شماره 109، نشریه زراعت، زمستان 1394

1

برنج, شوري, پتانسیل اسمزی،کربوهیدرات ها،پروتئین ها

کلمات کلیدی:

بررســي تاثيرتنش شوري بر پتانسيل اســمزی، ميزان غلظت قندها و پروتئين های محلول در ژنوتيپ های مختلف برنج در مرحله گياهچه ای

سعيد سعيدي پور، استاد یار دانشگاه آزاد اسالمي، واحد شوشتر، گروه زراعت و اصالح نباتات، شوشتر، ایران )نویسنده مسئول( •

تاریخ د ریافت: اسفند ماه 1386 تاریخ پذیرش: مهر ماه 1389saeeds79@gmail.com :پست الکترونيک نویسنده مسئول

شماره 109، زمستان 1394

)پژوهش و سازندگی(

چکیده

برنج يکي از گونه هاي نسبتًا حساس به تنش شوري است که از نظر تحمل يا حساسیت به تنش شوري، تنوع ژنتیکي زيادي در مخزن ژنتیکي انواع زراعي آن نیز ديده مي شود. به منظور بررسي تغییرات غلظت قندها و پروتئین های محلول در محیط آبکشت، آزمايشي در سال86 – 1385 در شرايط گلخانه اي در پژوهشکده بیوتکنولوژي کشاورزي ايران انجام شد. تیمار شوري در دو سطح محلول عادي يوشیدا و يا حاوي 100 میلي موالر کلريد سديم )EC=12dS m-1.( در مرحله شش برگي به مدت يک هفته اعمال شد، و نمونه گیري طي اين مدت در فواصل زماني )صفر ، 4، 12، 24 ،48،96 و 168 ساعت( پس از اعمال تیمار, از پهنک برگ شششم غالف به عمل آمد وغلظت قندها و پروتئین ها پس از استخراج توسط دستگاه اسپکتروفوتومتر اندازه گیري شدند. در اين آزمايش غلظت قندهای محلول در رقم خارجی متحمل به شوری )IR29( طی دوره اعمال تنش به شکل بسیار معنی داری افزايش پیدا کرد، حال آنکه در ساير ارقام ايرانی و رقم حساس به شوری )IR651(غلظت قندها تحت تیمار تنش عدم تغییر و يا کاهش را نشان داد. از طرفی تغییر معنی داری در غلظت پروتئین های محلول در هیچ يک از ارقام تحت تیمار تنشی مشاهده نشد هر چند که در رقم متحمل به شوری به خالف ساير ارقام غلظت پروتئین ها افزايش پیدا کرد. از اين رو کاهش پتانسیل اسمزی تا 1/43- مگاپاسکال در رقم متحمل را می توان به توان باالی اين رقم در سنتز ترکیبات سازگار جهت تنظیم اسمزی

به منظور جلوگیری از پسابیدگی نسبت داد.

DOI: http://dx.doi.org/10.22092/aj.2016.106736

2

Agronomy Journal (Pajouhesh & Sazandegi) No:108 pp: 1-8

Salinity effects on osmotic potential, soluble proteins and carbohydrates concentration in rice (Oryza sativa) genotypes at seedling stage

By:• S. Saidipour , (Corresponding Author ), Assistant Professor of Islamic Azad University - Shoushtar, Iran

Received: February 2008 Accepted: September 2010

key Words: Rice, salinity, osmotic potential, carbohydrates, proteins

بررسي تاثیرتنش شوري بر ......

Rice (Oryza sativa), a salt-sensitive species, has considerable genetic variation for salt tolerance within the cultivated gene pool. To evaluate salinity effects on osmoprotectants accumulation two rice genotypes (IR29 and IR651, sensitive and tolerant respectively) accompany with two semi-tolerant Iranian rice cultivars, an experiment were carried out on the Agricultural Bio-technology Research Institute of Iran in the growing season of 2006-2007 in a green house. The experiment were grown in normal condition till 6th leaf was fully expanded. Seedlings were exposed to salinity, EC 12 dS m-1 and normal conditions (EC = 1.65 dS m-1, Ushida solution base EC) for one week. Samples were taken 0, 4, 12, 24, 48, 96 and 168 h after starting the treatments. The amount of soluble organics were measured with spectrophotometer after extraction. The concentration of soluble carbohydrates in tolerant cultivars (IR651) increased significantly compared to other cultivars under saline condition. The variation of soluble proteins were not significant in all cultivars in stress treatment, but at the end of experiment protein concentration accumulated in tolerant cultivar whereas decreased in others. So the decrease of osmotic potential till to -1.43 MPa in tolerant cultivar was related to the high ability of this cultivar to synthesis of organic matter like soluble carbohydrates to prevent of dehydration.

