مطالعه اثر سلنيوم بر ارتقاء مقاومت به خشکی در دو رقم مختلف گندم

چكيده:

اين آزمايش به منظور مطالعه اثر سلنيوم بر ارتقاء مقاومت به خشکی در دو رقم مختلف گندم (آذر۲ و پيشتاز) در پاييز سال ۱۳۸۵ در مزرعه تحقيقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج واقع در ماهدشت کرج و در آزمايشگاه های تخصصی دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج و دانشگاه تربييت معلم تهران صورت گرفته است. بذور دو رقم گندم در شرايط آبياری معمولی و تنش خشکی کشت گرديد. از تيمار سلنيوم به صورت ماده سلنات سديمNa2 Se O3 5H2O)) با سه غلظت(شاهد =b0) و (mg/lit20 =b1)و(mg/lit 25b2=) به صورت محلول

 

پاشی در مراحل آغازين Booting Stage(شکم خوش شدن) استفاده گرديد. طرح آزمايشی به صورت اسپليت فاکتوريل بود که در ۴ تکرار در مزرعه اجرا شد. لذا به ترتيب اهميت، تنش خشکی و سطوح سلنيوم به صورت فاکتوريل در کرت های اصلی و ارقام گندم در کرت های فرعی در نظر گرفته شد. در اين آزمايش فاکتور a(سطوح آبياری) ، فاکتور b(سطوح سلنيوم) و فاکتور c(ارقام گندم) را تشکيل دادند. از مهم ترين صفات بررسی شده در مزرعه عبارتند از : عملکرد دانه، وزن سنبله، عملكرد كاه و كلش، وزن هزار دانه، TDW (وزن ماده خشک کل)، HI(شاخص برداشت)

، ميانگين تعداد پنجه كل، بارور و ميانگين طول سنبله بود. همچنين از مهم ترين صفات اندازه گيری شده در آزمايشگاه عبارتند از : سنجش ميزان فعاليت آنزيم های آنتی اکسيدانت کاتالاز، گلوتاتيون پراکسيداز، سوپر اکسيد ديسموتاز و سنجش بيو مارکرهای مالون دي آلدئيد، دی تيروزين، دی

هيدروکسی گوانوزين و اندازه گيری رطوبت نسبي برگ و درصد جوانه زنی بذور مورد نظر در پتانسيل های اسمزی ۰ و ۸- بار. نتايج حاصل از بررسی های آزمايشات جداگانه مزرعه ای نشان مي دهد که صفات وزن سنبله، شاخص برداشت، عملکرد دانه، وزن ماده خشک کل، ميانگين تعداد پنجه کل و بارور، ميانگين طول سنبله، وزن هزار دانه اختلاف معنی داری داشته و اختلاف عملكرد كاه و كلش از نظر آماری معنی دار نمی باشد. نتايج حاصله از بررسي هاي آزمايشگاهي نشان داد كه صفات رطوبت نسبي برگ (RWC)، قوه ناميه(درصد جوانه زني) از نظر آماري داراي اختلاف معني داري بودند. درصد جوانه زنی را در شرايط محيط کشت حاوی آب مقطر و محيط کشت حاوی آب مقطر همراه با مانيتول سنجيديم که مشخص گرديد درصد جوانه زنی در شرايط محيط کشت آب مقطر همراه با مانيتول (۸-بار) به شدت کاهش يافت. همچنين بررسی نتايج آزمايشات بيوشيميايي نشان داد که سطح فعاليت آنزيم های آنتی اکسيدانت کاتالاز، گلوتاتيون پراکسيداز و سوپر اکسيد ديسموتاز در شرايط تنش به شدت افزايش يافت و در شرايطی که محلول پاشی سلنيوم انجام گرديد ميزان اين آنزيم ها کاهش يافت. همچنين رقم آذر۲ نسبت به رقم پيشتاز حاوی آنزيم های

 

آنتی اکسيدانت بيشتری بود.اثر سلنيوم بر بيو مارکرهاي MDAو ۸-OH-dG در سطح احتمال ۵% معنی دار بود.

