نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Salt stress is one of the most critical limiting factors in plant growth and yield. The endophytic fungus Serendipita indica stimulates the growth of many plant species, thereby enhancing their tolerance to abiotic stresses. The effect of S. indica inoculation and foliar application of gibberellic acid on the morphophysiological traits of two grape cultivars, white seedless and Turkmen 4, under salt stress conditions in an aeroponic system was investigated. The experimental treatments included different levels of gibberellic acid (0 and 150 mg/L gibberellic acid), inoculation with S. indica (non-inoculated and inoculated with the fungus), and two levels of salinity (0 and 100mM sodium chloride) with three replications. The results showed that treatment with gibberellic acid and fungal inoculation increased several morphophysiological indices, including chlorophyll, soluble sugars, proline, phenols, flavonoids, and potassium, in both grape cultivars. Meanwhile, it decreased the levels of traits such as malondialdehyde, hydrogen peroxide, and sodium. The results also showed that salt stress reduced the amount of root dry weight (26%), and increased flavonoids (52%), proline (41%), sodium (5.8 times), malondialdehyde (41%), and hydrogen peroxide (38%) in both cultivars. Overall, the results demonstrated that treatment with gibberellic acid and inoculation with S. indica increased osmolytes such as soluble sugars (37%), proline (38%), and phenol (2%); on the other hand, oxidative stress was reduced through decreased hydrogen peroxide (34%) and malondialdehyde (31%) levels. These effects collectively enhanced plant growth and performance under stress conditions while improving stress tolerance.
Introduction
Biological methods that utilize beneficial soil organisms and horticultural practices, such as applying plant growth regulators, play a significant role in promoting tolerance to different abiotic stresses. The endophytic fungus, Serendipita indica has attracted attention due to its growth-promoting functions, broader host range compared to mycorrhizal fungi, and ability to be cultured in synthetic media. This fungus has been successfully utilized to enhance growth and promote tolerance to abiotic stresses in various plants. Given the significant impact of salinity stress on reducing agricultural productivity and the importance of grapevine plants, it is of paramount importance to study and develop strategies to mitigate the adverse effects of salinity stress in grapevine plants. This research aimed to investigate the potential impact of gibberellic acid application, along with root colonization by S. indica, on salinity stress tolerance in two grape cultivars, White Seedless and Turkmen 4, in an aeroponic system.
Materials and Methods
This research was conducted as a factorial experiment in a completely randomized design with three replications. The experimental treatments included two levels of gibberellic acid (0 and 150 mg/L), two fungal treatments (inoculated and non-inoculated), and two stress levels (0 and 100 mM NaCl). The experiment was conducted in four tanks, with 12 cuttings (6 of each variety) placed in each tank. In each tank, three cuttings of each variety were untreated with gibberellic acid. Tank 1 included control samples without inoculation with fungus and those treated with NaCl. In Tank 2, salinity stress was induced on non-inoculated plants. Tank 3 included samples inoculated with fungi and exposed to salinity stress. Tank 4 included samples inoculated with fungi under non-stressed conditions. Inoculation with fungus was performed in two stages: one before transferring the cuttings to the system, and the other after root emergence, by spraying the fungus spores onto the roots. Control cuttings were treated with distilled water. Salinity stress was induced by adding a sodium chloride solution to the tanks over a period of four weeks. Treatment with gibberellic acid was performed in a single step. Sampling was conducted 4 weeks after stress, and traits such as dry and wet weight of root and shoot, chlorophyll a, b, and total chlorophyll, carotenoids, phenols, flavonoids, proline, malondialdehyde, hydrogen peroxide, total soluble sugars, antioxidant enzymes, and sodium and potassium levels were evaluated.
Results and Discussion
The results showed that salinity stress, fungus, gibberellic acid, and their interactions had a significant effect on the most measured traits. Salinity stress increased the levels of soluble sugars, malondialdehyde, proline, phenols, and flavonoids, while also increasing sodium levels and catalase activity, but decreased membrane stability and chlorophyll content. Inoculation with the fungus and gibberellic acid application, as well as their interactions, had a positive effect on reducing the effects of stress by improving morphophysiological traits. Several mechanisms have been proposed for the positive impact of the fungus on increasing growth, including increased cytokinin production and improved transport through the vascular system. Fungal mycelia increase the absorption surface, thereby enhancing the absorption of water and elements. By stimulating cell growth and increasing root length, gibberellic acid enables the plant to achieve greater depth in absorbing water and minerals, thereby better coping with saline conditions. The fungus increases the levels of carbohydrates, proteins, and proline through certain hexose transporters and affects plant hormone synthesis. Gibberellin induces qualitative and quantitative changes in the synthesis of specific amino acids, including proline, by affecting the transcription or translation of specific genes.
Additionally, the reduction in lipid peroxidation can be attributed to gibberellin's role in destroying reactive oxygen radicals. This may reduce the content of superoxide and hydrogen peroxide radicals by influencing the activity of free radical scavenging enzymes. The effect of the fungus on reducing ROS production is one of the reasons why membrane stability is higher in inoculated plants under stress conditions. The fungus and gibberellic acid may play a crucial role in eliminating reactive oxygen species by enhancing the activity of antioxidant enzymes, which is consistent with their effects on carotenoid levels, membrane stability, and malondialdehyde content. This demonstrates that these plants reduce the detrimental effects of salinity stress more than control plants.
Conclusion
Based on the results, inoculation with the endophytic fungus and treatment with gibberellic acid increased chlorophyll, phenol, potassium, and catalase levels, while decreasing hydrogen peroxide, malondialdehyde, and sodium levels. This positively affected tolerance to salt stress in both cultivars, with the White Seedless variety showing more improvement than Turkmen 4. Overall, the results indicated that fungus inoculation had a greater effect than gibberellic acid in both cultivars. Future research could investigate the molecular mechanisms of PGRs and the effect of fungi on salt stress tolerance in grapes. This knowledge is crucial for ensuring sustainable grape cultivation under changing environmental conditions.
کلیدواژهها [English]
مقدمه
شوری خاک یک مشکل جدی برای کشاورزی در سراسر جهان است که اثرات زیان آوری بر رشد و عملکرد گیاهان دارد. بیشتر محصولات زراعی به شوری خاک حساس هستند و انتظار میرود این مشکل در دهههای آینده افزایش یابد. خاکهای تحت شوری به روشهای مختلف از جمله از روش تنش آب، سمیت یونی، عدم تعادل تغذیه، تنش اکسیداتیو ناشی از تشکیل گونههای فعال اکسیژن، تغییرات در فرآیندهای متابولیک، کاهش سرعت فتوسنتز، آسیب غشاء و کاهش تقسیم و گسترش سلولی بر گیاهان تأثیر منفی میگذارند. در گیاهان سازوکارهای زیادی جهت کاهش اثرات نامطلوب تنش شوری توسعه پیدا کرده است که از جمله میتوان به انعطافپذیری در تغییر الگوهای ریختشناسی، تجمع املاح سازگار برای حفظ محتوای آب سلولی، هموستازی یونی، افزایش راندمان مصرف آب، بهبود فعالیت فتوسنتز، حذف گونههای فعال اکسیژن (ROS) از روش فعالسازی سیستمهای آنتیاکسیدانی و تحریک هورمونهای گیاهی اشاره کرد (Evelin et al., 2019).
انگور (Vitis vinifera. L) از خانواده Vitaceae یکی از مهمترین و قدیمیترین درختان میوه جهان است که به دلیل ارزش غذایی بالا، خواص دارویی و قابلیتهای متنوع فرآوری بهصورت وسیع کشت میشود. فرآوردههای انگور از اهمیت اقتصادی زیادی برخوردار بوده و ایران نیز یکی از تولیدکنندگان عمده این میوه به شمار میآید. در شرایط شوری، انگور دچار تغییرات متابولیکی از جمله تولید بیش از حد رادیکالهای آزاد میشود که این رادیکالها به سلولهای گیاهی آسیب میرسانند. همچنین، تنش شوری منجر به کاهش اندازه و کیفیت میوهها و کاهش تولید ترکیبات فنولی و آنتیاکسیدانها میشود که اهمیت بسیاری برای کیفیت و بازارپسندی انگور دارند. برای مقابله با این اثرات، گیاهان در شرایط شوری سازوکارهای تحمل خاصی از جمله تنظیم اسمزی، افزایش تولید آنتیاکسیدانها و انباشت یونهای مفید برای حفظ تعادل یونها را استفاده میشود (Han & Li, 2024). به علت ویژگیهای متنوع این محصول، پژوهشهای بسیاری در زمینه بهبود کیفیت، افزایش تحمل به تنشهای محیطی و بهرهوری در تولید انگور صورت میگیرد تا بتوان از پتانسیل کامل این میوه در راستای بهبود سلامت و توسعه اقتصادی بهرهمند شد. با وجود این، استفاده از روشهای زیستی مانند استفاده از میکروارگانیسمهای مفید خاکزی و یا کاربرد خارجی تنظیمکنندههای رشد گیاهی میتواند نقش مهمی در بهبود عملکرد و کیفیت انگور در مناطق شور داشته باشد.
پژوهشهای متعددی پتانسیل اسید جیبرلیک را به عنوان یک هورمون گیاهی کلاسیک ثابت کرده است. جیبرلینها فیتوهورمونهایی هستند که مسیرهای متعدد متابولیکی، فعالیت بسیاری از آنزیمها و بیان ژن را تنظیم میکنند؛ بنابراین نقش حیاتی در جوانهزنی بذر و رشد گیاهچه، افزایش ساقه و ریشه، گسترش برگ و گلدهی دارند. کاربرد خارجی اسید جیبرلیک هدایت روزنهای، راندمان مصرف آب، فعالیت فتوسنتزی، جذب یون و تعادل سایر هورمونهای گیاهی را افزایش میدهد. علاوه بر این، اسید جیبرلیک ظرفیت آنتیاکسیدانی و محافظتکنندههای اسمزی را به حداکثر میرساند، در حالی که پراکسیداسیون لیپیدی را به حداقل رسانده تا اثرات شدید تنشهای محیطی را کاهش دهد (Shahzad et al., 2021).
در کشاورزی از اسید جیبرلیک به عنوان یک تنظیمکننده رشد استفاده میشود و پژوهشهای انجامشده نشان میدهند که این هورمون علاوه بر نقشهای ذکرشده، میتواند در بسیاری از گیاهان بر آثار مخرب شوری غلبه کرده و در تنظیم پاسخهای گیاهان و کنترل تعدادی از ژنهای تحریکشده در هنگام تنش نقش موثری ایفا کند (Iqbala & Ashraf, 2013). اسید جیبرلیک با تحریک رشد سلولی و افزایش طول ریشه، به گیاه کمک میکند تا عمق بیشتری را برای جذب آب و مواد معدنی فراهم کند و بهتر با شرایط شوری مقابله کند. مشخص شده است که اسید جیبرلیک میتواند قطر حبه انگور، اسید قابل تیتراسیون و محتوای جامدات محلول را به میزان قابل توجهی افزایش داده و در نهایت منجر به انگورهای بزرگتر با کیفیت بهتر شود (Guerios et al., 2014). در پژوهش دیگری مشخص شد کاربرد اسید جیبرلیک میزان متابولیتهای مختلف انگور مانند پرولین و آنتوسیانین را بهطور معنیداری افزایش میدهد (Jadhav et al., 2020)، در نتیجه، کاربرد اسید جیبرلیک در محیطهای شور میتواند عملکرد گیاه را بهبود بخشد. این ویژگیها سبب شده تا اسید جیبرلیک به عنوان یکی از راهکارهای مدیریت تنش شوری و تقویت تحمل گیاهان در برابر شوری مورد توجه پژوهشگران و کشاورزان قرار گیرد.
