نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران
2 گروه علوم باغبانی، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران
3 گروه گیاهان دارویی، مرکز آموزش عالی شهید باکری میاندوآب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Seed priming is one of the ways to deal with stress conditions. The current research aims to improve the germination indices of indigo against oxidative stress caused by salinity through seed priming with pistachio wood vinegar in the form of a completely randomized basic design. Non-primed (control), hydro-primed, and primed seeds with concentrations of 300 and 200 times the dilution of pistachio wood vinegar were used in salinity conditions (0, 50, 100, and 150 mM NaCl). The results showed that salinity levels significantly decreased germination percentage, germination rate, germination rate coefficient, vigor index of seedling weight, fresh and dry weight of seedling, dry matter, radicle length, and anthocyanin content and increased the average germination time, the amount of total soluble sugars, reactive oxygen species, and malondialdehyde. Seed priming with pistachio wood vinegar significantly improved germination percentage, germination speed, and vigor index of seedling weight under saline conditions and reduced the average germination time. Seed priming with 300- and 200-times dilution of pistachio wood vinegar in normal conditions and 50 mM salinity improved the morphological characteristics of seedlings compared to unprimed seeds. In addition, seed priming with pistachio wood vinegar, 300 times dilution, under salinity conditions by 100 mM reduced the content of soluble sugars and malondialdehyde, improving the biochemical status of seedlings compared to oxidative stress. In general, it seems seed priming of indigo with pistachio wood vinegar diluted 300 times is more practical and economical as a modulating agent for the adverse effects caused by salt stress.
Introduction
Indigo is a medicinal and industrial plant that produces indigo dye from the active ingredient in its leaves for the textile and cosmetic industries. Salinity stress following drought stress is one of the most significant barriers to medicinal plant production in many regions, particularly dry regions. The most sensitive phase of a plant's life cycle to salinity stress is seed germination and seedling emergence. One technique for dealing with stressful situations is seed priming. Wood vinegar, also known as pyroligneous acid, is a reddish-brown liquid formed by the condensation of gas produced by the high-temperature anaerobic pyrolysis and carbonization of charcoal from agricultural and forestry waste. It can improve soil quality, increase plant growth, and ultimately crop production by containing 10% to 20% organic compounds and more than 200 different types of organic substances such as organic acids, ketones, aldehydes, alcohols, phenols and their derivatives, carbohydrate derivatives, and nitrogenous compounds. It has recently been discovered that, when used correctly, wood vinegar acts similarly to plant growth-regulating compounds and has a positive effect on seed germination. The current study aimed to improve indigo germination indices against oxidative stress caused by salinity by priming the seeds with pistachio wood vinegar.
Materials and Methods
This study was carried out as a factorial experiment with a completely randomized design. Non-primed (control), hydro-primed, and primed seeds with concentrations of 300 and 200 times the dilution of pistachio wood vinegar (PWV) were used in salinity conditions (0, 50, 100, and 150 mM NaCl) in this experiment, with three repetitions. The seed germination indices and morphological characteristics of the seedlings were evaluated at the end of the experiment. In order to understand how priming improves germination, an antioxidant mechanism and sugar metabolism were also studied.
Results and Discussion
In comparison to normal conditions, salinity levels of 50, 100, and 150 mM reduced root length by 52, 54, and 72%, shoot length by 25, 34, and 61%, and seedling length by 34, 41, and 65%, respectively. Seed priming with pistachio wood vinegar significantly improved germination percentage, germination speed, and vigor index of seedling weight under saline conditions and reduced the average germination time. Hydropriming and priming of seeds with PWV, diluted 300 and 200 times, increased root length by 25, 30, and 19%, respectively, in salinity conditions of 50 mM compared to unprimed seeds. Hydropriming increased the length of root, shoot, and seedling by 24, 18, and 16%, respectively, in 150 mM salinity conditions. Seedling fresh weight increased by 21% compared to control under 50 mM salinity, while it decreased by 36% under 150 mM salinity, compared to normal conditions. Furthermore, salinity levels of 50 and 100 mM increased seedling dry weight by 9 and 14%, respectively, compared to the control conditions. Under 50 mM salinity stress, Hydropriming of seeds increased seedling fresh weight by 11% compared to unprimed seeds (control).
Conclusion
Considering the results of the study, under 150 mM salinity stress hyropriming and priming of seeds with PWV, diluted 300 and 200 times, increased the seedlings’ fresh weight by 67, 50, and 31%, respectively, compared to the control. Seed priming with 300- and 200-fold dilutions of pistachio wood vinegar in normal conditions and 50 mM salinity improved seedling morphology compared to unprimed seeds. Seed priming with pistachio wood vinegar, 300-fold diluted, under salinity conditions of 100 mM reduces the content of soluble sugars and malondialdehyde, improving seedling biochemical status compared to oxidative stress. In general, seed priming indigo with 300-fold diluted pistachio wood vinegar appears to be more practical and cost-effective as a modulating agent for the negative effects of salt stress.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه. .
نیل گیاهی علفی، دوساله با نام علمی Indigofera tinctoria L. از تیره بقولات (Fabaceae) است. در سال‌های اخیر برای تولید رنگ طبیعی استفاده شده است (Ansouri et al., 2012). رنگ آبی یا نیلی پس از فرآوری ماده مؤثره‌ای که در برگ‌های گیاه نیل وجود دارد، تولید می‌شود. همچنین، درطب سنتی، از عصاره گیاه نیل برای درمان تنگی نفس، تقویت رشد مو و درمان سم زدایی خون نیز استفاده می‌شود (Rastegari et al., 2021).
جوانهزنی بذر، پدیده‌ای شامل تغییرات فیزیولوژیک و بیوشیمیایی در بذر است که باعث فعال شدن جنین می‌شود (Salek Mearaji et al., 2019). وجود نمک درمحیط اطراف بذر، فرایند جوانهزنی را به تأخیر می‌اندازد و سرعت جوانهزنی در بذر را نیز کاهش میدهد و همچنین، باعث می‌شود که بذرها به طور یکنواخت جوانه نزنند (Madadi et al., 2016). تأثیر منفی تنش شوری بر جوانهزنی بذرها شامل کاهش پتانسیل اسمزی و افزایش تأثیرات سمی کلر و سدیم در بذرها است (Pravar et al., 2015). شوری باعث کاهش پتانسیل آب خاک شده و برای بذرها یک حالت سمیت یونی را به‌وجود آورده و حتی جذب برخی از عناصر را در بذر گیاه مختل کرده و در نتیجه باعث کاهش جوانهزنی بذر می‌شود (Jahanbakhsh et al. 2019; Fathi and Seyedi, 2021).
شوری خاک‌های زراعی در حال حاضر یک مشکل بزرگ در سراسر جهان است. بر اساس آمارهای اخیر، نمک تقریباً 80/0 میلیارد هکتار از مناطق خشکی را مختل می‌کند و استفاده از زمین برای اهداف کشاورزی را به شدت محدود می‌کند (Gopalakrishnan and Kumar, 2020). از نقطه نظر کشاورزی، سطوح شوری تقریباً 20 درصد از سطح زیر کشت محصول و تقریباً 33 درصد از زمین‌های زراعی آبی را به طور متفاوتی تحت تأثیر قرار میدهد و تا سال 2050، این رقم از 50 درصد فراتر خواهد رفت (Machado end Serralheiro, 2017). برای رویارویی با تنش شوری، گیاهان مکانیسم‌های مختلفی را تکامل داده‌اند و پرورش دهندگان گیاهان از تکنیک‌های مختلفی مانند پرایمینگ بذر، تنظیم کننده‌های رشد گیاه، کودهای آلی، و غربالگری واریته‌های مناسب استفاده کرده‌اند (Rhaman et al., 2021b; Abdel Latef, et al., 2021; Rasel et al., 2021). یکی از تأثیرات ثانویه غلظت بالای سدیم در اطراف ریشه، جلوگیری از جذب مواد غذایی مورد نیاز گیاه به‌ویژه پتاسیم و کلسیم است. تأثیرات مستقیم شوری در سطوح مختلف فعالیت آنزیمی و فرایندهای مختلف متابولیکی قابل ملاحظه است (Moradi and Abdelbagi, 2007). تنش شوری از تنش‌های مهم غیرزیستی است که فیزیولوژی گیاهان را تحت تأثیر قرار داده و رشد و عملکرد گیاهان زراعی را کاهش میدهد. شوری، تمام فرآیندهای اصلی مانند رشد، فتوسنتز، ساخت پروتئین، متابولیسم چربی‌ها و انرژی گیاه از مرحله جوانهزنی تا تولید دانه را تحت تأثیر قرار میدهد (Salek Mearaji et al., 2019, Zeinivand and Nasr Esfahani, 2021). تنش شوری پس از تنش خشکی از موانع اصلی در تولید گیاهان دارویی در بسیاری از مناطق به ویژه مناطق خشک است. بیشترین حد حساسیت به شوری در چرخه زندگی گیاهان، به هنگام جوانهزنی و در ابتدای رشد بذر مشاهده شده است (Ganjali et al., 2017).
