که این افزایش بهترتیب حدود 94 و 103 درصد بود (جدول 6).
جدول 6- مقایسۀ میانگین برهمکنش سطوح، منبع اسمزی و قارچ P. indica (Pi) بر شاخصهای وزن خشک ساقه، برگ، بخش هوایی، ریشه و کلّ گیاه دارویی استویا. (مقادیر، میانگین 3 تکرار ± SE (یا StD یا انحراف معیار یا خطای معیار) است. حرف یا حروف یکسان در هر ستون، بیانکنندۀ نبودن اختلاف معنیدار با استفاده از آزمون دانکن در سطح P |
|||||||
وزن خشک کل |
وزن خشک ریشه |
وزن خشک بخش هوایی |
وزن خشک برگ |
وزن خشک ساقه |
قارچ |
منبع اسمزی |
سطوح اسمزی |
(میلیگرم در بوته) |
|||||||
00/66a03/0± |
50/6b50/0± |
00/56a00/3± |
66/36b50/3± |
50/12b50/0± |
-Pi |
|
صفر |
33/66a79/13± |
33/6b52/1± |
00/60a02/1± |
00/36b48/12± |
33/17a21/3± |
+Pi |
||
66/27bcd88/2± |
00/3ef00/1± |
66/24de78/3± |
66/19cd51/2± |
50/7de50/1± |
-Pi |
Na |
5- |
00/19d03/0± |
00/3ef00/1± |
33/15gh08/2± |
33/12de15/1± |
00/3f00/1± |
+Pi |
||
00/36bc02/0± |
66/5bcd54/1± |
00/32c04/0± |
00/22cd02/0± |
50/8cd50/1± |
-Pi |
M |
|
00/70a04/0± |
00/6bc02/0± |
66/47b29/9± |
66/46a85/12± |
00/11bc58/4± |
+Pi |
||
00/19d03/0± |
00/7b04/0± |
00/12h02/0± |
00/9e04/0± |
00/3f02/0± |
-Pi |
Na+M |
|
66/38b47/17± |
33/9a15/1± |
33/29cd03/5± |
00/23c00/4± |
33/6def15/1± |
+Pi |
||
50/20d50/1± |
33/2f50/1± |
00/19efg08/1± |
5/14cde50/0± |
66/5def51/2± |
-Pi |
Na |
10- |
66/20d30/2± |
33/3def52/1± |
33/17fgh52/1± |
00/13cde00/1± |
33/4ef55/0± |
+Pi |
||
00/24d02/0± |
50/3def50/2± |
00/23def03/0± |
00/14cde46/3± |
33/4ef57/0± |
-Pi |
M |
|
00/25cd03/0± |
00/4c-f00/1± |
33/21efg15/1± |
50/15cde50/0± |
00/4ef04/0± |
+Pi |
||
00/30bcd02/0± |
00/5b-e02/1± |
00/25de00/1± |
66/21cd51/2± |
00/8cd00/1± |
-Pi |
Na+M |
|
00/29bcd00/5± |
00/4c-f04/1± |
00/25de58/4± |
00/18cde00/5± |
00/7de05/1± |
+Pi |
صفات فیزیولوژیک
بر اساس جدول تحلیل واریانس اثر تیمارهای آزمایشی بر صفات فیزیولوژیک (جدول 7)، اثر سادۀ سطوح اسمزی تنها بر محتوای آب نسبی برگ در سطح یک درصد معنیدار بود؛ در حالی که منبع اسمزی بر نشت الکترولیت و محتوای آب نسبی برگ، اثر معنیداری داشت. همچنین اثر معنیداری در همزیستی قارچی بر صفت نشت الکترولیت (01/0≤ P) مشاهده شد. بر پایۀ نتایج، برهمکنش سطوح و منبع اسمزی بر صفات فیزیولوژیک یادشده اثر معنیدار(01/0≤ P) داشت؛ در حالی که اثر متقابل سطوح اسمزی و همزیستی قارچی بر صفات یادشده، معنیدار نبود. همچنین اثر معنیداری در سطح احتمال یک درصد بر نشت الکترولیت در برهمکنش منبع اسمزی و همزیستی قارچی مشاهده شد، ولی برهمکنش سطوح، منبع اسمزی و همزیستی قارچی بر صفات فیزیولوژیک معنیدار نبود.
