نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه بیماری‌شناسی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولیعصر (عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران
2 گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولیعصر (عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران
3 . گروه کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه پیام نور ، تهران، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Drought stress is one of the most important abiotic stresses and limiting factors for plant development and plant production. In order to evaluate the impact of concomitant application some of microorganisms and chemical compounds with three species of arbuscular mycorrhizal fungi Funneliformis mosseae, Rhizophagus intraradices and Claroideoglomus etunicatum as mycorrhizal inoculum on antioxidant enzymes activities and phenolic compounds in corn cultivar 705SC, an experiment was conducted in a randomized complete block design with three replications. In the present study, treatment of living and non-living compounds at seven levels (included Pseudomonas flurescens VUPF5, Issatchenkia orientalis yeast, Azolla, compost tea, humic acid, siderophore biologist, amino acid complex), treatment of arbuscular mycorrhizal (included three species of fungi and control) and drought stress at one level (30% of field capacity) were examined. Six, twelve and eighteen days after the start of drought stress, the interaction effect of treatments with species of arbuscular mycorrhiza on the activity of peroxidase, polyphenol oxidase, phenylalanine ammonialyase enzymes and total phenol was evaluated. According to the results, in all three fungal species, the activity of peroxidase enzyme in siderophore treatment with fungus was higher compared to other treatments. Also, the highest activity of polyphenol oxidase enzyme was observed in R. intraradices mixed with compost tea treatment. Phenolic compounds in mycorrhizal plants and non-mycorrhizal plants reached the highest level on the twelfth day, depending on the treatment and type of fungal species. In conclusion, among the different treatments inoculated with corn, amino acid complex, siderophore, tea compost and humic acid increased antioxidant enzyme activity compared to the control treatment and reached its maximum on the twelfth day.
.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه.
ذرت (Zea mays L.) یکی از مهمترین و قدیمی‌ترین گیاهان زراعی مورد استفاده انسان، دام و طیور است که از لحاظ تولید جهانی، پس از گندم و برنج قرار دارد (Lack, 2013). این گیاه به‌علت توانایی تولید بالا و سازگاری در اکثر مناطق کشور، نقش مهمی در تأمین علوفه مورد نیاز دام ایفا می‌کند (Dinler et al., 2014). میزان آب مورد نیاز ذرت بسته به شرایط محیطی و غذایی، بین شش تا 2 هزار متر مکعب در هکتار برآورد شده است (Ghorbanian et al., 2012).
بیش از 82 درصد از زمین‌های ایران در منطقه خشک و نیمه‌خشک قرار دارند که متوسط بارندگی آن حدود 280 میلی‌متر است. در چنین مناطقی، کمبود منابع آبی و به‌دنبال‌آن، کاهش حاصلخیزی خاک، از عوامل اصلی محدودکننده تولید در سیستم‌های کشاورزی به شمار می‌رود (Hoseininejad et al., 2016). از سوی دیگر، کمبود آب و ناکارآمدی روش‌های استفاده از آن، امکان گسترش میزان کشت در اراضی مستعد را با مشکل مواجه می‌کند (Sun et al., 2010). از این‌رو، استفاده بهینه از آب برای افزایش ظرفیت تولید و کارایی مصرف آب، مستلزم بهکارگیری شیوه‌های جدید علمی است.
تنش خشکی یکی از مهمترین تنش‌های محیطی است که رشد و عملکرد محصولات کشاورزی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. زمانی گیاه در شرایط تنش رطوبتی قرار می‌گیرد که میزان تلفات آب از طریق تعرق در مقایسه با میزان جذب آن، بالاتر باشد (Wu et al., 2005, Afkari, 2014). در حقیقت، تنش خشکی سبب کاهش رشد گیاه از طریق تغییر فرآیندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیک از جمله کاهش جذب آب توسط سیستم ریشه‌ای، کاهش دسترسی به عناصر غذایی در خاک، بسته‌شدن روزنه‌های گیاه و کاهش ورود دی‌اکسیدکربن مورد نیاز برای فتوسنتز، کاهش تعرق و هدایت روزنه‌ای می‌شود (Auge et al., 2015). در چنین شرایطی، میزان تولید انواع گونه‌های فعال اکسیژن (ROS: Reactive Oxygen Species) مانند مولکول‌های سوپراکسید، هیدروژن‌پراکسید و رادیکال هیدروکسیل افزایش یافته و مولکول‌های حیاتی سلول مانند نوکلئیک‌اسیدها، پروتئین‌ها و لیپیدها اکسیده شده و مرگ سلولی رخ می‌دهد. گیاهان زراعی برای کاهش آسیب اکسیداتیو ایجادشده در اثر تنش خشکی و کاهش اثرات مخرب ROSها، دارای سیستم‌های آنزیمی (مانند پراکسیداز، پلی‌فنل اکسیداز، فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز، سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز) و غیرآنزیمی (مانند ترکیبات فنلی، آسکوربیک‌اسید، گلوتاتیون و کارتنوئیدها) آنتی‌اکسیدانی هستند. این سیستم‌ها به‌عنوان مکانیسم‌های دفاعی، از تشکیل فرم‌های فعال اکسیژن ممانعت کرده یا آنها را جمع‌آوری نموده و از بروز آسیب‌های اکسیداتیو جلوگیری می‌کنند (Hassanpour and Niknam, 2014; Caverzan et al., 2016).
تاکنون روش‌های متنوع و نوینی برای حفظ باروری خاک، بهبود کیفیت محصولات کشاورزی، حذف آلاینده‌های زیست‌محیطی و به‌دنبال‌آن، افزیش عملکرد محصولات زراعی ارائه شده است. یکی از این روش‌ها، استفاده از کودهای آلی و زیستی برای دستیابی به اهداف کشاورزی پایدار و ارگانیک است که ضمن حفظ سلامت محیط زیست، موجب افزایش عملکرد و کیفیت محصولات کشاورزی می‌شوند (Burchi et al., 2010). همچنین، کاربرد این کودها در پیش، پس و در حین تنش‌های محیطی از جمله تنش خشکی می‌توانند اثرات مضر تنش بر گیاه را تعدیل کنند و عملکرد را افزایش دهند (Pimentel et al., 2005).
قارچ‌های میکوریز آربوسکولار (AMF: Arbuscular mycorrhizal Fungi) که یکی از مهمترین اجزای تشکیل‌دهنده ناحیه فراریشه گیاهان در بوم‌نظام‌های طبیعی است (Bitterlich et al., 2018)، به‌عنوان یک کود زیستی در کشاورزی پایدار اهمیت فراوانی دارند. این گروه قارچی با تشکیل شبکه هیفی گسترده موجب افزایش سطح تماس و سرعت جذب ریشه‌ها شده و با بالا بردن کارآیی سیستم ریشه‌ای در جذب آب و عناصر غذایی، رشد و عملکرد گیاه را بهبود می‌بخشد (Mahmoudzadeh et al., 2015) و میزان تحمل آن را در برابر تنش‌های زنده (مانند بیمارگرها و آفات) و غیرزنده (مانند تنش شوری و خشکی) افزایش می‌دهند (Ghorbanian et al., 2015). مهمترین و عمده‌ترین نقش این قارچ‌ها، بهبود جذب فسفر از طریق گسترش هیف‌های قارچی و تولید اسیدهای آلی است که با تبدیل فسفر نامحلول به فرم فسفر محلول، موجب افزایش جذب آن توسط گیاه می‌شوند (Mahmoudzadeh et al., 2015). نتایج حاصل از بررسی‌های مختلف نشان دادند گیاهان همزیست با قارچ‌های میکوریز آربوسکولار به‌علت افزایش جذب آب و مواد مغذی و همچنین، مشارکت در مکانیسم‌های اجتناب از خشکی مانند انتقال فعال آب از قارچ به گیاه، کمتر تحت تأثیر تنش اکسیداتیو قرار می‌گیرند. از سوی دیگر، این گروه قارچی با افزایش هدایت آبی ریشه‌ها، بهبود ساختار خاک، افزایش میزان فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدان، ایجاد تعادل اسمزی، حفظ فشار آماس، افزایش میزان فتوسنتز و تجمع کربوهیدارت‌ها و پرولین موجب افزایش تحمل گیاه در برابر تنش خشکی و کم‌آبی می‌شوند (Zhong Qun, et al., 2007; Tian et al., 2013; Deepika and Kothamasi, 2015).