پرایمینگ یک فناوری ساده است که بذرها را تا جایی هیدراته می‌کند که فعالیت متابولیکی برای جوانهزنی آغاز شود، اما ظهور ریشه‌چه ایجاد نمی‌شود (Tania et al., 2020, Rhaman et al., 2020). پرایمینگ با ایجاد انواع تغییرات متابولیکی در بذر باعث تحریک جوانه زنی می‌شود و شادابی بذر را افزایش میدهد و در نتیجه سبز شدن سریع و همگن و همچنین، استقرار توده قوی را به همراه دارد(Zhu et al., 2021). علاوه بر این، پرایمینگ بذر با تنظیم فعالیت آنزیم‌های پاداکسنده، تعادل یونی و ویژگی‌های فتوسنتزی، تنش‌های غیرزیستی را در گیاهان کاهش میدهد (Rhaman et al., 2021a).
سرکه چوب که به اسید پیرولیگنوس (Pyrolignious acid) نیز معروف است مایعی قهوه‌ای متمایل به قرمز است که از متراکم شدن گاز حاصل از سوخته شدن و کربنیزه شدن زغال چوب حاصل از ضایعات کشاورزی و جنگلداری تحت دمای بالا در شرایط بی‌هوازی به وجود می‌آید و به عنوان ماده‌ای کاملاً طبیعی و سازگار با محیط زیست جایگزینی مناسب برای استفاده از مواد شیمیایی در صنعت کشاورزی است (Zhai et al., 2015; Grewal and Abbey Gunupuru, 2018) که برای باکتری‌ها و قارچ‌های بیماری‌زا (Tiilikkala et al., 2010) و کنترل حشرات (Wititsiri, 2011) به کار می‌رود. این ماده حاوی 10 تا 20 درصد ترکیبات آلی و بیش از 200 نوع ماده آلی مختلف (Bilehal et al., 2012) از جمله اسیدهای آلی، کتون‌ها، آلدئیدها، الکل‌ها، بنزن و مشتقات آن، ترکیبات هتروسیکلیک، فنل‌ها و مشتقات آنها، آلکیل فنیل اترها، مشتقات کربوهیدراتی و ترکیبات نیتروژن‌دار است (Qin et al., 2010; Ma et al., 2013). همچنین، سرکه چوب می‌تواند با تشکیل یک منبع کربنی در خاک باعث بهبود کیفیت خاک شده و سبب افزایش توسعه ریشه، برگ، ساقه، غده و میوه شود. در مطالعات دیگری نشان داده شده است که استفاده از سرکه چوب، باعث افزایش درصد جوانهزنی در بذر شده و همچنین، باعث افزایش رشد گیاهان و در نهایت باعث تولید بیشتر محصول نیز می‌شود (Abdolahipour and Haghighi, 2019; Ofoe, et al., 2022). در سال‌های اخیر کشف شده که سرکه چوب مشابه ترکیبات تنظیم کننده رشد گیاه عمل می‌کند و با غلظت مناسب تأثیر خوبی بر جوانهزنی بذر دارد (Flematti et al., 2004; Nelson et al., 2012). سرکه چوب می‌تواند عملکرد دانه را افزایش داده و علف‌های هرز را کاهش دهد (Simma et al., 2017). همچنین، شواهد نشان میدهد که اسید پیرولیگنوس حاوی یک ترکیب فعال بیولوژیک به‌نام بوتانولید است که به خانواده جدیدی از فیتوهورمون‌ها معروف به کارریکینولید یا کارریکین تعلق دارد (Dixon et al., 2009; Chiwocha et al., 2009). مکانیسم سیگنال‌دهی و نحوه عملکرد کارریکین‌ها مشابه با فیتوهورمون‌های شناخته شده است (Dixon et al., 2009; Gomz-Roldan et al., 2008). اسید پیرولیگنوس در غلظت مناسب می‌تواند بر رشد و بهره‌وری گیاه تأثیر مثبت بگذارد. علاوه‌براین، کارریکین‌ها مقاوم در برابر حرارت و آبدوست بوده و ماندگاری طولانی دارند. مطالعات نشان داده است که کارریکین‌ها جوانهزنی بذر را تحریک می‌کنند (Chiwocha et al., 2009; Gomez-.Roldan et al., 2008; Flematti et al., 2009; Kulkarni et al., 2010; Nelson, et al., 2012).
بذرها در دوره‌های جوانهزنی اغلب الگوهای پیچیده‌ای را نشان می‌دهند (Bewley et al., 2013) و اکثر آزمایش‌های جوانهزنی بذر در تفسیر و تجزیه و تحلیل نتایج مشکل دارند. جوانهزنی یک واکنش رشد کیفی بذر است که به موقع رخ میدهد، اما بذرها در یک تیمار معین در بازه‌های زمانی مختلف پاسخ می‌دهند. این به وضعیتی منجر می‌شود که درصد جوانهزنی نهایی به تنهایی برای تجزیه و تحلیل مقایسه‌ای مجموعه داده‌ها کافی نیست، مشکلی که تکنیک‌ها و روش‌های مختلف اندازه‌گیری جوانهزنی به‌عنوان راه حل برای آن پیشنهاد شده است(Kader, 2005; Ranal and Santana, 2006). زمان، سرعت، یکنواختی و همزمانی جنبه‌های مهمی هستند که می‌توانند اندازه‌گیری شوند و ما را از پویایی روند جوانهزنی آگاه کنند. از آنجاییکه این ویژگی‌ها با تولید محصول مرتبط هستند، نه تنها برای فیزیولوژیست‌ها، تکنسین‌های بذر و بوم شناسان مهم است، بلکه برای کشاورزان نیز اهمیت دارد. جوانهزنی و رشد اولیه گیاهچه مرحله مهمی در زندگی اکثر گیاهان است و تحمل به شوری برای استقرار، جوانهزنی و رشد گیاهانی که در خاک‌های شور رشد می‌کنند بسیار مهم است. هدف از این مطالعه، بررسی شاخص‌های جوانهزنی و ویژگی‌های فیزیولوژیک بذور نیل در شرایط تنش شوری، از طریق پرایمینگ بذرهای گیاه نیل با غلظت‌های مختلف سرکه چوب پسته است.
مواد و روش‌ها.
این مطالعه به منظور بررسی تأثیر پرایمینگ بذور گیاه نیل با غلظت‌های مختلف سرکه چوب پسته بر شاخص‌های جوانهزنی بذر و همچنین، شاخص‌های رشدی و بیوشیمیایی گیاهچه نیل در شرایط تنش شوری در بهار 1401 در آزمایشگاه گروه زراعت و باغبانی دانشکده کشاورزی دانشگاه جیرفت انجام شد. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد که فاکتور اول، شامل شوری (0، 50، 100 و 150 میلی‌مولار کلرید سدیم)، فاکتور دوم، شامل پرایمینگ (بدون پرایمینگ (شاهد 1)، پرایمینگ بذور با آب مقطر (شاهد2)، پرایمینگ بذور با غلظت‌های 200 و 300 برابر رقت محلول اصلی سرکه چوب پسته) بود. برای انجام تیمار شوری پیش آزمایشی در هفت غلظت شوری (0، 100، 200، 300، 400 ، 500 و 600 میلی‌مولار کلرید سدیم) بر اساس تحقیقات پیشین (Taati et al., 2013) انجام شد اما از آنجائیکه درصد جوانهزنی و رشد گیاهچه‌ها در سطوح شوری 200 میلی‌مولار به بالا بسیار کاهش یافت بنابراین، برای دستیابی به نمونه گیاهی کافی برای بررسی ویژگی‌های مورفولوژیک و بیوشیمیایی گیاهچه سطوح کمتر از 200 میلی‌مولار (50، 100 و 150 میلی‌مولار) برای تیمار شوری استفاده شد. از آنجائیکه در مورد استفاده از سرکه چوب پسته تا کنون گزارشی نشده است برای تعیین غلظت از مقالات پیشین (Dissatian et al., 2018) که غلظت 300 برابر رقت سرکه چوب در پیش تیمار بذور برنج موجب بهبود شاخص‌های رشد و جوانهزنی شده بود، الگوبرداری شد.