روشهای زیستی از جمله استفاده از میکروبهای خاکزی، نقش مؤثری در افزایش تحمل به تنشهای محیطی مانند تنش شوری بر عهده دارند. قارچ اندوفیت Serendipita indica (با نام قبلی Piriformospora indica) یک قارچ شبهمیکوریزی است که قادر به ایجاد رابطه همزیستی با تعداد زیادی از گیاهان عالی تکلپه و دولپهای از جمله گیاهان یکساله و چندساله و درختان چوبی است (Varma et al., 1999). این قارچ همزیست اختیاری بوده و بر خلاف قارچهای میکوریزی بهآسانی در محیطهای کشت مصنوعی قادر به رشد است. همزیستی این قارچ با گیاهان میزبان سبب افزایش رشد و نمو و همچنین تحمل به تنشهای زیستی و غیرزیستی میشود. تأثیر قارچ بر افزایش تحمل به تنش شوری در گوجهفرنگی (Abdelaziz et al., 2019) و خرما (Sabeem et al., 2022) گزارش شده است. در مورد کاربرد همزمان اسید جیبرلیک و تلقیح قارچ S. indica با گیاه انگور در شرایط تنش شوری، تاکنون پژوهشی انجام نشده است. با وجود این، نتایج نشان داده است تلقیح توسط این قارچ و محلولپاشی برگی کلسیم در کاهش اثرات مضر تنش خشکی در گیاهان انگور موثر است (Espareh et al., 2023). همچنین، در سایر پژوهشها مشخص شده است که امکان استفاده از این قارچ در محیط هواکشت فراهم بوده و تأثیر مثبت آن بر گیاهان توتفرنگی اثبات شده است (Deyhim et al., 2022).
کاربرد روشهای بهباغی از جمله کاربرد خارجی تنظیمکنندههای رشد مانند اسید جیبرلیک و همچنین کاربرد روشهای زیستی نظیر استفاده از قارچهای همزیست، نقش مؤثری در افزایش تحمل گیاهان به تنشهای محیطی دارد. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر احتمالی کاربرد اسید جیبرلیک همراه با کلنیزاسیون ریشه توسط قارچ S. indica بر افزایش تحمل به تنش شوری در دو رقم انگور و در شرایط کشت هواکشت انجام شد؛ بنابراین آثار انفرادی و متقابل اسید جیبرلیک و قارچ در شرایط نرمال و تنش شوری مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این کار صفاتی مانند رنگیزههای فتوسنتزی، قند محلول کل، پرولین، فنول، مالوندیآلدئید و آنزیمهای آنتیاکسیدان که از معیارهای تحمل به تنشهای غیرزیستی محسوب میشوند، مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین این آزمایش در سیستم هواکشت انجام شد تا با بهینهسازی آزمایش، در آینده امکان بررسی اثرات این فاکتورها بر معماری ریشه و پاسخ سیستم ریشهای انگور به تنشهای غیرزیستی از جمله تنش شوری فراهم شود.
مواد و روشها
کشت گیاه و تلقیح با قارچ Serendipita indica
این پژوهش به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه کامل تصادفی در 3 تکرار و با هدف ارزیابی محلولپاشی اسید جیبرلیک و تلقیح با قارچ S. indica بر رشد و فاکتورهای مورفوفیزیولوژیکی در شرایط تنش شوری در دو رقم انگور (انگور بیدانه سفید و ترکمن 4) در گلخانهای تجاری در شهرستان ملایر انجام شد. آنالیز آماری بررسی اثرات تیمارها در هر رقم بهصورت جداگانه انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل 2 سطح تیمار محلولپاشی با اسید جیبرلیک (محلولپاشی با آب مقطر و 150 میلیگرم/لیتر)، 2 تیمار قارچی (تلقیح و عدم تلقیح با قارچ) و 2 سطح تنش شوری (صفر و 100 میلیمولار کلرید سدیم) بود. قارچ اندوفیت S. indica (شناسه DSM11827) از آزمایشگاه ژنتیک و تولید گیاهی دانشکده کشاورزی دانشگاه ملایر تهیه شد. قارچ به مدت 3 تا 4 هفته در محیط کشت پیچیده (محیط کشت آسپرژیلوس تغییر یافته حاوی عناصر پر مصرف، کممصرف، عصاره مخمر، پپتون و کازئین) کشت داده شد (Ghabooli et al., 2013). برای تهیه مایه تلقیح، مقدار ده میلیلیتر محلول آب-توئین ۲۰ به هر پتریدیش اضافه و پس از جمعآوری اسپورهای قارچ، شمارش اسپورها با استفاده از لام نئوبار انجام و غلظت آن تعیین شد (105 × 5 اسپور در میلیلیتر).
ابتدا 48 قلمه گواهی شده از دو رقم انگور سفید بیدانه و انگور ترکمن 4 از ایستگاه تحقیقاتی انگور در شهرستان ملایر تهیه شد. آزمایش در چهار مخزن سیستم هواکشت انجام شد که در هر مخزن 12 قلمه (6 قلمه از هر رقم) قرار داده شد. مخزن شماره 1 شامل نمونههای شاهد بدون تلقیح با قارچ و تنش شوری، تیمار با اسید جیبرلیک و بدون تیمار با اسید جیبرلیک بود. مخزن شماره 2 شامل نمونههای تلقیح با قارچ و بدون تنش شوری، تیمار با اسید جیبرلیک و بدون تیمار با جیبرلیک اسید بود. مخزن شماره 3 شامل نمونههای بدون تلقیح با قارچ، تیمار با شوری، تیمار با اسید جیبرلیک و بدون تیمار با اسید جیبرلیک بود. مخزن شماره 4 شامل نمونههای تلقیح با قارچ، تیمار با شوری، تیمار با اسید جیبرلیک و بدون اسید جیبرلیک بود (شکل 1). سیستم هواکشت مورد استفاده در این پژوهش از مخزن قرار گرفتن گیاهچهها، نازلها، مخزن مواد غذایی، پمپهای اسپریکننده محلول غذایی و سیستم کنترل تشکیل شده است. تلقیح با قارچ طی دو مرحله انجام شد که یک مرحله قبل از انتقال قلمهها به سیستم هواکشت و مرحله دیگر پس از ظهور ریشهها با اسپری اسپور قارچ روی ریشهها انجام شد. قلمههای شاهد توسط آب مقطر تیمار شدند. تنش شوری با افزودن محلول کلرید سدیم به داخل مخازن طی 4 هفته انجام شد و تیمار با اسید جیبرلیک یک مرحله انجام شد. یک هفته پس از تلقیح، نمونهبرداری از ریشههای گیاهان انجام و درصد کلنیزاسیون (نسبت قطعات ریشهای که در آنها اندامهای قارچ مشاهده شده تقسیم به تعداد ریشههای مورد بررسی) محاسبه شد. نمونهبرداری 4 هفته پس از تنش و در مجموع 12 هفته پس از انتقال نشاءها انجام و صفاتی مانند وزن خشک و تر ریشه و اندام هوایی، کلروفیل a، b و کلروفیل کل، کاروتنوئید، فنول، فلاونوئید، پرولین، مالون دی آلدهید، پراکسید هیدروژن، قند محلول کل، آنزیمهای آنتیاکسیدان (کاتالاز، پراکسیداز و آسکوربات پراکسیداز) و عناصر سدیم، پتاسیم مورد ارزیابی قرار گرفتند.
شکل 1- تصویر شماتیک نحوه اجرای پژوهش.
Figure 1- Schematic diagram of the research methodology
بررسی صفات مورفوفیزیولوژیکی
وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه و رنگیزههای فتوسنتزی
ابتدا وزن تر نمونههای ریشه و اندام هوایی برداشتشده تعیین و سپس نمونههای گیاهی به مدت 48 ساعت در آون با دمای 75 درجه سانتیگراد قرار داده شدند تا وزن خشک آنها محاسبه شود. اندازهگیری رنگیزههای فتوسنتزی (کلروفیل و کاروتنوئیدها) توسط استون 80 درصد (حجمی/حجمی) انجام شد (Arnon, 1949). غلظت کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوئیدها به ترتیب در طول موجهای 663، 645، 652 و 470 نانومتر توسط دستگاه طیفسنج نوری تعیین و بهصورت میلیگرم بر گرم وزن برگ تازه بیان شد.
سنجش قند کل محلول: برای اندازهگیری غلظت قند کل محلول، میزان جذب عصاره الکی نمونهها در طولموج 625 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر خوانده شد؛ سپس غلظت قند محلول براساس منحنی استاندارد گلوکز تعیین و بهصورت میلیگرم در گرم وزن تر بیان شد (Irigoyen et al., 1992).
پرولین: سنجش پرولین توسط تولوئن انجام شد (Bates et al., 1973). برای اینکار پس از جداسازی فاز رویی (شامل تولوئن و پرولین) از فاز آبی، جذب در طولموج 520 نانومتر خوانده شد.
فنول و فلاونوئید: برای اندازهگیری محنوای فنول کل، بافت برگ با اتانول مخلوط شده و پس از سانتریفیوژ محلول شفاف رویی جدا شد. این محلول با کربنات سدیم و فولین 10 درصد مخلوط و پس از طی شدن مدت زمان لازم، میزان جذب در طول موج 725 نانومتر و توسط دستگاه اسپکتروفتومتر اندازهگیری شد؛ سپس با استفاده از نمودار استاندارد گالیک اسید، میزان فنول بر حسب میلیگرم گالیکاسید بر وزن تر بهدست آمد (Velioglu et al., 1998). برای سنجش میزان فلاونوئید کل از روش رنگ سنجی کلرید آلومینیوم استفاده شد و در نهایت جذب نمونه ها در طول موج 415 نانومتر توسط دستگاه طیفسنج تعیین شد. همچنین مقدار فلاونوئید کل به صورت معادل میلیگرم کوئرستین بر گرم وزن تر محاسبه شد (Chang et al. 2002).
مالوندیآلدئید و پراکسید هیدروژن: غلظت مالوندیآلدئید توسط معرف تیوباربیتیوریک اسید اندازهگیری شد (Wang et al., 2009). اندازهگیری غلظت پراکسید هیدروژن نمونهها توسط مقایسه جذب آنها در طول موج 390 نانومتر و منحنی استاندارد آن در طیفی از 100 تا 1000 میکرومول بر میلی لیتر محاسبه شد (Velikova & Loreto, 2005).
آنزیمهای آنتیاکسیدان: برای اندازهگیری فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان، ابتدا به نمونهها بافر استخراج اضافه و عصاره آنزیمی تهیه شد و از آن برای اندازهگیری فعالیت هریک از آنزیمهای آنتیاکسیدان استفاده شد. همچنین جهت اندازهگیری فعالیت آنزیم کاتالاز، 50 میکرولیتر از عصاره گیاهی با بافر استخراج و اتیلندیآمینتترااستیکاسید مخلوط شد. واکنش آنزیم کاتالاز با افزودن هیدروژنپراکسید به مخلوط آغاز و تغییرات جذب نور نمونهها در طول موج 240 نانومتر ثبت شد (Bergmeyer, 1970). فعالیت آنزیم پراکسیداز نیز با اندازهگیری میزان جذب در طولموج 470 نانومتر خوانده شد (Hemeda & Kelin, 1990). در نهایت فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز بر اساس روش کاهش جذب نور در طولموج ۲۹۰ نانومتر اندازهگیری شد که بیانگر میزان اکسیداسیون و کاهش غلظت آسکوربات است (Nakano & Asada, 1981).
سدیم و پتاسیم: تهیه عصاره جهت اندازهگیری این عناصر به روش هضم تر انجام شد. اندازهگیری سدیم و پتاسیم به روش نشر شعلهای توسط دستگاه فلیم فتومتر انجام شد. در نهایت منحنی استاندارد حاصل از غلظتهای مختلف برای هر یک از عناصر مورد نظر بر حسب درصد وزن خشک محاسبه شد (Abdel-Shafey et al., 1994). تجزیه و تحلیل دادهها با نرمافزار آماری SPSS نسخه 4/9 و مقایسه میانگینها توسط آزمون چند دامنهای دانکن صورت گرفت و برای رسم نمودارها از نرمافزار Excel استفاده شد.