باکتری‌های سودوموناس فلورسنت از جمله ریزوباکترهای محرک رشد گیاهی (PGPR: Plant Growth Promoting Rhizobacteria) هستند که با استفاده از سازوکارهای مختلفی از جمله تولید هورمون‌های گیاهی (جیبرلین، اکسین و سیتوکینین)، افزایش فراهمی عناصر کم‌مصرف (مانند آهن) و افزایش انحلال ترکیبات نامحلول (مانند فسفر)، تولید سیدروفور، تولید آنزیم‌ها و آنتی‌بیوتیک‌های مختلف، کلونیزاسیون ریشه و افزایش سطح تماس آن به رشد بهتر گیاهان به‌ویژه در شرایط تنش‌های محیطی کمک می‌کنند (Ajit et al., 2006; Naseri et al., 2017). در سال‌های اخیر برای کاهش اثرات نامطلوب تنش‌های مختلف، علاقه به کاربرد محرک‌های زیستی مانند مخمرها افزایش یافته است. عصاره مخمر منبع طبیعی بسیاری از مواد معدنی، تیامین، ریبوفلاوین، نیاسین، پیریدوکسین و ویتامین‌های B1، B2، B3 و B12، سیتوکینین و بسیاری از عناصر مغذی و ترکیبات آلی (مانند پروتئین، کربوهیدارت، نوکلئیک‌اسید و لیپیدها) است (Mohamed, 2005). از سوی دیگر، عصاره مخمر به‌علت داشتن منابع غنی آمینواسیدی موجب افزایش میزان پرولین و به‌دنبال‌آن، افزایش تحمل گیاه در برابر تنش خشکی می‌شود (Mady, 2009).
هیومیک‌اسید از جمله ترکیبات دارای کربن آلی حاصل از شکسته شدن و تجزیه زیستی و شیمیایی گیاهان و جانوران است که حدود 75 درصد مواد آلی اکثر خاک‌های معدنی را تشکیل می‌دهد (Mahmoudi et al., 2013). مواد هیومیکی دارای طیف وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی مختلفی مانند آمینواسیدها، پپتیدها، فنل‌ها، آلدئیدها، نوکلئیک‌اسید‌های پیونده شده با انواع کاتیون‌ها، هستند (Soleimani et al., 2012). این ترکیب به‌عنوان کودی آلی، موجب بهبود ساختار خاک، افزایش ریشه‌زایی، نگهداری بیشتر آب در خاک و افزایش حلالیت و تحرک عناصر پرمصرف و کم‌مصرف در خاک شده و تحمل گیاه را در برابر تنش‌های مختلف (مانند شوری و خشکی) افزایش می‌دهد (Osman and Rady, 2012). در شرایط تنش خشکی، مولکول‌های هیومیک‌اسید موجب کاهش تعرق، افزایش فعالیت آنزیم روبیسکو و افزایش فعالیت فتوسنتزی شده و به حفظ آب درون گیاه کمک می‌کنند (Delfine et al., 2005).
ترکیبات آمینواسیدی به‌عنوان یکی دیگر از محرک‌های زیستی، پیش‌ساز هورمون‌های گیاهی و تنظیم‌کننده‌های رشدی هستند و بر فعالیت‌های متابولیکی گیاه مانند رشد و نمو، تنفس و فتوسنتز تأثیر گذاشته و میزان تولید محصولات را تغییر می‌دهند (Ronga et al., 2019). همچنین، این ترکیبات با افزایش جذب مواد مغذی در گیاه، بر رشد و نمو تأثیر مثبت دارند و با تنظیم اسمزی، سمیّت‌زدایی گونه‌های فعال اکسیژن و تنظیم اسیدیته درون سلولی موجب بهبود و التیام آسیب‌های ناشی از تنش خشکی می‌شوند (Nardi et al., 2016). چای‌کمپوست به‌عنوان عصاره ورمی‌کپوست، مجموعه‌ای از مواد ترشحی و فضولات دفعی کرم‌های خاکی خانواده Lumbricidae همراه با عناصر ریزمغذی و مولکول‌های آلی خاک است که برای رشد گیاه مفید است (Sinha et al., 2010). روش‌های مختلفی (هوازی و بی‌هوازی) برای تولید چای‌کمپوست وجود دارد که در همه این روش‌ها در طول عصاره‌گیری، مواد مغذی معدنی محلول، ریزجانداران مفید، هیومیک‌اسید، فولویک‌اسید، هورمون‌ها و تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی وارد چای‌کمپوست می‌شوند (Edwards et al., 2006). از این ترکیب به‌عنوان پالاینده و اصلاح‌کننده خاک در کشاورزی استفاده می‌شود و مناسب‌ترین جایگزین برای کودهای شیمیایی است (Hosseinzadeh et al., 2016).
آزولا یک سرخس آبزی است که به‌واسطه همزیستی با جلبک سیانوفیت Anabaena azollae نیتروژن هوا را تثبیت می‌کند (Bocchi and Malgioglio, 2010). این سرخس با بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، موجب افزایش رشد و عملکرد گیاهان در شرایط تنش و مصرف کارآمدتر مواد مغذی داخل خاک می‌شود. همچنین، عصاره آزولا حاوی آمینواسیدها، هورمون‌های رشدی و عناصر غذایی مانند فسفر، نیتروژن و پتاسیم است که پس از افرودن به خاک می‌تواند آنها را به تدریج در اختیار گیاه قرار دهد. بنابراین، این ترکیب از نظر تولید زیست‌توده، تثبیت نیتروژن، چرخه مواد غذایی کارایی بالایی دارد (Rehana et al., 2003). سیدروفورها ترکیبات آلی با وزن مولکولی کم هستند که میل ترکیبی شدیدی برای پیوند شدن با Fe3+ دارند. این ترکیبات به‌طور مستقیم با افزایش قابلیت استفاده از آهن و یا غیرمستقیم از طریق محروم کردن عوامل بیماریزای گیاهی از آهن، در بهبود رشد گیاهان مؤثر هستند. در ناحیه فراریشه، این ترکیبات با آهن غیرقابل جذب، پیوند برقرار کرده و آن را به‌صورت کمپلکس درمی‌آورند. سپس این کمپلکس از طریق یک سیستم انتقال ویژه از عرض غشاء پلاسمایی سلول ریشه عبور کرده و جذب گیاه می‌شود (Tilak et al., 2005). علاوه‌بر آهن، این متابولیت‌ها باعث کلاته شدن عناصر غذایی دیگری مانند مس، روی، منگنز و آلومینیوم نیز می‌شوند و میزان جذب عناصر غذایی نامحلول موجود در ناحیه فرایشه توسط گیاه افزایش داده و به‌موجب‌آن، تحمل گیاه را در برابر تنش‌های مختلف محیطی افزایش می‌دهند (Miethke and Marahiel, 2007).
فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدان و مقدار متابولیت‌های آنتی‌اکسیدانی تحت تأثیر تنش‌های محیطی است و در چنین شرایطی افزایش می‌یابد؛ بنابراین می‌توان از این آنزیم‌ها به‌عنوان شاخصی برای انتخاب ارقام متحمل به خشکی استفاده کرد. با توجه به اهمیّت معرفی مناسب‌ترین روش‌هایی که بتوانند موجب بهبود عملکرد محصولات زراعی در شرایط تنش خشکی شوند و در راستای حرکت به‌سوی کشاورزی پایدار، این پژوهش با هدف بررسی تأثیر کاربرد تلفیقی و مجزای قارچ‌های میکوریز آربوسکولار، P. flurescens VUPF5، مخمر I. orientalis و چند ترکیب آلی تحت شرایط کم‌آبی انجام شد.
مواد و روش‌ها
به‌منظور بررسی تأثیر اثرات قارچ‌های میکوریز آربوسکولار همراه با برخی ریزجانداران و ترکیبات آلی بر فعالیت‌های آنزیمی گیاه ذرت در شرایط تنش خشکی، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک کاملاً تصادفی با سه تکرار و به‌مدت سه‌ماه در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه ولیعصر (عج) انجام شد.
تهیه تیمارهای آزمایشی:
قارچ‌های میکوریز آربوسکولار: این تیمار شامل سه گونه F. mosseaee، R. intraradices و C. etunicatum و شاهد (بدون قارچ) بود. گونه‌های قارچی از کلکسیون قارچ‌های میکوریز آربوسکولار دانشگاه ولیعصر (عج) رفسنجان تهیه شد و برای اطمینان از نوع گونه، شناسایی ریخت‌شناسی (اندازه، شکل و رنگ اسپور، تزئینات سطح اسپور و ساختار دیواره اسپور، نحوه اتصال هیف به اسپور و غیره) و شناسایی مولکولی (تکثیر بخشی از زیرواحد کوچک DNA ریبوزومی (18S)) انجام گرفت. پس از شناسایی گونه‌های میکوریزی، نتایج شناسایی مولکولی در سایت NCBI (AY6358331-F.mosseae; HF968841-1-R.irregularis; EU232660-1-R.intraradices) ثبت شد.
سوسپانسیون باکتریایی: باکتری Pseudomonas flurescens VUPF5 از کلکسیون باکتری‌های کنترل بیولوژیک بخش بیماری‌شناسی گیاهی دانشگاه ولیعصر (عج) تهیه و روی محیط‌کشت NAS (Nutrient Agar Sucrose) کشت شد. پس از 24 تا 48 ساعت، سوسپانسیون باکتریایی با غلظت 1011×4 واحد تشکیل کلونی/میلی‌لیتر تهیه شد.
سوسپانسیون مخمری: مخمر Issatchenkia orientalis تهیه شده از آزمایشگاه بیماری‌شناسی گیاهی دانشگاه ولیعصر(عج)، روی محیط‌کشت Malt Agar کشت شد. پس از 24 تا 48، سوسپانسیون مخمر با جمعیت 1011×4 واحد تشکیل کلونی/میلی‌لیتر تهیه شد.
چای‌کمپوست: به‌منظور تهیه محلول چای‌کمپوست، 250 گرم ورمی‌کمپوست، 50 میلی‌لیتر عصاره جلبک دریایی و 50 میلی‌لیتر ملاس چغندرقند به مدت 24 ساعت در پنج لیتر آب قرار گرفته و با پمپ هوا، هوادهی شد (Khoram Ghahfarokhi et al., 2016).
آزولا: عصاره آزولا با روش هوازی تهیه شد. در این روش، 400 گرم پودر جلبک،40 گرم ملاس و40 گرم هیومیک‌اسید درون چهار لیتر آب ریخته و به‌مدت دو هفته توسط پمپ هوا، هوادهی شدند. در نهایت، محلول حاصل با اسید فسفوریک 10 درصد خنثی شد و با فرمالدهید 2/0 درصد به‌عنوان ماده نگهدارنده، ذخیره گردید.
ترکیبات غیرزنده: کمپلکس آمینواسید (آمینواسید پودری 50 درصد، آمینواسپارک)، هیومیک‌اسید (Humax) و سیدروفور باکتریایی (پرشین بنیان آریا) از دانشگاه ولیعصر (عج) تهیه شدند.
تهیه و کشت بذرهای ذرت:
برای ضدعفونی سطحی، بذرهای ذرت رقم SC750، ابتدا سه تا پنج دقیقه با جریان ملایم آب شسته شدند و سپس به‌مدت 10 دقیقه در محلول نیم درصد هیپوکلریت‌سدیم غوطه‌ور شدند. بذرهای ذرت پس از چند مرتبه شستشو با آب مقطر، در گلدان‌های پلاستیکی چهار کیلویی (قطر دهانه 20سانتی‌متر و ارتفاع 20 سانتی‌متر) استریل حاوی خاک و ماسه استریل (به نسبت 2:1)، کشت شدند. در نهایت، گلدان‌ها در شرایط گلخانه با دمای 25-27 درجه سانتیگراد قرار گرفتند.
مایه‌زنی گیاهچه‌های ذرت با تیمارهای مورد بررسی:
همزمان با کشت بذرهای ذرت، در تیمارهای میکوریزی میزان 200 گرم از زادمایه قارچی حاوی هیف‌های درون و برون ریشه‌ای، وزیکول، آربوسکول، اسپور و قطعات ریشه میکوریزی، به ازای هر گلدان مورد استفاده قرار گرفت.
پس از گذشت سه هفته از رشد گیاهچه‌های ذرت، تیمارهای میکروبی و ترکیبات شیمیایی همراه با آب آبیاری به گلدان‌ها افزوده شدند و پس از دو هفته، نوبت دوم تیماردهی مشابه نوبت اول انجام شد. بدین منظور، میزان 20 میلی‌لیتر سوسپانسیون باکتریایی،20 میلی‌لیتر سوسپانسیون مخمری، 40 میلی‌لیتر چای‌کمپوست، 12 میلی‌لیتر عصاره آزولا، یک گرم کمپلکس آمینواسید، 30 گرم هیومیک‌اسید و 20 میلی‌لیتر بیولوگ سیدروفور باکتریایی به هر گلدان اضافه شد.
اعمال تنش خشکی:
در پژوهش حاضر برای اعمال تنش خشکی، گلدان‌ها در شرایط رطوبتی 30 درصد ظرفیت زراعی قرار گرفتند. بدین‌منظور، دو ماه پس از کاشت ذرت، سه گلدان به‌طور تصادفی انتخاب و تا زمان خروج آب از ته گلدان، آبیاری شدند. سپس سطح گلدان‌ها با کیسه پلاستیکی پوشانده شد تا تبخیر صورت نگیرد. پس از خروج آب اضافی، گلدان‌ها مجدداً توزین شده و میانگین اعداد به‌دست آمده به‌عنوان وزن گلدان در حالت ظرفیت زراعی در نظر گرفته شد و تیمار خشکی بر مبنای آن محاسبه و اعمال گردید.
اندازه‌گیری میزان فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدان و فنل کل:
شش، 12 و 18 روز پس از اعمال تنش خشکی، نمونه‌برداری از اندام‌های هوایی (برگ) گیاه ذرت برای بررسی فعالیت آنزیمهای پراکسیداز، پلی‌فنل اکسیداز، فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز و میزان فنل کل انجام شد. نمونه‌های جمع‌آوری شده در دمای 20- درجه سانتیگراد نگهداری شدند.
برای استخراج و سنجش فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدان مورد نظر، ابتدا نیم گرم بافت برگ ذرت در یک هاون چینی حاوی سه تا پنج میلی‌لیتر بافر نمونه حاوی پتاسیم فسفات 50 میلی‌مولار با اسیدیته 2/7، PVP (Polyvinylpyrrolidone) یک درصد و EDTA و در حمام یخ، به‌طور کامل له شد. مخلوط حاصل بلافاصله به میکروتیوب‌های دو میلی‌لیتری منتقل و به‌مدت 20-30 دقیقه در دمای چهار درجه سانتیگراد و با سرعت 4000 دور بر دقیقه، سانتریفیوژ شدند. سپس، فاز رویی برای بررسی میزان تغییرات آنزیمی جدا و تا پیش از انجام آزمایش در 20- درجه سانتیگراد نگهداری شد.