به منظور انجام آزمایش، ابتدا بذرها به مدت 10 ثانیه با الکل 70 درصد و سپس با محلول هیپوکلریت سدیم به مدت پنج دقیقه ضدعفونی و سپس با آب مقطر چندین بار شست‌وشو داده شدند. پس از آن به مدت 4 ساعت با سه برابر حجمی از محلول‌های مورد نظر (آب مقطر و غلظت‌های مشخص سرکه چوب پسته) در دمای 25 درجه سانتیگراد پرایمینگ شدند و پس از گذشت مدت زمان پرایمینگ محلول اضافی دور ریخته شد و پس از پنج بار شستشو با آب مقطر، بذرها با محلول قارچکش بنومیل (3 گرم در لیتر) ضدعفونی و توده‌های بذر 50 عددی به پتریدیش‌های حاوی کاغذ صافی (اتوکلاو شده به مدت دو ساعت در دمای 120 درجه سانتیگراد و فشار یک بار) منتقل شدند و با دو میلی‌لیتر محلول کلرید سدیم با غلظت مشخص (0، 50، 100 و 150 میلی‌مولار) تیمار و به دستگاه ژرمیناتور با دمای 30 درجه سانتیگراد با دوره‌های 16 ساعت تاریکی و 8 ساعت روشنایی انتقال داده شدند. پس از گذشت 24 ساعت شمارش بذرهای جوانه‌زده آغاز شد (بذوری که طول ریشه‌چه آنها دو میلی‌متر یا بیشتر بود به عنوان بذر جوانه‌زده در استفاده شدند). شمارش بذرهای جوانه‌زده روزانه ادامه داشت تا زمانی که با گذشت سه روز از آخرین شمارش تغییری در تعداد بذر جوانه‌زده وجود نداشت آزمایش پایان یافت. در طی دوره شمارش بذرها، پتری‌دیش‌ها از نظر رطوبت کنترل شده و پتری‌دیش‌هایی که رطوبت کمی داشتند با تیمار شوری مورد نظر به رطوبت مطلوب رسیدند. در پایان آزمایش ویژگی‌های مربوط به جوانهزنی بذور ارزیابی شد.
ویژگی‌های مربوط به جوانهزنی بذور
درصد جوانهزنی (Percent of Germination)
درصد جوانهزنی از رابطه (1) محاسبه شد که در آن، PG درصد جوانهزنی و Ni تعداد بذر جوانه‌زده در روز آخر شمارش وN تعداد کل بذرها است (Salimi and Ghorbani, 2001).
(رابطه 1) PG=(Ni/N)×100
ضریب سرعت جوانهزنی (Coefficient of Velocity of Germination)
ضریب سرعت جوانهزنی نشان‌دهنده سرعت جوانهزنی است. ارزش آن زمانی افزایش می‌یابد که تعداد بذرهای جوانه‌زده افزایش و زمان لازم برای جوانهزنی کاهش یابد. ضریب سرعت جوانهزنی از رابطه (2) محاسبه شد که در این رابطه G1 –Gn تعداد بذر جوانه‌زده از اول تا پایان آزمون است (Ranal and De Santana, 2006).
(رابطه 2)
CVG=(G1+G2+…+Gn)/((1×G1)+(2×G1)+ (n×Gn))
سرعت جوانهزنی روزانه (Daily Germination Speed) .سرعت جوانهزنی روزانه عکس متوسط جوانهزنی روزانه است و از رابطه (3) محاسبه شد که در این رابطه DGS سرعت جوانهزنی روزانه و MDG متوسط جوانهزنی روزانه است (Maguire, 1962).
(رابطه 3) DGS=1/MDG
متوسط جوانهزنی روزانه (Mean Daily Germination)
متوسط جوانهزنی روزانه که شاخصی از سرعت جوانهزنی روزانه است، از رابطه (4) تعیین شد. که در این رابطه FGP درصد جوانهزنی نهایی و D تعداد روز تا رسیدن به حداکثر جوانهزنی نهایی (طول دوره اجرای آزمون) است (Huntr et al., 1984).
(رابطه 4) MDG=FGP/D
شاخص وزنی بنیه گیاهچه
شاخص وزنی بنیه گیاهچه با استفاده از داده‌های طول گیاهچه، وزن خشک گیاهچه و درصد جوانهزنی بذر، شاخص طولی و وزنی بنیه گیاهچه از رابطه (5) محاسبه شدند (Hampton and Tekrony, 1995).
(رابطه 5)
وزن خشک گیاهچه×درصد جوانهزنی = شاخص وزنی بنیه گیاهچه
اندازه‌گیری رشد رویشی گیاهچه
پنج گیاهچه از هر پتری‌دیش به‌طور تصادفی انتخاب و میانگین طول ریشه‌چه، ساقه‌چه و کل گیاهچه‌ها با استفاده از کولیس ورنیه دیجیتال اندازه‌گیری شد. برای ارزیابی وزن‌تر گیاهچه از هر پتری‌دیش 20 گیاهچه با ترازوی دیجیتال (با دقت 0001/0) وزن شد. وزن خشک آنها نیز پس از مدت 24 ساعت در آون با دمای70 درجه سانتیگراد اندازه‌گیری شد.
مقدار قند کل
به‌منظور ارزیابی مقدار قند کل، ابتدا 02/0 گرم نمونه بافت تر برگ وزن شد و هر نمونه با دو میلی‌لیتر آب دوبار تقطیر در هاون چینی سائیده و به مدت 20 دقیقه در بن‌ماری 100 درجه سانتیگراد قرار داده شدند. پس از سرد شدن به مدت 15 دقیقه در g 8000 سانتریفیوژ و سپس به 100 میکرولیتر از عصاره،1900 میکرولیتر اسید سولفوریک غلیظ اضافه و جذب نوری نمونه‌ها در طول موج 315 نانومتر با استفاده از اسپکتروفتومتر (Perkin Elmer, USA) قرائت شد. درضمن از گلوکز برای رسم منحنی استاندارد استفاده شد و شاهد شامل 100 میکرولیتر آب دوبار تقطیر، 1900 میکرولیتر اسید سولفوریک غلیظ بود. مقدار قند کل در هر نمونه بر حسب گرم بر وزن تر محاسبه و گزارش شد (Albalasmeh et al., 2013).
ارزیابی آنتوسیانین برگ
به‌منظور تعیین مقدار آنتوسیانین، 02/0 گرم از بافت تازه در هاون چینی با دو میلی‌لیتر متانول اسیدی (متیل الکل و کلریدریک اسید خالص با نسبت حجمی 1:99) کاملاً سائیده و عصاره در میکروتیوب دو میلی‌لیتری ریخته و به مدت 24 ساعت در تاریکی و دمای 25 درجه سانتیگراد قرار داده شد. سپس عصاره را به مدت 10 دقیقه در g 4000 سانتریفیوژ و جذب محلول روئی با استفاده از اسپکتروفتومتر در طول موج 550 نانومتر خوانده شد (Wanger, 1979). مقدار آنتوسیانین با استفاده از رابطه (6) به‌دست آمد. که در این فرمولA: مقدار یا شدت جذب، ε: ضریب خاموشی معادل33000 mMcm- 1، b: عرض کوت یا سلول اندازه‌گیری برابر با یک سانتی‌متر و C: مقدار آنتوسیانین بر حسب مول بر گرم وزن تر گیاه است.
(رابطه 6) A=εbc
سنجش مقدار رادیکالهای آزاد اکسیژن (ROS).
به‌منظور اندازه‌گیری رادیکالهای آزاد اکسیژن، ابتدا 02/0 گرم از بافت برگ را درون هاون چینی ریخته و بر روی یخ کاملاً ساییده و سپس دو میلی‌لیتر بافر فسفات سدیم 50 میلی‌مولار با pH،4/7 اضافه شد و محلول همگن حاصل درون میکروتیوپ ریخته شد و سپس به مدت 20 دقیقه در g 10000 و در دمای چهار درجه سانتیگراد سانتریفیوژ شد. سپس به 100 میکرولیتر از عصاره حاصل، 900 میکرولیتر معرف زایلنول اورنج اسیدی تازه اضافه و جذب نوری محلول حاصل در طول موج 560 نانومتر خوانده شد. از غلظت‌های مختلف 30 درصد H2O2 برای رسم منحنی استاندارد استفاده و نتایج حاصل بر حسب میکرومول بر گرم وزن تر محاسبه شد (Tirani and Haghjou, 2019).