مقدمهکافی افزایش بوسيله سلولی تورژسانس نگهداری فرآیند تنظيم خارجی، اسمزی پتانسيل جبران جهت سلولی محلولهای اسمزی و یا تعادل اسمزی ناميده می شود )مونز و ترمات، 1986(. در پتانسيل آب برگ و تنظيم اسمزی در ارقام مختلف برنج با سابقه ژنتيکی متفاوت اختالف ژنتيکی گزارش شده است )ليلی، 1996(. گياهان مقاوم به شوری باید دارای توانایی تنظيم فشار اسمزی بوسيله تنظيم اسمزی باشند. گياهان به استثناء زمانی که شوری خيلی زیاد است، اغلب می توانند پتانسيل کاهش یافته را بدون از دست دادن گياهان در روز در بار یک اسمزی حدود تنظيم کنند. تنظيم آب مشاهده شده است )برن استين، 1963(، اما ميزان آن به گونه گياهی بستگی دارد. خسارت اسمزی می تواند در نتيجه غلظت های باالی سدیم )احتماال تا چند صد ميلی مول( در اپوپالست برگها رخ دهد، و شده ها برگ وارد تعرقی جریان طریق از سدیم که هنگامی پس از ، از دست رفتن آب در برگ ها باقی می ماند، این وضعيت است، شده مشاهده برنج های برگ در x اشعه آناليزهای بوسيله این نویسندگان حدود 600 ميلی مول سدیم را در اپوپالست برگ های برنج تحت تنش متوسط شوری گزارش کردند)فلورز و همکاران، 1991 (. تعادل اسمزی، جذب و تجمع یونها و سنتز محلولهای آلی را شامل می شود. بسياری از گليکوفيتها توانایی تعادل اسمزی را دارند و محلولهای آلی نقش اصلی را در مورد آنها بازی می کنند )گرین وی و موتر، 1980(. تعادل اسمزی براساس سنتز محلولهای آلی است و به انرژی قابل مصرف زیادی نياز دارند، در صورتی که تجمع یونها در درون واکوئلها از نظر انرژی، محلول خيلی ارزانی را برای تنظيم

فراهم می کنند )فلورز و همکاران، 1977(، چون که سهم متفاوت برای مهمی ضمانت اسمزی تنطيم برای آلی وغير آلی محلولهای با و همکاران )1999( بابو )وین جونز، 1981(. است انرژی تعادل آزمایش انواع مختلف برنج در شرایط تنش خشکي دریافتند که تنوع زیادي از نظر تنظيم اسمزي وجود دارد. تنظيم اسمزي فصلي در سورگوم و ذرت رشد یافته در مزرعه در پاسخ به تنش کم آبی دیده شده است. کاملي1 و لوسل2 بين تغييرات همبستگي و سورگوم ذرت در اسمزي پتانسيل و محلول قند هاي

باالیي را یافتند)علی و همکاران، 1999(. افزایش در غلظت ساکارز و سطح قند های محلول تحت احتماال به شوری ایجاد تحمل و شرایط تنش شوری در سازگاری آلی ترکيبات بين از و )2005 همکاران، و هات )جی دارد نقش مختلف، قندها بيش از 50% مجموع مواد متشکله پتانسيل اسمزی را تشکيل می دهند )کرام، 1976 (. براساس برخی مطالعات اثرات کلرید سدیم در لوبيا که گونه ای حساس است ميزان ساکارز برگ افزایش یافته است، اما در برنج که مقاومتی متوسط دارد این ميزان کمتر بوده؛ در حالی که در سویا که مقاومت آن هم متوسط است اندکی کاهش یافته و در پنبه که مقاوم است بيشتر کاهش داشته است )رادرت، 1984(. متابوليسم قندها به شکل نامطلوبی در گياهان تحت تنش شوری تحت تاثير قرار می گيرد )دوبی، 1997(. در برگ گلی کوفيت ها محتوای قند های محلول تحت تنش شوری )روسن و همکاران، 1998(، تنش رطوبتی )فویرو همکاران، 1998(، تنش سرما )هيوری و همکاران، 1995( و طی پيری )وینگلر، 1998( افزایش می یابد. ارقام مختلف برنج در عکس العمل به تنش شوری دامنه گسترده