فصل اول

Introduction

مقدمه

ايران يکی از کشورهايی است که دارای آب وهوای گرم و خشک است واز نظر دسترسی به آب در تمامی طول دوران رشد گياه دارای کمبود می باشد. به همين خاطر از نظر کمی و کيفی عملکرد مطلوب حاصل نمی گردد. به جز مناطق کوچکی از شمال و غرب کشور بقيه مناطق جزء نقاط خشک محسوب می شوند يعنی بيش از ۶۴% از کل اراضی زير کشت ايران در اقليم نيمه خشک و ديمزارها قرار دارند(۳۵).از طرف ديگر افزايش بی رويه جمعيت در طول دهه های اخير و لزوم تاًمين نياز غذايی آنها توجه دولت را به بهره برداری بهينه از منابع آبی و خاکی کشور جلب نموده است(۲۱).
لذا يکی از راهکارهای افزايش کيفی محصولات زراعی برای مقابله با تنش خشکی افزايش آنزيم های آنتی اکسيدانت در گياهان می باشد. يکی از عناصر ضروری برای رشد گياه و توليد آنزيمهای آنتی اکسيدانت برای مقابله با تنش ها عناصر سلنيوم و روی می باشند.
سلنيوم يک عنصر ضروری برای انسانها و حيوانات می باشد ولی نقش آن در گياهان هنوز به طور کامل شناخته شده نيست. جذب سلنيوم در بسياری از افراد دنيا کمتر از ميزان مورد نياز آنها می باشد. در برخی از کشورهای اروپايی ميزان جذب سلنيوم در دهه های اخير به طور مشخصی کاهش يافته است. دليل اصلی کم بودن سلنيوم در گندم به علت کمبودن منبع سلنيوم در خاک می باشد.
بيش از ۶۰ درصد جمعيت جهان دارای کمبود آهن، ۳۰ درصد دارای کمبود روی، ۳۰ درصد دارای کمبود يد و حدود ۱۵ درصد دارای کمبود سلنيوم می باشند (White & Broadly,2005).
از آنجايی که غلات منبع مهمی از سلنيوم برای انسانها می باشد غنی سازی زيستی سلنيوم در گندم تأثير بسيار مطلوبی در افزايش ميزان سلنيوم در انسانها دارد. غنی سازی زيستی يک استراتژی مطلوب است که هدف آن تمرکز عناصر ضروری در بخش های خوراکی گياهان با استفاده از کودهای معدنی می باشد.
روش های غنی سازی زيستی سلنيوم در گياهان بايد به وسيله آزمايش ها و پژوهش های بيشتر مورد بررسی قرار گيرد تا نقش اين عنصر و رابطه آن با آنزيمهای آنتی اکسيدانت از لحاظ فيزيولوژيکی و زراعی آشکار گردد.
غنی سازی زراعی محصولات با استفاده از کودهای حاوی سلنيوم که در برخی از کشورها انجام شده است راه حلی مناسب و کوتاه مدت برای بهبود محتوای سلنيوم در گندم می باشد، همانگونه که در کشور فنلاند اين عمل صورت گرفته است.
شواهدی وجود دارد که سلنيوم يک نقش محافظتی را در سيستم ايمنی انسان ايفا می کند. مثلاً در خنثی کردن عفونتهای ويروسی خطرناک و در پيشگيری از نازايی وبرخی سرطانها سلنيوم نقش دارد (Rayman,2002 & Combs,2005).
حداقل سطح غذايی سلنيوم برای انسان و حيوان در حدود ۱۰۰ – ۵۰ ميکرو گرم سلنيوم در کيلوگرم در غذا يا علوفه خشک می باشد و ميزان سلنيوم کمتر از اين مقدار ممکن است سبب بيماريهای دفاعی شديد گردد (Gissel-Nielsen et al., 1987).
سلنيوم:

سلنيوم در گروه ۱۶ جدول تناوبی است.در سال ۱۸۱۷ توسط يک شيميدان سوئدی به نام Baron jns.Jacob Berzelius دربقايای اسيد سولفوريک کشف شد.
سلنيوم عنصری است با جرم اتمی نسبی ۷۸٫۹۶ و عدد اتمی ۳۴٫چگالی آن ۴٫۸۱ است.يک نافلز شبيه گوگرد است.چگالی نسبی آن ۴۸۱،نقطه ذوب آن ۲۱۷درجه سانتيگراد ونقطه جوش آن ۶۸۴٫۹ درجه سانتيگراد می باشد.سلنيوم به چند فرم آلوتروپ وجود د ارد.