سنجش مالون‌دی‌آلدئید (MDA)
به‌منظور اندازه‌گیری MDA، ابتدا 02/0 گرم از بافت تازه برگ در هاون چینی روی یخ کاملاً سائیده و دو میلی‌لیتر بافر فسفات (50 میلی‌مولار، pH برابر 8/7) به آن افزوده شد. پس از همگن شدن درون اپندروف ریخته و طی مدت زمان 20 دقیقه در g 10000 و در دمای 4 درجه سانتیگراد سانتریفوژ شد. 500 میکرولیتر محلول TCA – TBA به 500 میلی‌لیتر محلول رویی افزوده شد. مخلوط به دست‌آمده به مدت 20 دقیقه در دمای 90 درجه سانتیگراد قرار داده شد. در نهایت شدت جذب محلول مورد نظر در طول موج‌های 532 و 600 نانومتر توسط اسپکتروفتومتر خوانده شد ضریب خاموشی برای محاسبه غلظت MDA معادلmMcm-1 155/0 بود و مقادیر بر حسب وزن تر محاسبه و ارائه شدند (Tirani and Haghjou, 2019)
آنالیز داده‌ها.
به‌منظور تجزیه واریانس داده‌ها و مقایسه میانگین‌ها بر اساس آزمون چند دامنه‌ای دانکن از نرم‌افزار SAS، برای تعیین همبستگی بین صفات از نرم افزار Minitab استفاده و رسم نمودارها با نرم‌افزار Excel انجام شد.
نتایج و بحث
بررسی شاخص‌های جوانهزنی
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تأثیر ساده شوری و پرایمینگ بذرها و همچنین، تأثیر متقابل آنها تاثیر معنیداری بر شاخص‌های جوانهزنی مورد مطالعه داشت. سطوح شوری، پرایمینگ بذرها با سطوح مختلف سرکه چوب پسته و تأثیر متقابل آنها به طور معنیداری و در سطح یک درصد بر اساس آزمون دانکن درصد جوانهزنی، ضریب سرعت جوانهزنی، سرعت جوانهزنی، متوسط زمان جوانهزنی را تحت تأثیر قرار دادند همچنین، سطوح شوری و تأثیر متقابل شوری و پرایمینگ بذرها شاخص وزنی بنیه بذر را به طور معنیداری تحت تأثیر قرار دادند (جدول 1).
جدول 1- تجزیه واریانس تأثیر شوری، پرایمینگ بذور و تأثیر متقابل آنها بر شاخص‌های جوانهزنی گیاهچه نیل
Table 1- Variance analysis of the effect of salinity, seed priming and their interaction on germination indicators of indigo seedling
|
|
|
میانگین مربعات |
||||
|
منابع تغییرات |
درجه آزادی |
درصد جوانه زنی |
ضریب سرعت جوانهزنی |
سرعت جوانهزنی |
متوسط زمان جوانهزنی |
شاخص وزنی بنیه گیاهچه |
|
شوری |
3 |
**31/337 |
**22/0 |
**06/654 |
**78/1 |
**59/2 |
|
پرایمینگ |
3 |
**22/140 |
**04/0 |
**28/230 |
**46/0 |
ns 44/ 0 |
|
شوری *پرایمینگ |
9 |
**40/38 |
**01/0 |
**11/40 |
**02/0 |
*38/0 |
|
خطا |
30 |
74/5 |
003/0 |
98/2 |
025/0 |
17/0 |
|
ضریب تغییرات |
- |
91/2 |
61/9 |
90/5 |
10/9 |
42/6 |
* *و * به ترتیب نشان دهنده اختلاف معنی‌دار تیمارها در سطح 1 و 5 درصد بر اساس آزمون چند دامنه‌ای دانکن است.
** and * indicate a significant difference between the treatments at the 1 and 5% level, respectively, based on Duncan's multiple range test.
درصد جوانهزنی
تغییرات درصد جوانهزنی به عنوان یک شاخص مهم جوانهزنی در شرایط تنش پذیرفته شده است. سطوح شوری 50، 100 و 150 میلی‌مولار به ترتیب 4، 6 و 29 درصد جوانهزنی را نسبت به شرایط عادی کاهش دادند (جدول 2). محققان پیشین نیز گزارش کردند که با افزایش سطح شوری درصد جوانهزنی بذر در کرفس کاهش یافت (Fathi and Seyedi, 2021). در شرایط شوری 50، میلی‌مولار، پرایمینگ بذرها با سرکه چوب 200 برابر رقت 5 درصد جوانهزنی را افزایش داد. پرایمینگ بذرها با سرکه چوب 300 و 200 برابر رقت در شرایط شوری 100 و 150 میلی‌مولار تأثیرات بهبود دهنده‌ای بر درصد جوانهزنی داشتند. به طوریکه در شرایط شوری 100 میلی‌مولار، به ترتیب 7 و 10 درصد و در شرایط شوری 150 میلی‌مولار به ترتیب 30 و 31 درصد جوانهزنی را افزایش دادند. بنابراین، به نظر می‌رسد غلظت‌های مختلف سرکه چوب پسته با افزایش شوری تأثیرات بهبود دهندگی بیشتری بر درصد جوانهزنی داشتند و تفاوت معنیداری بین غلظت‌های 300 و 200 برابر رقت سرکه چوب بر درصد جوانهزنی مشاهده نشد (جدول 2). نتایج تحقیقی (Dissatian et al., 2018) نشان داد کاربرد سرکه چوب صنوبر تأثیر قابل توجهی در افزایش جوانهزنی بذر سه رقم برنج داشته است. مطالعات قبلی نشان داد که پرایمینگ بذر گوجه‌فرنگی با سرکه چوب (غلظت 2:100) موجب افزایش جوانهزنی شد. چندین مطالعه نتایج مشابهی را برای بذرهای گونه‌های مختلف زراعی تیمار شده با سرکه چوب نشان داده‌اند (Wang et al., 2019; Grewal and Abbey Gunupuru, 2018). به نظر می‌رسد پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته در شرایط تنش شوری از طریق نرم کردن پوسته بذر سبب خروج سریع‌تر ریشه‌چه و افزایش درصد جوانهزنی شده است (Abdolahipour and Haghighi, 2019).
ضریب سرعت جوانهزنی.
متناسب با افزایش سطح شوری ضریب سرعت جوانهزنی کاهش یافت و پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته سبب افزایش ضریب سرعت جوانهزنی نسبت به بذرهای پرایم نشده شد. سطوح شوری 50، 100 و 150 میلی‌مولار به ترتیب 39، 43 و 53 درصد ضریب سرعت جوانهزنی را نسبت به شراط عادی کاهش دادند (جدول 2). در شرایط عادی و تنش شوری 50 میلی‌مولار پرایمینگ بذرها با آب مقطر، سرکه چوب پسته 300 و 200 برابر رقت ضریب سرعت جوانهزنی را نسبت به بذرهای پرایم نشده به‌طور غیر معنیداری افزایش داد. سرکه چوب پسته 300 و 200 برابر رقت در شرایط تنش شوری 100 میلی‌مولار به ترتیب 7 و 10 درصد و در شرایط تنش شوری 150 به ترتیب 30 و 31 درصد ضریب سرعت جوانهزنی را نسبت به بذرهای پرایم نشده به‌طور معنیداری افزایش دادند. کاهش سرعت جوانهزنی با افزایش تنش شوری در سیاه‌دانه، شنبلیله، شاهدانه و کنگرفرنگی (جوادی و همکاران، 1393) گزارش شده است. نتایج تحقیقات اخیر نیز نشان داد که سرکه چوب یک عامل پرایمینگ قوی برای جوانهزنی سریع و یکنواخت سبز شدن بذر در برنج بوده است (Dissatian et al., 2018). وانگ و همکاران (Wang et al., 2019) نیز بیان کردند ترکیب شیمیایی سرکه چوب پیچیده است و جدا از کارینکین‌ها این ترکیب سرشار از ترکیبات آلی دیگر از جمله اسیدهای آلی و مشتقات الکل است که بر جوانهزنی و رشد گیاهچه تأثیر دارد.