جدول 7- جدول تحلیل واریانس اثر سطوح، منبع اسمزی و قارچ Piriformospora indicaبر صفات نشت الکترولیت و محتوای آب نسبی گیاه دارویی استویا |
|||
محتوای آب نسبی برگ |
نشت الکترولیت |
درجۀ آزادی |
منابع تغییر |
**56/915 |
04/0ns |
1 |
سطوح اسمزی |
**45/368 |
**45/86 |
2 |
منبع اسمزی |
13/208ns |
**74/402 |
1 |
قارچ |
**02/845 |
**00/182 |
2 |
سطوح × منبع |
84/82ns |
05/14ns |
1 |
سطوح × قارچ |
08/73ns |
**26/190 |
2 |
منبع × قارچ |
62/56ns |
83/12ns |
2 |
سطوح × منبع × قارچ |
19/60 |
76/13 |
28 |
خطای آزمایش |
52/17 |
48/4 |
- |
ضریب تغییرات (درصد) |
* و ** بهترتیب معنیدار در سطح احتمال پنج و یک درصد و ns، معنیدار نیست. |
بر اساس نتایج حاصل از مقایسۀ میانگین صفات فیزیولوژیک (جدول 8) در تیمار نبودن همزیستی با افزایش سطوح اسمزی از صفر تا 10- بار، میزان نشت الکترولیت در تیمار خشکی (مانیتول) افزایش یافت؛ به طوری که در سطح 10- بار نسبت به سطح صفر، میزان این صفت افزایش 37 درصدی نشان داد. همچنین با افزایش سطوح اسمزی در تنش شوری (Na) و خشکی (مانیتول)، درصد نشت الکترولیت در گیاهچههای همزیستشده نسبت به گیاهچههای شاهد کاهش پیدا کرد (جدول 8). از سوی دیگر با کاربرد مانیتول در تیمار بدون تلقیح، محتوای آب نسبی برگ در سطح اسمزی 5- بار نسبت به شاهد حدود 46 درصد کاهش یافت؛ در حالی که میزان این صفت با افزایش سطوح اسمزی، تفاوت معنیداری با سطح صفر نداشت (جدول 8).
جدول 8- مقایسۀ میانگین برهمکنش سطوح، منبع اسمزی و قارچ P. indica (Pi) بر شاخصهای نشت الکترولیت و محتوای آب نسبی برگ گیاه دارویی استویا. (مقادیر، میانگین 3 تکرار ± SE (یا StD یا انحراف معیار یا خطای معیار) است. حرف یا حروف یکسان در هر ستون نشاندهندۀ نبودن اختلاف معنیدار با استفاده از آزمون دانکن در سطح P
محتوای آب نسبی برگ |
نشت الکترولیت |
قارچ |
منبع اسمزی |
سطوح اسمزی |
(درصد) |
||||
05/45ab32/6± |
17/69gh82/1± |
-Pi |
|
صفر |
37/49ab48/8± |
03/63h77/1± |
+Pi |
||
52/55a81/8± |
86/95a74/0± |
-Pi |
Na |
5- |
19/38 b76/11± |
39/87 cd23/2± |
+Pi |
||
37/24c62/0± |
08/89bcd65/1± |
-Pi |
M |
|
58/23 c89/2± |
61/78 ef76/3± |
+Pi |
||
38/52ab02/0± |
51/79ef00/5± |
-Pi |
Na+M |
|
46/38b81/9± |
42/82de36/4± |
+Pi |
||
93/55a56/8± |
73/90abc59/4± |
-Pi |
Na |
10- |
12/48ab08/1± |
04/75fg84/2± |
+Pi |
||
06/55a03/0± |
88/94ab27/1± |
-Pi |
M |
|
45/50ab93/8± |
89/84cde71/1± |
+Pi |
||
44/42ab94/15± |
80/82de53/7± |
-Pi |
Na+M |
|
02/41ab08/1± |
97/84cde41/5± |
+Pi |
بحث
کاهش رشد، اصلیترین اثر تنشهای غیرزیستی مانند شوری و خشکی است. با توجّه به جدول (۲) با افزایش سطوح اسمزی، تیمارهای خشکی (مانیتول) و شوری (NaCl)، کاهش تعداد برگ سبز گیاه استویا را موجب شدند. نتایج این پژوهش با یافتههای El-Hendawy و همکاران (2005) مبنی بر کاهش برخی از ویژگیهای رشدی از جمله تعداد برگ و افزایش شوری در گندم مطابقت دارد. بر اساس یافتهها، قارچ P. indica در بین منابع اسمزی در ترکیب همزمان NaCl و مانیتول (Na+M) در مقایسه با سایر منابع اسمزی در صفات مورفولوژیک استویا اثر بیشتری داشت. Feng و همکاران (2002) بیان کردند که قارچهای همزیست به صورت مستقیم همانند بهبود تغذیۀ گیاهان از طریق جذب عناصر غذایی و همچنین افزایش جذب آب توسّط گیاه و غیرمستقیم همانند کاهش تنشهای غیرزیستی (شوری و خشکی) افزایش رشد گیاه میزبان را سبب میشوند. Jogawat و همکاران (2013)، اثر مفید قارچ P. indicaبر افزایش رشد گیاهان را در شرایط تنش شوری در برنج و Sherameti و همکاران (2005) اثر آن را در تنش خشکی در گیاه آرابیدوپسیس (Arabidopsis