نتایج
وزن کلنیزاسیون ریشه و وزن خشک ریشه و اندام هوایی
بررسی میکروسکوپی ریشهها نشان دادند مطابق با پژوهشهای قبلی (Espareh et al., 2023)، در پژوهش حاضر، نیز قارچ S. indica توانایی بالایی در کلنیزاسیون ریشه انگور دارد؛ بهطوری که میزان کلنیزاسیون در دو رقم بیدانه سفید و ترکمن 4 به ترتیب 5/78 و 5/68 درصد بود (درصد کلنیزاسیون در گیاهان تلقیحنشده صفر بود). نتایج جدول تجزیه واریانس در مورد نسبت وزن خشک ریشه و اندام هوایی نشان داد اثرات اصلی قارچ، اسید جیبرلیک، شوری و اثرات متقابل آنها در رقم انگور سفید بیدانه معنیدار نیست (جدول 1). همچنین در رقم ترکمن 4، نتایج تجزیه واریانس نشان داد اثرات اصلی تیمارها و اثرات متقابل آنها بر وزن خشک اندام هوایی معنیدار نیست. در مورد وزن خشک ریشه، تنها اثر اصلی شوری در سطح احتمال 5% بر وزن خشک ریشه رقم ترکمن 4 معنیدار است (جدول 2). میانگین وزن خشک ریشه در شرایط تنش شوری 01/5 میلیگرم و در شرایط نرمال 82/6 میلیگرم است. بنابراین تنش شوری سبب کاهش 26 درصدی وزن خشک ریشه شد.
جدول 1- نتایج تجزیه واریانس اثرات شوری، سالیسیلیک اسید و تیمار با قارچ S. indica بر وزن خشک اندام هوایی و ریشه، رنگیزههای فتوسنتزی و قند محلول کل انگور رقم بیدانه سفید
Table 1- Variance analysis of the effect of salinity, gibberellic acid and inoculation with S. indica on the shoot and root dry weight, photosunthetic pigments and total soluble sugars of grapes-white seedless.
|
Total Soluble Sugars |
Carotenoid |
Total Chlorophyll |
Leaf Dry W. |
Root Dry W. |
DF |
Sources of variation |
|
245.8** |
0.004 ns |
0.725 ns |
0.499 ns |
22.36 ns |
1 |
Fungus (A) |
|
44.39 ns |
0.003 ns |
3.59 ** |
0.007 ns |
3.504 ns |
1 |
Salinity (B) |
|
14.85 ns |
0.016 ns |
0.014 ns |
0.191 ns |
1.054 ns |
1 |
Gibberellic acid (C) |
|
4.59 ns |
0.036 ns |
3.23 * |
1.793 ns |
13.756 ns |
1 |
A×B |
|
11.39 ns |
0.338 ** |
4.208 ** |
0.205 ns |
3.398 ns |
1 |
A×C |
|
34.27 ns |
0.027 ns |
1.93 * |
0.385 ns |
0.592 ns |
1 |
B×C |
|
9.2 ns |
0.001 ns |
0.44 ns |
10.507 ns |
5.387 ns |
1 |
A×B×C |
|
12.5 |
0.011 |
0.413 |
7.34 |
0.963 |
16 |
Error |
|
17.15 |
20.72 |
43.4 |
9.41 |
13.84 |
- |
C.V. |
ns ، * و ** به ترتیب عدم تفاوت معنیدار و معنیداری در سطح احتمال 1 و 5 درصد است.
ns, *, **: Non significant and significant at 5% and 1% probability levels, respectively
جدول 2- نتایج تجزیه واریانس اثرات شوری، سالیسیلیک اسید و تیمار با قارچ S. indica بر وزن خشک اندام هوایی و ریشه، رنگیزههای فتوسنتزی و قند محلول کل انگور رقم ترکمن 4
Table 2- Variance analysis of the effect of salinity, gibberellic acid and inoculation with S. indica on the shoot and root dry weight, photosunthetic pigments and total soluble sugars of grapes-Torkaman 4.
|
Total Soluble Sugars |
Carotenoid |
Total Chlorophyll |
Leaf Dry W. |
Root Dry W. |
DF |
Sources of variation |
|
43.929 ns |
0.064 ** |
2.25 ** |
2.11 ns |
9.03 ns |
1 |
Fungus (A) |
|
411.93 ** |
0.191 ** |
0.149 ns |
3.88 ns |
19.52 ** |
1 |
Salinity (B) |
|
0.25 ns |
0.47 ** |
0.753 * |
0.558 ns |
1.9 ns |
1 |
Gibberellic acid (C) |
|
0.035 ns |
0.0001 ns |
0.095 ns |
0.36 ns |
7.85 ns |
1 |
A×B |
|
12.746 ns |
0.079 ** |
0.01 ns |
0.829 ns |
0.258 ns |
1 |
A×C |
|
8.485 ns |
0.003 ns |
1.19 * |
1.025 ns |
2.04 ns |
1 |
B×C |
|
3.55 ns |
0.025 ** |
0.211 ns |
0.395 ns |
0.001 ns |
1 |
A×B×C |
|
10.14 |
0.001 |
0.163 |
1.535 |
2.72 |
16 |
Error |
|
17.8 |
5.17 |
25.01 |
34.42 |
27.87 |
- |
C.V. |
ns ، * و ** به ترتیب عدم تفاوت معنیدار و معنیداری در سطح احتمال 1 و 5 درصد است.
ns, *, **: Non significant and significant at 5% and 1% probability levels, respectively
رنگیزههای فتوسنتزی
براساس نتایج جدول تجزیه واریانس، اثر اصلی شوری و اثر متقابل دوگانه قارچ × اسید جیبرلیک در سطح احتمال 1% و اثرات متقابل دوگانه قارچ × شوری و اسید جیبرلیک × شوری در سطح احتمال 5% بر میزان کلروفیل کل رقم بیدانه سفید معنیدار است. این نتایج نشان دادند فاکتورهای شوری، قارچ و اسید جیبرلیک مستقل از یکدیگر عمل نکردهاند (جدول 1). بر اساس نتایج مقایسه میانگین تحت دو فاکتور قارچ و اسید جیبرلیک، بیشترین میزان کلروفیل کل (2/2 میلیگرم/ گرم) در شرایط بدون تیمار با اسید جیبرلیک و تلقیح با قارچ و کمترین میزان آن (9/0میلیگرم/ گرم وزن تر) در شرایط بدون تیمار با اسید جیبرلیک و عدم تلقیح با قارچ است (شکل 2-A). نتایج نشان دادند قارچ اثر افزایشی بر میزان کلروفیل دارد، در حالیکه تیمار و عدم تیمار با اسید جیبرلیک اثری روی میزان کلروفیل کل ندارد. بر اساس نتایج مقایسه میانگین تیمارها تحت فاکتور شوری و قارچ، بیشترین میزان کلروفیل کل (4/2 میلیگرم/ گرم وزن تر) در شرایط نرمال و تلقیح با قارچ است و کمترین میزان آن (9/0 میلیگرم/ گرم وزن تر) در شرایط شوری و تلقیح با قارچ است. نتایج نشان دادند در شرایط نرمال، بین تلقیح با قارچ و عدم تلقیح با قارچ در سطح 5% اختلاف معنیدار وجود دارد (شکل 2-B). نتایج مقایسه میانگین تحت دو تیمار جیبرلیک اسید و شوری نشان داد بیشترین میزان کلروفیل کل (25/2 میلیگرم/ گرم وزن تر) در شرایط نرمال و بدون تیمار با اسید جیبرلیک، و کمترین میزان آن (8/0 میلیگرم/ گرم وزن تر) در شرایط شوری و بدون تیمار با اسید جیبرلیک است (شکل 2-C). در مجموع به نظر میرسد قارچ و اسید جیبرلیک در شرایط نرمال نسبت به شرایط تنش تاثیر مثبت بیشتری بر محتوای کلروفیل کل داشتند.
در رقم ترکمن 4، نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد تنها اثر اصلی قارچ در سطح احتمال 1% بر میزان کلروفیل کل معنیدار است. از سوی دیگر، اثر اصلی اسید جیبرلیک و اثر متقابل دوگانه اسید جیبرلیک × شوری در سطح احتمال 5% بر میزان کلروفیل کل معنیدار است (جدول 2). نتایج مقایسه میانگین نشان داد بیشترین میزان کلروفیل (2/2 میلیگرم وزن تر) در شرایط شوری و تیمار با اسید جیبرلیک و کمترین میزان آن (3/1 میلیگرم وزن تر) در شرایط شوری بدون تیمار با اسید جیبرلیک است. اگرچه تنش شوری اثر کاهشی و منفی بر میزان کلروفیل کل دارد، اما تیمار با اسید جیبرلیک این کاهش را جبران میکند (شکل 2-D). همچنین میزان کلروفیل کل به ترتیب در شرایط تلقیح با قارچ و بدون تلقیح با قارچ) 92/1 و 31/1 میلیگرم بر گرم وزن تر است که میتوان نتیجه گرفت که قارچ باعث 46% افزایش در میزان کلروفیل کل در این رقم شده است.
بر اساس نتایج جدول تجزیه واریانس، آثار اصلی و اثرات متقابل دو گانه و سه گانه بهجز اثرات متقابل دوگانه قارچ× اسید جیبرلیک بر میزان کاروتنوئید رقم بیدانه سفید معنیدار نیست (جدول 1). نتایج آنالیز مقایسه میانگین نشان دادند بیشترین میزان کاروتنوئید (65/0 میلیگرم/ گرم وزن تر) در شرایط تلقیح با قارچ و بدون تیمار با اسید جیبرلیک است و کمترین میزان آن (35/0 میلیگرم/ گرم وزن تر) در شرایط تیمار با اسید جیبرلیک و تلقیح با قارچ است. پژوهش حاضر نشان داد قارچ سبب افزایش کاروتنوئید میشود، ولی اثر متقابل آن با اسید جیبرلیک سبب کاهش آن میشود (شکل 3-A).
شکل 2- اثرات متقابل (A) قارچ × اسید جیبرلیک، (B) قارچ × شوری و (C) شوری × اسید جیبرلیک بر محتوای کلروفیل کل در رقم بیدانه سفید و (D) شوری × اسید جیبرلیک در رقم ترکمن 4 (تیمارها: S0: 0mM کلرید سدیم، S1: 100mM کلرید سدیم، G0: 0 mg/L اسید جیبرلیک، G1: mg/L 150 اسید جیبرلیک، P0: تلقیحنشده و P1: تلقیحشده با قارچ S. indica). مقادیر میانگین سه تکرار است. میانگینهایی که با حداقل یک حرف مشترک مشخص شدهاند، با یکدیگر اختلاف آماری معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد ندارند.
Figure 2- The interaction effects of (A) fungus × gibberellic acid, (B) fungus × salinity, (C) salinity × gibberellic acid on total chlorophyll in white seedless and (D) salinity × gibberellic acid in Turkmen-4 (treatments: S0: 0mM sodium chloride, S1: 100mM sodium chloride, G0: 0 mg l-1 gibberellic acid, G1: 150 mg l-1 gibberellic acid, P0: non-inoculated and P1: inoculated with S. indica). Values are means of three replicates. Means sharing a common letter are not significantly different at the 5% probability level according to Duncan test.
شکل 3- اثرات متقابل (A) قارچ× اسید جیبرلیک بر میزان کاروتنوئید در رقم بیدانه سفید و (B) اثرات متقابل شوری × اسید جیبرلیک × قارچ در رقم ترکمن-4 (تیمارها: S0: 0mM کلرید سدیم، S1: 100mM کلرید سدیم، G0: 0 mg/L اسید جیبرلیک، G1: mg/L 150 اسید جیبرلیک، P0: تلقیحنشده و P1: تلقیحشده با قارچ S. indica). مقادیر میانگین سه تکرار است. میانگینهایی که با حداقل یک حرف مشترک مشخص شدهاند، با یکدیگر اختلاف آماری معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد ندارند.