جدول 2- مقایسه میانگین برخی از شاخص‌های جوانهزنی گیاهچه نیل تحت پرایمینگ بذرها در شرایط تنش شوری
Table 2- Average comparison of some germination indices of indigo seedling under seed priming under salt stress conditions
|
تیمارها |
درصد جوانهزنی |
ضریب سرعت جوانهزنی |
سرعت جوانهزنی |
متوسط زمان جوانهزنی (روز) |
شاخص وزنی بنیه گیاهچه |
||
|
کلرید سدیم |
پیشتیمار |
||||||
|
شاهد |
بدون پیشتیمار |
abc 33/85 |
a 80/0 |
ab 61/37 |
g 24/1 |
bcd 51/6 |
|
|
آب مقطر |
abc 00/86 |
abc 73/0 |
bcd 28/35 |
fg 38/1 |
abcd 53/6 |
||
|
سرکه چوب (1:300) |
a 00/90 |
a 81/0 |
ab 29/38 |
g 24/1 |
abcd 56/6 |
||
|
سرکه چوب (1:200) |
ab 33/89 |
a 83/0 |
a 18/40 |
g 20/1 |
a 38/7 |
||
|
mM50 |
بدون پیشتیمار |
cde 00/82 |
f 49/0 |
f 86/21 |
bc 05/2 |
abc 84/6 |
|
|
آب مقطر |
bcd 67/84 |
ab 77/0 |
bc 50/36 |
fg 31/1 |
abcd 66/6 |
||
|
سرکه چوب (1:300) |
cde 33/81 |
bcd67/0 |
d 82/32 |
ef 55/1 |
abcd 62/6 |
||
|
سرکه چوب (1:200) |
abc 00/86 |
ab 76/0 |
ab 00/38 |
fg 32/1 |
abcd 77/6 |
||
|
mM100 |
بدون پیشتیمار |
de 00/80 |
fg 46/0 |
fg 43/19 |
bc 19/2 |
abc 99/6 |
|
|
آب مقطر |
cde 00/82 |
de 59/0 |
cd 68/33 |
de 72/1 |
ab 18/7 |
||
|
سرکه چوب (1:300) |
abc 33/85 |
ef 53/0 |
e 36/28 |
cd 92/1 |
abc 92/6 |
||
|
سرکه چوب (1:200) |
ab 00/88 |
cd 64/0 |
bc 69/36 |
ef 56/1 |
abc 00/7 |
||
|
mM150 |
بدون پیشتیمار |
g 67/60 |
g 38/0 |
h 88/12 |
a 63/2 |
e 87/4 |
|
|
آب مقطر |
f 67/74 |
fg 44/0 |
g 02/18 |
b 26/1 |
cd 17/6 |
||
|
سرکه چوب (1:300) |
ef 67/78 |
fg 47/0 |
g 02/18 |
bc 15/2 |
d 98/5 |
||
|
سرکه چوب (1:200) |
e 33/79 |
fg 48/0 |
fg 27/20 |
bc 10/2 |
d 97/5 |
||
حروف متفاوت در هر ستون نشان دهنده عدم اختلاف معنی‌دار بین تیمارها است.
Different letters in each column indicate no significant difference between treatments
سرعت جوانهزنی.
سطوح شوری 50، 100 و 150 میلی‌مولار به طور معنیداری و به ترتیب 42، 48 و 66 درصد سرعت جوانهزنی را نسبت به شراط عادی کاهش دادند (جدول 2). پرایمینگ بذرها با آب مقطر، سرکه چوب پسته 300 و 200 برابر رقت در شرایط تنش شوری 50 میلی‌مولار به ترتیب 67، 50 و 74 درصد، در شرایط تنش شوری 100 میلی‌مولار 73، 46 و 79 درصد و در شرایط تنش شوری 150 میلی‌مولار 40، 40 و 57 درصد سرعت جوانهزنی را نسبت به بذرهای پرایم نشده به‌طور معنیداری افزایش دادند (جدول 2). سرکه چوب ممکن است جذب آب را تسهیل کند و فعالیت‌های متابولیکی را برای جوانهزنی زود هنگام بذر و ظهور ریشه‌چه افزایش دهد (Ofoe et al., 2022).
متوسط زمان جوانهزنی
سطوح شوری 50، 100 و 150 میلی‌مولار به طور معنیداری و به ترتیب 65، 77 و 112 درصد متوسط زمان جوانهزنی را نسبت به شرایط عادی افزایش دادند (جدول 2). پرایمینگ بذرها در شرایط تنش شوری 100 و 150 میلی‌مولار سبب بهبود متوسط زمان جوانهزنی شد. در شرایط تنش شوری 100 میلی‌مولار پرایمینگ بذرها با آب مقطر و سرکه چوب 200 برابر رقت به طور معنیداری و به ترتیب متوسط زمان جوانهزنی را تا 20 و 29 درصد نسبت به بذرهای پرایم نشده کاهش دادند (جدول 2). پرایمینگ بذرها با آب مقطر، سرکه چوب پسته 300 و 200 برابر رقت در شرایط تنش شوری 150 میلی‌مولار به ترتیب تا 14، 18 و 20 درصد، متوسط زمان جوانهزنی را نسبت به بذرهای پرایم نشده به‌طور معنیداری افزایش دادند. شوری از طریق کاهش جذب آب توسط بذرها سبب تنش خشکی خواهد شد و تحقیقات نشان داد در دانه‌های کلزا (Akbari and Abadi, 2007) و گندم (Aydin et al., 2015) که تحت تنش خشکی بودند، زمان بیشتری برای جوانهزنی مورد نیاز بود.
شاخص وزنی بنیه گیاهچه
شاخص وزنی بنیه گیاهچه در شرایط تنش شوری 50 و 100 میلی‌مولار تفاوت معنیداری با شرایط عادی نداشت اما در تنش شوری 150 میلی‌مولار 25 درصد کاهش یافت. در شرایط عادی پرایمینگ بذرها با سرکه چوب 200 برابر رقت به طور معنیداری و تا 13 درصد شاخص وزنی بنیه گیاهچه را افزایش داد. در شرایط تنش شوری 50 و 100 میلی‌مولار شاخص وزنی بنیه گیاهچه در بذرهای پرایمینگ شده تفاوت معنیداری با بذرهای پرایم نشده نداشت، اما در شرایط تنش شوری 150 میلی‌مولار پرایمینگ بذرها با سرکه چوب 200 برابر رقت به طور معنیداری و تا 23 درصد شاخص وزنی بنیه گیاهچه را نسبت به بذرهای پرایم نشده افزایش داد (جدول 2). نتایج تحقیقات نشان داد پرایمینگ بذرهای برنج با سرکه چوب نه تنها بنیه بذر و سرعت سبز شدن را به‌طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد بلکه پنجه‌زنی را در طول رشد اولیه گیاه افزایش داده، همچنین، بر ویژگی‌های رشد گیاه در مراحل پایانی رشد تأثیر داشته و در نتیجه سبب افزایش تعداد خوشه و عملکرد دانه برنج شده است (Zhang et al., 2022). به نظر می‌رسد هورمون کارریکین موجود در سرکه چوب پسته از طریق افزایش طول ریشه‌چه سبب بهبود جذب مواد غذایی از ریشه و افزایش شاخص وزنی بنیه گیاهچه شده است (Nelson, et al., 2012).
بررسی ویژگی‌های مورفولوژیک گیاهچه.
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تأثیر ساده شوری و پرایمینگ بذرها و همچنین، آثار متقابل آنها تأثیر معنیداری بر طول ریشه‌چه و گیاهچه و همچنین، وزن تر گیاهچه داشت. سطوح شوری، پرایمینگ بذرها با سطوح مختلف سرکه چوب پسته و تأثیر متقابل آنها به طور معنیداری و در سطح یک درصد بر اساس آزمون دانکن طول ریشه‌چه و گیاهچه و همچنین، وزن تر گیاهچه را تحت تأثیر قرار دادند. همچنین، سطوح شوری و تأثیر متقابل شوری و پرایمینگ بذرها به طور معنی‌دار و در سطح یک درصد بر اساس آزمون دانکن طول ساقه‌چه و وزن خشک گیاهچه را تحت تأثیر قرار دادند (جدول 3).
جدول 3- تجزیه واریانس تأثیر شوری، پرایمینگ بذور و تأثیر متقابل آنها بر ویژگی‌های مورفولوژیک گیاهچه نیل
Table 3- Variance analysis of the effect of salinity, seed priming and their interaction on the morphological characteristics of indigo seedling
|
|
|
|
میانگین مربعات |
||||
|
منابع تغییرات |
درجه آزادی |
طول ریشه‌چه |
طول ساقه‌چه |
طول گیاهچه |
وزن تر گیاهچه |
وزن خشک گیاهچه |
|
|
شوری |
3 |
**21/510 |
89**/787 |
**28/2527 |
**0560/0 |
**0001/0 |
|
|
پیش تیمار |
3 |
**99/11 |
ns 37/1 |
**62/16 |
**0083/0 |
ns 00004/0 |
|
|
شوری* تیمار |
9 |
46**/6 |
**60/8 |
**16/25 |
**0156/0 |
**00004/0 |
|
|
خطا |
30 |
42/0 |
75/0 |
04/1 |
0250/0 |
00002/0 |
|
|
ضریب تغییرات |
- |
87/6 |
48/4 |
55/3 |
36/4 |
71/5 |
|
ns و ** به ترتیب نشان دهنده عدم اختلاف معنی‌دار و اختلاف معنی‌دار (p≤0.01) تیمارها بر اساس آزمون چند دامنه‌ای دانکن است
ns and ** respectively indicate no significant difference and significant difference (p≤0.01) of the treatments based on Duncan's multiple range tes
طول ریشه‌چه، ساقه‌چه و گیاهچه.
