نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه زیستشناسی، دانشکدة علوم پایه، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران
2 گروه مهندسی فضای سبز، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Potassium has a main effect on plants salinity tolerance through its effect on cells osmoregulation, and the maintenance of cell turgor. The objective of the present study was to investigate the effect of foliar nutrition of potassium sulfate (PS; 0 and 1.5%) on some morphometric and physiological traits of Bidaneh-Sefid grapevine under salinity condition of NaCl (0, 25, 50 and 100 Mm). This experiment was carried out factorially based on completely randomized design in a greenhouse condition. The result showed that salinity decreased plant height, leaves number, leaves area and re-growth, but foliar application of potassium mitigated the negative impacts of salinity on these morphometric indices. Also, application of 1.5% potassium resulted in the stability of photosynthetic pigments compared to non-treated plants under salinity stress. With increasing salinity, the amount of ion leakage increased until salinity of 100 mM without PS treatment and reached to its highest level (64.2%). While 1.5% PS treatment decreased leaf ion leakage significantly (P≤ 0.01) in treated vines in compared to other untreated plants. Unlike insoluble sugar, the content of soluble sugar and proline as two osmoregulant has shown an increasing trend in the response to salinity and the application of potassium and reached to highest in 100 Mm NaCl and 1.5% PS treatments. Also, the PS foliar application use of sulfate-potassium leaf with increasing potassium concentration and then cell Na+ /K+ adjusting, increased the leaf N, K, Mg and Ca concentration in compared to non- PS sprayed plants.
کلیدواژهها [English]
تنش شوری، یکی از عوامل محدودکنندة رشد و عملکرد گیاهان است. با تغییر اقلیم، افزایش خشکی و کمآبی و سوء مدیریت و کاربرد بیرویة کودهای شیمیایی، سطح زمینهای شور رو به افزایش است و آثار نامطلوب آن در تولید محصول و صادرات محصولات باغی بهخوبی مشهود است (Grattana and Grieve, 1999). در خاکهای شور مکش اسمزی زیاد به کاهش جذب آب از ریشههای گیاه منجر میشود که تنش اسمزی، از بین رفتن تعادل یونی، سمیت یونی و سوء تغذیه (کمبود عناصر غذایی) را در گیاه باعث میشود (Parid and Das, 2005; Gupta and Huang, 2014). در انگور، تنش شوری بر بسیاری از شاخصهای رشد رویشی مانند وزن تر و خشک ریشه و ساقه، نسبت ریشه به ساقه، سطح برگ، قطر ریشه و شاخه، تعداد گره، فاصلة میانگره، شمار انشعابهای جانبی و همچنین ویژگیهای فیزیولوژیک مانند سرعت فتوسنتز، محتوای کلروفیل، پتانسیل آب برگ، جذب مواد غذایی و عملکرد تأثیر دارد (Walker, 1994; Fisarakis et al., 2001).
یکی دیگر از آثار بارز تنش شوری، تجمع یونهای سدیم و کلر در بافت گیاهان مستقر در خاکهایی با غلظت زیاد سدیم کلرید است که تعادل تغذیهای را از بین میبرد و جذب بیش ازحد آنها اختلال فیزیولوژیک شدید را سبب میشود (James et al., 2011). در مدت شروع تنش شوری و توسعة آن در گیاه، همة فرایندهای اصلی و برخی از ساختارهای سلولی مانند غشاهای زیستی آسیب میبینند (Parida and Das, 2005; Gupta and Huang, 2014)؛ بنابراین برای حفظ تعادل یونی در واکوئل و سیتوپلاسم، ترکیباتی با وزن مولکولی کم شامل قندهایی مانند گلوکز، فروکتوز، ساکارز و فروکتان و تعدادی از ترکیبات نیتروژنی مانند آمیدها، پلیآمینها، پروتئینها، پرولین و گلایسین بتائین انباشته میشوند (Parida and Das, 2005; Mosleh Arani et al., 2018). شوری رشد انگور را کاهش میدهد و بر سرعت فتوسنتز، هدایت روزنهای، تعادل عناصر غذایی در اندامهای مختلف و عملکرد این گیاه تأثیر میگذارد (Walker et al., 2004). آبیاری بوتههای انگور با آب شور ضمن کاهش نمو حبهها، رشد و عملکرد این گیاه را بهطور معنیداری کاهش داد (Walker et al., 2004). در بررسی تغییرپذیری عناصر غذایی، ویژگیهای رشدی و فیزیولوژیک در چندرقم و دورگة بینگونهای انگور در شرایط تنش شوری ناشی از سدیم کلرید؛ میزان رشد، وزن خشک ریشه و ساقه و محتوای نسبی آب با افزایش شوری کاهش یافت؛ ولی میزان پرولین و قندهای محلول افزایش یافت (Doulati Baneh, 2016). همچنین سرعت فتوسنتز، هدایت روزنهای و میزان تعرق در ارقام انگور ریشبابا، صاحبی (Bybordi, 2012)، سلطانی و فخری (Amiri et al., 2014) در تنش شوری کاهش یافت.
علاوهبر تنظیمکنندههای اسمزی، وضعیت عناصر تغذیهای در بدنة گیاه نقش مهمی در بهبود ظرفیت مواجهة گیاهان با شرایط نامساعد محیطی مانند تنش شوری، خشکی، سرما و غیره دارد (Kaya et al., 2006; Karimi, 2017; Ranjbar et al., 2017). علاوهبر سایر عناصر معدنی، پتاسیم نقش مهمی در میزان تحمل گیاهان به تنش شوری دارد (Marchner, 2012; Mengel, 2007). این عنصر نقش مهمی در حفظ آماس سلول، تنظیم حرکت روزنهها و فعالکردن آنزیمها دارد (Cherel, 2004). تولید زیاد رادیکالهای آزاد اکسیژن ایجادشده بر اثر تنش شوری به آسیب غشاء منجر میشود و بهدنبال آن نشت پتاسیم از سلولها بهدلیل فعالکردن کانالهای تراوش پتاسیم به خارج رخ میدهد (Cuin and shabala, 2007).
یکی از موارد ضروری برای رشد و نمو مطلوب گیاهان، تأمین یونهای پتاسیم کافی است. در خاکهای شور، غلظت زیاد یون سدیم ضمن کاهش جذب یون پتاسیم به کاهش رشد و عملکرد و حتی خشکشدن گیاه منجر میشود (James et al., 2011). درواقع بین جذب سدیم و پتاسیم رقابت شدیدی وجود دارد (Kaya et al., 2006). سدیم و پتاسیم بهدلیل تشابه شعاع یونی و انرژی هیدراسیون آنها که دو عامل تعیینکنندة چگونگی ورود این دو یون از پروتئینهای غشایی به سلول هستند و نیز بهعلت روابط ترمودینامیکی مشابه بر میزان جذب یکدیگر مؤثر هستند (Kaya et al., 2006; Kholova et al., 2009). از سویی باتوجهبه حساسیت نسبتاً زیاد بوتههای انگور به تنش شوری (Maas and Hoffman, 1977)، استفاده از روشهای مدیریتی مانند کاربرد پتاسیم در کاهش آثار شوری مؤثر است. پژوهشهای انجامشده درزمینة کنترل شوری نشان میدهند استفاده از عناصر غذایی مانند سیلیسیوم، پتاسیم و پتاسیم سیلیکات در پسته (Tajabadipur, 2004, Ranjbar et al., 2017)، پتاسیم سیلیکات و روی سولفات در انگور (Azizi et al., 2017) و سیلیسیوم در توتفرنگی (Fatemy et al., 2009) ضمن کاهش آثار سوء تنش شوری تحمل نسبی این گیاهان را به شوری بهبود داده است. در انگور، محلولپاشی با مقادیر مختلف پتاسیم سیلیکات و روی سولفات افزایش محتوای نسبی آب برگ، فتوسنتز، تعرق، هدایت روزنهای و میزان کلرفیل را در دو رقم مختلف انگور موجب شد (Azizi et al., 2017).
انگور در مقایسه با برخی از درختان میوه نیاز به مقدار بیشتری پتاسیم دارد (Klein et al., 2000; Karimi et al., 2014). پتاسیم نقش مهمی در عملکرد، کیفیت میوه، تعادل و انتقال عناصر و تحمل به تنشها در انگور دارد (Yildirim et al., 2009; Karimi, 2017). گزارشهای محدودی دربارة اثر پتاسیم سولفات در پاسخ مورفو-فیزیولوژیک انگور در تنش شوری وجود دارد. باتوجهبه وظایف چندگانة پتاسیم در انگور، بررسی تأثیر مصرف پتاسیم سولفات در شرایط شوری در ویژگیهای مورفومتری و فیزیولوژیک انگور، از میوههای استراتژیک کشور، که با مشکل شوری آب و خاک مواجه است بسیار ضروری است. در پژوهش حاضر، انگور بیدانة سفید، یکی از ارقام غالب در برخی مناطق کشور و در دسترس برای تازهخوری و تهیة کشمش، برای اعمال تیمارهای شوری و تغذیهای استفاده شد تا آثار تنش شوری در صفات مورفومتری و فیزیولوژیک ازجمله نشت یونی، قندهای محلول و نامحلول، پرولین، عناصر پرمصرف و رنگیزههای فتوسنتزی در این رقم بررسی و همچنین اثر برهمکنش یون پتاسیم با سدیم در این ویژگیها سنجیده شود.