Figure 3- The interaction effects of (A) fungus × gibberellic acid on carotenoid content in white seedless and (B) the interaction effects of salinity × gibberellic acid × fungus in Turkmen-4 (treatments: S0: 0mM sodium chloride, S1: 100mM sodium chloride, G0: 0 mg l-1 gibberellic acid, G1: 150 mg l-1 gibberellic acid, P0: non-inoculated and P1: inoculated with S. indica). Means sharing a common letter are not significantly different at the 5% probability level according to Duncan test.
در رقم ترکمن 4، نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد اثرات اصلی قارچ، شوری و اسید جیبرلیک و اثر متقابل دوگانه قارچ× اسید جیبرلیک و اثر متقابل سه گانه قارچ× شوری× اسید جیبرلیک در سطح احتمال 1% بر میزان کاروتنوئید معنیدار است (جدول 2). معنیدار شدن اثرات سهگانه نشان میدهد سه فاکتور مستقل از هم عمل نکردهاند. نتایج مقایسه میانگین نشان داد بیشترین میزان کاروتنوئید (89/0 میلیگرم/ گرم وزن تر) در شرایط بدون تلقیح با قارچ، تحت تنش شوری و بدون تیمار با اسید جیبرلیک، و کمترین میزان آن (42/0 میلیگرم/ گرم وزن تر) در شرایط بدون تلقیح با قارچ، تحت شرایط شوری و تیمار با اسید جیبرلیک است (شکل 3-B). میتوان نتیجه گرفت اسید جیبرلیک و قارچ تأثیر کاهشی و شوری اثر افزایشی بر میزان کاروتنوئید در رقم ترکمن 4 دارد.
قند محلول کل
نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد که در رقم بیدانه سفید تنها اثر اصلی قارچ در سطح احتمال 1% بر میزان قند محلول کل معنیدار است، در حالیکه در رقم ترکمن 4، تنها اثر شوری در سطح احتمال 1% بر میزان قند محلول معنیدار است (جدولهای 1 و 2). در رقم بیدانه سفید، میانگین قند محلول در گیاهان تلقیحشده با قارچ 81/23 میلیگرم/گرم وزن تر، و در گیاهان تلقیح نشده 41/17 میلیگرم /گرم وزن تر است که معادل 37% افزایش در گیاهان تلقیحشده بود. نتایج مقایسه میانگین در رقم ترکمن 4 نشان داد وزن قند محلول کل در شرایط تنش شوری (03/22 میلیگرم بر گرم وزن تر) و بدون تنش (74/13میلیگرم بر گرم وزن تر) است. بنابراین تنش شوری میزان قند محلول در این رقم را 60% افزایش داده است.
پرولین
نتایج جدول تجزیه واریانس نشان دادند در رقم بیدانه سفید تنها اثر اصلی قارچ در سطح احتمال 1% بر میزان پرولین معنیدار است، در حالیکه در رقم ترکمن 4، تنها اثر شوری در سطح احتمال 5% بر میزان این فاکتور معنیدار است (جدولهای 3 و 4). محتوای پرولین در گیاهان تلقیح نشده 11/18 میکرومول بر گرم وزن تر و در گیاهان تلقیح شده 96/24 میکرومول بر گرم وزن تر هستند که معادل 38% افزایش در گیاهان تلقیحشده بود. نتایج مقایسه میانگین نشان داد میزان پرولین در رقم ترکمن 4 در شرایط تنش شوری (89/20 میکرومول بر گرم وزن تر و بدون تنش (85/14 میکرومول بر گرم وزن تر) است که نشاندهنده تاثیر افزایشی حدود 41 درصدی تنش شوری بر میزان پرولین است.
جدول 3- نتایج تجزیه واریانس اثرات شوری، اسید جیبرلیک و تیمار با قارچ S. indica بر پرولین، فنول، فلاوونوئید، مالون دیآلدئید و پراکسید هیدروژن انگور رقم بیدانه سفید
Table 3- Variance analysis of the effect of salinity, gibberellic acid and inoculation with S. indica on proline, phenol, flavonoids, malondialdehyde and hydrogen peroxide of grapes-white seedless.
|
H2O2 |
MDA |
Flavonoids |
Phenol |
Proline |
DF |
Sources of variation |
|
1.14 ** |
9.35 ns |
8973.76 ** |
3347.42 ** |
281.87 ** |
1 |
Fungus (A) |
|
3.13 ** |
14.78 * |
133.48 ns |
17.78 ns |
48.65 ns |
1 |
Salinity (B) |
|
0.081 * |
0.829 ns |
339.75 ns |
0.355 ns |
4.56 ns |
1 |
Gibberellic acid (C) |
|
0.683 ** |
0.109 ns |
293.58 ns |
82.95 ns |
7.16 ns |
1 |
A×B |
|
0.05 * |
1.27 ns |
6592.2 ** |
4.36 ns |
0.508 ns |
1 |
A×C |
|
0.146 ** |
6.26 ns |
1608.72 ** |
356.5 ** |
11.71 ns |
1 |
B×C |
|
0.018 ns |
0.038 ns |
610.24 ns |
698.7 ** |
1.76 ns |
1 |
A×B×C |
|
0.011 |
2.59 |
638.625 |
58.64 |
32.59 |
16 |
Error |
|
7.6 |
25.21 |
18.76 |
18.97 |
26.5 |
- |
C.V. |
ns ، * و ** به ترتیب عدم تفاوت معنیدار و معنیداری در سطح احتمال 1 و 5 درصد است.
ns, *, **: Non significant and significant at 5% and 1% probability levels, respectively
جدول 4- نتایج تجزیه واریانس اثرات شوری، اسید جیبرلیک و تیمار با قارچ S. indica بر پرولین، فنول، فلاوونوئید، مالون دیآلدئید و پراکسید هیدروژن انگور رقم ترکمن 4
Table 4- Variance analysis of the effect of salinity, gibberellic acid and inoculation with S. indica on proline, phenol, flavonoids, malondialdehyde and hydrogen peroxide of grapes-Torkaman-4.
|
H2O2 |
MDA |
Flavonoids |
Phenol |
Proline |
DF |
Sources of variation |
|
1.64 ** |
16.04 ** |
9094.04 ** |
4.2 ns |
108.33 ns |
1 |
Fungus (A) |
|
1.00 ** |
8.64 * |
4456.19 ** |
249.29 ** |
219.07 * |
1 |
Salinity (B) |
|
0.028 ns |
1.042 ns |
6764.3 ** |
329.7 ** |
58.18 ns |
1 |
Gibberellic acid (C) |
|
0.06 ns |
1.224 ns |
31.41 ns |
12.77 ns |
18.15 ns |
1 |
A×B |
|
0.002 ns |
0.034 ns |
1080.5 ns |
42.69 ns |
4.21 ns |
1 |
A×C |
|
0.016 ns |
0.395 ns |
0.493 ns |
0.98 ns |
11.69 ns |
1 |
B×C |
|
0.004 ns |
0.15 ns |
427.06 ns |
31.39 ns |
5.53 ns |
1 |
A×B×C |
|
0.028 |
1.358 |
371.08 |
18.52 |
45.82 |
16 |
Error |
|
13.03 |
26.03 |
15.88 |
9.2 |
27.87 |
- |
C.V. |
ns ، * و ** به ترتیب عدم تفاوت معنیدار و معنیداری در سطح احتمال 1 و 5 درصد است.
ns, *, **: Non significant and significant at 5% and 1% probability levels, respectively=
فنول
نتایج جدول تجزیه واریانس نشان دادند اثر اصلی قارچ، اثر متقابل دوگانه اسید جیبرلیک × شوری و اثر متقابل سهگانه قارچ× شوری× اسید جیبرلیک در سطح احتمال 1% بر میزان فنول رقم بیدانه سفید معنیدار است (جدول 3). معنیدار بودن اثر متقابل نشان میدهد که فاکتورها مستقل از یکدیگر عمل نکردهاند. نتایج مقایسه میانگین تیمارها نشان داد که بیشترین میزان فنول (96 میلیگرم گالیکاسید بر وزن تر) در شرایط نرمال، تلقیح با قارچ و تیمار با اسید جیبرلیک و کمترین میزان آن (25 میلیگرم گالیکاسید بر وزن تر) در شرایط نرمال، تیمار با اسید جیبرلیک و بدون تلقیح با قارچ است. به نظر میرسد قارچ و اسید جیبرلیک هر دو اثر افزایشی بر میزان فنول دارند (شکل 4).
نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد تنها اثرات اصلی تیمارها بر میزان فنول رقم ترکمن 4 در سطح احتمال 1% معنیدار میباشد (جدول 4). مقایسه میانگین نشان داد محتوای فنول در شرایط بدون شوری (70/49 میلیگرم گالیکاسید بر وزن تر) و تحت شرایط شوری (25/43 میلیگرم گالیکاسید بر وزن تر) است. تیمار با اسید جیبرلیک محتوای فنول را از 17/50 به 79/42 میلیگرم گالیکاسید بر وزن تر کاهش داد؛ بنابراین شوری و اسید جیبرلیک به ترتیب سبب کاهش 15 و 13 درصدی میزان فنول شد. از سوی دیگر، تیمار با قارچ منجر به افزایش جزئی (حدود 2%) میزان فنول شد (از 06/46 به 90/46 میلیگرم گالیکاسید بر وزن تر).
شکل 4- اثر برهمکنش تیمارهای مختلف شوری، اسید جیبرلیک و قارچ بر محتوای فنول برگ انگور بیدانه سفید (تیمارها: S0: 0mM کلرید سدیم، S1: 100mM کلرید سدیم، G0: 0 mg/L اسید جیبرلیک، G1: mg/L 150 اسید جیبرلیک، P0: تلقیحنشده و P1: تلقیحشده با قارچ S. indica). مقادیر میانگین سه تکرار است. میانگینهایی که با حداقل یک حرف مشترک مشخص شدهاند، با یکدیگر اختلاف آماری معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد ندارند.
Figure 4- The interaction effect of different salinity, gibberellic acid and fungus treatments on the phenolic content of white seedless grape leaves (treatments: S0: 0mM sodium chloride, S1: 100mM sodium chloride, G0: 0 mg l-1 gibberellic acid, G1: mg l-1 gibberellic acid, P0: non-inoculated and P1: inoculated with S. indica). Means sharing a common letter are not significantly different at the 5% probability level according to Duncan test.
فلاونوئید
نتایج جدول تجزیه واریانس در رقم بیدانه سفید نشان داد اثر اصلی قارچ، اثرات متقابل دوگانه قارچ × اسید جیبرلیک و شوری × اسید جیبرلیک در سطح احتمال 1% معنیدار است (جدول 3). براساس نتایج مقایسه میانگین تحت دو فاکتور اسید جیبرلیک و قارچ، بیشترین میزان فلاونوئید (167 میلی گرم کوئرستین بر گرم وزن تر) در شرایط بدون تیمار با اسید جیبرلیک و عدم تلقیح با قارچ و کمترین میزان آن (100 میلیگرم کوئرستین بر گرم وزن تر) در شرایط بدون تیمار با اسید جیبرلیک و تلقیح با قارچ است. قارچ و اسید جیبرلیک هر دو اثر کاهشی بر میزان فلاونوئید دارند (شکل 5-A). نتایج مقایسه میانگین فلاونوئید تحت دو فاکتور شوری و اسید جیبرلیک نشان داد که بیشترین میزان فلاونوئید (160 میلی گرم کوئرستین بر گرم وزن تر) در شرایط شوری و بدون تیمار با اسید جیبرلیک و کمترین میزان آن (105 میلی گرم کوئرستین بر گرم وزن تر) در شرایط شوری و تیمار با اسید جیبرلیک است. تنش شوری بر میزان فلاونوئید اثرات افزایشی دارد، ولی اثرات متقابل شوری و اسید جیبرلیک بر میزان فلاونوئید کاهشی است (شکل 5-B).