شماره 109، نشریه زراعت، زمستان 1394

3

ای از بسيار حساس تا متحمل را در بر می گيرد )شانون و همکاران، های متابوليت با ميتواند مورفولوژیکی تغييرات رو این از ،)1998مختلف غير نرمال طی مرحله جوانه زنی و گياهچه ای همبستگی داشته باشد )دوبی و رانی، 1989(. نتایج برخی مطالعات نشان داد که شوری موجب تجزیه نشاسته و تجمع قندها در گياهچه های برنج نشاسته نظير هایی آنزیم بيشتر فعاليت با افزایش این است، شده فسفریالز، ساکارز فسفات سينتاز و کاهش فعاليت اینورتاز همراه بوده برنج ارقام حساس و متحمل آنزیم ها در این فعاليت بعالوه است، تحت تنش شوری متفاوت بوده است )دوبی، 1997(. پروتئين های مختلفی در گونه های گياهی تحت اثر تنش شوری شناخته شده اند )اشرف و هریس، 2004(. پاریک و همکاران)1997( پيشنهاد کرد که پروتئين ها می توانند بعنوان مارکرهای بسيار مهم جهت بهبودی تحمل شوری در تکنيک های مهندسی ژنتيک بکار روند ، هر چند که پروتئين های توليد شده تحت تنش شوری هميشه با القاء تحمل به شوری در کوتاه مدت ارتباط ندارند و بسياری از آنها در فرایندهای ژنهای .)2003 همکاران، و فيلو سوزا )دی هستند درگير نموی شده شناخته شوری تنش به العمل عکس در شده بيان مختلف اند)شی نو زاکی، 1999 و کاواساکی و همکاران، 2001(. برخی از این ژنها برای کد کردن پروتئينهای حفاظت کننده نظير اسموتين)زنگ، 1992(و همکاران، و )اسپيلوند زایی رویان های 2000(،پروتئين پروتئين های ناقل)بيزل و ریوونی، 1994(، و برخی برای کد کردن شرایط در ای ویژه متابوليکی فرایندهای در که خاصی آنزیمهای و گونگ و من،1992 روند)،کوش می بکار داشته دخالت شوری همکاران،2001(. دوبی )1994( نشان داد که شوری سنتز پروتئين های معينی را باال می برد و باعث کاهش یا افزایش سطح کل ویا پروتئين های محلول شده که بستگی به قسمت مورد مطالعه گياه آنزیمهای عمل از بسياری و سنتز فعاليت افزایش به و منجر دارد کننده در متابوليسم پروتئين می شود. در گونه های مختلف گياهی، کاهش در سطح پروتئين بخشهایی از گياه که تحت اثر شوری قرار می گيرد به کاهش در سنتز پروتئين، کم شدن درجه فراهمی اسيد و پروتئين سنتز در کننده دخالت آنزیمهای ماهيت و آمينه های برعکس .)1980 )لویت، شود می داده نسبت ، آمينه اسيدهای افزایش سطح پروتئين بر اثر شوری که در چندین گياه گزارش شده ناشی از افزایش سنتز پروتئين های قبلی و یک سری از پروتئن های جدید است )دوبی و رانی، 1989(. اما در برخی موارد کاهش سنتز پروتئين ها ناشی از اختالل در متابوليسم اسيدهای آمينه است که این وضعيت در نهال های نخود و برگهای باقال دیده شد)شی ویاکو برنج محتوای بر روی انجام گرفته آزمایشات ليونووا، 1975(. در و پروتئينهای محلول تحت اثر تيمار شوری یک افزایش پس از 15 روز و یک کاهش را پس از 25 روز نشان داد )ميسرا و همکاران،1997(.

مواد و روش هامحل و زمان انجام آزمايش

در اي گلخانه در شرایط در سالهای 1385-86 آزمایش این پژوهشکدة بيوتکنولوژي کشاورزي کرج انجام شد.

تنظیم اسمزيروش اعمال تنش

در این آزمایش, 2 رقم ایراني برنج نسبتا متحمل )موسی طارم و غریب( انتخاب و به همراه الینهاي IR651 و IR29 )به ترتيب متحمل و حساس( مجموعاً شامل چهار رقم درمرحله رویشي کشت

ازکاشت و این آزمایش, زمان آغاز تنش 21 روز پس داده شد. در EC12دوره اعمال تنش نيز یک هفته بود. شوري در دو سطح نرمال و 3 آزمایش این تکرار تعداد اعمال شد. مربع متر بر زیمنس دسي وبصورت اسپليت پالت در زمان در قالب طرح کاماًل تصادفي اجراء شد و تا پایان یک هفته، پتانسيل اسمزي، ميزان قند ها و پروتئين های محلول در زمان های 0، 4، 12، 24، 48، 96 و 168 ساعت در

برگهاي ششم اندازه گيري شد.براي اندازه گيري پتانسيل اسمزي از برگ ششم هر گياه استفاده شد نمونه های برگی را پس از جدا کردن از بوته ها درون تيوب های مملو از آب مقطر قرار داده و برای مدت 24 ساعت در سردخانه، تحت شرایط تاریکی و دمای C0 4به منظور حذف اختالف ناشی از پتانسيل ترگر نگهداری شد، بعدازآن نمونه های برگی از درون تيوب ها خارج گردیدو فوراً در داخل ورق آلومينيوم پيچيده و در ازت مایع منجمد و تا فرا رسيدن زمان مناسب جهت اندازه گيري به فریزر منتقل شد. براي Wescor- 5520 ساخت سال 2004 از دستگاه اسمومتر مدل اندازه گيري این پارامتر استفاده شد. براي این منظور نمونه ها از فریزر خارج گردید و سپس با استفاده از دستگاه پرس برگ, عصاره برگ بر روي دیسک هاي کاغذي مخصوص دستگاه ریخته شد و دیسک ها بالفاصله در محفظة دستگاه اسمومتر قرار داده شد و دستگاه مقدار اسموالیت ها را بر حسب واحد مول بر ليتر مشخص نمود. سپس با پتانسيل اسمزي برگ محاسبه وانت هوف مقدار از فرمول استفاده