thaliana L.) گزارش کردند. این قارچ، دامنۀ وسیعی از گیاهان میزبان را دارد که با تشکیل کلنی در ریشۀ آنها، تحریک شدید رشد میزبانهای خود را سبب میشود و به صورت داخل سلولی و بین سلولی رشد میکند و با تولید کلامیدوسپورهای گلابی شکل در کورتکس، ریشۀ کلنی تشکیل میدهند، اما به حملهکردن به قسمتهای داخلی بافتهای ریشه قادر نیستند (Das et al., 2012). افزایش تعداد برگ در همزیستی با قارچهای میکوریزا در گیاهان ذرّت (Amerian et al., 2001) و ریحان (Copetta et al., 2006) نیز گزارش شده است. نتایج سایر پژوهشها نیز بیانکنندۀ این موضوع است که قارچ P. indicaضمن بهبود تحمّل تنشهای زیستی و غیرزیستی (Ruize-Lozano, 2003; Kari Dolatabadi et al., 2012)، افزایش رشد رویشی و عملکرد گیاهان را سبب میشود (Oelmüller et al., 2009). قارچ P.indica با جذب بیشتر مواد غذایی برای گیاه، تحمّل آن را در شرایط تنش خشکی، شوری و درجۀ حررات، بالا میبرد و همچنین با القای مقاومت سیستمیک به گیاه، آن را در مقابل عوامل بیماریزا، حشرات و فلزات سنگین مقاوم میکند (Serfling et al., 2007).
طبق جدول (۲) افزایش پهنای برگ در گیاهچههای همزیستشده نسبت به شاهد با افزایش سطوح اسمزی در ترکیب همزمان دو منبع اسمزی (Na+M) مشاهده شد. در همین زمینه، Rai و Varma (2005) و Rai و همکاران (2001) بیان کردند که گیاهان تلقیحشده با قارچ P. indicaنسبت به شاهد در مجموع، برگهای پهنتری تولید کردهاند. افزایش پهنای برگ در واقع به افزایش میزان کلروفیل، بازده فتوسنتزی برگ و سرانجام، افزایش عملکرد اندام رویشی منجر میشود. همچنین مطابق با نتایج پژوهش حاضر، Rai و همکاران (2001) گزارش کردند که طول ریشه و ساقه و اندازۀ سطح برگ در گیاهان دارویی Spilanthes calva وsomnifera Withaniaدر حضور قارچ P. indicaافزایش مییابد. نتایج بررسی تأثیر قارچ P. indicaدر گیاه جو نشان داد که قارچ باعث افزایش ویژگیهای مورفولوژیک و فیزیولوژیک و همچنین افزایش مقاومت گیاهان تلقیحشده به تنش شوری و خشکی میشود (Waller et al., 2005; Ghabooli et al., 2011). بر اساس نتایج (جدول 4)، میزان کاهش وزن تر اندامهای رویشی با افزایش سطوح اسمزی در تیمار خشکی ناشی از مانیتول نسبتاً بیشتر بود. این نتایج با یافتههای پژوهش Amobeigi و Razavizadeh (2013) مبنی بر کاهش معنیدار وزن تر اندام هوایی و ریشۀ کلزا نسبت به گیاهان شاهد در تنش خشکی با مانیتول مطابقت دارد. به نظر میرسد یکی از علّتهای کاهش وزن و رشد رویشی گیاه در تنش خشکی، کاهش فتوسنتز و در نتیجه کاهش تولید مادۀ خشک در طول دورۀ کمآبی است (Nayyar and Gupta, 2006). از طرف دیگر، طبق (جدول 4) همزیستی قارچی در سطح اسمزی 5- بار در ترکیب همزمان دو منبع NaCl و مانیتول (Na+M)، بهبود قابل توجّه وزن تر اندامهای هوایی در مقایسه با گیاهان تلقیحنشده را موجب شد. در این راستا، Sirrenberg و همکاران (2007) بیان کردند که قارچ P. indica مقداری اکسین (IAA) در محیط کشت مایع تولید میکند که افزایش رشد گیاه را سبب میشود. در پژوهشهای پیشین، قارچهای میکوریزا در دورۀ تنش خشکی با بهبود پتانسیل آب برگ (Ladjal et al., 2005)، افزایش سرعت دیاکسیدکربن(Amerian and (Griffiths, 2001 و افزایش میزان جذب آب در واحد زمان (Kothari et al., 1990) اثرات تنش خشکی در گیاه را کاهش دادند. همچنین Baltruschat و همکاران (2008) افزایش رشد و تحمّل گیاه جوی همزیستشده با قارچ P. indica را در تنش شوری گزارش کرده است. اثرات مثبت همزیستی شبهمیکوریزایی در رشد رویشی و عملکرد گیاه میتواند به سبب بهبود جذب فسفر و افزایش جذب آب با هیفهای قارچی و همچنین افزایش تراکم و طول ریشۀ گیاه بهویژه در شرایط تنش خشکی باشد (Abo-Ghalia and Khalafallah, 2008).