نتایج جدول تجزیه واریانس در رقم ترکمن 4 نشان داد تنها اثرات اصلی تیمارها در سطح احتمال 1% بر میزان فلاونوئید معنیدار است (جدول 4). نتایج مقایسه میانگین نشان داد تنش شوری میزان فلاونوئید را از 74/108 به 136 میلیگرم کوئرستین بر گرم وزن تر افزایش داد. همچنین محتوای فلاونوئید در تیمار با اسید جیبرلیک 58/105 میلیگرم کوئرستین بر گرم وزن تر و بدون تیمار با اسید جیبرلیک 16/139 میلیگرم کوئرستین بر گرم وزن تر است؛ در حالیکه محتوای فلاونوئید در تلقیح با قارچ و بدون تلقیح با قارچ به ترتیب 91/102 و 84/141 میلیگرم کوئرستین بر گرم وزن تر است. بنابراین در این رقم، تنش شوری و تلقیح با قارچ به ترتیب سبب افزایش 25 و 38 درصدی محتوای فلاونوئید شد، در حالیکه تیمار با اسید جیبرلیک آن را به میزان 14 درصد کاهش داد.
شکل 5- اثرات متقابل (A) قارچ × اسید جیبرلیک و (B) شوری × اسید جیبرلیک بر محتوای فلاوونوئید کل در رقم بیدانه سفید (تیمارها: S0: 0mM کلرید سدیم، S1: 100mM کلرید سدیم، G0: 0 mg/L اسید جیبرلیک، G1: mg/L 150 اسید جیبرلیک، P0: تلقیحنشده و P1: تلقیحشده با قارچ S. indica). مقادیر میانگین سه تکرار است. میانگینهایی که با حداقل یک حرف مشترک مشخص شدهاند، با یکدیگر اختلاف آماری معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد ندارند.
Figure 5- Interaction effects of (A) fungus × gibberellic acid and (B) salinity × gibberellic acid on total flavonoid content in white seedless (treatments: S0: 0mM sodium chloride, S1: 100mM sodium chloride, G0: mg l-1 gibberellic acid, G1: mg l-1 gibberellic acid, P0: non-inoculated and P1: inoculated with S. indica). Means sharing a common letter are not significantly different at the 5% probability level according to Duncan test.
مالون دی آلدهید
نتایج جدول واریانس نشان داد که در رقم بیدانه سفید تنها اثر شوری در سطح احتمال 5% بر میزان مالون دی آلدهید معنیدار است (جدول 3). میزان مالون دی آلدهید در شرایط عدم تنش شوری 79/3 میکرومول بر گرم وزن تر و در شرایط شوری 35/5 میکرومول بر گرم وزن تر است که معادل 41 درصد افزایش نشان داد.
در رقم ترکمن 4، نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد تنها اثرات اصلی قارچ (در سطح احتمال 1%) و شوری (در سطح احتمال 5%) بر میزان مالون دی آلدهید معنیدار است (جدول 4). نتایج مقایسه میانگین نشان داد میزان مالون دی آلدهید در تلقیح با قارچ 66/3 میکرومول بر گرم وزن تر، بدون تلقیح 29/5 میکرومول بر گرم وزن تر، در تنش شوری 08/5 میکرومول بر گرم وزن تر و در شرایط بدون تنش شوری 88/3 میکرومول بر گرم وزن تر است. بنابراین قارچ سبب کاهش 31 درصدی و تنش شوری سبب افزایش 30 درصدی میزان مالون دی آلدهید در رقم ترکمن 4 شد.
پراکسید هیدروژن
نتایج جدول تجزیه واریانس نشان دادند اثرات اصلی قارچ، شوری و اثرات متقابل دوگانه اسید جیبرلیک × شوری و قارچ × شوری در سطح احتمال 1% و اثر اصلی اسید جیبرلیک و اثرات متقابل دوگانه قارچ× اسید جیبرلیک در سطح احتمال 5% بر میزان پراکسید هیدروژن معنیدار است (جدول 3). نتایج مقایسه میانگین تحت دو فاکتور شوری و اسید جیبرلیک نشان داد بیشترین میزان پراکسید هیدروژن (87/1 میکرومول بر گرم وزن تر) در شرایط شوری و عدم کاربرد اسید جیبرلیک و کمترین میزان آن (99/0 میکرومول بر گرم وزن تر) در شرایط بدون تنش و و عدم کاربرد اسید جیبرلیک است. تنش شوری اثر افزایشی بر میزان پراکسید هیدروژن دارد (شکل 6-A). نتایج مقایسه میانگین تحت دو فاکتور شوری و قارچ، بیشترین میزان پراکسید هیدروژن (13/2 میکرومول بر گرم وزن تر) در شرایط شوری و عدم تلقیح با قارچ، و کمترین میزان آن (97/0 میکرومول بر گرم وزن تر) در شرایط نرمال و تلقیح با قارچ است. قارچ اثر کاهشی بر محتوای پراکسید هیدروژن خصوصا در شرایط تنش شوری داشت (شکل 6-B). نتایج مقایسه میانگین نشان داد تحت فاکتور قارچ و اسید جیبرلیک، بیشترین میزان پراکسید هیدروژن (7/1 میکرومول بر گرم وزن تر) در شرایط عدم تیمار با اسید جیبرلیک و عدم تلقیح قارچ، و کمترین میزان آن (14/1 میکرومول بر گرم وزن تر) در شرایط تلقیح با قارچ و تیمار با اسید جیبرلیک است. اثرات متقابل قارچ و اسید جیبرلیک بر میزان پراکسید هیدروژن کاهشی بود (شکل 6-C).
نتایج جدول تجزیه واریانس در رقم ترکمن 4 نشان داد، تنها اثرات اصلی قارچ و شوری در سطح احتمال 1% بر میزان پراکسید هیدروژن معنیدار است (جدول 4). نتایج مقایسه میانگین نشان داد میزان پراکسید هیدروژن در شرایط تنش شوری 49/1 میکرومول بر گرم وزن تر و بدون تنش 08/1 میکرومول بر گرم وزن تر است در حالیکه میزان پراکسید هیدروژن به ترتیب در گیاهان تلقیحشده و تلقیحنشده در 02/1 و 54/1 میکرومول بر گرم وزن تر است. بنابراین در رقم ترکمن 4، قارچ و شوری به ترتیب سبب کاهش 34 درصدی و افزایش 38 درصدی میزان پراکسید هیدروژن شده است.
شکل 6- اثرات متقابل (A) شوری × اسید جیبرلیک، (B) قارچ × شوری و (C) قارچ × اسید جیبرلیک بر میزان پراکسید هیدروژن در رقم بیدانه سفید (تیمارها: S0: 0mM کلرید سدیم، S1: 100mM کلرید سدیم، G0: 0 mg/L اسید جیبرلیک، G1: mg/L 150 اسید جیبرلیک، P0: تلقیحنشده و P1: تلقیحشده با قارچ S. indica). مقادیر میانگین سه تکرار است. میانگینهایی که با حداقل یک حرف مشترک مشخص شدهاند، با یکدیگر اختلاف آماری معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد ندارند.
Figure 6- The interaction effects of (A) salinity × gibberellic acid, (B) fungus × salinity and (C) fungus × gibberellic acid on the amount of hydrogen peroxide in white seedless (treatments: S0: 0mM sodium chloride, S1: 100mM sodium chloride, G0: mg l-1 gibberellic acid, G1: mg l-1 gibberellic acid, P0: non-inoculated and P1: inoculated with S. indica). Means sharing a common letter are not significantly different at the 5% probability level according to Duncan test.
شکل 7- اثر برهمکنش تیمارهای مختلف شوری، اسید جیبرلیک و قارچ بر فعالیت آنزیم کاتالاز برگ انگور بیدانه سفید (تیمارها: S0: 0mM کلرید سدیم، S1: 100mM کلرید سدیم، G0: 0 mg/L اسید جیبرلیک، G1: mg/L 150 اسید جیبرلیک، P0: تلقیحنشده و P1: تلقیحشده با قارچ S. indica). مقادیر میانگین سه تکرار است. میانگینهایی که با حداقل یک حرف مشترک مشخص شدهاند، با یکدیگر اختلاف آماری معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد ندارند.
Figure 7- The interaction effect of different salinity, gibberellic acid and fungus treatments on catalase activity of white seedless (treatments: S0: 0mM sodium chloride, S1: 100mM sodium chloride, G0: mg l-1 gibberellic acid, G1: 150 mg l-1 gibberellic acid, P0: non-inoculated and P1: inoculated with S. indica). Means sharing a common letter are not significantly different at the 5% probability level according to Duncan test.
آنزیمهای آنتیاکسیدان (کاتالاز، پراکسیداز و آسکوربات پراکسیداز)
نتایج نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد که در رقم بیدانه سفید اثرات اصلی قارچ، اسید جیبرلیک، اثرات دوگانه قارچ× اسید جیبرلیک و شوری× اسید جیبرلیک در سطح احتمال 1% و اثر متقابل سه گانه قارچ× شوری× اسید جیبرلیک در سطح احتمال 5% بر میزان کاتالاز معنیدار است (جدول 5). نتایج مقایسه میانگین نشان داد که بیشترین میزان کاتالاز (083/0 OD.min-1.mg protein) در شرایط شوری، تلقیح با قارچ و بدون تیمار با اسید جیبرلیک، کمترین میزان آن (003/0 OD.min-1.mg protein) در شرایط شوری و تیمار با اسید جیبرلیک و تلقیح با قارچ است (شکل 7). به نظر میرسد قارچ اثر افزایشی بر میزان کاتالاز دارد، با وجود این اسید جیبرلیک اثر معنیداری بر این صفت ندارد. نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد هیچکدام از اثرات اصلی و متقابل تیمارها بر میزان کاتالاز رقم ترکمن 4 معنیدار نیست (جدول 6).
همچنین نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد که اثرات اصلی و متقابل تیمارها بر میزان پراکسیداز و اسکوربات پراکسیداز هر دو رقم معنیدار نبود (جدولهای 5 و 6).
سدیم و پتاسیم
نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد اثرات اصلی تیمارها، اثرات متقابل دوگانه قارچ× شوری، شوری× اسید جیبرلیک و اثرات سهگانه بر میزان سدیم هر دو رقم مورد بررسی معنیدار هستند (جدولهای 5 و 6). در رقم بیدانه سفید، نتایج مقایسه میانگین نشان داد که بیشترین میزان سدیم (2/9 % وزن خشک) در شرایط شوری، عدم تلقیح با قارچ و عدم تیمار با اسید جیبرلیک و کمترین میزان آن (2/1 % وزن خشک) در شرایط نرمال، تلقیح با قارچ و تیمار با اسید جیبرلیک است. قارچ و اسید جیبرلیک اثر کاهشی و تنش شوری اثر افزایشی بر میزان سدیم دارند (شکل 8-A).
نتایج مقایسه میانگین در رقم ترکمن 4 نشان داد بیشترین وزن سدیم (8/9 % وزن خشک) در شرایط تنش شوری بدون تلقیح با قارچ و عدم تیمار با اسید جیبرلیک و کمترین میزان آن (4/2 % وزن خشک) در شرایط نرمال، تلقیح با قارچ و عدم تیمار با اسید جیبرلیک است. در شرایط شوری و نرمال بدون تلقیح با قارچ، بین تیمار با اسید جیبرلیک و عدم تیمار در سطح احتمال 5% اختلاف معنیدار وجود دارد (شکل 8-B). در این رقم نیز قارچ و اسید جیبرلیک اثر کاهشی و تنش شوری اثر افزایشی بر میزان سدیم داشتند.