گردید )بيرس و کول،1970(. Ψs (MPa) = - M I R T

یاΨs (MPa) = - M (mmol kg-1)×2.58 ×10-3

در این معادله M موالریتة محلول، I ضریب یونيزاسيون، R ثابت

عمومي گازها برابر با T ،)MPa mol-1 K-1( 0/0083143 دما بر حسب درجة کلوین )C273°( مي باشد که در این صورت پتانسيل اسمزي

ψs بر حسب مگاپاسکال محاسبه مي شود.

بر اساس روش پيشنهادي بابو و همکاران )1999( اندازه گيري تنظيم اسمزي به روش محاسبه اختالف بين پتانسيل اسمزي برگ

گياه نرمال و برگ گياه تحت تنش محاسبه مي شود.اندازه گیری میزان کل قندها

سولفوریک اسيد فنل- روش به محلول قندهای کل مقدار از شروع کار سه محلول سولفات روی %5، اندازه گيری شد. پيش

هيدروکسيد باریم 0/3 نرمال و محلول 5% فنل تهيه گردید.- روش کار:

1- نمونه برگی که قبآل خشک شده است را آسياب نموده و آنرا از غربال مش 8 عبور دادیم. )نمونه های برگ در دمای 0c70 به مدت

48 ساعت خشک شد.(2- 0/1 گرم پودر غربال شده را به تيوب های در پيچ دار منتقل

کردیم.3- مقدار 15 ميلی ليتر اتانول 80% را که قبآل گرم کرده به لوله

اضافه نموده و لوله را به مدت 20 دقيقه مخلوط کردیم.4- به منظور جدا کردن فاز مایع از جامد، تيوب ها را به مدت 10

دقيقه با سرعت 3000 دور در دقيقه سانتریفوز کردیم.5- عصاره )فاز مایع( هر نمونه را در داخل پتری ریختيم.

6- پتری ها را به مدت 1 ساعت در دمای 0c50 نگه داشته تا اتانل آن تبخير شد.

4

بررسي تاثیرتنش شوري بر ......

7- پس از تبخير الکل، مقدار 100 ميلی ليتر آب مقطر به پتری ها افزوده و این محلول را به یک ظرف 250 ميلی ليتر منتقل نمودیم.

8- به منظور حذف رسوبات اضافی و ترکيبات دیگر، 5 ميلی ليتر سولفات روی 5% و 4/7 ميلی ليتر هيدروکسيد باریم 0/3 نرمال را

به آن اضافه کردیم.9- مقدار 45 ميلی ليتر از هر نمونه را برداشته و به مدت 10

دقيقه با سرعت g 3000 سانتریفوژ کردیم.10- عصاره شناور را در یک ظرف دیگر جمع آوری نموده و 2

ميلی ليتر از آنرا به لوله ازمایش منتقل کردیم.فنل %5 محلول ليتر ميلی 1 مقدار آزمایش لوله هر به -11محلول تا دادیم تکان شدت به آنرا و بسته را لوله درب افزودیم.

کف کرد.12- زیر هود و به سرعت بوسيله سرنگ مقدار 5 ميلی ليتر اسيد سولفوریک 98% به داخل هر یک از نمونه ها اضافه کردیم. پس از این مرحله قند محلول در هر یک از نمونه ها به رنگ نارنجی تغيير

رنگ داد.13- پس از 45 دقيقه و با تثبيت رنگ قهوه ای مایل به زرد، nm485 ميزان جذب نور را با دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج

قرائت کردیم. اندازه گیری مقدار کل پروتئین

برادفورد روش به محلول پروتئين غلظت سنجش برای های محلول ابتدا که ترتيب بدین شد، )1976(عمل )Bradford(

مورد نياز جهت استخراج پروتئين به قرار زیر استخراج شد.1-بافراستخراج )Tris-HCl(: برای تهيه یک ليتر محلول استخراج، ميزان 121/4 گرم تریس در یک ليتر آب مقطر حل کرده و اسيدیته

محلول توسط اسيد کلریدریک نرمال به 6/8 رسانده شد.2- معرف Bradford: برای تهيه این معرف مقدار 100 ميلی گرم