مواد و روشها
پژوهش حاضر در سال 1396 بهصورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایة کاملاً تصادفی در سه تکرار (دو گلدان در هر تکرار) در گلخانة تحقیقاتی دانشگاه ملایر اجرا شد. بوتههای یکسالة انگور رقم بیدانة سفید در گلدانهای 6 لیتری با ابعاد 25، 22 و 15 سانتیمتر بهترتیب برای ارتفاع، قطر دهانه و قطر ته گلدان و حاوی ماسه، خاک و کود دامی به نسبت حجمی مساوی در گلخانه با دامنة دمایی 22 تا 25 درجة سانتیگراد و رطوبت نسبی 80 درصد در شرایط نوری اردیبهشت تا مرداد ماه قرار گرفتند. در دورة رشد نهالها، برای تغذیة پایه از کود 20-20-20 (نیتروژن، فسفر، پتاسیم) با غلظت 5/0 گرم در لیتر بهصورت هفتگی تا رسیدن به مرحلة 15 برگی (حدوداً دو ماه پس از کاشت در گلدان) استفاده شد. در این مرحله تیمارهای شوری بهصورت هفتگی تا چهار هفته با غلظتهای صفر، 25، 50 و 100 میلیمولار سدیم کلرید اعمال شدند (Sivritepe and Eriş, 1999). از زمان اعمال تنش شوری، محلولپاشی پتاسیم سولفات صفر و 5/1 درصد در دو مرحله در نخستین روز هفتههای اول و سوم تنش انجام شد. آبیاری در ماه اول، هر چهار روز یکبار و در ماههای بعدی بهدلیل افزایش شاخه و برگ و افزایش نیاز آبی گیاه، هر سه روز یکبار انجام شد. در انتهای هفتة چهارم از برگهای بالایی کاملاً توسعهیافتة تاکها (برگهای گرههای3 تا 6) برای اندازهگیریهای فیزیولوژیک استفاده شد. همزمان با برداشت برگها، ارتفاع بوته با کولیس (مدل 500-754-10، شرکت Mitutoyo، ژاپن)، سطح برگ با دستگاه سطحسنج برگ (مدل رومیزی، شرکت بانیکیمیا، ایران) و تعداد برگ هر گلدان اندازهگیری شدند. شاخص رشد دوباره (درصد زندهمانی) بوتههایی که برگ جدید تولید کردند پس از اتمام تیمارهای تنش شوری در یک دورة سههفتهای بررسی، با شمارش تعیین شدند (Ahmed et al., 2015). بوتههای بدون تیمار سدیم کلرید و پتاسیم سولفات، شاهد در نظر گرفته شدند.
برای اندازهگیری غلظت کلروفیلهای a، b و کاروتنوئید، 125/0 گرم بافت برگ تازه با 10 میلیلیتر استون 80 درصد در هاون چینی ساییده شد تا بهصورت تودة یکنواختی درآمد. این عمل در نور کم و محیط خنک انجام شد؛ سپس عصارة بهدستآمده با سرعت 6000 دور در دقیقه بهمدت 10 دقیقه سانتریفیوژ (مدل R 320 Universal، شرکت Hettich، آلمان) و محلول رویی برداشته شد و جذب نور آن در طولموجهای 663 نانومتر (بیشترین جذب نور کلروفیل a)، 645 نانومتر (بیشترین جذب نور کلروفیل b) و 470 نانومتر (بیشترین جذب نور کارتنوئید) با دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل Spekol 2000، شرکت Analytic Jena، آلمان) و با شاهد استون 80 درصد خوانده شد. غلظت هریک از رنگیزهها در عصاره برحسب میلیگرم در لیتر با روابط 1 تا 4 محاسبه شد (Lichtenthaler, 1987).
رابطة 1
|
1000×A470-2.27×Chl a–81.4×Chl b |
Car= |
|
227 |
رابطة 2
Chla=(12.7×A663) – (2.69×A645)
رابطة 3
Chlb=(25.8×A645) – (4.68×A663)
رابطة 4
Chltotal=(20.21×A645) + (8.02×A663)
در رابطههای بالا، A663، A645 و A470 بهترتیب، میـزان جذب نـور در طـولموجهای 663، 645 و 470 نانومتر هستند. درنهایت، غلظت کلروفیل کل در عصاره برحسب میلیگرم در لیتر بیان شد.
برای اندازهگیری نشتیونی، نمونههای برگ (بهاندازة یک دایره به شعاع 1 سانتیمتر) در قوطیهای حاوی 30 میلیلیتر آبمقطر، غوطهور شدند و بهمدت 20 ساعت روی دستگاه شیکر (مدل KS260 digital، شرکت IKA، آلمان) با سرعت 120 دور در دقیقه تکان داده شدند؛ سپس هدایت الکتریکی محلول حاوی نمونهها با دستگاه هدایتسنج (مدل Cond 720، شرکت WTW، آلمان) خوانده شد (هدایت الکتریکی اولیه). قوطیهای حاوی قطعات برگ بهمدت 15 دقیقه در دمای 121 درجة سانتیگراد اتوکلاو (مدل 75 لیتری، شرکت ریحان طب، ایران) شدند. پس از سردشدن تدریجی، هدایت الکتریکی آنها دوباره خوانده (هدایت الکتریکی ثانویه) و درنهایت درصد نشتیونی با رابطة 5 محاسبه شد (Campos et al., 2003).
رابطة 5
|
100× |
هدایت الکتریکی اولیه |
=درصد نشت یونی |
|
هدایت الکتریکی ثانویه |
برای اندازهگیری محتوای آب نسبی برگ ابتدا قطعات برگ به شعاع یک سانتیمتر تهیه شدند و وزن تر آنها تعیین شد. پس از قرارگیری قطعات برگ درون آبمقطر (24 ساعت در یخچال) وزن آماس برگها تعیین شد. برای اندازهگیری وزن خشک، قطعات برگ بهمدت 24 ساعت در آون (مدل 35 لیتری هوشمند، شرکت شیماز، ایران) با دمای 80 درجة سانتیگراد خشک و سپس توزین شدند. محتوای آب نسبی برحسب درصد از رابطة 6 زیر به دست آمد (Kirnak et al., 2001).
رابطة 6
|
100× |
وزن خشک-وزن تر |
= درصد آب نسبی |
|
وزن خشک-وزن آماس |
برای استخراج پرولین ابتدا نیمگرم از بافت منجمدشدة برگ با 5 میلیلیتر اتانول 95 درصد در هاون چینی ساییده و قسمت بالایی محلول جدا شد. عمل استخراج یکبار دیگر با افزودن 5 میلیلیتر اتانول 70 درصد به رسوبات قبلی تکرار شد. عصارة استخراج شده بهمدت 15 دقیقه با سرعت 6000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شد. برای اندازهگیری پرولین هر نمونه، یک میلیلیتر عصاره با 9 میلیلیترآبمقطر رقیق شد. به محلول یادشده 5 میلیلیتر معرف نین هیدرین (125/0 گرم نین هیدرین، 2 میلیلیتر فسفریک اسید 6 مولار و 3 میلیلیتر استیک اسید گلایسیال) و 5 میلیلیتر استیک اسید گلایسیال اضافه و پس از تکاندادن جزئی، بهمدت 45 دقیقه درون حمام بخار (مدل WNB14، شرکت Memmert، آلمان) با دمای 100 درجة سانتیگراد قرار داده شد. پس از خنککردن نمونهها در آبیخ، 4 میلیلیتر تولوئن به هر نمونه اضافه و کاملاً تکان داده شد تا پرولین وارد فاز تولوئن شود. پس از نیمساعت میزان جذب فاز تولوئن هر نمونه با دستگاه اسپکتروفتومتر در طولموج 515 نانومتر تعیین شد (Bates et al., 1973). غلظت پرولین براساس نمودار استاندارد پرولین خالص تعیین و برحسب میکرومول در گرم وزن تر برگ بیان شد.
استخراج قندهای محلول، مشابه با پرولین بود. برای اندازهگیری کربوهیدراتهای محلول 1/0 میلیلیتر از عصارة الکلی بهدستآمده با 3 میلیلیتر آنترون تازه تهیهشده (150 میلیگرم آنترون و 100 میلیلیتر سولفوریک اسید 72 درصد) مخلوط شد. برای شروع واکنش رنگگیری، لولهها بهمدت ده دقیقه در حمام آبگرم 90 درجة سانتیگراد قرار داده شد. پس از سردشدن، میزان جذب نمونهها با دستگاه اسپکتروفتومتر در طولموج 625 نانومتر خوانده شد (Irigoyen et al., 1992). غلظت قندهای محلول براساس نمودار استاندارد گلوکز تعیین و بهصورت میلیگرم در گرم وزن تر بیان شد.
برای استخراج قندهای نامحلول از رسوبات باقیمانده از نمونههای استفادهشده برای قندهای محلول پس از سانتریفیوژ (مدل 5810R، شرکتEppendorf ، آلمان) و حذف عصارة الکلی در 40 میلیلیتر آبمقطر محلول شد (Dubois et al., 1956)؛ سپس مخلوط بهدستآمده با کاغذ صافی پالایش شد و رسوبات باقیمانده دوباره با 40 میلیلیتر آبمقطر محلول و بهمدت 10 دقیقه جوشانده و دوباره پالایش شد و به حجم 100 میلیلیتر رسید. 5/0 میلیلیتر از عصارة مربوطه با دو میلیلیتر آبمقطر و یک میلیلیتر محلول فنل 5 درصد مخلوط شد؛ سپس به هر لوله پنج میلیلیتر سولفوریک اسید غلیظ بهآرامی اضافه و پس از 30 دقیقه میزان جذب نمونهها با دستگاه اسپکتروفتومتر در طولموج 485 نانومتر خوانده شد.