جدول 5- نتایج تجزیه واریانس اثرات شوری، اسید جیبرلیک و تیمار با قارچ S. indica بر آنزیمهای آنتیاکسیدان و عناصر سدیم و پتاسیم انگور رقم بیدانه سفید
Table 5- Variance analysis of the effect of salinity, gibberellic acid and inoculation with S. indica on antioxidant enzymes, sodium and potassium content of grapes-white seedless.
|
Potassium |
Sodium |
APX |
POD |
CAT |
DF |
Sources of variation |
|
31.62 ** |
9.18 ** |
0.002 ns |
0.0001 ns |
0.002 ** |
1 |
Fungus (A) |
|
2.71 ** |
102.7 ** |
0.004 ns |
0.00005 ns |
0.001 ns |
1 |
Salinity (B) |
|
0.818 ** |
13.72 ** |
0.001 ns |
0.0004 ns |
0.002 ** |
1 |
Gibberellic acid (C) |
|
5.25 ** |
6.77 ** |
0.001 ns |
0.0001 ns |
0.001 ns |
1 |
A×B |
|
3.92 ** |
0.002 ns |
0.001 ns |
0.0001 ns |
0.002 ** |
1 |
A×C |
|
4.34 ** |
12.34 ** |
0.004 ns |
0.0001 ns |
0.005 ** |
1 |
B×C |
|
1.7 ** |
4.53 ** |
0.003 ns |
0.0006 ns |
0.001 * |
1 |
A×B×C |
|
0.092 |
0.143 |
0.002 |
0.0001 |
0.0001 |
16 |
Error |
|
5.3 |
9.6 |
10.19 |
20.46 |
30.27 |
- |
C.V. |
ns ، * و ** به ترتیب عدم تفاوت معنیدار و معنیداری در سطح احتمال 1 و 5 درصد است.
ns, *, **: Non significant and significant at 5% and 1% probability levels, respectively
جدول 6- نتایج تجزیه واریانس اثرات شوری، اسید جیبرلیک و تیمار با قارچ اندوفیت S. indica بر آنزیمهای آنتیاکسیدان و عناصر سدیم و پتاسیم انگور رقم ترکمن 4
Table 6- Variance analysis of the effect of salinity, gibberellic acid and inoculation with S. indica on antioxidant enzymes, sodium and potassium content of grapes -Torkaman-4.
|
Potassium |
Sodium |
APX |
POD |
CAT |
DF |
Sources of variation |
|
17.32 ** |
22.83 ** |
0.009 ns |
0.002 ns |
0.003 ns |
1 |
Fungus (A) |
|
59.19 ** |
95.16 ** |
0.0001 ns |
0.002 ns |
0.041 ns |
1 |
Salinity (B) |
|
3.94 ** |
0.193 ns |
0.0001 ns |
0.002 ns |
0.01 ns |
1 |
Gibberellic acid (C) |
|
0.302 ns |
17.59 ** |
0.001 ns |
0.001 ns |
0.009 ns |
1 |
A×B |
|
0.175 ns |
0.343 ns |
0.001 ns |
0.001 ns |
0.005 ns |
1 |
A×C |
|
0.008 ns |
6.05 ** |
0.004 ns |
0.001 ns |
0.006 ns |
1 |
B×C |
|
0.105 ns |
2.001 ** |
0.003 ns |
0.001 ns |
0.001 ns |
1 |
A×B×C |
|
0.237 |
0.172 |
0.003 |
0.001 |
0.013 |
16 |
Error |
|
4.97 |
7.5 |
27.75 |
17.2 |
16.64 |
- |
C.V. |
ns ، * و ** به ترتیب عدم تفاوت معنیدار و معنیداری در سطح احتمال 1 و 5 درصد است.
ns, *, **: Non significant and significant at 5% and 1% probability levels, respectively
شکل 8- اثر برهمکنش تیمارهای مختلف شوری، اسید جیبرلیک و قارچ بر میزان سدیم ارقام (A) بیدانه سفید و (B) ترکمن-4 (تیمارها: S0: 0mM کلرید سدیم، S1: 100mM کلرید سدیم، G0: 0 mg/L اسید جیبرلیک، G1: mg/L 150 اسید جیبرلیک، P0: تلقیحنشده و P1: تلقیحشده با قارچ S. indica). مقادیر میانگین سه تکرار است. میانگینهایی که با حداقل یک حرف مشترک مشخص شدهاند، با یکدیگر اختلاف آماری معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد ندارند.
Figure 8- The interaction effect of different salinity, gibberellic acid and fungus treatments on sodium content of (A) white seedless and (B) Torkaman-4 leaves (treatments: S0: 0mM sodium chloride, S1: 100mM sodium chloride, G0: mg l-1 gibberellic acid, G1: mg l-1 gibberellic acid, P0: non-inoculated and P1: inoculated with S. indica). Means sharing a common letter are not significantly different at the 5% probability level according to Duncan test.
نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد که اثرات اصلی قارچ، شوری، اسید جیبرلیک، اثرات متقابل دوگانه و همچنین اثرات سه گانه بر میزان پتاسیم رقم بیدانه سفید در سطح احتمال 1% معنیدار میباشد (جدول 5). معنیدار بودن اثر متقابل نشان میدهد که فاکتورها در مورد این صفت نیز مستقل از یکدیگر عمل نکردهاند. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که بیشترین میزان پتاسیم (8% وزن خشک) در شرایط نرمال، تلقیح با قارچ و عدم تیمار با اسید جیبرلیک، و کمترین میزان آن (4/3 % وزن خشک) در شرایط نرمال، عدم تلقیح با قارچ و عدم تیمار با اسید جیبرلیک است. قارچ و اسید جیبرلیک اثر افزایشی در میزان پتاسیم دارند (شکل 9).
شکل 9- اثر برهمکنش تیمارهای مختلف شوری، اسید جیبرلیک و قارچ بر میزان پتاسیم رقم بیدانه سفید (تیمارها: S0: 0mM کلرید سدیم، S1: 100mM کلرید سدیم، G0: 0 mg/L اسید جیبرلیک، G1: mg/L 150 اسید جیبرلیک، P0: تلقیحنشده و P1: تلقیحشده با قارچ S. indica). مقادیر میانگین سه تکرار است. میانگینهایی که با حداقل یک حرف مشترک مشخص شدهاند، با یکدیگر اختلاف آماری معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد ندارند.
Fig 9. The interaction effect of different salinity, gibberellic acid and fungus treatments on potassium content of white seedless leaves (treatments: S0: 0mM sodium chloride, S1: 100mM sodium chloride, G0: mg l-1 gibberellic acid, G1: mg l-1 gibberellic acid, P0: non- inoculated and P1: inoculated with S. indica). Means sharing a common letter are not significantly different at the 5% probability level according to Duncan test.
نتایج جدول تجزیه واریانس در رقم انگور ترکمن 4 نشان داد فقط اثرات اصلی در سطح احتمال 1% بر میزان پتاسیم این رقم اثر معنیدار است (جدول 6). نتایج مقایسه میانگین نشان داد میزان پتاسیم در تیمار با اسید جیبرلیک از 69/5 درصد وزن خشک به 50/6 درصد وزن خشک و همچنین از 24/5 درصد وزن خشک در گیاهان تلقیحنشده به 94/6 درصد وزن خشک در گیاهان تلقیحشده افزایش یافته است در حالیکه در این رقم بر خلاف رقم بیدانه سفید، تنش شوری نیز میزان پتاسیم را از 52/4 درصد وزن خشک به 67/7 درصد وزن خشک افزایش داده است؛ لذا هر سه تیمار در این رقم بر میزان این صفت اثر افزایشی داشته و تنش شوری، تیمار با اسید جیبرلیک و تلقیح با قارچ به ترتیب باعث افزایش 69، 14 و 32 درصدی میزان پتاسیم شدند.
بحث
در پژوهش حاضر، تأثیر تیمارهای مورد بررسی بر وزن خشک اندام هوایی هر دو رقم معنیدار نبود. اگرچه گیاهان تلقیحشده با قارچ در هر دو رقم زیستتوده بیشتری داشتند، امّا این تفاوت از نظر آماری معنیدار نبود. در مورد صفت وزن خشک ریشه در رقم ترکمن 4 اثر شوری معنی بود و شوری سبب کاهش وزن خشک ریشه شد. بر اساس نتایج، گزارش شده است که تنش شوری جذب آب و مواد معدنی توسط گیاهان را مختل میکند و در نتیجه رشد و زیست توده را کاهش میدهد (Sharma et al., 2017).
در این پژوهش، تنش شوری منجر به کاهش محتوای کلروفیل شد که بر اساس گزارشهای منتشرشده، احتمالاً به علّت جلوگیری از فعالیت آنزیم کلروفیل سنتاز، فعال شدن آنزیم کلروفیلاز در نتیجه افزایش میزان اتیلن و آبسیزیک اسید و تولید بیش از حد رادیکالهای آزاد اکسیژن مانند رادیکالهای سوپراکسید است که خود سبب پراکسیداسیون لیپیدی غشاء و در نتیجه تجزیه کلروفیل میشود. همچنین مشخص شده است که کلروفیل و پرولین از پیش ماده مشترک (گلوتامات) ساخته میشوند؛ بنابراین احتمالاً یکی از دلایل کاهش میزان کلروفیل در شرایط تنش، افزایش سنتز پرولین و نیز اثر بازدارندگی یونهای تجمع یافته در کلروپلاست باشد. نتایج نشان داده است تنش شوری در دو رقم انگور رشه و بیدانه قرمز، سبب کاهش میزان کلروفیل کل، فتوسنتز، تعرق و هدایت روزنهای میشود (Azizi et al., 2017). در پژوهش حاضر، قارچ در هر دو رقم میزان کلروفیل بویژه در شرایط تنش افزایش داده است. نتایج پژوهشهای انجامشده در گوجهفرنگی و زرینگیاه نشان داده است که تلقیـح با قارچ S. indica سبب افزایش محتوای کلروفیل و کاروتنوئیدها میشود (Kaboosi et al., 2023; Mehri et al., 2023). قارچ با سازوکارهای مختلفی شامل افزایش حفظ گرانا در کلروپلاستها و همچنین بهبود سیستمهای آنتیاکسیدان سبب بهبود فرایندهای فتوسنتزی درشرایط تنش میشوند. افزایش محتوای کلروفیل در گیاهان تلقیحشده با قارچ S. indica میتواند به علّت بهبود وضعیت آبی گیاه و جذب بهتر عناصر معدنی بویژه فسفر و منیزیم در گیاهان تلقیحشده باشد. سازوکارهای دیگر از جمله بهبود ویژگیهای برگ، افزایش بیان سیستم آنتیاکسیدانی و حفظ گرانا در کلروپلاستها و نیز کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II در بهبود فتوسنتز در گیاهان تلقیحشده موثر است (Ghorbani et al., 2018). اثر متقابل اسید جیبرلیک و قارچ نیز میزان کلروفیل را افزایش داده است. در بررسی اثرات اسید جیبرلیک بر تحمل به تنش شوری مشخص شد که اسید جیبرلیک با افزایش بیوسنتز کلروفیل و نیز تاخیر در تخریب کلروفیل، نقش مهمی در بهبود تحمل به تنش شوری دارد (Misratia et al., 2013).