نتایج (جدول 6) نشان داد که با افزایش سطوح اسمزی در تنش شوری (NaCl)، کاهش وزن خشک اندامهای رویشی تقریباً بیشتر بود. بر اساس مطالعات Mirmohammadi Meybodi و Ghareyazi (2002)، کاهش وزن اندام هوایی علاوه بر کاهش فتوسنتز به کاهش هدایت روزنهای، تجمّع Na و Cl در اندامها و یا تخریب ساختمان کلروپلاست مرتبط است. از سوی دیگر با افزایش غلظت مانیتول در تیمار بدون همزیستی، وزن خشک کل با افزایش سطوح اسمزی کاهش یافت. نتایج این آزمایش با پژوهش Ghahari و همکاران (2015) مبنی بر کاهش وزن خشک برگ استویا در شرایط تنش خشکی ناشی از مانیتول مطابقت دارد. نتایج مطالعات Nasr Esfahani (2013) نشان داد میزان وزن خشک ساقه، ریشه و وزن خشک کل سه نوع نخود در تنش خشکی اعمالشده با PEG 6000 به طور معنیداری کاهش یافت که این کاهش مشاهدهشده در شاخصهای رشدی میتواند به علّت کاهش سرعت فتوسنتز در شرایط تنش خشکی باشد که آن نیز به بستهشدن روزنهها یا کاهش سطح برگ در پاسخ به تنش خشکی نسبت داده میشود. در پژوهشهای دیگر نیز پژوهشگران وزن خشک گیاه را در جایگاه شاخص تحمّل به تنشهایی نظیر خشکی و شوری استفاده کردهاند (Shannon and Grieve, 1998; Cramer et al., 1990) در این پژوهش نیز از وزن خشک اندام هوایی و ریشه به صورت معیاری برای بررسی میزان تحمّل گیاه مورد بررسی به تنش خشکی و شوری و مقایسه آنها استفاده شد که نتایج، نشاندهندۀ حساسیت گیاه استویا نسبت به تنش شوری و خشکی بود. علاوه بر این، نتایج اندازهگیری وزن خشک اندام هوایی و ریشه، بیانکنندۀ اهمّیت ارتباط همزیستی قارچ P.indicaبا گیاه استویا و تحریک رشد آن است. در همین زمینه، بررسیهای Laei و همکاران (2011) نشان داد که همزیستی گیاه سورگوم با قارچ میکوریزا، افزایش وزن خشک ساقه را به دنبال داشت. در پژوهشهای قبلی، Ghabooli و همکاران (2015) اثر مثبتاین قارچ را در افزایش مقدار وزن خشک اندام هوایی و ریشۀ گیاه برنج در شرایط تنش خشکی، گزارش کردهاند. همچنین، Hajinia و همکاران (2011) بهبود معنیدار رشد و میزان زیستتودۀ تر و خشک اندامهای هوایی را در گیاهان گندم تلقیحشده با قارچ P.indicaو سویههای مختلف باکتری آزوسپیریلوم نسبت به گیاهان شاهد در تنش شوری بیان کردند. بر اساس نظر Kari Dolatabadi و همکاران (2012) تولید هورمونهای گیاهی مانند اکسین و سیتوکنین میتواند در گیاهان تلقیحشده با قارچ P.indica، افزایش وزن خشک اندام هوایی گیاهان را موجب شود. در همین زمینه، نتایج Verma و همکاران (1998) نیز نشاندهندۀ افزایش زیستتودۀ قسمتهای هوایی و ریشۀ گیاهان تلقیحشده با قارچ به میزان دو برابر نسبت به گیاهان شاهد بود. همچنین، Kapoor و همکاران (2002) گزارش کردند که تلقیح ریشههای شوید و زنیان با دو گونه قارچ میکوریز، افزایش معنیدار وزن خشک اندام هوایی آنها را سبب میشود. بر اساس پژوهشهای Ghabooli و همکاران (2015) قارچ P. indica با ارتقای سطح جذب از طریق میسیلیومهای خود، فراهمی آب و عناصر را برای گیاه افزایش میدهد و بهبود میزان فتوسنتز، تولید قندها و مواد ذخیرهای را موجب میشود و در نتیجه رشد اندام هوایی و ریشهها افزایش مییابد.