Comassie Brilliant Blue G-250( )را در 50ميلی ليتر اتانول %95 حل کرده و به مدت یک ساعت عمل هم زدن به منطور حل شدن کامل صورت گرفت. سپس 100 ميلی ليتر اسيد فسفریک 85% قطره قطره به محلول اضافه شد و حجم محلول کل با کمک اب مقطر به یک ليتر رسانده شد، محلول از کاغذ صافی واتمن )نمره یک( عبور

داده شد.کليه مراحل استخراج پروتئين از بافت گياهی در سردخانه و در انتقال از رفرنس(پس )برگ گياهی گرفت.بافت انجام -4 C0 دمای توزین سریعا" مایع، ازت فالسک بوسيله ازمایشگاه به گلخانه از شده و در بسته های یک گرمی درون ورقه های آلومينيوم تا زمان پروتئين استخراج شد، داری نگه -40 C0 فریزر در گيری عصاره در هاون های چينی و ميزان جذب نوری محلول حاصل با دستگاه

اسپکتروفتومتر در طول موج nm595 قرائت شد. نتايج

شوری و متابولیسم کربوهیدراتهاروند تغييرات ميزان قندهای محلول در آزمایش انجام گرفته در شکل 1 نشان داده شده است. پس از آغاز تنش شوری ميزان قندهای محلول در رقم متحمل به شوری IR651 بصورت معنی داری افزایش . بگونه ای که ادامه یافت تا آخر دوره تنش افزایش یافت و روند mgg- 36 پيش از اعمال تنش به/mgg-1dw4 ميزان قند محلول از

1dw 87 در پایان دوره تنش رسيد و تفاوت معنی داری را با تيمار کنترل نشان داد. در سایر ارقام روند تغييرات به گونه ای دیگر بود،

در رقم IR29 پس از یک افزایش نسبی طی 12 ساعت پس از اعمال تنش )که البته این تغييرات معنی دار هم نبوده است( مقدار قندهای محلول کاهش نشان داد و شبيه وضعيت تيمار شاهد شد. حد اکثر ميزان تجمع قند در این رقم 4 ساعت پس از اعمال تنش به ميزان mgg-1dw 45 و در پایان دوره اعمال تنش نظير تيمار نرمال ومقدار آن mgg-1dw 36 بود. ميزان قند محلول در ارقام ایرانی موسی طارم و غریب تحت اثر تيمار تنش کاهش نشان داد، کاهش ميزان قندهای محلول در رقم موسی معنی دار نبوده است ولی در رقم غریب کاهش ميزان قندها طی 24 ساعت اوليه تفاوت معنی داری را با تيمار شاهد

نظير خود داشت. شوری و متابولیسم پروتئین

عدم بيانگر )شکل2( شوری تيمار در پروتئين تغييرات روند تغيير و یا یک افزایش نسبی پس از 24 ساعت از زمان شروع تنش تفاوت که در این با بود؛ IR651 و غریب به زمان صفر در نسبت رقم متحمل به شوری )IR651( پس از 24 ساعت ميزان پروتئين های محلول کاهش نيافت و ميزان آن تا آخر دوره اعمال تنش )168 ساعت( بيش از وضعيت نرمال باقی ماند. مقدار پروتئين اندازه گيری شده پس از 24 و 168 ساعت در این رقم تحت اثر تيمار شوری به ترتيب 92 و 102 ميلی گرم بر گرم وزن تر بود، که البته علی رغم افزایش نسبی ولی اختالف معنی دار نبود، حال آنکه در سایر ارقام در پایان آزمایش ميزان پروتئين ها بصورت معنی داری نسبت به زمان 24 ساعت کاهش داشت. در ارقام IR29 ، موسی طارم و غریب ميزان پروتئين پس از 24 ساعت به ترتيب 89، 120 و113 ميلی گرم بر گرم وزن تر و پس از 168 ساعت این مقادیر به 66، 86 و 92 ميلی

گرم بر گرم وزن ترکاهش یافت )شکل2(.نکته قابل توجه اینکه ميزان پروتئين در کليه ارقام پس از 24 )IR651( روند کاهشی داشته به شوری باستثناء رقم مقاوم ساعت

است)شکل 2(. پتانسیل اسمزی

روند تغييرات پتانسيل اسمزی در شکل 3 نشان داده شده است. ارقام در اسمزی تحت شرایط تنش پتانسيل تغييرات روند بررسی خارجی و ایرانی برتري رقم مقاوم به شوري )IR651( را نشان داد. پس از یک نوسان اوليه که همراه با کاهش در پتانسيل اسمزی پس شکل به اسمزی پتانسيل ميزان زمان گذشت با بود، ساعت 4 از دوره آخر تا افزایش این و یافت، تر( )منفی افزایش داری معنی IR651 اعمال تنش ادامه داشت. روند تغييرات پتانسيل اسمزی دردر شرایط نرمال عکس تيمار تنشی در این رقم بود )شکل 3(، بطوری که در زمان قبل از اعمال تنش )صفر( پتانسيل اسمزی از1/08- به وضعيت در اما تر( )مثبت نرمال وضعيت در مگاپاسکال -0/95 -1/08 MPa از ترتيب به مذکور های زمان مقادیربرای این تنش به1/43- )منفی تر( کاهش پيدا کرد. این خصوصيت بيانگر کارآمد