متناسب با افزایش سطح شوری طول ریشه‌چه، ساقه‌چه و گیاهچه کاهش یافت. سطوح شوری 50، 100 و 150 میلی‌مولار به ترتیب 52، 54 و 72 درصد طول ریشه‌چه، 25، 34 و 61 درصد طول ساقه‌چه و 34، 41 و 65 درصد طول گیاهچه را نسبت به شراط عادی کاهش دادند (جدول 4). در شرایط عادی بیشترین طول ریشه‌چه و ساقه‌چه به پرایمینگ بذرها با غلظت 200 برابر رقت سرکه چوب تعلق داشت. در شرایط عادی پرایمینگ بذرها با آب مقطر، سرکه چوب پسته 300 و200 برابر رقت به ترتیب، 45، 110 و 35 درصد طول ریشه‌چه، 12، 8 و 15 درصد طول ساقه‌چه و 24، 19 و 22 درصد طول گیاهچه را نسبت به بذرهای پرایم نشده افزایش داد. در شرایط شوری 50 میلی‌مولار پرایمینگ بذرها با آب مقطر، سرکه چوب پسته 300 و200 برابر رقت به ترتیب، 25، 30 و 19 درصد طول ریشه‌چه را نسبت به بذرهای پرایم نشده افزایش داد اما تأثیر معنیداری بر طول ساقه‌چه نداشتند و طول گیاهچه نیز تنها توسط پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته 300 برابر رقت به طور معنی‌دار و تا 12 درصد نسبت به بذرهای پرایم نشده افزایش یافت. پرایمینگ های مختلف بذرها تأثیر مثبت معنیداری بر طول ریشه‌چه نسبت به بذرهای پرایم نشده در شرایط شوری 100 میلی‌مولار نداشتند و طول ساقه‌چه و گیاهچه را به طور معنیداری کاهش دادند. در شرایط شوری 150 میلی‌مولار نیز پرایمینگ بذرها با آب مقطر طول ریشه‌چه، ساقه‌چه و گیاهچه را به ترتیب تا 24، 18 و 16 درصد نسبت به بذور پرایم نشده افزایش دادند اما پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته 300 برابر رقت تأثیر معنی‌دار مثبتی بر طول ریشه‌چه، ساقه‌چه و گیاهچه نسبت به بذور پرایم نشده نشان نداد و پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته 200 برابر رقت به طور معنیداری بر طول ساقه‌چه و گیاهچه را نسبت به بذور پرایم نشده کاهش داد. پس از تحمل سطح شوری، کاهش رشد ریشه‌چه و گیاهچه می‌تواند با سمیت NaCl و عدم تناسب در جذب عناصر غذایی توسط گیاهچه‌ها مرتبط باشد. گزارش شده است که شوری به‌طور قابل توجهی باعث کاهش جذب آب و عناصر غذایی، رشد ریشه‌چه و گیاهچه می‌شود (Cirka et al., 2021). کاهش طول ریشه‌چه، ساقه‌چه و گیاهچه با افزایش سطح شوری مطابق با نتایج مخققان پیشین روی لوبیا (Tania et al., 2022) و کرفس (Fathi and Seyedi, 2021) است. همچنین، نتایج ما در استفاده از سرکه چوب پسته در شرایط عادی متناسب با نتایج محققان پیشین است که گزارش کردند پرایمینگ بذرها با سرکه چوب صنوبر سبب افزایش طول ریشه، ساقه و گیاه در برنج (Zhang et al., 2022) و همچنین، گوجه‌فرنگی و فلفل شیرین (Luo et al., 2019) شد. بنابراین، پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته 200 برابر رقت در شرایط عادی و 300 برابر غلظت در شرایط شوری 50 میلی‌مولار تأثیرات بهبود دهنده‌ای بر طول ریشه‌چه، ساقه‌چه و گیاهچه داشت.
وزن تر و خشک گیاهچه.
وزن تر گیاهچه در سطح شوری 50 میلی‌مولار 21 درصد نسبت به شاهد افزایش داشت در حالیکه در سطوح شوری 100 و 150 میلی‌مولار به ترتیب 5/1 و 36 درصد کاهش یافت. همچنین، سطوح شوری 50، 100 و 150 میلی‌مولار به ترتیب 9، 14 و 5 درصد وزن خشک گیاهچه را نسبت به شاهد افزایش دادند (جدول 4). پرایمینگ بذرها با آب مقطر، سرکه چوب پسته 300 و200 برابر رقت در شرایط عادی و شوری 100 میلی‌مولار تأثیر معنیداری بر وزن تر گیاهچه نداشت با این وجود در شرایط عادی به ترتیب، 3، 6 و 6 درصد وزن تر گیاهچه را نسبت به بذرهای پرایم نشده افزایش دادند. پرایمینگ بذرها با آب مقطر 11 درصد وزن تر گیاهچه را در شرایط شوری50 میلی‌مولار نسبت به بذرهای پرایم نشده افزایش داد و پرایمینگ بذرها با مقطر، سرکه چوب پسته 300 و200 برابر رقت در شرایط تنش شوری 150 میلی‌مولار تأثیر معنیداری بر وزن تر و خشک گیاهچه داشت و به ترتیب، 67، 50 و 31 درصد وزن تر گیاهچه را نسبت به بذرهای پرایم نشده افزایش دادند. یکی از ویژگی‌های مطلوب برای ارزیابی تأثیر تنش شوری در گیاهچه‌های گیاهان، تعیین وزن تر و خشک گیاه است. روند عمومی که گیاهچه‌های در شرایط تنش با آن روبه رو هستند، کاهش وزن تر و خشک است. طبق نتایج این پژوهش وزن تر گیاهچه‌هایی که بذرهای آنها پرایم نشده بود در شوری 150 میلی‌مولار به طور معنیداری کاهش یافت در حالیکه در شوری 50 میلی‌مولار نه تنها وزن تر این گیاهچه‌ها کاهش نیافت بلکه به طور معنیداری افزایش پیدا کرد که نشان دهنده متحمل بودن نسبی این گیاه به شوری است. در تنش شوری 150 میلی‌مولار وزن تر گیاهچه‌های پرایمینگ شده با همه تیمارها به طور بسیار معنیداری افزایش پیدا کرد. نتایج مشابه در آزمایشات سایر پژوهشگران نیز مشاهده شده است که شوری باعث کاهش وزن تر گیاهچه کرفس در مقایسه با شاهد شد (Fathi and Seyedi, 2021). محققان پیشین (Luo et al., 2019) دریافتند پرایمینگ بذرهای گوجه‌فرنگی و فلفل شیرین با سرکه چوب صنوبر سبب افزایش وزن زیست توده ریشه و اندام هوایی شد. افزایش رشد ریشه در تأثیر تیمار با سرکه چوب به افزایش جذب و انتقال عناصر معدنی در گیاه نسبت داده شده است (Wang et al., 2019). کشف کارریکین‌ها در اسید پیرولیگنوس یا سرکه چوب انقلابی در استفاده از آن در تولید محصولات زراعی ایجاد کرده است زیرا فعالیت‌های سیگنال‌دهی و بیوفیزیولوژیک آن در گیاهان شبیه هورمون‌های گیاهی شناخته شده است (Dixon et al., 2009; Chiwocha et al., 2009; Flematti et al., 2009; Ofoe et al., 2022).
جدول 4- مقایسه میانگین ویژگی‌های مورفولوژیک گیاهچه نیل تحت پرایمینگ بذرها و شرایط تنش شوری
Table 4- Comparison of the average morphological characteristics of indigo seedling under the seed priming and salt stress conditions
|
تیمارها |
طول ریشه چه (cm) |
طول ساقه‌چه (cm) |
طول گیاهچه (cm) |
وزن تر گیاهچه (g) |
وزن خشک گیاهچه (g) |
|
|
کلرید سدیم |
پیشتیمار |
|||||
|
شاهد |
بدون پیشتیمار |
c 45/14 |
c 55/27 |
b 42 |
bcd 66/0 |
bc 076/0 |
|
آب مقطر |
a 01/21 |
ab 88/30 |
a 88/51 |
bcd 68/0 |
bc 076/0 |
|
|
سرکه چوب (1:300) |
ab 39/20 |
b 68/29 |
a 06/50 |
bc 70/0 |
c 073/0 |
|
|
سرکه چوب (1:200) |
b 44/19 |
a 62/31 |
a 06/51 |
bc 69/0 |
ab 083/0 |
|
|
mM50 |
بدون پیشتیمار |
de 65/6 |
de 65/20 |
a 64/27 |
a 80/0 |
ab 083/0 |
|
آب مقطر |
e 33/8 |
e 33/20 |
a 08/29 |
b 71/0 |
abc 079/0 |
|
|
سرکه چوب (1:300) |
d 94/9 |
d 94/21 |
a 06/31 |
a 79/0 |
abc 081/0 |
|
|
سرکه چوب (1:200) |
de 46/8 |
de 46/20 |
a 77/28 |
bcd 68/0 |
abc 077/0 |
|
|
mM100 |
بدون پیشتیمار |
e 62/6 |
f 28/18 |
a 90/24 |
cd 65/0 |
a 087/0 |
|
آب مقطر |
e 75/6 |
gh 56/14 |
a 32/21 |
d 63/0 |
a 088/0 |
|
|
سرکه چوب (1:300) |
ef 23/6 |
g 89/15 |
a 12/22 |
d 64/0 |
abc081/0 |
|
|
سرکه چوب (1:200) |
ef 19/6 |
hi 54/13 |
a 73/19 |
bcd 67/0 |
abc 080/0 |
|
|
mM150 |
بدون پیشتیمار |
gh 11/4 |
j 77/10 |
a 88/14 |
f 42/0 |
abc 080/0 |
|
آب مقطر |
fg 08/5 |
i 54/12 |
a 62/17 |
cd 70/0 |
ab 083/0 |
|
|
سرکه چوب (1:300) |
h 43/3 |
j 04/11 |
a 48/14 |
d 63/0 |
bc 076/0 |
|
|
سرکه چوب (1:200) |
h48/3 |
j 96/9 |
a 43/13 |
e 55/0 |
bc 075/0 |
|
حروف متفاوت در هر ستون نشان دهنده عدم اختلاف معنی‌دار بین تیمارها است.