به نظر میرسد تـنشهـای محیطـی از طریـق ایجـاد رادیکـالهـای آزاد اکسیژن در داخل سلول، کاهش پایـداری غشـا و افزایش نشت مواد سیتوپلاسـمی از آن را موجب شـده است و در نتیجه افـزایش نسـبت نشت الکترولیت را به دنبال دارد (Azari et al.,2012). مطابق جدول (۸) در صورتی که در سطوح مختلف تنش اسمزی، قارچ P. indica، کاهش درصد نشت الکترولیت را موجب شود با افزایش تنش خشکی، درصد نشت الکترولیت افزایش مییابد. در این راستا، Noori Akandi (2015) نشان داد که در سطوح پایین و متوسّط شوری (حدود صفر تا 100 میلیمولار NaCl) شاخص نشت الکترولیت در گیاه استویای تلقیحشده با قارچ P. indicaنسبت به گیاهان تلقیحنشده کاهش یافت که نشاندهندۀ افزایش مقاومت غشایی گیاهان تلقیحشده در برابر تنش شوری است. همچنین،Pak Nezhad و همکاران (2005) بیان کردند که کاهش محتوای آب نسبی و بستهشدن روزنهها، نخستین تأثیر تنش خشکی بوده است که از طریق اختلال در سیستم ساخت مواد فتوسنتزی، کاهش میزان عملکرد را موجب میشود که این نتایج ارائهشده در پژوهش حاضر را تأیید میکند.
جمعبندی.
در مجموع، نتایج نشاندهندۀ کاهش رشد رویشی گیاه استویا با افزایش سطوح تنش اسمزی بود. از سوی دیگر واکنش صفات بررسیشده نسبت به منابع اسمزی متفاوت بود؛ به طوری که وزن تر اندامهای رویشی، حسّاسیت بیشتری نسبت به تنش خشکی ناشی از مانیتول نشان داد، ولی در صفات مورفولوژیک و وزن خشک اندامهای گیاهی تفاوت آشکاری از نظر منبع اسمزی مشاهده نشد. قارچ P. indica نیز در بیشتر سطوح و منابع اسمزی بررسیشده، رشد رویشی اندامهای گیاهی را بهبود بخشید که بیشترین اثر مثبت آن در تنش خشکی ناشی از مانیتول و همچنین ترکیب همزمان NaCl و مانیتول (Na+M) و بهویژه در تنش اسمزی متوسّط (5- بار) مشاهده شد. علاوه بر این در شرایط تنش شوری (Na) و خشکی (مانیتول)، قارچ P. indica کاهش نشت الکترولیت نسبت به تیمار شاهد را ایجاد و از آسیب بیشتر به گیاه جلوگیری کرد که میتواند ناشی از افزایش جذب آب ریشه و افزایش مقاومت غشایی سلولی در اثر همزیستی P. indica باشد. این نتایج، نشاندهندۀ اهمّیت ارتباط همزیستی قارچ P. indicaبا گیاه استویا و تحریک رشد آن در شرایط تنش شوری و خشکی است.
سپاسگزاری.
در این جا از پژوهشکدۀ ژنتیک و زیستفناوری طبرستان و دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری به خاطر حمایتهای مالی برای انجام این پژوهش، سپاسگزاری میشود.
منابع
Abo-Ghalia, H. H. and Khalafallah, A. A. (2008( Responses of wheat plants associated with arbuscular mycorrhizal fungi to short-term water stress followed by recovery at three growth stages. Journal of Applied Sciences Research 4: 570-580.
Amerian, W. S. and Griffiths, H. (2001) Effect of two species of arbuscula mycorrhizal fungi on growth, assimilation and leaf water relations in maize (Zea mays). Aspects of Applied Biology 63: 71-76.
Amobeigi, M. and Razavizadeh, R. (2013) Effect of drought stress and Paclobutrazol on the accumulation of flavonoids and minerals in canola (Brassica napus L.) in vitro conditions. Iranian of Journal Plant EcophysiologIical Research 8(31): 12-22.