بودن تنظيم اسمزی در متحمل ساختن این رقم به شوری بود. ،IR29 ارقام سایر در اسمزی پتانسيل تغييرات روند مطالعه درمقایسه را دار معنی اختالف وجود عدم غریب و طارم موسی

وضعيت نرمال و تنش درهر یک از ارقام را نشان داد )شکل 3(. بحث و نتیجه گیری

سنتز شوری تنش به متابوليکی های العمل عکس جمله از اسمزی تنظيم در آلی ترکيبات این است. سازگار های اسموليت مختلف سلول ارگانلهای موجب حفاظت ساختمان و دارند دخالت

شماره 109، نشریه زراعت، زمستان 1394

5

از خسارتهای اکسيداتيو می شود )Smirnoff, 1993(. نتایج آزمایش سطوح ارقام، بين داري معني تفاوت که، داد نشان گرفته صورت شوري و اثرات متقابل آنها در صفات مطالعه شده وجود دارد )جدول غلظت اینکه جمله از گردید. بيشتر زمان طي تفاوتها این و )1قندهای محلول در رقم متحمل به شوری IR651 به شکل فزاینده ای غلظت که حالی در است، کرده پيدا تغيير تنش تيمار اثر تحت IR29 قندهای محلول در ارقام ایرانی کاهش یافت و در رقم حساستغييری پيدا نکرد)شکل 1(. تغييرات قندهای محلول و فروکتان ها شاخص حساس و مناسبی جهت ارزیابی تحمل به خشکی و یا شوری Kerepesi and Galiba,( باشد تواند می ارقام بين گزینش جهت تحت محلول های قند سطح و ساکارز غلظت در افزایش .)2000شرایط تنش شوری در سازگاری و ایجاد تحمل به شوری احتماال« آلی مختلف، ترکيبات بين از و )Gehlot et al.,, 2005( نقش دارد قندها بيش از 50% مجموع مواد متشکله پتانسيل اسمزی را تشکيل اسمزی، پتانسيل های منحنی بررسی .)Cram, 1976( دهند می کاهش پتانسيل اسمزی در رقم متحمل به شوری )IR651( را نشان داد)شکل 3(، با توجه به افزایش معنی دار غلظت قند های محلول در این رقم کاهش پتانسيل اسمزی قابل توجيه می باشد، همانطور که پيشتر عنوان شد افزایش اسموليت های سازگار در سلولهای گياهی متعادل جهت به سلولی آماس حفظ و آب جذب در تنش تحت نگاه داشتن فعاليت های متابوليکی سلول نقش تعيين کننده دارند. است. بوده دار غيرمعنی اسمزی پتانسيل تغييرات ارقام سایر در یک شوری شرایط در محلول قندهای افزایش مکانيسم رو این از راه کار کارآمد در رقم متحمل تلقی می شود که سایرارقام در این آزمایش فاقد چنين مکانيسمی بودند. از دیگر تغييرات متابوليکی در شرایط تنش شوری را می توان در تغيير غلظت پروتئين های محلول

جستجو کرد. قابل کاهش باعث شوری تنش که است این عمومی عقيده

افزایش با اینکه یا مالحظه ای در مقدار پروتئين گياه می گردد و اولياری، و اشرف منگال، 1979؛ و )هالل نيست همراه پروتئين ها تغييرات روند متحمل رقم در گرفته صورت آزمایش در ،)1999بعد از 12 ساعت از آغاز اعمال تنش علی رغم غير معنی دار بودن بصورت افزایشی بوده است و در آخر دوره اعمال تنش ميزان آن در حدود mg.g-1Fw 100 بود، ، افزایش سنتز پروتئين هم در جو مقاوم به شوری، آفتابگردان، برنج و ارزن گزارش شده است )اوما و همکاران، 1995(. در سایر ارقام این آزمایش پس از 48 ساعت از آغاز تنش روند تغييرات پروتئين هاي محلول نسبت به شرایط نرمال بصورت mg.g-1Fw کاهشی بوده است و حداکثر آن در سایر ارقام بين 70 تااین کاهش در آیا البته بوضوح روشن نيست که 80 بود)شکل 2(. نتيجه تخریب پروتئين یا کم وارد شدن اسيدهای آمينه در پروتئينها می باشد )گارگ و همکاران، 1990(. لذا روند تجمع پروتئين های )IR651( محلول می تواند وجه تمایز دیگر ی در مقایسه رقم متحمل

با سایر ارقام در این آزمایش باشد. بعنوان توانند می ها پروتئين که آمده گزارشات برخی در مارکر در تنش های مربوط به تحمل شوری در مهندسی ژنتيک بکار روند اما برخی تحقبقات نشان داده که پروتئين های سنتز شده در Pareek et( وضعيت شوری هميشه با القاء تحمل در ارتباط نيستندal., 1997(. در تحقيق صورت گرفته شاخص تغييرات غلظت قندها بدليل تغييرات بسبار آشکار در وضعيت تنش نسبت به تغيير غلظت پروتئين ها پاسخ مناسب تری جهت ارزیابی تحمل شوری در بين

ژنوتيپ ها تلقی می شود. پاورقی ها

1. Kameli2. Losel

6

بررسي تاثیرتنش شوري بر ......