Different letters in each column indicate no significant difference between treatments.
بررسی ویژگی‌های بیوشیمیایی گیاهچه.
سطوح شوری، پرایمینگ بذرها و تأثیر متقابل آنها تأثیر معنیداری در سطح یک درصد بر مقدار قندهای محلول کل، آنتوسیانین و مالون‌دی‌آلدهید (MDA) داشتند. پرایمینگ بذرها تاثیر معنیداری بر رادیکالهای آزاد اکسیژن (ROS) نداشت اما سطوح شوری و تأثیر متقابل سطوح شوری و پرایمینگ بذرها به ترتیب تأثیر معنیداری در سطح پنج و یک درصد بر ROS داشتند (جدول 5).
قندهای محلول کل و آنتوسیانین.
سطوح شوری 50، 100 و 150 میلی‌مولار به ترتیب مقدار قند محلول کل را 45، 64 و 45 درصد نسبت به شراط نرمال افزایش دادند. در شرایط شوری50 میلی‌مولار پرایمینگ بذرها با آب مقطر، سرکه چوب پسته 300 و200 برابر رقت به ترتیب مقدار قند محلول کل را 9، 31 و 13 درصد نسبت به بذرهای پرایم نشده کاهش دادند. در تنش شوری 150 میلی‌مولار پرایمینگ بذرها با آب مقطر مقدار آنتوسیانین، را نسبت به بذرهای پرایم نشده تا 42 درصد افزایش داد. پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته 300 و 200 برابر رقت در شرایط شوری 150 میلی‌مولار به ترتیب و به طور معنیداری مقادیر آنتوسیانین را 25 و 17 درصد افزایش نسبت به بذرهای پرایم نشده کاهش دادند. بین مقدار قندهای محلول و آنتوسیانین رابطه منفی معنیداری (*320/0-) مشاهده شد (جدول 6).
جدول 5- تجزیه واریانس تأثیر شوری، پرایمینگ بذور و تأثیر متقابل آنها بر ویژگی‌های بیوشیمیایی گیاهچه نیل
Table 5- Analysis of variance of the effect of salinity, seed priming and their interaction on the biochemical characteristics of indigo seedling.
|
|
|
میانگین مربعات |
|||
|
منابع تغییرات |
درجه آزادی |
قند محلول کل |
آنتوسیانین |
رادیکالهای آزاد اکسیژن |
مالون دی آلدهید |
|
شوری |
3 |
**044/0 |
**027/0 |
*61/372 |
**39/0 |
|
پیش تیمار |
3 |
**007/0 |
**0091/0 |
ns 005/182 |
**50/0 |
|
شوری*تیمار |
9 |
**008/0 |
**080/0 |
**87/290 |
**66/0 |
|
خطا |
30 |
001/0 |
0005/0 |
42/97 |
04/0 |
|
ضریب تغییرات |
- |
54/10 |
67/15 |
28/6 |
88/14 |
**و * به ترتیب نشان دهنده اختلاف معنی‌دار تیمارها در سطح 1 و 5 درصد بر اساس آزمون چند دامنه‌ای دانکن است.
** and * indicate a significant difference between the treatments at the 1 and 5% level, respectively, based on Duncan's multiple range test.
جدول 6- همبستگی بین صفات بیوشیمیایی گیاهچه نیل تحت پرایمینگ بذرها و شرایط تنش شوری
Table 7- Correlation between biochemical traits of indigo seedling under seed priming and salt stress conditions
|
|
آنتوسیانین |
قندهای محلول |
مالون‌دی‌آلدئید |
|
قندهای محلول |
*320/0- |
|
|
|
مالون‌دی‌آلدئید |
ns148/0- |
ns162/0 |
|
|
رادیکالهای آزاد اکسیژن |
ns130/0- |
ns242/0 |
**438/0 |
ns ، **و*به ترتیب نشان دهنده عدم اختلاف معنی‌دار و اختلاف معنی‌دار تیمارها در سطح 1 و 5 درصد بر اساس آزمون چند دامنه‌ای دانکن است.
ns, ** and * respectively indicate no significant difference and significant difference between treatments at 1 and 5% level based on Duncan's multi-range test.
در شرایط شوری 100 میلی‌مولار پرایمینگ بذرها با آب مقطر و سرکه چوب پسته 300 برابر رقت به ترتیب مقدار قند محلول کل را به طور معنی‌دار 11 و 28 درصد نسبت به بذرهای پرایم نشده کاهش دادند. در شرایط شوری 150 میلی‌مولار، تفاوت معنیداری در مقدار قند محلول کل گیاهچه‌های حاصل از بذرهای پرایم نشده و پرایم شده با سرکه چوب پسته 300 و 200 برابر رقت مشاهده نشد. در شرایط شوری 150 میلی‌مولار پرایمینگ بذرها با آب مقطر مقدار قندهای محلول را نسبت به بذرهای پرایم نشده تا 13 درصد افزایش داد (جدول 7).
جدول 7- مقایسه میانگین ویژگی‌های بیوشیمیایی گیاهچه نیل تحت پرایمینگ بذرها و شرایط تنش شوری
Table 6- Comparison of the average biochemical characteristics of indigo seedling under seed priming and salt stress conditions
|
تیمارها |
قند محلول کل (mg/g fw) |
آنتوسیانین (μmol/g fw) |
رادیکالهای آزاد اکسیژن (μmol/g fw) |
مالون‌دی‌آلدهید (μmol/g fw) |
|
|
کلرید سدیم |
پیشتیمار |
||||
|
شاهد |
بدون پیشتیمار |
g22/0 |
a 193/0 |
g 10/143 |
k 31/0 |
|
آب مقطر |
ab 38/0 |
fg 113/0 |
ab 86/171 |
e-i 31/0 |
|
|
سرکه چوب (1:300) |
a 40/0 |
de 140/0 |
fg 61/145 |
h-k 31/0 |
|
|
سرکه چوب (1:200) |
f 26/0 |
ab 173/0 |
d-g 61/149 |
h-k 31/0 |
|
|
mM50 |
بدون پیشتیمار |
d 32/0 |
fgh 143/0 |
a-e 56/165 |
b 07/2 |
|
آب مقطر |
def 29/0 |
d 140/0 |
d-f 06/151 |
cd 67/1 |
|
|
سرکه چوب (1:300) |
g 22/0 |
bc 167/0 |
a-g 49/160 |
c-f 63/1 |
|
|
سرکه چوب (1:200) |
f 28/0 |
i 080/0 |
c-g 66/151 |
cde 66/1 |
|
|
mM100 |
بدون پیشتیمار |
bc 36/0 |
ghi 093/0 |
a-g 10/162 |
d-i 30/1 |
|
آب مقطر |
d 32/0 |
ab 187/0 |
d-g 74/148 |
d-i 34/1 |
|
|
سرکه چوب (1:300) |
g 26/0 |
hi 083/0 |
d-g 29/150 |
h-k 09/1 |
|
|
سرکه چوب (1:200) |
ab 38/0 |
i 076/0 |
d-g 59/148 |
c-f 65/1 |
|
|
mM150 |
بدون پیشتیمار |
de 32/0 |
fg 120/0 |
a-e 95/165 |
bc 00/2 |
|
آب مقطر |
bc 36/0 |
bc 170/0 |
a 69/178 |
a 65/2 |
|
|
سرکه چوب (1:300) |
cd 34/0 |
cd 150/0 |
b-g 94/153 |
jk 86/0 |
|
|
سرکه چوب (1:200) |
de 31/0 |
de 140/0 |
a-g 78/160 |
d-h 38/1 |
|
حروف متفاوت در هر ستون نشان دهنده عدم اختلاف معنی‌دار بین تیمارها است.