Azari, A., Modares Sanavi, S. A. M., Askari, H., Ghanati, F., Naji, A. M. and Alizade, B. (2012) Effect of salinity stress on morphological and physiological of canola and turnip (Brassica napus and B. rapa). Iranian Journal of Crop Science 14(2): 121-135. (in Persian).
Baltruschat, H., Fodor, J., Harrach, B. D., Niemczyk, E., Barna, B., Gullner, G., Janeczko, A., Kogel, K. H., Schafer, P. and Schwarczing Aer, I. )2008(Salt tolerance of barley induced by the root endophyte Piriformospora indica is associated with a strong increase in antioxidants. New Phytologist 180: 501–510.
Bohnert, H. J. and Jensen, R. G. (1996( Strategies for engineering water stress tolerance in plants. Trends in Biotechnology 14: 89- 97.
Beltrano, J. and Ronco, M. G. )2008( Improved tolerance of wheat plants (Triticum aestivum L.) to drought stress and rewatering by the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus claroideum: effect on growth and cell membrane stability. Brazilian Society of Plant Physiology 20(1): 29-37.
Bhatt, R. M. and Srinivasa-Rao, N. K. (2005( Influence of pod load on response of okra to water stress. Indian Journal of Plant Physiology 10: 54-59.
Boromand Rezazadeh, Z. and Kuchaki, A. (2005) Germination response of ajowan, fennel and dill to osmotic potential of sodium chloride and polyethylene glycol 6000 in different temperature regimes. Iranian Journal of Field Crop Research 3(2): 207-217 (in Persian). Copetta, A., Lingua, G. and Bert, G. (2006) Effect of three AM fungi on growth, distribution of glandular hairs and essential oil production in Ocimum basilicum L. var Genovese. Mycorrhiza 16(7): 485- 494.
Cramer, G. R., Epstein, E. and Lauchli, A. (1990) Effects of sodium, potassium and calcium on salt stressed barley. I. Growth analysis. Physiologia Plantarum 80: 83-88.
Das, A., Kamal, S., Shakil Najam, A., Sherameti, I., Oelmu¨ller, R., Dua, M., Tuteja, N., Johri Atul, K. and Varma, A. (2012) The root endophyte fungus Piriformospora indica leads to early flowering, higher biomass and altered secondary metabolites of the medicinal plant Coleus forskohlii. Plant Signaling and Behavior 7:1–10.
El-Hendawy, S. E., Yuncai, H., Yakoutb, G. M., Awad, A. M., Hafiz, S. E. and Schmidhalter, U. (2005) Evaluating salt tolerance of wheat genotypes using multiple parameters. European Journal of Agronomy 22: 243–253.
Fallahi, J., Ebadi, M. T. and Ghorbani, R. (2009) The effects of salinity and drought stresses on germination and seedling growth of clary. Environmental Strees of Agriculture Science. 1(1): 57-67 (in persian).
Feng, G., Li, X. L., Zhang, F. S., Tian, C. Y. and Tang, C. (2002) Improved tolerance of maize plant to salt stress by arbuscular mycorrhiza is related to higher accumulation of solouble sugars in roots. Mycorrhiza 12: 185-190.Ghahari, M., Kahrizi, D. and Bahrami, Gh. R. (in press). Effect of mannitol on some morphological characteristics of in vitro Stevia rebaudiana Bertoni. Biharean Biologist. (Online first).151415.
Ghabooli, M., Shahriyari, F., Sepehri, M., Marashi, H. and Hosseini Salekdeh, Gh. (2011) Effect of endophytic fungus Piriformospora indica on some properties of barley (Hordeum vulgare L.) under drought stress. Journal of Agroecology 3(3): 328-333 (in persian).
Ghabooli, M., Hosseini Salekdeh, Gh. and Sepehri, M. (2015) The effect of mycorrhiza-like Fungi Piriformospora indica on some morphophysiological traits of rice under normal and drought stress conditions. Plant Production Technology 15(1): 59-69 (in persian).
Goyal, R., Samsher, K. and Goyal, S. K. (2010) Stevia (Stevia rebaudiana) a bio-sweetener: a review. International Journal of Food Sciences and Nutrition 61(1): 1–10.
Hajinia, S., Zare, M. J., Mohammadi Goltape, A. and Rejali, F. (2011) Effect of Piriformospora indica fungi and Azospirillum Sp. Bacteria on salt tolerance of wheat (Triticum aestivum cv. Sardary). Journal of Environmental Stress Crop Science 4(1): 21-31 (in persian).
Jogawat, A., Saha, S., Bakshi, M., Dayaman, V., Kumar, M., Dua, M., Varma, A., Oelmüller, R., Tuteja, N. and Kumar Johri, A. (2013) Piriformospora indica rescues growth diminution of rice seedling during high salt stress. Plant Signaling and Behavior 1: 1-20.