سلنيوم فلزی است جامد خاکستری،نقره ای و بلوری. جزء نيمه رساناها است که مقاومت الکتريکی آن در معرض نور تغيير می کند و در سلولهای فتوالکتريک به کار می رود. سلنيوم به صورت سلنيد های فلزات ، همراه با سولفيدهای آنها يافت می شود.در ساختن کائوچو و شيشه قرمز نيز به کار می رود.برای گلوتاتيون پراکسيداز و تعداد ديگری از آنزيمها به عنوان پيش ماده مورد نياز می باشد. در مقادير زياد سمی است.نيمه عمر آن ۱۱۹٫۷۸روز است. در Scintography(عکس برداری با اشعه گاما) از پانکراس و غدد پاراتيروئيد استفاده می شود. در درمان Seborrhea(بيش فعالی غدد چربی) پوست سر و جمجمه يا شوره سر استفاده می شود و به عنوان يک محول برای سر مورد استفاده قرار می گيرد.سلنيوم تا حدی مانند Tellurium می باشد.سلنيوم تشکيل اسيد سلنيوس و اسيد سلنيک نيز می دهد. نمکهای مهم سلنيوم ، سلنيت ها و سلنات ها می باشند که معمولاً از بازيافت سنگهای معدنی مس-سولفور حاصل می گردد.
سلنيوم خاکستری هادی جريان الکتريکی است و در روشنايی بهتر از تاريکی عمل می کند. به همين دليل در بسيری از کارهای فتوالکتريکی به شکل سلنيوم قرمز يا سديم سلنيد مورد استفاده قرار می گيرد.همچنين استفاده زيادی در دکلريزه کردن شيشه دارد، زيرا رنگ سبز تر

کيبات فلزی را خنثی می کند.
سلنات سديم يک حشره کش برای مبارزه با حشراتی است که به گياهان زراعی و گلها حمله می کنند خصوصاً گلهايی مانند ميخک صد پر و گل داوودی(مينای طلايی). حشره کش اطراف ريشه پراکنده می شود و به وسيله شيره به سمت گياه حمل می شود.
سولفيد سلنيوم در درمان شوره سر،آکنه (جوش پوست و صورت)،جوش ناشی از غرور جوانی،اگزما(سودا)،آماس غدد چربی پوست و ديگر بيماريهای پوستی استفاده می شود.

اهداف تحقيق:

 

۱-بررسی و شناخت عکس العملهای گياه گندم در شرايط تنش خشکی و توانايی تحمل آن در اين شرايط.
۲-آگاهی از جنبه ها و تغييرات فيزيولوژيکی و بيوشيميايی به همراه تغييرات مورفولوژيکی در انتخاب دقيق ارقام متحمل به خشکی گندم.
۳-ارزيابی ارقام مختلف گندم بر اساس تحمل آنها نسبت به خشکی،به منظور معرفی آنها به کشاورزان مناطق خشک و نيمه خشک کشور.
۴-بررسی نقش سلنيوم در افزايش تحمل به خشکی در محصول گندم و صفات مورفولوژيکی و فيزيولوژيکی گندم.
۵-اندازه گيری سطح فعاليت آنزيمهای آنتی اکسيدانت به عنوان شاخص مقاومت به خشکی در ارقام گندم.
۶-بررسی اثر تنش خشکی بر عملکرد و اجزاء آن در محصول گندم.

۷-بررسی تاًثير غلظت سلنيوم بر روی آنزيمهای آنتی اکسيدانت.

فصل دوم

بررسی منابع

Search of refrences

۱-۲-مشخصات و خصوصيات مناطق خشك و نيمه خشك

مناطقي كه داراي نزولات ساليانه ۵۰۰-۲۵۰ ميليمتر هستند مناطق نيمه خشك به حساب مي آيند . مناطق نيمه خشك از نظر نوسان فصلي ، درجه حرارت و نوع پراكنش نزولات تفاوت زيادي دارند .مناطق خشك و نيمه خشك جهان تقريبا ۷/۴۴ ميليون كيلومتر مربع را شامل مي شود و تقريبا ۳۹ درصد آنها يعني ۴/۱۷ ميليون كيلومتر مربع جزء مناطق نيمه خشك مي باشند . اين زمينهاي نيمه خشك در مناطقي قرار دارند كه اقليم آنها از سرد معتدل تا حاره اي متفاوت است و شرايط اقليمي آن نوع محصولات زرلاعي و سيستمهاي مختلف مديريت را مشخص مي كند (۲۳ ).