برای استخراج و اندازهگیری غلظت عناصر، از برگهای میانی شاخهها نمونههای برگی سالم جمعآوری و در آزمایشگاه با آبمقطر شستشو شدند. نمونههای برگ در دمای 75 درجة سانتیگراد بهمدت 72 ساعت خشک و آسیاب شدند. پس از تهیة عصاره با روش هضم تر با نیتریک اسید غلیظ (65 درصد)، غلظت عناصر پتاسیم و سدیم با روش نشر شعلهای و با دستگاه فلیم فتومتر (مدل 405 G، شرکت Crouse، آلمان) و غلظت عناصر منیزیم و کلسیم با دستگاه جذب اتمی (مدل AANALYST70، شرکت Perkin Elmer، آمریکا) اندازهگیری شد. غلظت یون نیترات با دستگاه اسپکتروفتومتر و با نیم گرم پودر مخلوط شامل 37 گرم سیتریک اسید، 5 گرم منگنز سولفات مونو هیدرات، دو گرم سولفانیل آمید، یک گرم ان-1- نفتیل اتیل دی آمین دی هیدروکلراید و یک گرم شناساگر پودر روی اضافهشده به عصاره اندازهگیری شد (Abdel-Shafey et al., 1994).
دادههای بهدستآمده در الگوی آزمایش فاکتوریل بر پایة طرح کاملاً تصادفی با برنامة GLM نرمافزار آماری SAS نسخة 9.1.3تجزیة واریانس شدند. مقایسة میانگینها براساس آزمون چنددامنهای دانکن در سطح احتمال 5 درصد انجام شد. نمودارها با نرمافزار Excel نسخة 2013 ترسیم شدند.
نتایج و بحث
شاخصهای مورفومتری: اثر شوری و پتاسیم سولفات در ارتفاع بوته، تعداد برگ، سطح برگ و رشد دوبارة انگور بیدانة سفید در سطح احتمال 1 درصد معنیدار بود (جدول 1). همچنین اثر متقابل این دو تیمار در سطح و تعداد برگ (05/0 P˂) و نیز ارتفاع و رشد دوبارة بوتهها (01/0 P˂) معنیدار بود (جدول 1). در هردو مقدار تیمار پتاسیم سولفات، بیشترین مقدار ارتفاع بوته، تعداد برگ، سطح برگ و رشد دوباره مربوط به شوری صفر بود. با افزایش شوری، میزان این شاخصها کاهش یافت و در شوری 100 میلیمولار به کمترین مقدار رسید (جدول 2). از مهمترین علل کاهش رشد گیاه در شوریهای زیاد، سمیت یونی است (Grattana and Grieve, 1999). همچنین نمکهای محلول در خاک، افزایش فشار اسمزی و کاهش پتانسیل کل آب خاک را باعث میشوند؛ بنابراین، میزان آب در دسترس گیاه محدود میشود و جذب آب از ریشه کاهش مییابد که درنهایت کاهش رشد را موجب میشود (Ahmed et al., 2015).
جدول 1- تجزیة واریانس اثر غلظتهای مختلف پتاسیم سولفات و شوری در برخی صفات رویشی، محتوای نسبی آب و نشت یونی انگور بیدانة سفید
|
منبع تغییرات |
درجة آزادی |
میانگین مربعات |
|||||
|
سطح برگ |
تعداد برگ |
ارتفاع بوته |
رشد دوباره |
محتوای نسبی آب |
نشت یونی |
||
|
پتاسیم سولفات |
1 |
0/70** |
3/133** |
6/717** |
0/70** |
6/218** |
2/702** |
|
شوری |
3 |
1/325** |
8/533** |
1/331** |
0/292** |
8/48** |
5/3816** |
|
پتاسیم سولفات شوری |
3 |
0/8* |
1/5* |
0/93** |
7/4** |
2/2* |
2/28** |
|
خطا |
15 |
0/2 |
6/1 |
5/5 |
8/0 |
7/0 |
9/5 |
|
ضریب تغییرات |
- |
2/2 |
8/2 |
4/4 |
9/0 |
1/1 |
0/7 |
** و* بهترتیب بیانکنندة اثر معنیدار در سطوح آماری 1 و 5 درصد هستند.
در همة غلظتهای شوری، کمترین میزان ارتفاع بوته، تعداد برگ، سطح برگ و رشد دوباره در تیمار پتاسیم سولفات صفر درصد مشاهده شد؛ درحالیکه در پتاسیم سولفات 5/1 درصد، مقدار آنها افزایش یافت؛ بنابراین باتوجهبه جدول 2، اعمال تیمار پتاسیم سولفات علاوهبر افزایش میزان همة شاخصهای رشد بررسیشده، میزان اثر سوء تنش شوری را بهطور معنیداری کاهش داد؛ بهطوریکه کمترین مقدار همة شاخصها در شوری 100 میلیمولار و تیمار پتاسیم سولفات صفر (برابر با 36/40 سانتیمتر، 6/36، 33/55 سانتیمتر مربع و 33/84 درصد بهترتیب برای ارتفاع بوته، تعداد برگ، سطح برگ و رشد دوباره) و بیشترین میزان آنها در شوری صفر و تیمار پتاسیم سولفات 5/1 درصد (برابر با 10/61 سانتیمتر، 33/54، 33/69 سانتیمتر مربع و 66/97 درصد بهترتیب برای ارتفاع بوته، تعداد برگ، سطح برگ و رشد دوباره) مشاهده شد. شوری بر بسیاری از شاخصهای رشد رویشی انگور مانند وزن تر و خشک ریشه و ساقه، نسبت ریشه به ساقه، سطح برگ، قطر ریشه و شاخه، تعداد گره، فاصلة میانگرهها، تعداد انشعابهای جانبی و همچنین ویژگیهای فیزیولوژیک مانند سرعت فتوسنتز، محتوای کلروفیل، پتانسیل آب برگ، جذب مواد غذایی و عملکرد تأثیر دارد (Walker, 1994; Fisarakis et al., 2001). در تیمار پتاسیم سولفات صفر، با افزایش شوری از صفر به 100 میلیمولار، ارتفاع بوته، تعداد برگ، سطح برگ و رشد دوباره بهترتیب 31، 30، 20 و 12 درصد کاهش یافتند؛ درحالیکه با مصرف کود پتاسیم سولفات 5/1 درصد، میزان کاهش این تیمارها با شوری بهترتیب برابر با 9، 25، 13 و 11 درصد بود (جدول 2) که این نتایج بیانکنندة اثر مثبت پتاسیم سولفات در این شاخصهای رشدی بهویژه ارتفاع بوتهها بود. بیشترین اثر تعدیلکنندگی پتاسیم سولفات در شوری 100 میلیمولار بود و با کاهش شوری تأثیر پتاسیم سولفات نیز کاهش یافت؛ بهطوریکه در شوری صفر میلیمولار، مصرف کود پتاسیم سولفات بهترتیب افزایش 4، 3، 4/0 و 2 درصدی ارتفاع بوته، تعداد برگ، سطح برگ و رشد دوباره را موجب شد؛ درحالیکه در شوری 100 میلیمولار، پتاسیم سولفات، شاخصهای یادشده را بهترتیب 27، 9، 7 و 3 درصد افزایش داد (جدول 2) که با نتایج بررسی Ranjbar و همکاران (2017) بر پسته همخوانی دارد. به نظر میرسد توانایی پتاسیم در تنظیم اسمزی بهویژه در شرایط شوری، ضمن تسهیل جذب آب و املاح (Ahmed et al., 2015) کاهش آثار شوری را در صفات مورفومتری باعث شده است.
جدول 2- اثر کاربرد برگی پتاسیم سولفات در سطح برگ، تعداد برگ، ارتفاع بوته و رشد دوبارة انگور بیدانة سفید در تنش شوری
|
تیمار آزمایشی |
سطح برگ (سانتیمتر مربع) |
تعداد برگ |
ارتفاع بوته (درصد) |
رشد دوباره (درصد) |
|
|
شوری (میلیمولار) |
پتاسیم سولفات (درصد) |
||||
|
0 |
0 |
0/69 4/0 ±a |
3/52 2/1 ±b |
5/58 6/0 ±ab |
3/0 ± 6/95b |
|
25 |
0 |
6/65 3/0 ±b |
3/48 1/1 ±c |
2/51 8/0 ±c |
6/0 ±0/94c |
|
50 |
0 |
0/61 6/0 ±d |
3/40 9/0 ±e |
7/47 9/0 ±d |
6/87 7/0 ±e |
|
100 |
0 |
3/55 8/0 ±e |
6/36 3/1 ±f |
3/40 7/0 ±e |
3/84 4/0 ±f |
|
0 |
5/1 |
3/69 4/0 ±a |
3/54 8/0 ±a |
1/61 9/0 ±a |
6/97 4/0 ±a |
|
25 |
5/1 |
3/68 6/0 ±a |
0/51 2/1 ±b |
2/59 7/0 ±a |
0/95 5/0 ±bc |
|
50 |
5/1 |
3/63 6/0 ±c |
3/45 8/0 ±d |
7/52 6/0 ±c |
6/91 3/1 ±d |
|
100 |
5/1 |
6/59 5/0 ±d |
3/40 4/1 ±e |
7/55 7/0 ±b |
0/87 9/0 ±e |
مقادیر، میانگین سه تکرار ± انحراف معیار هستند. حروف متفاوت، بیانکنندة تفاوت معنیدار در سطح 05/0 P≤ هستند.