Kaefer, E. (1977) Meiotic and mitotic recombination in Aspergillus and its chromosomal aberrations. Advances in Genetics 19: 33–131.
Kafi, M., Borzooei, A., Salehi, M., Kamandi, A., Masoomi, A. and Nabati, J. (2009) Envirmental stresses in plant physiology. Jahade Daneshgahi Press. Mashhad (in persian).
Kapoor, R., Giri, B. and Mukerji, G. (2002) Mycorrhization of coriander (Coriandrum sativum L.) to enhance the concentration and quality of essential oil. Journal of the Science of Food and Agriculture 82: 339 - 42.
Kari Dolatabadi, H., Mohammadi Goltapeh, A., Moeini, A. and Varma, A. ( 2012) Evaluate the effect of different concentrations of auxin and fungi Piriformospora indica and Sebacina vermifera on peppermint (Mentha piperita) and thyme (Thymus vulgaris) in vitro. Journal of Medicinal Plants 2(9): 13-22 (in persian).
Kilam, D., Saifi, M., Abdin, M. Z., Agnihotri, A. and Varma, A. (2015) Combined effects of Piriformospora indica and Azotobacter chroococcum enhance plant growth, antioxidant potential and steviol glycoside content in Stevia rebaudiana. Symbiosis 66(3): 149-156.
Kirch, H. H., Vera-Estrella, R., Golldack, D., Quigley, F., Michalowski, C. B., Barkla, B. J. and Bohnert, H. J. (2000) Expression of water channel proteins in Mesembryanthemum crystallinum. Plant Physiology 123: 111-124.
Kumar, M., Yadav, V., Tuteja, N. and Johri, A. K. (2009) Antioxidant enzyme activities in maize plants colonized with Piriformospora indica. Microbiology 155: 780-790 (in Persian).
Kothari, S. K., Marschner, H. and George, E. (1990) Effect of VA mycorrhizal fungi and rhizosphere microorganisms on root and shoot morphology, growth, and water relations of maize. New Phytologist 116: 303-311.
Ladjal, M., Huc, R. and Ducrey, M. (2005) Drought effects on hydraulic conductivity and xylem vulnerability to embolism in diverse species and provenances of Mediterranean cedars. Tree Physiology 25: 1109 –1117.
Laei, Gh., Khajehzadeh, M. H., Afshari, H., Ebadi, A. Gh. and Abbaspour, H. (2011) Effect of mycorrhiza symbiosis on the NaCl salinity in Sorghum bicolor. African Journal of Biotechnology 10: 7796-7804.
Mishra, P. K., Singh, R., Kumar, U. and Prakash, V. (2010) Stevia rebaudiana - A magical sweetener. Global Journal of Biotechnology and Biochemistry 5: 62-74.
Mirmohammadi Meybodi, S. A. M. and Ghareyazi, B. (2002) Physiological aspects and breeding of salinity stress in plants. Esfahan University of Technology Press, Esfahan (in Persian).
Murashige, T. and Skoog, F. (1962) A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue cultures. Plant Physiology 15: 437-497.
Nasr Esfahani, M. (2013) Effect of dry stress on growth and antioxidant system in three chickpea (Cicer arietinum L.) cultivars. Iranian Journal of Plant Biology 5(15): 111-124 (in persian).
Nezami, A., Nabati, J., Kafi, M. and Mohseni, M. (2009) Evaluation of salinity tolerance at emergence and seedling stages of kochia under control environment. Environmental Stress of Agriculture Science 1(1): 69-77 (in persian).
Noori Akandi, Z. (2015) Effect of Piriformospora indica mycorrhiza-like fungi on salt tolerance of stevia (Stevia rebaudiana B.) medicinal plant in a controlled conditions. MSc thesis, Sari Agricultural Science and Natural Resources University, Sari, Iran (in persian).
Nayyar, H. and Gupta, D. (2006) Differential sensitivity of C3 and C4 plants to water deficit stress: Association with oxidative stress and antioxidants. Environmental and Experimental Botany 58:106 –113.
Oelmüller, R., Sherameti, I., Tripath, S. and Varma, A. (2009) Piriformospora indica, a cultivable root endophyte with multiple biotechnological applications. Symbiosis 19: 1-19.
Paknezhad, F., Vazan, S., Majidi Harvan, E., NoorMohammadi, Gh. and Siadat, S. A. (2005) Effect of drought stress on chlorophyll fluorescence parameters, chlorophyll content and grain yield wheat varieties. Iranian Journal of Agriculture Science 37(3): 481-492 (in persian).