Different letters in each column indicate no significant difference between treatments.
.گیاهان تحت تنش شوری به دلیل تنظیم اسمزی، محافظت اسمزی و ذخیره کربن، قند را در بافت‌های خود جمع می‌کنند. متابولیت‌های مربوط به سازگاری مانند قندهای محلول در تأثیر تنش برای تنظیم اسمزی و جلوگیری از کاهش محتوی آب نسبی برگ می‌یابد (Garcia-Caparros and Teresa Lao, 2018). از بین ترکیبات آلی قندها بیش از 50 درصد مجموع مواد متشکله اسمزی را تشکیل می‌دهند (Cram, 1976). تجمع قند در شرایط تنش شوری سازوکارهای سازگاری هستند که می‌توانند تحمل به نمک را در گیاهان بهبود بخشند (Karimian, and Samiei, 2021). در تأثیر تنش‌های شوری و خشـکی، تخریـب و هیدرولیز مولکول‌های درشت‌تر نظیر نشاسته و تبـدیل آنها بـه ترکیبات قندی نظیر ساکاروز و سپس مولکول‌های کوچکتری مانند گلـوکز و فروکتـوز باعـث منفی‌شدن پتانسـیل آب در غشای سلول‌ها و تنظیم اسمزی می‌شود (Bartles and Sunkar, 2005). تنش شوری بر سنتز کربوهیدرات‌ها در فرآیند فتوسنتز و انتقـال و استفاده از این ترکیبات در بافت‌های گیاهی تأثیر دارد و باعث افزایش سنتز این ترکیبات می‌شود تجمع قند در شرایط تنش شوری سازوکارهای سازگاری هستند که می‌توانند تحمل به نمک را در گیاهان بهبود بخشند (Karimian, and Samiei, 2021). برخی از محققان (Zhu et al., 2022) نشان دادند که پس از کاربرد سرکه چوب در شرایط تنش سرمایی مقدار مواد تنظیم اسمزی از جمله قندهای محلول بهبود یافت که توانست سبب افزایش تحمل به سرما در کلزا شود. تحقیق حاضر، نشان میدهد به دلیل افزایش قندهای محلول کل با افزایش شوری احتمالاً نیل می‌تواند به عنوان یک گیاه متحمل به شوری استفاده شود.
.رادیکالهای آزاد اکسیژن (ROS) و مالون‌دی‌آلدهید(MDA) .
رابطه مثبت معنیداری (**438/0) بین مقدار ROS و MDA مشاهده شد (جدول 6). سطوح شوری 50، 100 و 150 میلی‌مولار مقدار ROS را به ترتیب 16، 13 و 16 درصد و مقدار MDA را 192، 83 و 182 درصد نسبت به شرایط نرمال افزایش دادند (جدول 7). در شرایط شوری 50 میلی‌مولار پرایمینگ بذرها با آب مقطر، سرکه چوب پسته 300 و200 برابر رقت به ترتیب مقدار ROS را 9، 3 و 9 درصد و مقدار MDA را 19، 21 و 20 درصد نسبت نسبت به بذرهای پرایم نشده کاهش دادند. در شرایط شوری 100 میلی‌مولار پیش تیمار بذرها با آب مقطر و سرکه چوب پسته 200 و 300 برابر رقت به ترتیب مقدار ROS را به طور غیرمعنی‌داری 8، 7 و 8 درصد نسبت به بذرهای پیش تیمار نشده کاهش دادند. همچنین، در شرایط شوری 100 میلی‌مولار پرایمینگ بذرها با آب مقطر، سرکه چوب پسته 300 برابر رقت مقدار MDA را 16 درصد نسبت به بذرهای پرایم نشده کاهش دادند. در شرایط شوری 150 میلی‌مولار پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته 300 و 200 برابر رقت تأثیر معنیداری بر مقدار ROS نداشتند و مقدار MDA را 57 و 32 درصد نسبت به بذرهای پرایمینگ نشده کاهش دادند. تنش از طریق تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) باعث ایجاد پراکسیداسیون غشاهای لیپیدی و افزایش مالون‌دی‌آلدهید (Ebrahimi et al., 2010)، آسیب به مولکول‌های لیپید، پروتئین، اسیدهای نوکلئیک، آنزیم‌ها و DNA می‌شود (Sachdev et al., 2021). پرایمینگ بذرهای برنج با سرکه چوب از طریق افزایش مقدار آنزیم گایاکول پراکسیداز (آنزیم از بین برنده H2O2) و سوپراکسید دیسموتاز (آنزیم حذف کننده رادیکالهای آزاد اکسیژن) سطح پراکسید و در نتیجه از تنش اکسیداتیو را در گیاه کاهش داد (Dissatian et al., 2018). همچنین، فنل‌های موجود در سرکه چوب ممکن است نقش آنتی‌اکسیدانی داشته و با مهار گونه‌های اکسیژن فعال، کاهش قدرت فعالیت و پراکسیداسیون چربی و سبب کاهش MDA شدند (Loo et al., 2007; Wei et al., 2010; Dissatian et al., 2018). از آنجاییکه MDA محصول پراکسیداسیون لیپیدی است که در تأثیر تنش اکسیداتیو ایجاد می‌شود، تحقیقات پیشین نیز نشان دادند که تنش شوری (100 میلی‌مولار کلرید سدیم) مقدارMDA را پس از 5 و 10 روز تا 35 و 68 درصد در گندم افزایش داد((Zou et al., 2016). تولید و تجمع MDA در سلول‌های هدف اغلب به عنوان یک شاخص برای ارزیابی شرایط تنش اکسیداتیو برای موجودات استفاده می‌شود. تحت شرایط تنش، تمجع مداوم MDA به زوال سلولی و آسیب غشای سلولی منجر می‌شود. بنابراین، محتوای بالای MDA نشان دهنده آسیب سلولی بیشتر است که تهدیدی برای رشد گیاه محسوب می‌شود (Lu et al., 2019).
نتیجه‌گیری
امروزه استفاده از محصولات طبیعی مختلف مانند اسید پیرولیگنوس یا سرکه چوب برای تولید محصولات زراعی بدون به خطر انداختن محیط زیست و سیستم‌های اکولوژیک مورد توجه بسیاری از محققان و کشاورزان است. در این پژوهش با افزایش سطح شوری، درصد جوانهزنی، سرعت جوانهزنی، ضریب سرعت جوانهزنی، شاخص بنیه گیاهچه، وزن تر گیاهچه، درصد ماده خشک، طول ریشه‌چه کاهش و متوسط زمان جوانهزنی افزایش یافت. همچنین، با افزایش سطح شوری مقدار قندهای محلول کل، رادیکالهای آزاد اکسیژن، مالون‌دی‌آلدئید افزایش و مقدار آنتوسیانین کاهش یافت. پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته در شرایط شوری سبب افزایش درصد جوانهزنی، سرعت جوانهزنی، شاخص وزنی بنیه گیاهچه شد و متوسط زمان جوانهزنی را کاهش داد. همچنین، پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته 300 و 200 برابر رقت در شرایط عادی و شوری 50 میلی‌مولار تأثیر بهبود دهنده‌ای بر ویژگی‌های مورفولوژیک گیاهچه نسبت به بذرهای پرایمینگ نشده داشتند. پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته 300 برابر رقت در شرایط شوری تا 100 میلی‌مولار تأثیر کاهش‌دهنده‌ای بر مقدار قندهای محلول و مالون‌دی‌آلدئید گذاشت و با بهبود سیستم پاداکسنده سبب بهبود وضعیت بیوشیمیایی گیاهچه‌ها در مقابل تنش اکسیداتیو شد. با اینکه پرایمینگ بذرها با سرکه چوب پسته 200 برابر رقت نیز در برخی موارد تأثیر بهبوددهندگی بهتری نسبت به سرکه چوب 300 برابر رقت داشت اما از آنجائیکه در بیشتر موارد تفاوت معنیداری از نظر آماری با یکدیگر نداشتند، بنابراین، به نظر می‌رسد سرکه چوب پسته 300 برابر رقت به عنوان عامل تعدیل کننده تأثیرات منفی ناشی از تنش شوری در پرایمینگ بذر نیل کاربردی‌تر و اقتصادی‌تر است.
سپاسگزاری
بدینوسیله نویسندگان از پشتیبانی‌های دانشگاه جیرفت در زمینه پیش‌برد این کار پژوهشی کمال قدردانی را دارند.
)