با افزایش غلظت یون پتاسیم و تنظیم اسمزی؛ جذب آب، میزان شاخه و برگ، کلروفیل و بهدنبال آن میزان فتوسنتز افزایش یافتند و بهطورکلی کاهش تنش شوری و بهبود عملکرد گیاه مشاهده شدند (James et al., 2011). همچنین نقش پتاسیم در سنتز کربوهیدرات، تجزیه، انتقال و سنتز پروتئینها و خنثیکردن فیزیولوژیک اسیدهای آلی مهم است. اگرچه پتاسیم، تشکیلدهندة مولکولهای کاربردی یا سازههای گیاهی نیست، در فرایندهای متعدد بیوشیمیایی مانند فعالکردن آنزیمها و فرایندهای فیزیولوژیک حیاتی ازجمله آماس سلول و تنظیم حرکت روزنهها برای رشد بوته و عملکرد نقش مهمی ایفا میکند .(Cakmak, 2005; Marschner, 2012)
نشت یونی: اثر شوری، پتاسیم سولفات و همچنین اثر متقابل آنها در میزان نشت یونی برگ بوتههای تیمارشدة انگور بیدانة سفید در سطح آماری یک درصد معنیدار بود (جدول 1). تغییرات میزان نشت یونی بهصورت تابعی از شوری، در شکل 1- A نشان داده شدهاند. نتایج نشان دادند کمترین مقدار نشت یونی (1/16 و 7/21 درصد بهترتیب در تیمار پتاسیم سولفات صفر و 5/1 درصد) در شوری صفر بود (شکل 1- A). با افزایش شوری، میزان نشت یونی نیز افزایش یافت و در شوری 100 میلیمولار به بیشترین مقدار خود (2/64 و 7/52 درصد بهترتیب در تیمار پتاسیم سولفات صفر و 5/1 درصد) رسید (شکل 1- A). در بوتههای توتفرنگی (Turhan and Eris, 2004)، پسته (Ranjbar et al., 2017) و انگور (Ahmed et al., 2015; Bybordi, 2012) نیز با افزایش شوری نشت یونی افزایش یافت. افزایش نشت یونی در تنش شوری بهدلیل تنش اکسایشی است. این مسئله به ایجاد تغییراتی در نفوذپذیری انتخابی غشاهای زیستی، نشت مواد از غشا و تغییر در فعالیت آنزیمهای متصل به غشا منجر خواهد شد؛ بنابراین اندازهگیری نشت یونی، شاخصی از اندازهگیری میزان آسیب اکسایشی واردشده به غشا و سلول است (Campos et al., 2003; Karimi, 2017).
براساس نتایج، کاربرد برگی پتاسیم سولفات 5/1درصد، میزان نشت یونی برگ را در مقایسه با بوتههای تیمارنشده با این کود کاهش داد؛ بهطوریکه در شوری صفر، اختلاف میزان نشت یونی نمونههای انگور در دو مقدار پتاسیم سولفات برابر با 6/5 واحد بود؛ اما تفاوت آنها در شوری 100 میلیمولار به 5/11 واحد رسید (شکل 1- A). در طالبی (Kaya et al., 2006) و توتفرنگی (Yildirim et al., 2009) نیز کاربرد پتاسیم به کاهش نشت یونی برگ گیاهان در تنش شوری منجر شد. همچنین در بررسی ویژگیهای رشدی دانهالهای پسته رقم بادامی ریز زرند کرمان در شرایط تنش شوری مشخص شد شوری آب افزایش میزان نشت الکترولیتها را در برگ موجب میشود؛ درحالیکه تیمارهای پتاسیم سیلیکات و پتاسیم سولفات به کاهش میزان نشت الکترولیتهای برگ در شرایط تنش شوری منجر شدند (Ranjbar et al., 2017) که تأییدی بر یافتههای پژوهش حاضر هستند. علت کاهش نشت یونی با مصرف پتاسیم، افزایش پایداری غشاء و ممانعت از تغییرات القاءکنندگی سدیم بر پتاسیم است (Chen et al., 2007). ظرفیت گیاهان برای حفظ نسبت زیاد پتاسیم به سدیم یکی از سازوکارهای مهم گیاهان برای پایداری غشاء و حفظ فعالیت فیزیولوژیک آن و د نتیجه دوام در شرایط شوری است (Chen et al., 2007).
محتوای نسبی آب:مطابق نتایج جدول تجزیة واریانس (جدول 1)، تیمارهای شوری و پتاسیم سولفات اثر معنیداری در محتوای نسبی آب برگ انگور بیدانة سفید در سطح آماری یک درصد داشتند. همچنین اثر متقابل این دو تیمار در محتوای نسبی آب برگ نیز در سطح آماری 5 درصد معنیدار بود (جدول 1). نتایج نشان دادند بیشترین محتوای نسبی آب (53/79 درصد) در تیمار پتاسیم سولفات 5/1 درصد در شوری صفر مشاهده شد که نسبت به گیاهان شاهد افزایش 5/5 درصدی را نشان داد (شکل 1- B). در هردو مقدار پتاسیم سولفات با افزایش شوری، محتوای نسبی آب بهشدت کاهش یافت و درنهایت در شوری 100 میلیمولار به کمترین مقدار خود (4/70 و 9/73 درصد بهترتیب در تیمار پتاسیم سولفات صفر و 5/1 درصد) رسید (شکل 1- B)؛ البته محتوای نسبی آب در بوتههای تیمارشده با پتاسیم سولفات در سطح بیشتری حفظ شد. شوری کاهش پتانسیل آب خاک را موجب میشود؛ بنابراین بر میزان جذب آب از ریشههای انگور اثر میگذارد و درنهایت کاهش محتوای آب نسبی را موجب میشود (Grattana and Grieve, 1999; Walker, 1994).
شکل 1- اثر کاربرد برگی پتاسیم سولفات صفر و 5/1 درصد در نشت یونی (A) و محتوای نسبی آب (B) برگ انگور بیدانة سفید در تنش شوری: S1 (NaCl با غلظت صفر میلیمولار)، S2 (NaCl با غلظت 25 میلیمولار)، S3 (NaCl با غلظت 50 میلیمولار) و S4 (NaCl با غلظت 100 میلیمولار)- مقادیر، میانگین سه تکرار ± انحراف معیار هستند. حروف متفاوت، بیانکنندة تفاوت معنیدار در سطح 05/0 P≤ هستند.
براساس شکل 1- B، پتاسیم سولفات بهطور معنیداری محتوای نسبی آب برگ را افزایش داد؛ بهطوریکه در همة غلظتهای شوری، بیشترین محتوای نسبی آب، مربوط به مقدار پتاسیم سولفات 5/1 درصد بود. پتاسیم با تنظیم اسمزی افزایش جذب آب را به واکوئل سلولی موجب میشود و محتوای نسبی آب برگ را افزایش میدهد (Marchner, 2012; Mengel, 2007). بررسی شکل 1- B بهخوبی نقش یون پتاسیم را در کاهش اثر سوء تنش شوری نشان میدهد؛ بهطوریکه کمترین محتوای نسبی آب برگ در بیشترین غلظت شوری و پتاسیم سولفات صفر درصد (44/70 درصد) مشاهده شد و بیشترین مقدار آن نیز در شوری صفر و پتاسیم سولفات 5/1 درصد (53/79 درصد) بود. مقایسة محتوای نسبی آب در شوری یکسان در دو مقدار تیمار پتاسیم سولفات نشان داد با افزایش شوری اثر تعدیلکنندگی پتاسیم سولفات نیز کاهش یافت. برای نمونه در شوری صفر میلیمولار، پتاسیم سولفات موجب افزایش 6 درصدی محتوای نسبی آب شد؛ درحالیکه در شوری 100 میلیمولار این افزایش، 4 درصد بود (شکل 1- B). نتایج پژوهش حاضر با یافتههای سایر بررسیها بر گیاهان انگور (Azizi et al., 2017) و پسته (Ranjbar et al., 2017) در تنش شوری و تغذیة پتاسیم سیلیکات 50 میلیگرم در لیتر در ترکیب با پتاسیم سولفات 2 درصد همخوانی داشتند. در تنش شوری، تجمع یون پتاسیم درون ریشة گیاهان، شیب فشار اسمزی به وجود میآورد که موجب میشود باوجود کمبودن پتانسیل آب خاک، آب به ریشهها کشیده شود. بهاینترتیب در این شرایط، جذب آب افزایش مییابد و آثار نامطلوب شوری را کاهش میدهد. همچنین اگر مقادیر کافی یون پتاسیم در اختیار سلولهای نگهبان روزنه قرار گیرد در عملکرد این سلولها اثر میگذارد و و بازوبستهشدن آنها بهطور مناسبی انجام میشود. درنتیجة این وضعیت، آب سلول بهصورت بخار از دست نمیرود و درنهایت افزایش محتوای آب نسبی را موجب میشود (Rehm and Schmitt 2002; Karimi, 2017)؛ بنابراین حفظ و تأمین میزان کافی پتاسیم برای بافت برگها تأثیر شوری را در محتوای نسبی آب برگ کاهش میدهد (Marchner, 2012) و با تداوم فتوسنتز به بهبود شاخصهای مورفومتری در مقایسه با بوتههای تغذیهشده با پتاسیم سولفات منجر میشود.