Parida, A. K. and Das, A. B. (2005) Salt tolerance and salinity effects on plants: A review. Ecotoxicology and Environmental Safety 60: 324-349.
Poljakoff mayber, A., Somers, G. F., Werker, E. and Gallagher, J. I. (1994) Seeds of Kosteletzkya virginica (Malvaceae), their structure, germination and salt tolerance. American Journal of Botany 81:54-59.
Pant, N., Agrrawal, R. and Agrrawal, S. (2014) Mannitol-induced calli of Trigonella foenum-graecum L. Var. RMt-303. Indian Journal of Experimental Biology 52: 1128-1137.
Prasad, R., Bagde, U. S., Puspangadan, P. and Varma, A. (2008) Bacopa monniera L.: pharmacological aspects and study involving Piriformospora indica. International Journal of Integrative Biology 3(2): 100-10.
Rai, M., Acharya, D., Singh, A. and Varma, A. (2001) Positive growth responses of the medicinal plants Spilanthes calva and Withania somnifera to inoculation by Piriformospora indica in a field trial. Mycorrhiza 11(3): 123-128.
Rai, M. and Varma, A. (2005) Arbuscular mycorrhiza-like biotechnological potential of Piriformospora indica, which promotes the growth of Adhatoda vasica Nees. Electronical Journal of Biotechnology 8: (1) 107-112.
Ruize-Lozano, J. M. (2003) Arbuscular mycorrhiza symbiosis and alleviation of osmatic stress. New Perspective for Molecular Studies. Mycorrhiza 13: 309-317.
Sayed Tabatabaei, B. E. and Omidi, M. (2009) Plant cell and tissue culture. Univercity of Tehran Press, Tehran (in Persian).
Sevengor, S., Yasar, F., Kusvuran, S. and Ellialtioglu, S. (2011) The effect of salt stress on growth, chlorophyll content, lipid peroxidation and antioxidative enzymes of pumpkin seedling. African Journal of Agriculture Reserch 6(21): 4920-4924.
Serfling, A., Wirsel, S. G., Lind, V. and Deising, H. B. (2007) Performance of the biocontrol fungus Piriformospora indica on wheat under greenhouse and field conditions. Phytopathology 97: 523-531.
Sirrenberg, A., Gobel, C., Grond, S., Czempinski, N., Ratzinger, A., Karlovsky, P., Santos, P., Feussner, I. and Pawlowski, K. (2007) Piriformospora indica affects plant growth by auxin production. Physiologia Plantarum 131: 581 –589.
Sherameti, I., Shahollari, B., Venus, Y., Altschmied, L., Varma, A. and Oelmüller, R. (2005) The endophytic fungus Piriformospora indica stimulates the expression of nitrate reductase and the starch-degrading enzyme glucan-water dikinase in tobacco and Arabidopsis roots through a homeodomain transcription factor which binds to a conserved motif in their promoters. Journal of Biological Chemistry 280: 2641-7.
Shannon, M. and Grieve, C. (1998) Tolerance of vegetable crops to salinity. Scientia Horticulture 78: 5-38.
Schonfeld, M. A., Johnson, R. C., Carver, B. and Morhinweg, D. W. (1988) Water relation in winter wheat as drought resistance indicator. Crop Science 28: 526-531.
Soltani, A. (2012) Application and using of SAS program in statistical analysis. Jahade Daneshgahi Press, Mashhad, (in Persian).
Teutonica, R. A., Palta, J. P. and Osborn, T. C. (1993) In vitro freezing tolerance in relation to winter survival of rapeseed cultivars. Crop Science 33: 103-107.
Varma, A., Bakshi, M., Lou, B., Hartmann, A. and Oelmuller, R. (2012) Piriformospora indica: a novel plant growth-promoting mycorrhizal fungus. Review. NAAS (National Academy of Agricultural Sciences). Agricultural Research 1(2): 117–131.
Verma, S., Varma, A., Rexer, K. H., Hassel, A., Kost, G., Sarbhoy, A., Bisen, P., Bütehorn, B. and Franken, P. (1998) Piriformospora indica, a new root-colonizing fungus. Mycologia 90 (5): 896-903.
Waller, F., Achatz, B., Baltruschat, H., Fodor, J., Becker, K., Fischer, M., Heier, T., Huckelhoven, R., Neumann, C., Wettstein, D. V., Franken, P. and Kogel, K. H. (2005) The endophytic fungus Piriformospora indica reprograms barley to salt-stress tolerance, disease resistance, and higher yield. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102: 13386-13391.
Yordanov, V. and Tsoev, T. (2000) Plant responses to drought, acclimation and stress tolerance. Photosynthica 38: 171-186.