شماره 109، نشریه زراعت، زمستان 1394

7

منابع مورد استفاده1. Ali, M., Jensen, C.R., Mogensen, V.O., Andersen, M.N.,

and Henson, I.E. 1999. Root signaling and osmotic ad-justment during intermittent soil drying sustain grain yield of field-grown wheat. Field Crops Res. 62: 35-52.

2. Ashraf, M., and Harris, P.J.C. 2004. Potential biochemi-cal indicators of salinity tolerance in plants . Plant Sci. 166: 3-16.

3. Ashraf, M., and Oleary, J.W. 1999. Changes in soluble proteins in spring wheat stressed with NaCl. Plant Biol. 42: 113-117.

4. Babu, R. C., Pathan, M. S., Blum, A., Nguyen, H. T. 1999. Comparison of Measurement Methods of Osmotic Adjustment in Rice Cultivars. Crop Sci. 39:150-158.

5. Bearce, B.C., and Kohl, H.C. 1970. Measuring osmotic pressure of sap cells. Plant Physiol. 46: 515-519.

6. Bernstein, L. 1963. Osmotic adjustment of plant to saline media . Dynamic phase. Amer. J. Bot. 50; 360-370.

7. Bizel, M.L., Reuveni, M.. 1994. Cellular mechanisms of salt tolerance in plant cell. Horti.Rev. 16:33-62.

8. Bradford, M.M. 1976. Arapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein uti-lizing the principle of protein day binding. Analitical Bioch. 72: 248-254.

9. Cram, W.J. 1976. Negative feedback regulation of trans-port in cells. The maintenance of turgor, volume and nu-trient supply. Springer-Verlag,, Berlin. 2: 284-316.

10. Cushman, J.C. 1992. Characterization and expression of a NADP-malic enzyme cDNAinduced by salt stress from the facultative crassulacean acid metabolism plant, Me-sembryanthemum crystallinum. Eur. J. Biochem. 208: 259-266.

11. De Souza Filho, G.A., Ferreira, B.S., Dias, J.M., Queiroz,

K.S., Branco, A.T., Bressan-Smith, R.E., Oliveira, J.G., Garcia, A.B. 2003. Accumulation of salt and protein in rice plants as a response to environmental stresses. Plant Sci. 164: 623-628.

12. Dubey, R.S. 1994. Protein synthesis by plants under stressful conditions. In: Handbook of plant and crop stress (Ed. M. Pessarakli) pp. 277-299.

13. Dubey, R.S. and Rani, M. 1989. Influence of NaCl salin-ity on growth and metabolic status of proteins and amino acids in rice seedling. J. Agron. Crop Sci. 162: 97-106.

14. Dubey, R.S. 1997. Photosynthesis in plants under stress-ful conditions. In: Pessarakli, M. (ed.): Handbook of Photosynthesis. Marcel Dekker, New York pp. 85: 79-875.

15. Espelund, M., Saeboe-Larssen, S., Hughes, D.W., Galau, G.A., Larsen, F., Jakobsen, K.S. 1992. Late embryogen-esis-abundant genes encoding proteins with different numbers of hydrophilic repeats are regulated differen-tially by abscisic acid and osmotic stress. Plant J. 2: 241-252.

16. Flowers, T. J., Torke, P. F., and Yeo, A. R. 1977. The mechanisms of salt tolerance in halophytes. Ann. Rev. Plant Physiol. 28: 89-121.

17. Flowers, T.J., Hajibagheri, M.A., and Yeo, A.R. 1991. Ion accumulation in the cell walls of rice plants growing under saline conditions- evidence for the Öertli hypoth-esis . Plant and Environ. 14: 319-325.

18. Foyer, C.H., Valadier, M.H., Migge, A., Becker, T.W. 1998. Drought induced effects on nitrate reductase activ-ity and mRNA and on the coordination of nitrogen and carbon metabolism in maize leaves . Plant Physiol. 117: 283-292.

8

19. Garg, B.F., Kathju, S., Vyas, S.P., and Lahiri, A.N. 1990. Effect of saline water irrigation on tolerance and sensi-tive wheat varieties under disparate soil fertility condi-tions. Ann. Arid Zone 29:179-189.