در این پژوهش، اندازه‌گیری فعالیت آنزیم پراکسیداز (GPX) با استفاده از روش Plewa و همکاران (1991)، فعالیت آنزیم پلی‌فنل اکسیداز (PPO) بر اساس روش Nicoli و همکاران (1991)، فعالیت آنزیم فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز (PAL) با روش ارائه شده توسط D'cunha و همکاران (1996) ارزیابی و میزان فنل کل با روش Roland و Laima (1999) انجام گردید.
تجزیه و تحلیل آماری:
تجزیه واریانس داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SAS و ترسیم جداول توسط نرم‌افزارهای Excel و Word انجام شد. مقایسه میانگین تیمارها توسط آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال یک درصد صورت گرفت.
نتایج
نتایج تجزیه واریانس نشان دادند فعالیت آنزیمهای پراکسیداز، پلی‌فنل اکسیداز، فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز و ترکیبات فنلی تحت تأثیر تیمارهای بررسی‌شده به‌صورت مجزا و تلفیقی قرار گرفتند و به لحاظ آماری در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار بودند (جدول 1). از طرفی، مایه‌زنی گیاهچه‌های ذرت با گونه‌های میکوریز آربوسکولار توأم با تیمارهای مختلف و یا به تنهایی، موجب افزایش میزان فعالیت آنزیمهای اندازه‌گیری‌شده در زمان‌های مختلف شد که بسته به نوع تیمار و گونه قارچی، میزان آن متفاوت بود.
جدول 1- نتایج تجزیه واریانس آنزیمهای پراکسیداز، پلی‌فنل اکسیداز، فنیل آلانین آمونیالاز و فنل کل
Table 1- Results of analysis of variance of peroxidase, polyphenol oxidase, phenylalanine ammonialase and total phenol enzymes
|
میانگین مربعات |
درجه آزادی |
منابع تغییرات |
|||
|
فنل کل |
فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز |
پلی‌فنل اکسیداز |
پراکسیداز |
||
|
01/504** |
65/391** |
96/18** |
86/458** |
2 |
زمان |
|
88/117** |
**55/78 |
71/21** |
89/262** |
3 |
میکوریز |
|
76/3** |
80/9** |
28/1** |
54/21** |
7 |
تیمار |
|
52/117** |
50/30** |
18/2** |
92/120** |
6 |
میکوریز×زمان |
|
83/3** |
38/19** |
26/1** |
46/15** |
14 |
تیمار×زمان |
|
36/4** |
47/16** |
97/3** |
724/25** |
21 |
میکوریز×تیمار |
|
13/6** |
29/32** |
13/3** |
01/15** |
42 |
میکوریز×تیمار×زمان |
|
46/0 |
208/1 |
195/0 |
42/0 |
|
خطا |
|
77/15 |
22/9 |
21/16 |
45/15 |
- |
ضریب تغییرات |
|
**: تفاوت معنی‌دار در سطح احتمال یک درصد (p≤0.01) **: significant difference in probability level of one percent ((p≤0.01) |
|||||
بررسی تغییرات فعالیت آنزیم پراکسیداز:
نتایج به دست آمده بیانگر این بود که گیاهان ذرت میکوریزی تلفیق‌شده با تیمارهای مختلف در مقایسه با گیاهان ذرت غیرمیکوریزی، افزایش معنی‌دار آنزیم پراکسیداز را نشان دادند. بیشترین میزان افزایش فعالیت این آنزیم مربوط به مایه‌زنی تیمار سیدروفور توأم با گونه R. intraradices بود که 9/11 برابر افزایش نسبت به شاهد را نشان داد. در بررسی این آنزیم در سه گونه قارچی، تیمار سیدروفور توأم با میکوریز نسبت به دیگر تیمارها عملکرد بهتری داشت. همچنین، در گونه C. etunicatum تیمارهای سیدروفور، کمپلکس آمینواسید و چای‌کمپوست در یک سطح معنی‌داری قرار داشتند. لازم به ذکر است بیشترین فعالیت آنزیم پراکسیداز در بین روزهای نمونه‌برداری، در روز دوازدهم مشاهده شد (جدول 2).
بررسی تغییرات فعالیت آنزیم پلی‌فنل اکسیداز:
مقایسه میانگین داده‌ها نشان داد، فعالیت آنزیم پلی‌فنل اکسیداز در گیاهان ذرت میکوریزی به تنهایی یا تلفیق با تیمارهای مختلف، افزایش یافت که میزان آن بسته به تیمار و گونه قارچ میکوریز آربوسکولار متفاوت بود. بیشترین فعالیت این آنزیم در تیمار ترکیبی R. intraradices همراه با تیمار چای‌کمپوست در مقایسه با شاهد به دست آمد و پس از آن در تیمارهای C. etunicatum توأم با کمپلکس آمینواسید و گونه F. mosseaee همراه با سیدروفور مشاهده شد. به‌طور کلی، گیاهان میکوریزی آمیخته با تیمار سیدروفور و کمپلکس آمینواسید در مقایسه با گیاهان شاهد افزایش معنی‌داری از لحاظ آنزیم پلی‌فنل اکسیداز نشان دادند که در گیاهان فاقد میکوریز آمیخته با تیمار سیدروفور و کمپلکس آمینواسید این افزایش مشاهده نشد. میزان فعالیت آنزیم پلی‌فنل اکسیداز در روزهای مختلف نمونه‌برداری متفاوت بود؛ به‌طوری‌که در نمونه‌های بررسی‌شده از روز ششم به بعد، روند افزایشی داشته و در روز 12 به بیشینه میزان خود رسید و از روز دوازدهم به بعد مجدداً روند کاهشی مشاهده شد (جدول 3).
جدول 2- تغییرات آنزیم پراکسیداز در گیاه ذرت مایه‌زنی‌شده با تیمارهای مختلف.
Table 2- Peroxidase enzyme changes in corn inoculated by different treatments
|
روز هجدهم |
روز دوازدهم |
روز ششم |
تیمار |
|
|
18/1lm |
99/14b |
25/11d |
آزولا |
R. intraradices |
|
12/1m |
92/14b |
18/9e |
باکتری |
|
|
07/2kl |
95/10d |
95/4h |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
22/2k |
30/12c |
20/7f |
هیومیک‌اسید |
|
|
34/1klm |
51/6fg |
94/3ij |
مخمر |
|
|
83/0m |
30/20a |
58/14b |
سیدروفور |
|
|
91/0m |
59/11cd |
60/6g |
چای‌کمپوست |
|
|
82/1gj |
56/3cd |
88/1gj |
آزولا |
F. mosseae |
|
24/1j |
56/3bc |
27/2fi |
باکتری |
|
|
32/1ij |
86/3cd |
7/1hij |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
53/1hj |
33/3bc |
7/2dg |
هیومیک‌اسید |
|
|
35/1hj |
8/3b |
32/2eh |
مخمر |
|
|
31/1ij |
71/4a |
94/2j |
سیدروفور |
|
|
62/1hj |
91/3bc |
84/1gj |
چای‌کمپوست |
|
|
19/1h |
25/6ac |
75/2fh |
آزولا |
C. etunicatum |
|
35/1gh |
98/5cb |
62/2fh |
باکتری |
|
|
3/1gh |
54/7ab |
21/5c |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
12/2fh |
23/4abc |
5cd |
هیومیک‌اسید |
|
|
47/1gh |
69/4cd |
36/3df |
مخمر |
|
|
9/2fgh |
89/7a |
05/3eh |
سیدروفور |
|
|
65/1fh |
18/7ab |
3eg |
چای‌کمپوست |
|
|
65/2di |
79/11a |
41/2fi |
آزولا |
Control |
|
64/3bf |
76/2ch |
49/2ei |
باکتری |
|
|
2/2gf |
7/12a |
7/3be |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
47/2ei |
92/3bc |
09/2ghi |
هیومیک‌اسید |
|
|
55/2ei |
88/3hi |
93/1bcd |
مخمر |
|
|
19/2gi |
42/4b |
99/2ch |
سیدروفور |
|
|
64/2di |
5/3ch |
97/2 bf |
چای‌کمپوست |
|
|
45/1i |
56/1bj |
87/1hi |
عدم تیمار |
حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح احتمال یک درصد است.