رنگیزههای فتوسنتزی: اثر شوری و پتاسیم سولفات در میزان کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوئید در سطح 1 درصد معنیدار بود (جدول 3). اثر متقابل شوری و پتاسیم سولفات نیز بر هر چهار شاخص بهطوری معنیداری اثر گذاشت که تأثیر آن در کلروفیل a، کلروفیل کل و کاروتنوئید (01/0 P˂) بیشتر از کلروفیل b (01/0 P˂) بود (جدول 3).
جدول 3- تجزیة واریانس اثر کاربرد برگی پتاسیم سولفات در غلظت کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل، کلروفیل a/b و کاروتنوئید برگ انگور بیدانة سفید در تنش شوری
|
منبع تغییرات |
درجة آزادی |
|
میانگین مربعات |
|||
|
کلروفیل a |
کلروفیل b |
کلروفیل کل |
کلروفیل a/b |
کاروتنوئید |
||
|
پتاسیم سولفات |
1 |
036/0** |
072/0** |
22/0** |
221/0 ** |
34/0** |
|
شوری |
3 |
44/0** |
11/0** |
99/0** |
058/0 ns |
23/0** |
|
پتاسیم سولفات شوری |
3 |
048/0** |
0021/0* |
053/0** |
132/0* |
031/0** |
|
خطا |
15 |
001/0 |
0009/0 |
002/0 |
037/0 |
002/0 |
|
ضریب تغییرات |
- |
51/2 |
82/5 |
27/2 |
38/7 |
73/7 |
ns، ** و* بهترتیب بیانکنندة معنیدارنبودن، اثر معنیدار در سطوح آماری 1 و 5 درصد هستند.
تنش شوری کاهش غلظت کلروفیل a، کلروفیل b و کلروفیل کل برگ انگور را باعث شد و این اثر، وابسته به غلظت بود و در شوری سدیم کلرید 100 میلیمولار، غلظت این رنگیزة فتوسنتزی به حداقل رسید (جدول 4)؛ بهطوریکه با افزایش شوری از میزان کلروفیل کل نیز کاسته شد و شیب کاهش آن در پتاسیم سولفات صفر (35 درصد) بیشتر از پتاسیم سولفات 5/1 درصد (23 درصد) بود (جدول 4) که با گزارشهای قبلی اثر نمک در محتوای کلروفیل انگور (Ahmed et al., 2015; Doulati Baneh, 2016; Azizi et al., 2017) مطابقت دارد. کاهش کلروفیل با شوری، ممکن است بهدلیل تخریب کلروپلاست، تغییر نسبت لیپید به پروتئین و افزایش فعالیت آنزیمهای کلروفیلاز و روبیسکو باشد (Cuin and Shabala, 2007). همچنین اثر سمیت بعضی یونها در شرایط تنش شوری از فعالیت آنزیمی و سنتز کلروفیل در سلول جلوگیری میکند (Cuin and Shabala, 2007). بهعبارتدیگر یکی از دلایل کاهش کلروفیـل در برگ بوتههای در تـنش شـوری، اخـتلال ضمنی در جـذب عناصر دخیل در ساختن کلروفیل مثل منیزیم و آهن است (Munns and Tester, 2008) کـه این نقصان، در پژوهش حاضر با کاربرد خارجی پتاسیم سولفات و اثر اسمزی این عنصر در جذب آهن و منیزیم (Munns and Tester, 2008) مرتفع شد و پایداری کلروفیل برگ بوتههای انگور را در تنش شوری باعث شد.
جدول 4- اثر کاربرد برگی پتاسیم سولفات در غلظت کلروفیل a و b، کلروفیل کل، کلروفیل a/b و کاروتنوئید برگ انگور بیدانة سفید در تنش شوری
|
تیمار آزمایشی |
کلروفیل a |
کلروفیل b |
کلروفیل کل |
کلروفیل a/b |
کاروتنوئید |
|
|
شوری (میلیمولار) |
پتاسیم سولفات (درصد) |
(میلیگرم بر گرم وزن تر) |
||||
|
0 |
0 |
540/1 05/0 ±a |
593/0 04/0 ±b |
226/2 4/0 ±b |
62 /2 3/0 ±b |
650/0 11/0 ±c |
|
25 |
0 |
433/1 04/0 ±b |
540/0 06/0 ±c |
070/2 3/0 ±c |
66/2 4/0 ±b |
626/0 08/0 ±c |
|
50 |
0 |
360/1 05/0 ±c |
456/0 06/0 ±d |
910/1 2/0 ±d |
01/3 4/0 ±a |
473/0 05/0 ±d |
|
100 |
0 |
986/0 08/0 ±f |
346/0 05/0 ±e |
433/1 3/0 ±f |
87/2 2/0 ±a |
420/0 12/0 ±d |
|
0 |
5/1 |
563/1 04/0 ±a |
633/0 03/0 ±a |
296/2 4/0 ±a |
47/2 3/0 ±b |
853/0 09/0 ±a |
|
25 |
5/1 |
463/1 07/0 ±b |
616/0 07/0 ±ab |
180/2 2/0 ±b |
38/2 4/0 ±c |
786/0 07/0 ±b |
|
50 |
5/1 |
293/1 08/0 ±d |
550/0 06/0 ±c |
943/1 1/0 ±d |
37/2 2/0 ±c |
753 /0 07/0 ±b |
|
100 |
5/1 |
220/1 05/0 ±e |
440/0 05/0 ±d |
763/1 3/0 ±e |
75/2 3/0 ±b |
453/0 05/0 ±d |
مقادیر، میانگین سه تکرار ± انحراف معیار هستند. حروف متفاوت، بیانکنندة تفاوت معنیدار در سطح 05/0 P≤ هستند.
کاربرد برگی پتاسیم سولفات بهطور چشمگیری پایداری کلروفیل را در تاکهای تیمارشده با این عنصر باعث شد؛ بهطوریکه غلظت رنگیزههای فتوسنتزی برگ در تاکهای محلولپاشیشده با پتاسیم سولفات 5/1 درصد در مقایسه با تاکهای محلولپاشینشده بهویژه در شوریهای زیاد بیشتر بود (جدول 5). بهعبارتدیگر پتاسیم سولفات 5/1درصد در تنش شوری 100 میلیمولار پایداری 20 درصدی کلروفیل a و 6 درصدی محتوای کلروفیل b را باعث شد که بیانکنندة اثر
جدول 5- تجزیة واریانس اثر کاربرد برگی پتاسیم سولفات در غلظت قندهای محلول و نامحلول و پرولین برگ انگور بیدانة سفید در تنش شوری
|
منبع تغییرات |
درجة آزادی |
میانگین مربعات |
||
|
قند محلول |
قند نامحلول |
پرولین |
||
|
پتاسیم سولفات |
1 |
28/17** |
81/188** |
70/359** |
|
شوری |
3 |
44/95** |
85/290** |
60/141** |
|
پتاسیم سولفات شوری |
3 |
12/1* |
90/138** |
10/7** |
|
خطا |
15 |
53/0 |
99/10 |
41/0 |
|
ضریب تغییرات |
- |
11/5 |
27/18 |
70/7 |
** و* بهترتیب بیانکنندة اثر معنیدار در سطوح آماری 1 و 5 درصد هستند.
تعدیلکنندگی این یون در شوری بود. در پژوهشی افزایش شدت تنش شوری، محتوای کلروفیل دو رقم انگور را کاهش داد؛ اما محلولپاشی با مقادیر مختلف پتاسیم سیلیکات و روی سولفات افزایش محتوای کلروفیل را در هردو رقم موجب شد (Azizi et al., 2017). یکـی دیگر از آثار سوء شوری در گیاهان، بر هم زدن تعادل عناصر غذایی ازجمله پتاسیم است. پتاسیم عنصر سیتوپلاسمی ضروری است و بهعلت نقش آن در تنظیم اسمزی و اثر رقابتی با سدیم عنصری مهم در شرایط شوری است (Shabala and Cuin, 2007)؛ بنابراین با مصرف پتاسیم در شرایط شوری، نسبت سدیم به پتاسیم و مسمومیت سدیمی تا حدودی کاهش مییابد و مقاومت گیاه را به شوری موجب میشود و سطح کلروفیل بهطور معنیداری افزایش مییابد (Yildirim et al., 2009).