20. Gehlot, H.S., Purohit, A., and Shekhawat, N.S. 2005. Metabolic changes and protein patterns associated with adaptation to salinity in Sesamum indicum cultivars. J. of Cell and Molecular Biol. 4: 31-39.

21. Gong, Z., Koiwa, H., Cushman, M.A., Ray, A., Bufford, D., Kore-eda, S., Matsumoto, T.K., Zhu, J., Cushman, J.C., Bressan, R.A., Hasegawa, P.M. 2001. Gene that are uniquely stress regulated in salt overly sensitive (sos) mutants. Plant Physiol. 126: 363-375.

22. Greenway, H., and Munns, R. 1980. Mecanisms of salt tolerance in non-halophytes. Ann. Rev. Plant Physiol. 31:149-190.

23. Helal, H.M., and Mengal, K. 1979. Nitrogen metabolism of young barley plants as affected by NaCl. Plant Soil 51: 457-462.

24. Hurry, V.M., Strand, A., Tobiaeson, M., Gardestrom, P., Öquist, G. 1995. Cold hardening of spring and winter wheat and rape results in differential on growth, carbon metabolism and carbohydrate content. Plant Physiol. 109: 697-706.

25. Kawasaki, S., Borchert, C., Deyholos, M., Wang, H., Brazille, S., Kawai, K., Galbraith, D., Bohnert, H.G. 2001. Gene expression profiles during the initial phase of salt stress in rice. Plant Cell. 13: 889-905.

26. Kerepesi, I., Galiba, H. 2000. Osmotic and salt stress-induced alteration in soluble carbohydrate in wheat seed-lings. Crop Sci. Vol. 40.

27. Levitt, J. 1980. Responses of plant to environmental stresses. Vol. 11 Water, radiation, salt and other stresses.. Academic Press Inc. New York. 607 p.

28. Lilley, J.M., Lodlow, M.M. 1996. Expression of osmotic adjustment and dehydration tolerance in diverse rice lines. Field Crops Res. 48: 185-197.

29. Misra, A.N., Sahu, S.M., Misra, M., Singh, P., Merra, I., Das, N., Kar, M., and Sahu, P. 1997. Sodium chloride induced changes in leaf growth, and pigment and pro-tein contents in two rice cultivars. Biologia Planta .20: 257-262.

30. Munns, R., and Termat, A. 1986. Whole plants responses to salinity. Aust. J. Plant Physiol. 13:143-160.

31. Pareek, A., Singla, S.L., and Grover, A. 1997. Salt re-sponsive proteins/genes in crop plants for improving salt tolerance. Oxford and IBH Publ. Co. New Delhi. pp: 365-391

32. Rathert, G. 1984. Sucrose and starch contents of plant parts as a possible indicator for salt tolerance of crops. Aust. J. Plant Physiol. 11: 491-495.

33. Roosen, N.H.C.J., Thu,T.T., Iskader, H.M., Jacobs, J. 1998. Isolation of the ornithine-delta-aminotransferase cDNA and effect of salt stress on its expression in Arabi-dopsis thaliana. Plant Physiol. 117: 263-271.

34. Shannon, M.C., Rhodes, J.D., Draper, J.H., Scardaci, S.C., Spyres, M.D. 1998. Assessment of salt tolerance in rice cultivars in response to salinity problem in Califor-nia. Crop Sci. 38: 394-398.

35. Shevyakova, N.I., and Leonova, T.G. 1975. Effect of so-dium chloride and sodium sulfate on in vitro incorpora-

tion of carbon 14-leucine into protein. Fisiol. Rast.22: 300-305.

36. Shinozaki, K.1999. Plant response to drought and salt stress: overview, Tanpakushitsu Kakusan Koso. 44: 2186-2187.

37. Smirnoff, N. 1993. The role of active oxygen in the re-sponse of plants to water deficit and desiccation. New Phytol. pp : 27-38.

38. Uma, S., Prasad, T.G., Kumar, M.U. 1995. Genetic vari-ability in recovery growth and synthesis of stress pro-teins in response to polyethylene glycol and salt stress in finger millet. Ann. Bot. 76: 43-49.

39. Wingler, A., Von Schaewen, A., Leegood, R.C., Lea, P.J., Quick, W.P. 1998. Regulation of leaf senescence by cy-tokinin, sugars and light. Effects on NADH-dependent hydroxypyruvate reductase. Plant Physiol. 116: 329-335.

40. Wyn Jones, R. 1981. Salt tolerance. In:Physiological Processes Limiting Plant Productivity (Ed. C. B. John-son). pp. 271-292. Butterworths. London.

41. Zheng Y.Z., Li, T. 2000. Proline levels and abscisic acid content in tolerant/sensitive cultivars of soyabean under osmotic conditions, Soyabean Gen. [Online journal].

بررسي تاثیرتنش شوري بر ......