The same letters indicate no significant difference in the probability level of one percent.
جدول 3- تغییرات آنزیم پلی‌فنل اکسیداز در گیاه ذرت مایه‌زنی شده با تیمارهای مختلف
Table 3- Changes in polyphenol oxidase in corn inoculated by different treatments
|
روز هجدهم |
روز دوازدهم |
روز ششم |
تیمار |
R. intraradices |
||||
|
|
19/1i |
4c |
3def |
آزولا |
||||
|
|
88/1hi |
94/2efg |
82/1hi |
باکتری |
||||
|
|
47/2c |
01/4cd |
88/3cd |
کمپلکس آمینواسید |
||||
|
|
9/2fgh |
71/3cd |
72/3cd |
هیومیک‌اسید |
||||
|
|
08/2gh |
18/4b |
61/2fgh |
مخمر |
||||
|
|
88/1hi |
48/3cde |
56/2fgh |
سیدروفور |
||||
|
|
65/2fgh |
16/5a |
57/2fgh |
چای‌کمپوست |
||||
|
02/2cg |
7/2be |
33/2cf |
آزولا |
F. mosseae |
||||
|
|
76/1efg |
8/2ad |
93/1cg |
باکتری |
||||
|
|
77/1efg |
63/3a |
1/2cg |
کمپلکس آمینواسید |
||||
|
|
92/1cg |
33/3ab |
42/2cf |
هیومیک‌اسید |
||||
|
|
3/1g |
87/2abc |
41/2cf |
مخمر |
||||
|
|
88/1fg |
66/3a |
65/2be |
سیدروفور |
||||
|
|
64/1fg |
37/2cf |
27/2cf |
چای‌کمپوست |
||||
|
66/1jn |
82/3 |
2/2fj |
آزولا |
C. etunicatum |
||||
|
|
46/1kn |
18/3cd |
37/2eh |
باکتری |
||||
|
|
68/1jm |
29/5a |
33/2eh |
کمپلکس آمینواسید |
||||
|
|
33/1lmn |
82/2eh |
68/2def |
هیومیک‌اسید |
||||
|
|
51/1kn |
48/3bc |
89/1hl |
مخمر |
||||
|
|
54/2efg |
79/3b |
75/1il |
سیدروفور |
||||
|
|
62/1jn |
95/1gj |
05/1n |
چای‌کمپوست |
||||
|
35/2h |
96/3ae |
78/3be |
آزولا |
Control |
||||
|
|
94/3ae |
4/4ab |
43/3cf |
باکتری |
||||
|
|
6/2fgh |
5/4ab |
1/3eh |
کمپلکس آمینواسید |
||||
|
|
58/2fgh |
97/3ae |
17/3dh |
هیومیک‌اسید |
||||
|
|
43/2gh |
42/3df |
38/2h |
مخمر |
|
|||
|
|
63/2fh |
81/4a |
78/3be |
سیدروفور |
|
|||
|
47/2gh |
31/4abc |
07/4ad |
چای‌کمپوست |
|
||||
|
|
24/1i |
77/1dg |
3/1h |
عدم تیمار |
||||
حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح احتمال یک درصد است.
The same letters indicate no significant difference in the probability level of one percent.
بررسی تغییرات فعالیت آنزیم فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز:
بر اساس نتایج به دست آمده از مقایسه میانگین داده‌ها، میزان فعالیت آنزیم فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز در گیاهان ذرت میکوریزی توأم با تیمارهای مختلف در مقایسه با گیاهان غیرمیکوریزی، به‌طور معنی‌داری افزایش یافت. بیشترین مقدار افزایش در سطوح این آنزیم مربوط گیاهان ذرت مایه‌زنی‌شده با گونه F. mosseaee توأم با تیمار هیومیک‌اسید و پس از آن تیمار کمپلکس آمینواسید با هر دو گونه R. intraradices و C. etunicatum بود. میزان فعالیت آنزیم پلی‌فنل اکسیداز در بازه‌های زمانی مختلف، متفاوت بود و به‌تدریج افزایش یافت؛ بدین‌صورت‌که 12 روز پس از اعمال تنش خشکی به بیشترین حد خود رسید و پس از آن، مجدداً کاهش یافت (جدول 4).
بررسی میزان تغییرات ترکیبات فنلی:
نتایج حاصل از مقایسه میانگین‌ها تأثیر معنی‌دار مایه‌زنی گیاهچه‌های ذرت با قارچ‌های میکوریز آربوسکولار به تنهایی و توأم با تیمارهای مختلف بر میزان ترکیبات فنلی نشان داد. به‌طوری‌که بیشترین میزان ترکیبات فنلی در گونه C. etunicatum ترکیب با سیدروفور و سپس باکتری و چای‌کمپوست مشاهده شد. پس از آن، گونه F. mosseaee همراه با تیمار چای‌کمپوست در رده بعدی قرار گرفت. میزان این ترکیبات در گیاهان میکوریزی و گیاهان فاقد میکوریزی بسته به تیمار و نوع گونه قارچی در روز دوازدهم نسبت به روز ششم افزایش یافت؛ به‌گونه‌ای‌که در روز دوازدهم بیشترین میزان ترکیبات فنولی در بین روزهای نمونه‌برداری مشاهده شد و این میزان در روز هجدهم کاهش تدریجی داشت (جدول 5).
بحث
تنش خشکی یکی از مهمترین عوامل محدودکننده رشد رویشی گیاهان است. از مهمترین علل کاهش رشد گیاهان در شرایط خشکی و کم‌آبی، کاهش گسترش سیستم ریشه‌ای و درنتیجه، کاهش جذب آب و عناصر غذایی است (Garcia et al., 2014). کمبود آب سبب بسته شدن روزنه‌ها و کاهش غلظت دی‌اکسیدکربن در بافت مزوفیل و در نتیجه، کاهش پذیرنده‌‌های الکترون می‌شود. در چنین شرایطی، اکسیژن پذیرنده الکترون شده و فرم‌های فعال اکسیژن نظیر رادیکال سوپر اکسید، پراکسید هیدروژن و رادیکال هیدروکسیل تشکیل می‌شود. بنابراین، تعامل بین تولید و مهار گونه‌های فعال اکسیژن به‌هم می‌خورد (Talbi et al., 2015). در اثر تجمع این ترکیبات، پروتئین‌ها، لیپیدها و نوکلئیک‌اسیدها آسیب می‌بینند و با تحریک تجزیه لیپیدهای اشباع‌نشده موجب پراکسیداسیون لیپیدهای غشا و به‌دنبال‌آن، تنش اکسیداتیو می‌شوند (Jin et al., 2015).