بیشترین میزان کاروتنوئید موجود در برگ انگور بیدانة سفید در تیمار پتاسیم سولفات 5/1 درصد بدون تنش شوری مشاهده شد (جدول 4). با افزایش شوری تا 100 میلیمولار، میزان این ترکیب کاهش یافت و در شوری 100 میلیمولار به کمترین مقدار خود رسید. میزان کاهش کاروتنوئید با افزایش شوری بهترتیب برابر 25 و 47 درصد در مقادیر پتاسیم سولفات صفر و 5/1 درصد بود که نشاندهندة اثر منفی و معنیدار سدیم در این ترکیب است (جدول 4). کاروتنوئیدها از رنگیزههای فتوسنتزی هستند که میزان آنها بر اثر تنش شوری بهدلیل تشکیل گونههای فعال اکسیژن در برگ (Parida and Das, 2005) و بازدارندگی نوری (Akcin and Yalcin, 2016) بهطور معنیداری کاهش مییابد. مقایسة دو مقدار مختلف تیمار پتاسیم سولفات نشان داد این عنصر اثر معنیداری در میزان کاروتنوئید داشت و افزایش این ترکیب را در همة مقادیر شوری موجب شد (جدول 4). بیشترین اثر پتاسیم سولفات در شوری صفر مشاهده شد (افزایش 23 درصدی). با افزایش شوری نقش تعدیلکنندگی پتاسیم کمرنگتر شد و در شوری 100 میلیمولار به کمترین مقدار (افزایش 6 درصدی) رسید که با نتایج کاربرد پتاسیم سیلیکات در توتفرنگی (Yildirim et al., 2009) و انگور (Azizi et al., 2017) نشاندهندة نقش پتاسیم در پایداری رنگیزههای فتوسنتزی و افزایش سرعت فتوسنتز در تنش شوری مطابقت دارد. درواقع پتاسیم با افزایش تجمع اسمولیتهای سازگار مانند قندها و پرولین، حفظ محتوای نسبی آب برگ که در این بررسی نیز تأیید شد و افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان (Cakmak, 2005)، تجمع گونههای فعال اکسیژن را کاهش داد و درنتیجه به پایداری بیشتر رنگیزههای فتوسنتزی ازجمله کاروتنوئید در تاکهای در معرض تنش شوری منجر شد.
اثر کاربرد برگی پتاسیم سولفات در نسبت کلروفیل a به کلروفیل b در برگ انگور بیدانة سفید در سطح احتمال 1 درصد معنیدار بود اثر شوری در این شاخص معنیدار نبود؛ ولی اثر متقابل پتاسیم سولفات و شوری در سطح احتمال 5 درصد معنیدار بود (جدول 3). روند کلی تغییرات نسبت کلروفیل a به b در تنش شوری، افزایشی بود و کمترین مقدار این نسبت تقریباً در هردو غلظت پتاسیم سولفات در شوری صفر مشاهده شد (جدول 4).
اگرچه تنش شوری بر هردو کلروفیل a و b اثر میگذارد، کاهش کلروفیل b بهدلیل حساسیت بیشتر آن مشهودتر است (Kholova et al., 2009)؛ بنابراین نسبت کلروفیل a به کلروفیل b در تنش شوری بهویژه در مدت طولانی افزایش یافت. همچنین مقایسة دو مقدار پتاسیم سولفات، نشان داد در همة غلظتهای شوری با اعمال کود پتاسیم سولفات نسبت کلروفیل a به کلروفیل b کاهش یافت. این نتایج نشاندهندة نقش پتاسیم در تعدیل و کاهش اثر شوری در تخریب کلروفیل b بود که حساسیت بیشتری به این تنش داشت (جدول 4)؛ اگرچه تغییرات سطح برگ و میزان نور دریافتی نیز ممکن است در تغییر این نسبت تأثیرگذار باشند.
قند نامحلول: اثر شوری و پتاسیم سولفات و اثر متقابل آنها در میزان قند نامحلول برگ بوتههای انگور تیمارشده در سطح 1 درصد معنیدار بودند (جدول 5). روند تغییرات محتوای قند نامحلول با شوری عکس قند محلول بود (شکل 2- A). به طور کلی با افزایش میزان شوری غلظت قندهای نامحلول در برگ بوتهها کاهش یافت؛ با این تفاوت که در تاکهای محلولپاشیشده با پتاسیم سولفات 5/1 درصد این روند شیب بیشتری داشت و در تیمار شوری 100 میلیمولار در ترکیب با پتاسیم سولفات 5/1 درصد به کمترین مقدار رسید (شکل 2- A). قندهای نامحلول مانند نشاسته ازلحاظ اسمزی خنثی هستند. بههمیندلیل در شرایط تنش از غلظت آنها کاسته میشود و به قندهای محلول و ساده تبدیل میشوند تا ضمن محافظت اسمزی، تحمل به شرایط تنش را افزایش دهند. کاهش چشمگیرتر غلظت قندهای نامحلول در بوتههای تیمارشده ممکن است با نقش این عنصر در افزایش فعالیت آنزیمهای هیدرولیزکنندة نشاسته مانند آلفا آمیلاز و بتا آمیلاز (Cakmak, 2005; Mengle, 2007) مرتبط باشد که افزایش قندهای محلول، پایداری غشاء و درنتیجه افزایش تحمل به شوری تاکها را باعث شده است (Sivritepeand Eriş, 1999).
قند محلول: اثر شوری و پتاسیم سولفات در سطح 1 درصد و اثر متقابل آنها در سطح 5 درصد بر میزانقندمحلولبرگبوتههایانگورتیمارشده
شکل 2- اثر کاربرد برگی پتاسیم سولفات صفر و 5/1 درصد در محتوای قندهای نامحلول (A)، قندهای محلول (B) و غلظت پرولین (C) برگ انگور بیدانة سفید در تنش شوری: S1 (NaCl با غلظت صفر میلیمولار)، S2 (NaCl با غلظت 25 میلیمولار)، S3 (NaCl با غلظت 50 میلیمولار) و S4 (NaCl با غلظت 100 میلیمولار)- مقادیر، میانگین سه تکرار ± انحراف معیار هستند. حروف متفاوت، بیانکنندة تفاوت معنیدار در سطح 05/0 P≤ هستند.
معنیدار بودند (جدول 5). بهطورکلی با افزایش مقدار شوری غلظت قندهای محلول در برگ بوتهها روند افزایشی داشت (شکل 2- B). در بررسی تحمل شوری 4 رقم انگور یاقوتی، عسگری، رشه و سرقوله مشخص شد با افزایش شوری، تجمع قندهای محلول در برگ افزایش یافت و رابطة مثبتی بین تحمل شوری و میزان تجمع قندهای محلول وجود داشت (Doulati Baneh et al., 2013). همچنین در بررسی تغییرپذیری عناصر غذایی، ویژگیهای رشدی و فیزیولوژیک در چندرقم و دورگة بینگونهای انگور در شرایط تنش شوری ناشی از سدیم کلرید؛ میزان رشد، وزن خشک ریشه و ساقه و محتوای نسبی آب با افزایش شوری کاهش ولی میزان پرولین و قندهای محلول افزایش یافتند (Doulati Baneh, 2016). در بررسی غربالگری تحمل شوری در چند رقم انگور مشخص شد با افزایش شوری، میزان تجمع قندهای محلول افزایش یافت و این افزایش در رقمهای متحمل به شوری بیشتر بود (Ahmed et al., 2015). بیوسنتز و تجمع محلولهای سازگاری ازجمله قندها یکی از واکنشهای تنظیمی مهم گیاهان در پاسخ به تنش شوری است (Gupta and Huang, 2014)؛ بهطوریکه گیاه محلولهای سازگار ازجمله قندهای محلول را در واکوئل و سیتوپلاسم انباشته میکند تا با حفاظت و تعدیل اسمزی؛ جذب آب، ذخیرة کربن و نیتروژن و پالایندگی رادیکالهای آزاد اکسیژن را ادامه دهد؛ اما با افزایش شوری و آثار تخریبی آن این موارد متوقف میشوند و گیاه متحمل آسیبهای جبرانناپذیری میشود (Sivritepe and Eriş, 1999; Parida and Das, 2005).
در تاکهای محلولپاشیشده با پتاسیم سولفات 5/1 درصد روند افزایش غلظت قندهای محلول شیب بیشتری داشت و در تیمار شوری 100 میلیمولار در ترکیب با پتاسیم سولفات 5/1 درصد به بیشترین مقدار رسید (شکل 2- B).
در پسته کاربرد پتاسیم سیلیکات و پتاسیم سولفات افزایش معنیدار غلظت قندهای محلول برگ و ریشة دانهالها را باعث شد (Ranjbar et al., 2017). افزایش محتوای قند محلول در تنش شوری در تیمار پتاسیم سولفات 5/1 درصد (40 درصد) بیشتر از سطح صفر (35 درصد) بود که بیانکنندة نقش مثبت پتاسیم در کاهش اثر سوء یون سدیم و افزایش مقاومت گیاه با تولید محلول سازگار قندی بود (Grattana and Grieve, 1999). مقایسة دو مقدار تیمار پتاسیم سولفات نشان داد در همة غلظتهای شوری، مقدار قند محلول در تیمار پتاسیم سولفات 5/1 درصد بیشتر از صفر بود و این افزایش با بیشترشدن شوری چشمگیرتر شد (شکل 2- B). بهعبارتدیگر بهدلیل نقش پتاسیم در بیوسنتز و انتقال کربوهیدراتها این یون افزایش محتوای قند موجود در اندام گیاهی را موجب میشود (Karimi, 2017).
