مقاله اثرات تغذیه سیلیکون در تخفیف کمبود آهن در گیاه برنج با تاکید بر رشد و فعالیت آنزیم‏های آنتی‏اکسیدانت

فرمت فایل : word (قابل ویرایش) تعداد صفحات : 30 صفحه

چکیده

 آهن یکی از عناصر ضروری برای همه گیاهان است که کمبود آن سبب کاهش قابل توجه رشد گیاه می‏شود. سیلیکون در گیاهان تک‏لپه از جمله برنج به عنوان یک عنصر ضروری است که ممکن است در کاهش تنش‏های زیستی و غیرزیستی در گیاهان موثر باشد. در این تحقیق، بر‏هم‌کنش تغذیه آهن و سیلیکون در گیاه برنج رقم طارم بررسی شد. گیاهان در گلخانه تحت تیمارهای صفر، 2 و 10 میلی‌گرم آهن در لیتر به صورت Fe- EDTA و سیلیکون در دو سطح 0 و 5/1 میلی‌مولار به صورت سیلیکات سدیم کاشته شدند. آزمایش پس از سه هفته تیماردهی خاتمه داده شده و گیاهان برای بررسی رشد و تجزیه بیوشیمایی برداشت شدند. کمبود آهن منجر به کاهش وزن تر، میزان کلروفیل، کاروتنوئیدها و میزان آهن بخش هوایی گیاه شد. همچنین فعالیت آنزیم‏های کاتالاز، گایاکول پراکسیداز دیواره‏ای و محلول و پلی فنل‏اکسیداز در بخش‏هوایی و آسکوربات پراکسیداز در ریشه و بخش هوایی در کمبود آهن کاهش و میزان پراکسیدهیدروژن در ریشه و پر اکسیداسیون لیپید در بخش‏هوایی در کمبود آهن افزایش یافت. در مقابل، تغذیه سیلیکون منجر به افزایش وزن تر گیاه، میزان کلروفیل، کاروتنوئید و میزان آهن گیاه شد. اثر تغذیه بهینه آهن و کاربرد سیلیکون در رشد گیاه افزایشی بود. تغذیه سیلیکون فعالیت گایاکول پراکسیداز محلول و دیواره‏ای ریشه و بخش‏هوایی و کاتالاز بخش‏هوایی را افزایش داد. لهذا با کاربرد سیلیکون میزان پراکسیدهیدروژن ریشه و پراکسیداسیون لیپیدی بخش‏هوایی کاهش یافت. این نتایج نشان می‌دهد که تغذیه سیلیکون می‌تواند اثرات زیان‌بار کمبود آهن را در گیاه برنج در مرحله رشد رویشی کاهش دهد.

مقدمه

آهن یکی از عناصر ضروری برای تمامی گیاهان عالی است که مقدار آن در خاک‏ها به طور متوسط 8/3 درصد تخمین زده می‏شود .(Lindsay, 1979) آهن در همه موجودات زنده به عنوان یک کوفاکتور مهم در مسیر­های متابولیکی زیستی نقش تعیین‌کننده‏ای دارد (Audebert, 2006). این عنصر ترکیب ساختمانی ملکول‌های دارای هم مانند پورفیرین، سیتوکروم­، و ملکول‌های غیر هم مانند فرودوکسین­ و پروتئین­های آهن- گوگرد است که در واکنش‌های اکسیداسیون و احیا تنفسی و فتوسنتز نقش دارند. همچنین آهن در سیستم‌های آنزیمی، سیتوکروم اکسیداز، کاتالاز، پراکسیداز، اکونیتاز، غیر­اشباع­کردن اسیدهای چرب، سنتز کلروفیل شرکت می‌کند. نقش اصلی آهن زمانی خودش را بهتر نشان می­دهد که کمبود آهن باعث زردی برگ‌های جوان می­شود. کمبود آهن در مرکبات و غلات مشکل عمده تغذیه گیاه در خاک‌های آهکی محسوب می‌شود (Perez-Sanz et al., 2002). علایم کمبود آهن ابتدا در جوان‌ترین برگ‌ها به صورت زردی بین رگبرگی بروز می‌کند و سرانجام پهنک برگ به رنگ زرد یا حتی سفید در می‌آید(Marschner, 1995) . این نشانه‌ها معمولاً می­توانند در مراحل مختلف رشد مثل جوانه­زنی، رشد رویشی و حتی در مرحله زایشی در برنج بروز کنند(Becker and Asch, 2005: Sahrawat, 2004) . کمبود آهن با کاهش کلروفیل و صدمه به واکنش‌های اکسیداسیون و احیا به فتوسنتز صدمه می‌زند. علاوه بر این یکی از مکانیسم‌های اصلی کاهش رشد در کمبود آهن تولید گونه‏های فعال اکسیژن یا ROS می‏باشد که شامل رادیکال‏های سوپراکسید (O2-)، پراکسید هیدروژن (H2O2) و هیدروکسیل (OH-) می‏باشد (Laspina et al., 2005). افزایش میزان پراکسید هیدروژن و رادیکال‌های آزاد اکسیژن در کمبود پتاسیم در گیاه سویا ((Miao et al., 2010 گزارش شده است. رادیکال‏های آزاد می‌توانند کلروفیل را اکسید نمایند و در انتقال الکترون فتوسنتزی اختلال ایجاد کنند. گیاهان برای پالایش ROSدارای مکانیسم آنزیمی شامل کاتالاز، پراکسیداز، آسکوربات پراکسیداز، سوپراکسید‏دیسموتاز و گلوتاتیون ردوکتاز و غیر‏آنزیمی شامل گلوتاتیون، آسکوربات و کاروتنوئیدها هستند.(Tiryakioglu et al., 2006)  کمبود عناصر با ایجاد تنش اکسیداتیو پراکسیداسیون لیپید در گیاه را افزایش می‌دهد (Tewari et al., 2007: Miao et al., 2010). محققان متعددی تخفیف تنش اکسیداتیو ایجاد شده در اثر عوامل تنش‌زای مختلف با تغذیه سیلیکون را گزارش کرده‌اند.