جدول 4- تغییرات آنزیم فنیل آلانین آمونیالاز در گیاه ذرت مایه‌زنی‌شده با تیمارهای مختلف
Table 4- Changes of phenylalanine ammonialase enzyme in corn inoculated by different treatments
|
روز هجدهم |
روز دوازدهم |
روز ششم |
تیمار |
R. intraradices |
|
61/8kl |
56/15b |
41/12dg |
آزولا |
|
|
73/8jk |
81/12de |
37/12def |
باکتری |
|
|
02/11fgh |
18/18a |
09/10hij |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
53/7l |
45/14bc |
64/11dg |
هیومیک‌اسید |
|
|
21/7ghi |
62/12fgh |
36/10ij |
مخمر |
|
|
7/10kl |
58/13cd |
68/10ghi |
سیدروفور |
|
|
36/10hi |
45/13cd |
3/10hi |
چای‌کمپوست |
|
|
14/8ef |
37/14b |
63/9def |
آزولا |
F. mosseae |
|
14/7f |
49/13bc |
38/11cd |
باکتری |
|
|
26/7f |
27/11cd |
09/10de |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
06/8ef |
52/23a |
03/9def |
هیومیک‌اسید |
|
|
12/9def |
11/14b |
86/13bc |
مخمر |
|
|
39/9def |
65/15b |
35/14b |
سیدروفور |
|
|
8/13bc |
5/14b |
21/9def |
چای‌کمپوست |
|
|
72/8ij |
33/14cde |
18/14cde |
آزولا |
C. etunicatum |
|
71/8ij |
56/12ef |
58/11fgh |
باکتری |
|
|
99/8ij |
72/16ab |
34/12efg |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
8/9hi |
24/15bc |
77/12def |
هیومیک‌اسید |
|
|
62/8ij |
04/15bcd |
09/10ghi |
مخمر |
|
|
07/13ef |
4/17a |
77/8ij |
سیدروفور |
|
|
64/6jk |
42/12efg |
47/11fgh |
چای‌کمپوست |
|
|
05/10k |
94/18b |
86/11gj |
آزولا |
Control |
|
86/17bc |
32/16cd |
82/11gj |
باکتری |
|
|
5/12g |
51/23a |
53/14ef |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
26/10jk |
67/15de |
58/13fg |
هیومیک‌اسید |
|
|
42/10hk |
74/12fg |
19/12gh |
مخمر |
|
|
41/12g |
4/17bcd |
16/12fg |
سیدروفور |
|
|
8/9k |
96/17bc |
16/12ghi |
چای‌کمپوست |
|
|
26/7l |
82/9gj |
21/9k |
عدم تیمار |
حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح احتمال یک درصد است.
The same letters indicate no significant difference in the probability level of one percent.
جدول 5- تغییرات فنل کل در گیاه ذرت مایه‌زنی‌شده با تیمارهای مختلف
Table 5 - Changes in total phenol in corn inoculated by different treatments
|
روز هجدهم |
روز دوازدهم |
روز ششم |
تیمار |
|
|
58/3gj |
82/7a |
63/5cde |
آزولا |
R. intraradices |
|
99/2hj |
63/5cde |
43/4dh |
باکتری |
|
|
94/2hj |
30/8a |
43/3gj |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
29/3hj |
32/5cf |
22/4fj |
هیومیک‌اسید |
|
|
09/4fj |
26/7ab |
99/5bc |
مخمر |
|
|
61/2jk |
81/5cd |
87/2hj |
سیدروفور |
|
|
88/2hj |
13/6bc |
34/3gj |
چای‌کمپوست |
|
|
05/3fi |
07/8c |
58/3fgh |
آزولا |
F. mosseae |
|
34/3fi |
44/9ab |
99/2fi |
باکتری |
|
|
3fi |
22/8c |
94/2fi |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
21/2ij |
64/9h |
22/4fc |
هیومیک‌اسید |
|
|
95/3efg |
83/9h |
99/5d |
مخمر |
|
|
61/2hj |
66/8bc |
08/5dc |
سیدروفور |
|
|
36/3fi |
23/10a |
51/3fi |
چای‌کمپوست |
|
|
49/1hk |
36/9c |
01/5e |
آزولا |
C. etunicatum |
|
49/2fgh |
23/11a |
07/3f |
باکتری |
|
|
97/0k |
31/10bc |
81/4e |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
4/1hk |
19/10bc |
26/2fi |
هیومیک‌اسید |
|
|
63/2fgh |
88/9c |
53/2fgh |
مخمر |
|
|
13/1ijk |
53/11a |
32/2(fi |
سیدروفور |
|
|
66/1gk |
49/10ab |
91/2fg |
چای‌کمپوست |
|
|
64/2efg |
88/4c |
10/2(fi |
آزولا |
Control |
|
78/1gj |
99/2ef |
69/1gj |
باکتری |
|
|
91/0jn |
03/6b |
11/0n |
کمپلکس آمینواسید |
|
|
51/2fgh |
6/3b |
45/1ik |
هیومیک‌اسید |
|
|
49/0kn |
4/4cd |
52/2fgh |
مخمر |
|
|
54/1hj |
86/5b |
03/3ef |
سیدروفور |
|
|
42/0ln |
07/7a |
41/1il |
چای‌کمپوست |
|
|
02/0n |
2/0il |
22/0mn |
عدم تیمار |
حروف یکسان بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار در سطح احتمال یک درصد است.
The same letters indicate no significant difference in the probability level of one percent.
گیاهان برای کاهش اثرات منفی تنش خشکی از مکانیسم‌های دفاعی آنزیمی و غیرآنزیمی آنتی‌اکسیدان استفاده می‌کنند. یکی از ترکیبات بسیار مهم در سیستم دفاع آنزیمی گیاهان، آنزیمهای آنتی‌اکسیدان هستند که گونه‌های فعال اکسیژن را مهار می‌کنند؛ مانند سوپراکسیددیسموتاز موجب تبدیل اکسیژن به پراکسیدهیدروژن و کاتالاز سبب تبدیل پراکسید هیدروژن به آب و اکسیژن می‌شوند و آنزیم پراکسیداز از اکسیداسیون ترکیبات فنلی مانند گایاکول برای سم‌زدایی و تجزیه پراکسیدهیدروژن استفاده می‌کند و مانع آسیب غشا در طول تنش خشکی می‌شود (Gara et al., 2003). ترکیبات فنلی به‌عنوان ترکیبات آنتی‌اکسیدان شناخته شده‌اند و با استفاده از مکانیسم‌های مختلفی مانند جمع‌آوری رادیکال‌های آزاد و دادن هیدروژن به رادیکال‌های لیپید و قطع کردن واکنش‌های زنجیره‌وار اکسیداسیون، نقش آنتی‌اکسیدانی خود را ایفا می‌کنند و می‌توانند محصولاتی با قدرت اکسیدکنندگی کمتر از ترکیبات اولیه به وجود آورند (Hamilton et al., 1997). از طرف دیگر، این ترکیبات به‌ویژه پلی‌فنل‌ها در سم‌زدایی پراکسید هیدروژن و از بین بردن آن، نقش مهمی ایفا می‌کنند. باتوجه‌به اینکه این ترکیبات از سینامیک اسید مشتق می‌شوند که خود محصول عمل دآمیناز آنزیم فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز روی فنیل آلانین است، به‌نظر می‌رسد تغییر در فعالیت فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز می‌تواند یکی از علل تغییر مقدار ترکیبات فنلی در گیاهان باشد (Wen et al., 2008).
استفاده از کودهای زیستی که دارای گونه‌های مختلف میکروبی هستند، موجب کاهش مصرف کودهای شیمیایی شده و محصولاتی با کیفیت بالا و بدون مواد شیمیایی مضر برای سلامتی انسان، تولید می‌نمایند (Mahfouz and Sharif-Eldin, 2007). همچنین، وجود مواد آلی، بستری مناسب از نظر تغذیه‌ای و هورمونی برای ریزجانداران به‌کار گرفته شده، فراهم کرده و فعالیت و کارایی آنها را بهبود می‌بخشد. طبق یافته‌های به دست آمده از بررسی حاضر، تأثیر گونه‌های میکوریز آربوسکولار و ریزجاندارن و ترکیبات آلی استفاده‌شده به‌طور جداگانه و نیز به‌طور برهمکنش، نقش مؤثری در کاهش اثر خشکی با افزایش فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدانی و ترکریبات فنلی داشتند. همچنین، فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدان و میزان ترکیبات فنلی در گیاهان میکوریزی در مقایسه با گیاهان غیرمیکوریزی بیشتر بود. به‌طوری‌که بالاترین فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدانی بررسی‌شده و میزان ترکیبات فنلی در تیمارهای میکوریزی توأم با ترکیبات آلی، به‌ویژه سیدروفور، مشاهده گردید.