در پژوهش حاضر، تنش شوری اثر معنیداری بر میزان کاروتنوئید هر دو رقم نداشت؛ امّا قارچ و اسید جیبرلیک در رقم بیدانه سفید میزان کاروتنوئید را افزایش داد. یکی از اثرات ثانویه حاصل از تنشهای غیر زیستی، افزایش تولید رادیکالهای آزاد اکسیژن است. کاروتنوئیدها از دستگاه فتوسنتزی در برابر رادیکالهای آزاد محافظت نموده و از پراکسیداسیون لیپید جلوگیری میکنند و بنابراین نقش مهمی در پایداری غشاء در شرایط تنش ایفا مینمایند. به نظر میرسد قارچ با افزایش میزان کاروتنوئیدها از آسیب رادیکالهای آزاد اکسیژن به دستگاه فتوسنتزی جلوگیری و به پایداری غشاء کمک میکند. فعالیت موثر این قارچ در زدودن ROS و حفظ هموستازی سلولی در گیاهانی مانند انگور و گوجهفرنگی نشان داده شده است (Espareh et al., 2023; Kaboosi et al., 2023). به نظر میرسد وجود برخی پروتئینها در لایهی بیرونی دیواره سلولی هیفهای قارچ، مسئول حذف ROSها در مسیر آپوپلاستیک هستند (Chandrasekar et al., 2022). در مجموع به نظر میرسد که قارچ با افزایش محتوای کلروفیل و کاروتنوئید و آنتی اکسیدانهای غیر آنزیمی از دستگاه فتوسنتزی گیاه میزبان حفاظت میکند. در پژوهشی مشخص شده است که کاربرد اسید جیبرلیک با افزایش محتوای کاروتنوئید گیاهان را از آسیب اکسیداتیو محافظت میکند (Shahzad et al., 2021).
بر اساس نتایج بدست آمده در این پژوهش، اثر قارچ و شوری به ترتیب در رقم بیدانه سفید و ترکمن 4 معنیدار شد. کربوهیدراتهای محلول در شرایط تنش تجمع یافته، بهعنوان عامل یا محافظ اسمزی عمل نموده و موجب حفظ و نگهداری مولکولهای زیستی و غشاءها میشوند (Nanda & Agrawal, 2018). در بررسی تأثیر تنش شوری در دو رقم انگور قزل اوزوم و بیدانه قرمز مشخص شد که تنش شوری سبب افزایش میزان قند محلول میشود (Azizi et al., 2017). تلقیح قارچ S. indica نیز میزان قندهای محلول را در هر دو رقم بویژه رقم بیدانه سفید افزایش داد که با نتایج پژوهشهای پیشین همخوانی دارد (Kaboosi et al., 2023; Espareh et al., 2023). به نظر میرسد قارچ با افزایش میزان کربوهیدراتها در شرایط تنش به تثبیت فتوسنتز و فرایندهای متابولیسمی در این شرایط کمک میکند. همچنین قارچ توسط برخی انتقالدهندههای هگزوزی، جذب کربوهیدراتها را افزایش میدهد. افزایش میزان قندهای محلول در گیاهان تیمارشده با قارچ میتواند یک مزیت محسوب شود، زیرا قندها به عنوان ترکیبات اسمزی در شرایط تنش عمل میکنند و تحمل به تنش را افزایش میدهند. اسید جیبرلیک بر میزان قندهای محلول در این آزمایش و در هر دو رقم معنیدار نبود. در یک پژوهش نشان داده شده است که اسید جیبرلیک سبب افزایش محتوای کربوهیدرات انگور میشود (Estaji et al., 2022) که در پژوهش حاضر این مورد مشاهده نشد.
تجمع پرولین در سطح برگ بر اثر تنش شوری اتفاق میافتد و افزایش سطح این ترکیبات در گیاهان از نظر سازگاری گیاه اهمیت دارد و گیاه را قادر میسازد تا در شرایط تنشزا زنده بماند. کاهش تجزیه پرولین و افزایش بیوسنتز پرولین از دلایل احتمالی تجمع پرولین در شرایط تنش باشد (Nanda & Agrawal, 2018). مشابه با قند محلول کل، در این آزمایش تنها اثر قارچ و شوری به ترتیب در رقم بیدانه سفید و ترکمن 4 معنیدار شد. قارچ اندوفیت S. indica از راههای مختلف نظیر افزایش سطوح آنزیمهای آنتیاکسیدان، اسمولیتها (بهویژه پرولین) و حفظ رنگیزههای کلروفیلی موجب افزایش تحمل به تنش در گیاه میزبان میشود. در پژوهشهای زیادی به افزایش محتوای پرولین در گیاهان تلقیحشده با قارچ اشاره شده است (Kaboosi et al., 2023; Mehri et al., 2022)، که با نتایج بدست آمده در این پژوهش همخوانی دارد. نتایج پژوهشهای مختلف نشاندهنده تأثیر قارچ بر افزایش بیان ژن P5CS به عنوان ژن کد کننده آنزیم دخیل در بیوسنتز پرولین است که این امر احتمالاً یکی از دلایل افزایش پرولین در گیاهان تلقیحشده و در شرایط تنش است (Azizi et al., 2021). جیبرلین توسط القاء تغییراتی در مراحل رونویسی و یا ترجمه برخی از ژنها سبب تغییرات کیفی و کمی در سنتز برخی از اسیدهای آمینه از جمله پرولین میشود. نتایج برخی پژوهشها نشان دادند کاربرد اسید جیبرلیک محتوای پرولین را افزایش میدهد (Jadhav et al., 2020) که در پژوهش حاضر این افزایش معنیدار نبود.
فنولها از اجزای مهم محافظ سلولهای گیاهی هستند که فعالیت آنتیاکسیدانی موثرتری از آسکوربات و توکوفرول دارند. در این پژوهش ترکیبات فنولی در همزیستی بین گیاهان و قارچ در هر دو رقم بیشتر شد. به نظر میرسد قارچ با تغییر فعالیتهای آنزیمی و سازوکارهای فیزیولوژیکی درگیر، سبب تجمع متابولیتهای ثانویه مانند کاروتنوئیدها و پلیفنلها در گیاهان میزبان میشود. این تجمع میتواند از یک سو، دلیلی بر نقش این ترکیبات در ایجاد رابطه همزیستی و از سوی دیگر بیانگر تحریک تولید آنها توسط قارچ باشد. افزایش ترکیبات فنلی در گیاهان تلقیحشده قبلاً در انگور گزارش شده است (Karimi et al., 2022; Espareh et al., 2023) وبر اساس پژوهشهای پروتئومیکس اثبات شده است (Ghabooli et al., 2013). با بررسی تلقیح قارچ و تنش شوری در گیاه آلوئهورا نشان داده شده است که گیاهان تلقیحشده سطوح بالاتری از فنل و فلاونوئید دارند که سبب مهار رادیکالهای آزاد شده و منجر به کاهش تنش اکسیداتیو ناشی از شوری میشوند. نتایج پژوهش حاضر نشان داد در رقم انگور سفید بیدانه، جیبرلین اثر افزایشی بر میزان فنول دارند. همچنین در رقم ترکمن 4 قارچ و اسید جیبرلیک اثر کاهشی و شوری اثر افزایشی بر میزان فنول دارد. تولید ترکیبات فنولی تحت تنش شوری در گیاهان مختلف پیشنهاد شده است. این ترکیبات آنتی اکسیدانهای نیرومندی در بافتهای گیاهی تحت تنش هستند، از این رو آسیب اکسیداتیو را کاهش داده و ساختار سلولی را از آثار منفی شوری محافظت میکند. افزایش فنولهای محلول برای فعالیت در بیوسنتز لیگنین نیز منعکس کننده نوعی تغییر آناتومیکی القا شده توسط تنش مثل افزایش پایداری دیواره سلولی و ایجاد سد فیزیکی در برابر تنش شوری است. بر اساس پژوهشی، تنش شوری و کاربرد جیبرلین در شرایط تنش شوری محتوای ترکیبات فنولی را افزایش داده است (Firoozeh et al., 2019). این افزایش را میتوان به نقش جیبرلین در افزایش فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز و به دنبال آن افزایش سنتز ترکیبات فنول مرتبط دانست.
فلاونوئیدها گروه پیچیدهای در متابولیکهای ثانویه و غیر آنزیمی گیاهی هستند که دارای اعمال زیستی گسترده مانند پیامرسانی در بر همکنش بین گیاهان و میکروارگانیسمها و همچنین سازگاری گیاهان به شرایط تنشزای محیطی میتوان اشاره کرد. در واقع فلاونوئیدها ترکیبات آنتی اکسیدانی قوی هستند که مسئول حذف و یا غیر فعال کردن رادیکالهای آزاد اکسیژن تجمعیافته در گیاهان تحت تنش هستند (Rajalakshmi et al., 1996). نتایج پژوهش حاضر نشان داد در هر دو رقم انگور سفید بیدانه و ترکمن، شوری سبب افزایش و تلقیح با قارچ و تیمار با اسید جیبرلیک سبب کاهش فلاونوئید شده است. در پژوهشی اثر شوری بر سیستم آنتی اکسیدانی ارقام انگور مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند در همه ارقام با افزایش سطح شوری میزان فنول و فلاونوئید افزایش یافته است (Mohammadkhani & Abbaspour, 2017). گزارش شده است که قارچ S. indica محتوای فلاونول، فلاونوئید و فنول گیاهان را افزایش داده و استرس اکسیداتیو ناشی از شوری را کاهش میدهد (Sharma et al., 2017).
تجمع مالوندیآلدئید، در شرایط تنش سبب افزایش نفوذپذیری غشاء پلاسمایی شده و نشت یونی را افزایش میدهد. نتایج پژوهش حاضر نشان میدهد در رقم انگور سفید بیدانه نشان داد تنها اثر اصلی تنش شوری بر میزان مالون دی آلدهید معنیدار است، از سوی دیگر، شوری سبب افزایش میزان مالون دی آلدهید شد. در رقم انگور ترکمن 4 نیز اثرات اصلی شوری و قارچ بر میزان مالون دی آلدهید معنیدار است؛ بهطوری که قارچ و شوری به ترتیب اثر کاهشی و افزایشی بر میزان آن دارند. یافتههای پژوهش حاضر با گزارشهای پیشین همخوانی دارد. رادیکالهای سوپر اکسید ایجاد شده تحت تنش شوری سبب پراکسیداسیون لیپیدهای غشاء و افزایش میزان مالون دی آلدهید و در نتیجه آسیب غشاء سلولی در طی تنش شوری میشود (Borsani et al., 2001). نتایج این پژوهش نشان داد که همزیستی انگور با قارچ S. indica به گیاه امکان تحمل بهتر در برابر آسیبهای وارده به لیپیدهای غشایی ناشی از تنش شوری را میدهد به طوری که میزان مالوندیآلدهید در گیاهان همزیست با قارچ کاهش چشمگیری داشت. این نتایج با نتایج پژوهشهای قبلی مطابقت دارد که در آن قارچ محتوای مالوندیآلدهید را در برگهای گوجهفرنگی و انگور کاهش داده است (Kaboosi et al., 2023; Espareh et al., 2023). جذب بالای فسفر به علّت کلونیزه شدن ریشه گیاه توسط قارچ سبب کاهش مالون دیآلدهید، افزایش غلظت اسمولیتها و ترکیبات نیتروژن، حفظ محتوای نسبی آب بهبود راندمان فتوسنتز و سرعت خالص فتوسنتز میشود. این نتایج ممکن است نقش این قارچ را در تثبیت یکپارچگی غشاء و مبارزه با تنش اکسیداتیو ناشی از ROS تایید کند.