پرولین: اثر شوری، پتاسیم سولفات و برهمکنش آنها در میزان پرولین برگ بوتههای تیمارشده در سطح یک درصد معنیدار بود (جدول 5). همزمان با افزایش شوری تجمع پرولین در سلولهای برگ تاکها افزایش یافت و در تیمار شوری 100 میلیمولار به بیشترین مقدار رسید (شکل 2- C). در آویشن (Mosleh Arani et al., 2018)، توتفرنگی (Turhan and Eris, 2004) و انگور (Fozouni et al., 2012; Doulati Baneh et al., 2013) اعمال تنش شوری محتوای پرولین را در برگ نهالها افزایش داد که تأییدی بر نتایج پژوهش حاضر است. در بررسی تحمل شوری در زیتون، کاربرد پرولین ضمن تعدیل فعالیتهای آنتیاکسیدانی، فعالیت فتوسنتزی و رشد گیاه به حفظ وضعیت مناسب آب گیاه در شرایط شوری منجر شد (Ben Ahmed et al., 2010. افزایش غلظت پرولین ممکن است بهدلیل وجود پیشمادة (Precursor) مشترک با کلروفیل یعنی گلوتامین باشد که در شرایط تنش برای تعدیل اسمزی، پرولین بیشتری ساخته شد و از ساخت کلروفیل کاسته شده است (Fozouni et al., 2012).
غلظت پرولین در تاکهای تیمارشده با پتاسیم سولفات به میزان چشمگیری افزایش یافت (شکل 2- C). مطابق با نتایج بررسی حاضر، کاربرد پتاسیم سیلیکات و پتاسیم سولفات افزایش معنیدار غلظت پرولین برگ و ریشة دانهالهای پسته را باعث شد (Ranjbar et al., 2017). کاربرد پتاسیم سولفات در تاکها غلظت درونی پتاسیم برگها را افزایش داد و ضمن تنظیم اسمزی، تجمع بیشتر محلولهای سازگاری سلولها را در شرایط تنش باعث شد (Karimi, 2017). پرولین ازجمله محلولهای سازگار است که گیاه هنگام تنش شوری با تولید و ذخیرة آن تحمل خود را در این شرایط افزایش میدهد و کاهش سمیت یون سدیم را سبب میشود (Strizhov et al., 1997). پرولین داخل سلول که در مدت تنش انباشته شده است، تحمل به تنش را موجب میشود و همچنین ذخیرهای برای نیتروژن آلی در دوران بهبودی پس از تنش است (Fozouni et al., 2012). باتوجهبه نقش پتاسیم در فعالکردن آنزیمها ازجمله آنزیم دلتا 1- پیرولین 5- کربوکسیلات سنتتاز که نقش کلیدی در بیوسنتز پرولین دارد (Strizhov et al., 1997)، ممکن است کاربرد برگی پتاسیم سولفات در پژوهش حاضر با تأثیر در فعالیت این آنزیم به افزایش غلظت پرولین در برگ بوتههای تیمارشده با این عنصر در شرایط تنش شوری منجر شده باشد.
اثر شوری و پتاسیم سولفات و اثر متقابل آنها در غلظت سدیم، پتاسیم، نیترات، کلسیم و منیزیم برگ تاکها نیز در سطح احتمال 1 درصد معنیدار بودند (جدول 6).
سدیم و پتاسیم: همانطورکه انتظار میرفت با افزایش غلظت شوری از صفر به 100 میلیمولار، غلظت سدیم برگ روند افزایشی نشان داد و در غلظت 100 میلیمولار سدیم کلرید به بیشترین مقدار رسید (جدول 7). تقریباً بین همة تیمارها بیشترین میزان غلظت سدیم برگ انگور، در تیمار پتاسیم سولفات صفر درصد بهویژه شوری 100 میلیمولار بود؛ درحالیکه کاربرد کود پتاسیم سولفات 5/1 درصد، کاهش غلظت یون سدیم را در گیاه موجب شد (جدول 7).
جدول 6- تجزیة واریانس اثر کاربرد برگی پتاسیم سولفات در میزان سدیم، پتاسیم، نیترات، کلسیم و منیزیم برگ انگور بیدانة سفید در تنش شوری
|
منبع تغییرات |
درجة آزادی |
میانگین مربعات |
|||||
|
سدیم |
پتاسیم |
نیترات |
کلسیم |
منیزیم |
K/Na |
||
|
پتاسیم سولفات |
1 |
001/0* |
351/6** |
5-10×13/2** |
463/1** |
360/0** |
**98/11 |
|
شوری |
3 |
820/0** |
836/1** |
5-10×13/29** |
024/8** |
501/3** |
**83/4 |
|
پتاسیمسولفات شوری |
3 |
058/0** |
315/2** |
5-10×93/9** |
372/2** |
049/0** |
**56/8 |
|
خطا |
15 |
0002/0 |
007/0 |
5-10×04/0 |
010/0 |
002/0 |
022/0 |
|
ضریب تغییرات |
- |
316/2 |
695/3 |
514/2 |
865/5 |
477/3 |
99/3 |
** و* بهترتیب بیانکنندة اثر معنیدار در سطوح آماری 1 و 5 درصد هستند.
غلظت پتاسیم برگ در تنش شوری روند کاهشی نشان داد و با افزایش غلظت سدیم کلرید تا 100 میلیمولار، یون پتاسیم به کمترین غلظت رسید (جدول 7). با مصرف کود پتاسیم سولفات (5/1 درصد) و بهدنبالآن، افزایش غلظت این یون در شیرة سلولی همانطورکه انتظار میرفت غلظت پتاسیم برگ تاکها افزایش یافت. بیشترین غلظت پتاسیم موجود در برگ، در شوری صفر میلیمولار و پتاسیم سولفات 5/1 درصد مشاهده شد (جدول 7). در پژوهشی بر درخت لیلکی، شوری مقدار پتاسیم را در برگ و ریشة گیاه کاهش ولی مقدار سدیم را افزایش داد(Razavizadeh and Mohagheghiyan, 2015) . اگرچه سدیم ممکن است تاحدودی آماس سلولی را حفظ کند، وظایف فیزیولوژیک مرتبط با پتاسیم مانند ساخت پروتئینها و فعالکردن آنزیمها را نمیتواند جایگزین و راهاندازی کند (Gupta and Huang, 2014). ازسویی پتاسیم یکی از مهمترین عناصری است که در تعادل آنیون و کاتیون درون سلول نقش دارد. همچنین این عنصر اثر معنیداری در جذب سایر عناصر از ریشه دارد و در رفع آثار سوء از بین رفتن تعادل بعضی از عناصر غذایی در خاک کمک میکند (Karimi, 2017)؛ بنابراین میتوان بیان کرد با افزایش میزان یون پتاسیم، این یون برای جذب از ریشة گیاه با یون سدیم رقابت میکند و تاحدودی از غلظت زیاد یون سدیم و سمیت آن میکاهد (Grattana and Grieve, 1999). محتوای یون پتاسیم در بافتهای گیاهی، نشاندهندة وجود تنظیم اسمزی سلولها و حفظ آماس سلولی است (Mengel, 2007).
جدول 7- اثر کاربرد برگی پتاسیم سولفات در میزان سدیم، پتاسیم، نیترات، کلسیم و منیزیم برگ انگور بیدانة سفید در تنش شوری
|
تیمار آزمایشی |
سدیم (درصد) |
پتاسیم (درصد) |
نیترات (درصد)
|
کلسیم (درصد) |
منیزیم (درصد) |
K/Na |
|
|
شوری (میلیمولار) |
پتاسیم سولفات (درصد) |
||||||
|
0 |
0 |
350/0f |
96/1d |
026/0b |
346/0g |
616/0g |
6/5c |
|
25 |
0 |
586/0d |
81/1c |
027/0b |
520/1e |
353/1d |
08/3d |
|
50 |
0 |
866/0b |
44/1c |
031/0a |
230/2c |
823/1b |
59/1e |
|
100 |
0 |
926/0a |
14/1b |
014/0d |
033/2d |
036/1e |
23/1e |
|
0 |
5/1 |
283/0g |
73/2a |
024/0c |
013/1f |
750/0f |
64/9a |
|
25 |
5/1 |
406/0e |
61/2ab |
030/0a |
423/2b |
690/1c |
43/6b |
|
50 |
5/1 |
733/0c |
33/2ab |
027/0b |
033/3a |
016/2a |
18/3c |
|
100 |
5/1 |
803/0b |
05/2ab |
023/0c |
056/3a |
066/1e |
56/2c |
مقادیر، میانگین سه تکرار ± انحراف معیار هستند. حروف متفاوت، بیانکنندة تفاوت معنیدار در سطح 05/0 P≤ هستند.
نیترات:براساس نتایج، بهطورکلی شوری کاهش غلظت نیترات برگ انگور بیدانةسفید را موجب شد و در هردو مقدار پتاسیم سولفات، کمترین غلظت نیترات (014/0 و 023/0 درصد بهترتیب برای پتاسیم سولفات صفر و 5/1 درصد) مربوط به شوری 100 میلیمولار بود (جدول 7) که علت آن ممکن است به رقابت بین یون کلر با نیترات موجود در محلول خاک برای جذبشدن از ریشة گیاه مربوط باشد؛ بهطوریکه با افزایش شوری و غلظت یون کلر، گیاه برای جذب نیترات با مشکل مواجه میشود و نمیتواند این یون را بهمیزان کافی از خاک جذب کند (Chen et al., 2007). همچنین با افزایش شوری، گسترش ریشهها کاهش یافت؛ بنابراین از میزان جذب آب و بهدنبالآن جذب عناصر غذایی بهویژه عناصر پرمصرف بهشدت کاسته شد (Grattana and Grieve, 1999)؛ البته در بوتههای قرارگرفته در تنش شوری 25 میلیمولار، جذب نیترات نسبت به شاهد افزایش و تا شوری 50 میلیمولار دوباره کاهش یافت که این تغییر ممکن است بهدلیل تنظیم اسمزی ایجادشده با غلظتهای کم سدیم باشد که برای جذب نیترات از ریشه ضروری است یا از رقابت نیترات با کلر ناشی باشد (Fisarakis et al., 2004) که نیازمند بررسی است.