باتوجه‌به اینکه با کاربرد قارچ میکوریز آربوسکولار در شرایط تنش خشکی، گسترش شبکه هیفی قارچ داخل خاک امکان دسترسی گیاه به حجم بیشتر و منافذ ریزتر خاک را فراهم می‌کند، میزان جذب آب و عناصر غذایی افزایش یافته و آب کافی برای فعالیت‌های فیزیولوژیک گیاه فراهم می‌گردد (Bitterlich et al., 2018). از طرفی، همزیستی میکوریز آربوسکولار موجب تغییر حرکت آب درون، در طول و خارج از گیاه میزبان شده و بر فیزیولوژی و آبگیری بافت‌های گیاهی تأثیر می‌گذارد (Deepika and Kothamasi, 2015). این احتمال وجود دارد گیاهان میکوریزی با فعالیت آنزیمی بالای خود، کمترین تخریب سلولی در گیاه را موجب شدند (Silva et al., 2015). همچنین، در اثر همزیستی میکوریز آبوسکولار، میزان پراکسیدهیدروژن و اکسیژن به شدت کاهش می‌یابد که نشان‌دهنده تأثیر این گروه قارچی بر کاهش تجمع گونه‌های فعال اکسیژن در گیاه میزبان است (Alguacil et al., 2003). در گیاهان تحت تنش، عوامل هورمونی ارسالی از طرف سلول به ژن‌ها برای بیان و سنتز آنزیمهای آنتی‌اکسیدان، حاوی روی و کلسیم هستند. باتوجه‌به اینکه قارچ‌های میکوریز آربوسکولار موجب افزایش جذب عناصر غذایی می‌شوند، درنتیجه، با افزایش ارسال عوامل هورمونی، میزان فعالیت این آنزیم‌ها را افزایش می‌دهند (Ajay et al., 2002). به‌عنوان مثال، میزان فعالیت آنزیم پراکسیداز در گیاهان میکوریزی به‌طور معنی‌داری بالاتر از گیاهان غیرمیکوریزی است (Salehi et al., 2014).
گزارش‌های بسیاری از تأثیر قارچ‌های میکوریز آربوسکولار روی القای فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدان و ترکیبات فنلی تحت تنش خشکی وجود دارد. آزمایش گلخانه‌ای به‌منظور تأثیر گونه R. intraradices بر میزان ترکیبات فنولی در برگ‌های گیاه آرتیشو (Cynara cardunculus) تحت تنش خشکی انجام پذیرفت. نتایج حاکی از افزایش درخور توجه ترکیبات فنولی به میزان50 درصد در مقایسه با شاهد در برگ‌ها بود. داده‌های به دست آمده نشان داد که همزیستی میکوریز یک راهبرد مؤثر و کارآمد در بهبود تولید و افزایش متابولیت‌های ثانویه با ارتقای سطح سلامت گیاه در هنگام تنش است (Morandi, 1996). بر اساس یافته‌های Becana و همکاران (2000) فعالیت آنزیم کاتالاز در گیاهان مایه‌زنی‌شده با قارچ میکوریز آربوسکولار نسبت به گیاهان غیرمیکوریزی افزایش یافته است. در بررسی Alguacil و همکاران (2003)، مایه‌زنی گیاه Retama sphaerocarpa با گونه Claroideoglomus claroideum موجب افزایش فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدانتی مانند کاتالاز، سوپراکسیددیسموتاز و آسکوربات پراکسیداز در گیاه شد. در پژوهش انجام‌شده توسط Porcel و Ruiz-Lozano (2004)، میزان فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدان در گیاهان سویای مایه‌زنی‌شده با قارچ R. intraradices در مقایسه با گیاهان غیرمیکوریزی در شرایط تنش کم‌آبی، بالاتر بود. در یک بررسی، تأثیر همزیستی میکوریز آربوسکولار بر ترکیبات فنلی و آنتی‌اکسیدان در گیاه سنبل تحت تنش خشکی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که این گروه قارچی سبب افزایش فنل و تحریک فعالیت آنتی‌اکسیدانی در گیاه می‌شوند (Jugran et al., 2015). در پژوهش دیگر، محتوای ترکیبات فنلی و فعالیت آنزیم فنیل‌آلانین‌آمونیالیاز در گیاهچه‌های نعنا سبز مایه‌زنی‌شده با دو گونه قارچ میکوریز آربوسکولار (F. mosseae و C. etunicatum) در مقایسه با گیاهچه‌های شاهد بالاتر بود (Ahmadi-Khoei et al., 2013). بر اساس نتایج یک بررسی، بالاترین فعالیت آنزیم کاتالاز در گیاه زوفای تحت تنش که با قارچ میکوریز آربوسکولار مایه‌زنی شده بود، مشاهده گردید (Soleymani and Pirzad, 2016).
بر اساس نتایج پژوهش حاضر مشخص شد، تأثیر گونه‌های مختلف میکوریز آربوسکولار استفاده‌شده بر فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدان ومیزان ترکیبات فنلی، متفاوت از یکدیگر است و از بین گونه‌های قارچی، R. intraradices در مقایسه با دو گونه دیگر، تأثیر بیشتری در افزایش شاخص‌های بررسی‌شده، داشت. در حقیقت، گونه‌ها و حتی جدایه‌های مختلف قارچ‌های میکوریز آربوسکولار از نظر توانایی در افزایش عملکرد و جذب آب و عناصر غذایی در گیاه میزبان، با یکدیگر متفاوت هستند (Clark and Zeto, 1996). گونه‌های میکوریزی که نرخ اسپورزایی، جوانهزنی اسپور و رشد هیفی بالاتری دارند و قابلیت سازگازی با شرایط محیطی مختلف را دارند، کارایی بیشتری خواهند داشت. در شرایط تنش خشکی، چنین گونه‌های قارچی به‌علت داشتن سیستم هیفی گسترده‌تر موجب افزایش میزان جذب آب و عناصر غذایی به‌ویژه فسفر می‌شوند. با افزایش جذب فسفر، روابط آبی گیاه اصلاح می‌شود، روزنه‌ها در مدت زمان بیشتری باز می‌مانند، فتوسنتز افزایش یافته و درنهایت، رشد و نمو گیاه افزایش می‌یابد. نتایج بررسی انجام شده توسط Rajali (2013) نشان داد که از بین گونه‌های مختلف قارچ‌های میکوریز آربوسکولار به‌کار گرفته شده، سه گونه R. intraradices، C. etunicatum و F. mosseae در مقایسه با سایر گونه‌ها تأثیر بهتری در کلونیزاسیون ریشه گیاه گندم و افزایش رشد و جذب عناصر معدنی در شرایط تنش خشکی داشتند.