نتایج پژوهش حاضر نشان داد تنش شوری میزان پراکسید هیدروژن را در هر دو رقم انگور مورد بررسی افزایش داده است، در حالیکه قارچ میزان H2O2 را در این دو رقم کاهش داده است. کاربرد اسید جیبرلیک در رقم بیدانه سفید محتوای پراکسید هیدروژن را کاهش داد، امّا تأثیر آن در رقم ترکمن 4 معنیدار نبود. غلظت بالای نمک در خاک توسط تولید ROS ها، از جمله یونهای سوپراکسید (O2)، رادیکالهای هیدروکسیل (OH) و پراکسید هیدروژن (H2O2) سبب تنش اکسیداتیو میشود (Loha et al., 2018)، که یافتههای این پژوهش با گزارشهای پیشین همخوانی دارد. بررسیها نشان داده است که تنظیم کنندههای رشد گیاهی با جلوگیری از آسیب به اسیدهای چرب و کاهش نفوذپذیری غشاء و حفاظت از غشای تیلاکوئیدی در زمان تنش شوری نقش خود را ایفا کنند. از سوی دیگر کاهش پراکسیداسیون لیپیدها در گیاه را میتوان در نتیجه عملکرد جیبرلین در از بین بردن رادیکالهای فعال اکسیژن دانست که احتمال میرود این هورمون با تأثیر بر روی فعالیت آنزیمهای پالاینده رادیکالهای آزاد و همچنین بیان ژنهای مرتبط با فعالیت آنتیاکسیدانی موجب کاهش در محتوای رادیکالهای سوپراکسید و پراکسید هیدروژن شود و از فعالیت لیپوکسیژناز و تجزیه اسیدهای چرب غشاء جلوگیری کند (Borsani et, al., 2001). نتایج نشان داده است کاربرد جیبرلین اثر کاهشی بر میزان پراکسید هیدروژن دارد (Firoozeh et al., 2019). به نظر میرسد تأثیر قارچ بر جلوگیری یا کاهش تولید ROSهایی نظیر پراکسید هیدروژن از جمله دلایلی است که سبب میشود در شرایط تنش، پایداری غشاء در گیاهان تلقیحشده بالاتر باشد (Kaboosi et al., 2023). در این پژوهش، بین افزایش پایداری غشاء با افزایش محتوای کاروتنوئیدها در گیاهان تلقیحشده رابطه مستقیمی وجود دارد که میتواند بیانگر تاثیر قارچ بر حفظ کارایی غشاء و دستگاه فتوسنتزی در شرایط تنش شوری باشد.
در پژوهش حاضر تنها اثرات متقابل سه گانه بر فعالیت آنزیم کاتالاز معنیدار شده است. تنش خشکی افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز را به دنبال داشت که توسط S. indica افزایش بیشتری پیدا کرد؛ به عبارت دیگر بالاتری فعالیت آنزیم کاتالاز در شرایط تنش و در گیاهان تلقیحشده مشاهده شد و کاربرد اسید جیبرلیک در این آزمایش تأثیر معنیداری بر فعالیت هیچکدام از آنزیمهای آنتیاکسیدان در هر دو رقم انگور مورد بررسی نداشت. یافتههای این پژوهش با گزارشهای پژوهشهای پیشین در مورد آثار قارچ همخوانی دارد. در گیاهان برای کاهش اثرات بد تنش اکسیداتیو در زمان بروز تنش از جمله تنش شوری، مقدار فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان همچون کاتالاز را در سلول بالا میبرند. کاتالاز یک آنزیم آنتیاکسیدان مهم در سازوکار دفاعی گیاهان است که در کنترل گونههای فعال اکسیژن نقش مهمی دارد و سبب کاهش آسیب اکسیداتیو میشود. آنزیم کاتالاز، پراکسید هیدروژن را هم به عنوان دهنده هیدروژن و هم بهعنوان سوبسترا در تجزیه کاتالیتیکی هیدروژن پراکسید به فرم اکسـیژن و آب استفاده میکند (Xu et al., 2017) در یک آزمایش مشخص شد که در تنش شوری فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی از جمله کاتالاز در برگ انگور افزایش یافته است (Mohammadkhani & Abbaspour, 2017).
افزایش در فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی در گیاهان تلقیحشده با قارچ و تحت تنشهای غیرزیستی مانند تنش خشکی و شوری در پژوهشهای پیشین (Sabeem et al., 2022; Espareh et al., 2023) مشاهده شده است که با نتایج این پژوهش تطابق دارد. تأثیر قارچ بر میزان هورمونهایی مانند اکسین و سیتوکنین ممکن است سطح آنزیمهای آنتیاکسیدان را در گیاهان تلقیحشده در شرایط تنش تغییر دهد. همچنین قارچ S. indica دارای قدرت اسمزی و فعالیت آنزیمی بالا و محتوای مالون دیآلدهید پایین در شرایط تنش غیر زیستی است که قادر به زدودن ROS است (Xu et al., 2017). به نظر میرسد قارچ S. indica با افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان نقش مهمی در حذف رادیکالهای آزاد اکسیژن داشتند که با تأثیر آنها بر میزان کاروتنوئیدها، پایداری غشاء و همچنین محتوای مالون دیآلدهید همخوانی دارد و نشان میدهد در مجموع گیاهان تلقیحشده در مقایسه با گیاهان شاهد بهتر توانستهاند اثرات زیانآور تنش شوری را کاهش دهند.
نتایج پژوهش حاضر نشان داد در هر دو رقم سفید بیدانه و ترکمن 4 اثرات اصلی و متقابل تیمارها بر میزان سدیم معنیدار است و با وجود این قارچ و اسید جیبرلیک بر میزان سدیم اثر کاهشی و شوری اثر افزایشی داشتند. همچنین نتایج پژوهش حاضر نشان داد در رقم انگور سفید بیدانه اثرات اصلی و متقابل تیمارها بر میزان پتاسیم معنیدار است. در اینجا نیز، قارچ و اسید جیبرلیک سبب افزایش میزان پتاسیم میشوند، در حالیکه شوری آن را کاهش میدهد. در رقم ترکمن 4 تنها اثرات اصلی معنیدار شد؛ در اینجا نیز قارچ و اسید جیبرلیک سبب افزایش میزان پتاسیم شده است، امّا بر خلاف رقم بیدانه سفید، تنش شوری در رقم ترکمن 4 میزان پتاسیم را افزایش داده است. یافتههای این پژوهش با گزارشهای پیشین همخوانی دارد. کاهش مقدار پتاسیم و افزایش مقدار سدیم یکی از بارزترین آثار تنش شوری است که در بسیاری از گزارشها به آن اشاره شده است (Abdelaziz et al., 2019). در شرایط شوری، وجود غلظتهای زیاد سدیم سبب ایجاد رقابت با پتاسیم برای ورود به درون سلول میشود و از آنجا که این دو یون شعاع هیدراتة مشابهی دارند، پروتئینهای انتقال دهندة آنها ممکن است در تشخیص آنها اشتباه کنند؛ بنابراین، سدیم به آسانی توسط ناقلهایی با تمایل کم به پتاسیم یا با تمایل زیاد به پتاسیم وارد سلول میشود و جذب پتاسیم کاهش مییابد. از سوی دیگر، انتقال سدیم به بخشهای مختلف گیاه، سبب جایگزینی آن با کلسیم در فضای آپوپلاستی میشود که سبب دپلاریزاسیون غشاء شده و درنتیجه، توانایی غشاها برای جذب انتخابی برخی یونها مختل میشود (Aqueel et al., 2007). یونهای پتاسیم میتوانند با روشهای مختلفی از جمله تنظیم فعالیتهای آنزیمهای مرتبط با زدودن ROSها، تولید آنها را کاهش دهند. همچنین تجمع بالاتر پتاسیم در سلولهای گیاهی میتواند تنش اکسیداتیو را بوسیله افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان تخفیف دهد.
هر چند که اسید جیبرلیک بر جذب مستقیم سدیم اثر ندارد، اما با تأثیر بر جذب و انتقال عناصر کلسیم و منیزیم بر نسبت نهایی سدیم به کلسیم و سدیم به پتاسیم اثرگذار است. از سوی دیگر، به نظر میرسد تیمار با اسید جیبرلیک سبب مهار انتقال سدیم از ریشه به ساقهها میشود (Shahzad et al., 2021). پیش تیمار با اسید جیبرلیک تأثیر مفیدی بر همئوستازی یونی در شرایط شوری داشت. به عنوان مثال، تیمار قبل از کاشت با اسید جیبرلیک منجر به کاهش غلظت یونهای سدیم و کلر در ریشه و غلظت سدیم اندامهای هوایی در شرایط شوری شده است (Iqbala & Ashraf, 2013). بر اساس نتایجی، تنش اکسیداتیو که یکی از اثرات تنش شوری بر گیاهان است سبب پراکسیداسیون لیپیدها و آسیب به غشای سلولی میشود. همچنین پراکسیداسیون سبب مختل شدن عملکرد غشاء شده و در نتیجه پتاسیم از سلول به بیرون نشت میکند. اثر اسید جیبرلیک روی سازوکارهای یونی ممکن است بر روی نفوذ پذیری غشای پلاسمایی اثر گذاشته و یا توسط بالا بردن جابجایی یونها به درون اندام هوایی روی میزان یونهای داخل گیاه تأثیرگذار باشد و به این ترتیب به تعدیل میزان یونها کمک کند (Mohammed, 2007). در پژوهش دیگری مشخص شده است کاربرد خارجی اسید جیبرلیک میتواند جذب نیتروژن از خاک را بهبود بخشیده و با افزایش تجمع املاح آلی، از جمله پروتئین محلول و فنولها، میتواند به تنظیم اسمزی و تثبیت غشاها در گیاهان کمک کند (Saeidi-Sar et al., 2013). اثرات قارچ بر محتوای پتاسیم نیز در چندین پژوهش گزارش شده است. قارچ با بهبود سیستم ریشهای میزبان سطح جذب را افزایش میدهد. نتایج ما نشان داد که قارچ همایستایی تغذیهای و وضعیت آبی را بهبود میبخشد. این تغییرات ممکن است اثرات منفی تنش شوری را تخفیف داده و رشد و تحمل به تنش شوری را در در هر دو رقم انگور افزایش دهد. یکی دیگر از سازوکارهای دفاعی گیاهان برای مقابله با تجمع بیش از حد سدیم و کمبود پتاسیم، تنظیم بیان چندین ژن ناقل غشایی مانند NHX و SOS است که مسئول جذب، تقسیم بندی یا جابجایی یونهای سدیم و پتاسیم هستند. قارچ اندوفیت اثر مثبتی در فعالیت این ژنها دارد (Ghorbani et al., 2018). نتایج پژوهشها نشان میدهد افزایش غلظت پتاسیم در گیاه آرابیدوپسیس تلقیحشده با قارچ با افزایش بیان کانالهای KAT1 و KAT2 مرتبط است (Abdelaziz et al., 2019).
نتیجهگیری کلی
این پژوهش به بررسی تحمل به تنش شوری در دو رقم انگور بیدانه سفید و ترکمن 4 و نقش تلقیح با قارچ اندوفیت S. indica بر این تحمل میپردازد. تنش شوری در هر دو رقم با کاهش فاکتورهایی مانند زیستتوده، روفیل و پتاسیم و افزایش فاکتورهایی مانند مالون دیآلدهید و پراکسید هیدروژن، سبب کاهش رشد شد؛ امّا به نظر میرسد رقم ترکمن 4 در این پژوهش تحمل بیشتری در مقابله با شوری توسط افزایش فاکتورهایی مانند پرولین و قند کل محلول از خود نشان داد. تلقیح با قارچ اندوفیت و تیمار با اسید جیبرلیک با افزایش کلروفیل، کاروتنوئید، فنول، پتاسیم و کاتالاز و در عین حال کاهش پراکسید هیدروژن، مالون دیآلدهید و همچنین سدیم تأثیر مثبتی بر تحمل به تنش شوری در هر دو رقم داشتند که البته تاثیرات آنها بر رقم بیدانه سفید نسبت به ترکمن 4 بیشتر بود. همچنین در مجموع نتایج نشان داد که تأثیر تلقیح با قارچ از تیمار با اسید جیبرلیک در هر دو رقم بیشتر است. در پژوهشهای آینده میتوان به بررسی بیشتر سازوکارهای مولکولی تأثیر قارچ و تنظیمکنندههای رشد گیاهی بر تحمل به تنش شوری در انگور، نقش پروتئینهای خاص در انتقال یونهایی مانند سدیم و پتاسیم، و نحوه تعامل این پاسخها با تنظیم آب و پاسخهای استرس اکسیداتیو پرداخت. این دانش برای اطمینان از کشت انگور به صورت پایدار تحت شرایط محیطی متغیر بسیار مهم است.
)