مقایسة غلظت یون نیترات موجود در برگ انگور در همة تیمارها نشاندهندة کمترین میزان آن در شوری 100 میلیمولار و پتاسیم سولفات صفر درصد بود؛ درحالیکه در همین شوری در تیمار 5/1 درصد پتاسیم سولفات غلظت آن بهطور معنیداری (40 درصد) بیشتر بود (جدول 7)؛ بنابراین ممکن است مصرف کود پتاسیم سولفات اثر سوء تنش شوری را بسیار کاهش دهد و از رقابت بین یون کلر و نیترات برای جذبشدن از ریشه جلوگیری کند؛ زیرا این یون با تنظیم اسمزی تاحد زیادی بر سمیت یون سدیم فائق میشود و همچنین با گسترش ریشه، جذب آب و عناصر غذایی را ازجمله نیترات بهبود میدهد (Cakmak, 2005;Gupta and Huang, 2014).
کلسیم: روند کلی تغییرات غلظت کلسیم با شوری بهصورت افزایشی بود و کمترین غلظت این عنصر (35/0 درصد) در برگ تاکهای قرارگرفته در شوری صفر مشاهده شد (جدول 7)؛ درحالیکه در توتفرنگی با افزایش شوری، غلظت کلسیم اندام هوایی کاهش یافت (Turhan and Eris, 2004). کمترین غلظت کلسیم موجود در برگ (35/0 درصد) مربوط به شوری و پتاسیم سولفات صفر بود؛ اما در همین غلظت شوری و در تیمار پتاسیم سولفات 5/1 درصد، غلظت کلسیم برابر 01/1 درصد بود که افزایش 65 درصدی داشت که ممکن است با توانایی پتاسیم در جابهجایی بهتر کلسیم بهویژه در غلظتهای زیاد نمک مرتبط باشد که درزمینة رقابت بین کاتیونها با کاهش تجمع یون سدیم به پایداری غشا و کاهش تنش شوری منجر شده است. پتاسیم با تنظیم اسمزی، افزایش جذب آب، گسترش هردو بخش گیاهی بهویژه ریشه و ایجاد اسیدیتة مناسب درونسلولی ارتقای جذب عناصر غذایی را ازجمله کلسیم و منیزیم موجب میشود (Rehm and Schmitt, 2002; Yildirim et al., 2009). درواقع بهدلیل نقشی که کلسیم در ساختار دیوارة سلولی بهصورت کلسیم پکتات دارد، افزایش غلظت آن در پاسخ به کاربرد برگی پتاسیم سولفات تأییدی بر پایداری بیشتر غشا و درنتیجه نشت یونی کمتر است (Gupta and Huang, 2014). بهعبارتدیگر افزایش مقدار کلسیم در تیمار پتاسیم بهویژه در دیوارة سلولی ممکن است سازوکار مقاومتی برای افزایش پایداری غشا و جذب کمتر سدیم باشد.
منیزیم: نتایج نشان دادند کمترین غلظت منیزیم برگ (62/0 درصد) در هردو مقدار تیمار پتاسیم سولفات در شوری صفر میلیمولار مشاهده شد. با افزایش شوری از صفر تا 50 میلیمولار، غلظت منیزیم افزایش یافت؛ ولی با افزایش بیشتر شوری (بیشتر از 50 میلیمولار) میزان منیزیم بهشدت کاسته شد (جدول 7). در شوریهای زیاد بهویژه غلظت زیاد یون سدیم و از بین رفتن تعادل غلظت عناصر در خاک، بهدلیل تشابه حاملهای جذب منیزیم و سدیم در ریشه، جایگاههای اتصال، بیشتر با سدیم اشغال شدند و بهاینترتیب منیزیم کمتری به سلولهای ریشه انتقال مییابد (Rehm and Schmitt, 2002; Yildirim et al., 2009). روند تغییرات میزان منیزیم با پتاسیم بسیار شبیه کلسیم بود؛ بهطوریکه غلظت منیزیم در همة غلظتهای شوری در تیمار پتاسیم سولفات 5/1 درصد بهطور معنیداری بیشتر از تیمار پتاسیم سولفات صفر بود. همچنین کمترین مقدار آن (65/0 درصد) در شوری و پتاسیم سولفات صفر مشاهده شد. همانند اثر تیمار پتاسیم در کلسیم، میزان افزایش منیزیم نیز با افزایش شوری کاهش یافت؛ بهطوریکه در شوری صفر، پتاسیم سولفات افزایش 17 درصدی جذب منیزیم را موجب شد و در شوری 100 میلیمولار، این افزایش تنها 2 درصد بود (جدول 7). باوجود رقابت برای جذب پتاسیم و منیزیم ممکن است ایجاد تعادل و تنظیم اسمزی ایجادشده با پتاسیم و تسهیل انتقال عناصر بهویژه در تنش شوری که عناصر با مشکل جذب روبهرو هستند، از دلایل توجیهکنندة افزایش غلظت منیزیم در این شرایط باشند (Gupta and Huang, 2014).
نسبت سدیم به پتاسیم: اثر پتاسیم سولفات، شوری و اثر متقابل آنها بر نسبت سدیم به پتاسیم در سطح احتمال یک درصد معنیدار بود (جدول 6). در تاکهای تیمارشده با پتاسیم سولفات این نسبت بیشتر بود و با افزایش غلظت شوری از صفر به 100 میلیمولار این نسبت کاهش یافت. باوجود روند کاهشی این نسبت با افزایش غلظت شوری، مقدار این نسبت در تاکهای محلولپاشیشده با پتاسیم سولفات بهمراتب بیشتر از تاکهای تیمارنشده بود (جدول 7). حفظ هموستازی پتاسیم - سدیم سلولی نقش مهمی در بقای گیاه در محیطهای شور دارد (Munns and Tester, 2008). درواقع غلظت زیاد یون سدیم ضمن کاهش یا جلوگیری از جذب یون پتاسیم، عنصر ضروری برای رشد و نمو گیاه، ممکن است به مرگ منجر شود (James et al., 2011). در پژوهش حاضر کاربرد برگی پتاسیم سولفات ضمن ایجاد تعادل در نسبت یون پتاسیم به سدیم افزایش تحمل به شوری تاکهای تیمارشده با این عنصر را باعث شد.
وجود غلظتهای بهینه و کافی عناصر غذایی در پیکرة گیاه با حفظ نفوذپذیری غشاء، افزایش پتانسیل اسمزی، حفظ آماس سلولی، باز و بستهشدن روزنهها (Cherel, 2004)، فتوسنتز و تنفس ضمن حفظ روند عادی فعالیتهای فیزیولوژیک موجب میشود گیاه با توانایی بیشتری با شرایط نامساعد محیطی مانند تنش شوری مواجه شود (Grattana and Grieve, 1999) و با تأثیر در جذب سایر عناصر، مشابه با دیگر پژوهشها (Yildirim et al., 2009) افزایش دوام گیاه را در شرایط شوری باعث میشود. علاوهبر سایر عناصر معدنی، پتاسیم نقش مهمی در میزان تحمل گیاهان در تنش شوری داشت (Mengel, 2007; Marschner, 2012)؛ بنابراین کاربرد برگی پتاسیم سولفات ضمن ایجاد تعادل در نسبت پتاسیم به سدیم که یکی از سازوکارهای گیاهان برای دوام در شرایط شوری (Chen et al., 2007) است کاهش آثار تنش شوری را در تاکهای باعث میشود.
جمعبندی
با افزایش غلظت شوری از صفر به 100 میلیمولار بهدلیل تجمع املاح و ایجاد سمیت یونی، شاخصهای مورفومتری تاکها روند کاهشی نشان دادند؛ درحالیکه بوتههای تیمارشده با پتاسیم سولفات بهدلیل کاهش آثار شوری و ایجاد تعادل تغذیهای با این کود، رشد عادی از خود نشان دادند. نشت یونی بهصورت تابعی از شوری در برگ بوتههای انگور افزایش یافت؛ اما تیمار برگی پتاسیم سولفات بهدلیل افزایش پایداری غشاء و ممانعت از تغییرات القاءکنندگی سدیم بر پتاسیم، نشت یونی برگ را کاهش داد. محتوای قندهای محلول و پرولین برگ در پاسخ به شوری افزایش یافت. ازسویی مقدار این افزایش در بوتههای تیمارشده با پتاسیم سولفات 5/1 درصد بیشتر از بوتههای تیمارنشده با پتاسیم سولفات بود. این نتیجه بیانکنندة نقش پتاسیم در تجمع محلولهای سازگاری و حفظ فشار آماس در شرایط شوری است که امکان ادامة فعالیتهای فیزیولوژیک را برای گیاه فراهم میکند؛ بنابراین کاربرد برگی پتاسیم سولفات 5/1 درصد، روش بهباغی است که برای کاهش آثار تنش شوری در تاک استفاده میشود.
سپاسگزاری
نگارندگان از پژوهشکدة انگور و کشمش دانشگاه ملایر بابت حمایت مالی از پژوهش حاضر سپاسگزاری میکنند.
)