برخی از ریزوباکتری‌های محرک رشد گیاهی میزان بیان ژن‌های مسئول مقاومت در برابر تنش خشکی را تا 50 برابر افزایش داده و سیستم‌های دفاعی گیاه در برابر تنش‌های زیستی و غیرزیستی را فعال می‌کنند (Timmusk and Wagner, 1999). در بررسی حاضر از گونه باکتریایی Pseudomonas flurescens VUPF5 استفاده شد و توأم با گونه قارچی C. etunicatum، میزان ترکیبات فنلی گیاه در ذرت تحت تنش خشکی را افزایش داد. گونه‌های مختلف باکتری Pseudomonas با تثبیت ازت، افزایش تولید پرولین، آمینواسیدها، قندهای محلول، بهبود جذب آب و عناصر غذایی، تحریک ژن‌های بیان‌کننده آنزیمهای آنتی‌اکسیدان و افزایش فعالیت آنزیمهای حذف‌کننده گونه‌های فعال اکسیژن موجب کاهش اثرات مضر تنش خشکی می‌شوند (Sandhya et al., 2010). Kohler و همکاران (2008) گزارش کردند که ریزوباکتر Pseudomonas mendocina موجب افزایش فعالیت آنزیمهای کاتالاز و پراکسیداز در گونه Lactuca sativa L. تحت تنش خشکی می‌شود. نتایج مطالعه Ghanbary و همکاران (2020) نشان داد در اثر مایه‌زنی گیاه استبرق با قارچ‌های میکوریز آربوسکولار و باکتری Pseudomonas putida، میزان تولید آنزیمهای آنتی‌اکسیدان مانند سوپراکسیددیسموتاز، کاتالاز و پراکسیداز افزایش می‌یابد. بنابراین، این ریزجانداران می‌توانند توانایی اندام‌های هوایی و ریشه گیاه برای حذف گونه‌های فعال اکسیژن و درنتیجه، کاهش خسارت اکسیداتیو ناشی از تش خشکی، افزایش دهند.
استفاده از چای‌کمپوست علاوه‌بر افزایش جمعیت و فعالیت ریزجانداران مفید خاک مانند قارچ‌های میکوریز آربوسکولار، موجب افزایش فراهمی عناصر غذایی مورد نیاز گیاه مانند فسفر و نیتروژن شده و درنتیجه، رشد و عملکرد گیاهان در شرایط تنش افزایش می‌دهند (Koozehgar Kaleji and Ardakani, 2017). مطابق بررسی‌های انجام‌شده در این آزمایش مشخص شد، چای‌کمپوست در ترکیب با گونه‌های میکوریزی موجب افزایش فعالیت آنزیم پلی‌فنل اکسیداز و میزان ترکیبات فنلی گیاه ذرت تحت تنش خشکی شده است. در گیاه برنج تحت تنش آبی استفاده از چای‌کمپوست موجب افزایش فعالیت آنزیمهای سوپراکسیددیسموتاز و پراکسیداز نسبت به حالت عدم‌استفاده شد و این عمل محافظتی افزایش رشد و عملکرد گیاه را به همراه داشت (Garcia et al., 2014). هیومیک‌اسید با افزایش میزان نفوذپذیری سلول‌های ریشه، به جذب بهتر عناصر غذایی و بهبود رشد گیاه، کمک می‌کند. همچنین، با افزایش میزان تولید نوکلئیک‌اسیدها و آمینواسیدها، موجب افزایش تکثیر سلولی در گیاه، به‌ویژه در ریشه، می‌شود. تأثیر سطوح مختلف آبیاری (42، 70 و 100 درصد نیاز آبی گیاه) و کاربرد قارچ میکوریز آربوسکولار و هیومیک‌اسید (در دو سطح صفر و 10 لیتر در هکتار) بر صفات ریخت‌شناسی و عملکرد پنبه توسط Moosavi (2020) بررسی شد. نتایج نشان داد که استفاده از این گروه قارچی و هیومیک‌اسید اثرات منفی تنش کم‌آبی را به‌ویژه در شرایط تنش متوسط، کاهش می‌دهد.
یکی دیگر از ترکیبات آلی استفاده‌شده در پژوهش حاضر، سیدروفور باکتریایی بود که در مقایسه با سایر تیمارها، تأثیر بیشتری در افزایش میزان فنل کل و فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدانی گیاهچه‌های ذرت میکوریزی در شرایط تنش خشکی داشت. سیدروفورها نه تنها موجب بهبود جذب آهن می‌شوند، بلکه مقاومت سیستمیک را در گیاه القا می‌کنند (Van Loon and Van Strien, 1999). بسیاری از آنزیم‌ها از جمله پراکسیداز، پلی‌فنل اکسیداز و ترکیبات فنلی در ارتباط با مقاومت القایی سیستمیک (SAR) هستند که توسط سیدروفورها می‌توانند ایجاد شوند (Ali and Vidhale, 2013). از آنجایی که عناصری مانند آهن و روی دارای نقش افزایشی در فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدان هستند، کاربرد سیدروفور می‌تواند از طریق بهبود تغذیه، میزان فعالیت این آنزیم‌ها را افزایش دهد (Molassiotis et al., 2005; Torabian et al., 2016). در مطالعه‌ای مشخص شد، تأخیر در آبیاری و کاربرد سیدروفور سبب افزایش میزان فعالیت آنزیم پلی‌فنل اکسیداز شده، اما تأثیری بر فعالیت آنزیم فنیل‌آلانین آمونیالیاز نداشته است (Sarrafi et al., 2017). استفاده از آمینواسیدهای سنتزشده به گیاه اجازه می‌دهد در مصرف انرژی خود برای ساخت آمینواسیدها صرفه‌جویی کند و سرعت رشد و توسعه خود را به‌ویژه در شرایط تنش، افزایش دهد (Popko et al., 2014). از سوی دیگر، این ترکیبات با سنتز پروتئین‌ها و نوکلئیک‌اسیدها و کاهش تخریب آنها، موجب بهبود عملکرد گیاه در شرایط تنش خشکی شده (Salwa and Osama, 2014) و با افزایش هدایت روزنه‌ای، میزان دی‌اکسیدکربن در فضای روزنه را افزایش می‌دهند؛ درنتیجه موجب تحریک سوخت و ساز و افزایش فتوسنتز گیاه و به‌دنبال‌آن، افزایش عملکرد می‌شوند (Faten et al., 2010).
جمع‌بندی
مطابق با یافته‌های پژوهش حاضر مشخص شد که کاربرد قارچ‌های میکوریز آربوسکولار به همراه ترکیبات زنده و غیرزنده به‌ویژه ترکیبات چای‌کمپوست، سیدروفور، کمپلکس آمینواسید و هیومیک‌اسید، موجب افزایش فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدان بررسی‌شده و افزایش تولید ترکیبات فنلی در گیاهان ذرت تحت شرایط تنش خشکی می‌شود. در بیشتر موارد، تیمار ترکیبی میکوریز آربوسکولار و سیدروفور باکتریایی باعث افزایش شاخص‌های اندازه‌گیری‌شده در شرایط تنش خشکی شد. این امر احتمالاً به‌علت القای مقاومت سیستمیک در گیاه و به‌دنبال‌آن، افزایش فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدان، افزایش میزان تولید تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی، توسعه سیستم ریشه‌ای و افزایش قابلیت جذب آب و عناصر غذایی است. این بررسی نشان داد، به‌منظور استفاده بهینه از منابع آبی می‌توان با آبیاری کمتر از نیاز آبی گیاه و مصرف کودهای زیستی و آلی به نتایج قابل قبولی دست یافت. به‌عبارت‌دیگر، با مدیریت صحیح منابع آب و استفاده از روابط همزیستی میکوریزی به همراه ترکیبات زنده و غیرزنده می‌توان شرایط مناسب برای بیشینه جذب آب و عناصر غذایی در گیاه ایجاد نمود و اثرات زیان‌بار تنش خشکی را کاهش داد، بدون آنکه عملکرد کیفی و کمّی گیاه کاهش پیدا کند. از سوی دیگر، در هزینه‌های مربوط به تأمین و توزیع کودهای شیمیایی صرفه‌جویی به عمل آورد و از اثرات سوءمصرف بی‌رویه آنها اجتناب نمود.
)