خاكهاي مناطق خشك معمولا كم عمق و كم رطوبت بوده و فعاليت ميكرو ارگانيسمها در آن پائين است در اين گونه خاكها مواد ازته كم بوده و در عوض از مقادير بالاي پتاس برخوردار است . تبخير در اين گون مناطق بال بوده و مقدار محصول رضايت بخش نمي باشد .
زراعت در مناطق نيمه خشك امكان پذير بوده ولي با استفاده از بارندگي در مناطق واقعا خشك امكانپذير نيست و حداقل بارندگي تابستانه جهت توليد محصول در مناطق خشك ۳۰۰ ميليمتر مي باشد (۲۳ ). الي ۴۵۰ ميليمتر باشد (۳۰).
درمناطق خشك كه ميزان بارندگي سالانه كمتر از تبخير و تعرق است بروز دوره هاي خشكي در طول سال امري عادي است . حدود يك سوم از اراضي جهان باكمبود باران مواجه اند و نيمي از آن اراضي ( در حدود ۱۲% از كل جهان ) داراي باران سالانه كمتر از ۲۵۰ ميليمترمي باشد كه فقط يك چهارم تبخير و تعرق بالقوه در اين مناطق را تشكيل مي دهد (۳۴).
متأسفانه نزولات آسماني در بيشتر اراضي كشور ما كافي نبوده و اكثر مناطق كشور از نظر شرايط اقليمي خشك و يا نيمه خشك و متوسط بارندگي آنها حدود ۲۴۰ ميليمتر در سال مي باشد .

جدول (۱-۲) مساحت نقاط هم باران كشور را نشان مي دهد (۲۶) .
ميزان بارندگي مساحت به ميليون هكتار درصد نسبت به سطح كشور
كمتر از ۱۰۰ ميليمتر
۱۰۰ تا ۲۵۰ ميليمتر
۲۵۰ تا ۵۰۰ ميليمتر
۵۰۰ تا ۱۰۰۰ ميليمتر
بيش از ۱۰۰۰ ميليمتر ۲۲
۴/۱۰۰
۲۸
۱۳

۶/۱ ۱۳
۶۱
۱۷
۸

۱

اگر ميانگين بارندگي سالانه در سطح كره زمين را كه حدود ۸۶۰ ميليمتر تخمين زده مي شود با متوسط
بارندگي سالانه ايران كه رقمي حدود ۲۴۰ تا ۲۵۰ ميليمتر است مقايسه كنيم ملاحظه خواهد شد كه مقدار بارندگي در ايران كمتر از يك سوم متوسط بارندگي در سطح دنيا است.

۲-۲-تنش:

محيط گياه تركيبي از عواملي است كه گياه در ميان آنها رشد مي كند. عوامل محيطي مؤثر بر رشد و عملكرد گياه در ارتباط با اقليم ، خاك و نوع گياه است . آب ، درجه حرارت و تشعشع، عوامل مهم مؤ ثر بر عملكرد گياهان هستند كه تحت عنوان اقليم قرار مي گيرند . در ارتباط با خاك ، تأمين عناصر غذايي ، اسيديته ، شوري و فرسايش از عوامل مهم محسوب مي شوند . از سوي ديگر بيماريها ، آفات و علفهاي هرز از جمله عوامل زنده مؤثر بر عملكرد گياهان به شمار مي آيند . چنانچه هر يك از اين عوامل در سطح نامطلوبي قرارداشته باشند گياه تحت تنش قرار گرفته و تأثير نامطلوبي بر عملكرد بر جاي مي گذارد . واژه تنش براي هر عامل محيطي كه تأثير بالقوه نامطلوبي بر موجودات زنده داشته باشد به كار برده مي شود و مقاومت به تنش در ارتباط با توانايي گياه در برابر عوامل نامطلوب است ( فاجريا ۱۹۹۲ به نقل از لويت ۱۹۷۲ ). به عبارت ديگر تنش در موجودات زنده به معناي انحراف از شرايط مطلوب براي زندگي تعريف مي شود . به عقيده لويت ( ۱۹۷۲ ) هر عامل محيطي كه باعث ايجاد آسيب و يا خسارت در موجود زنده مي گردد تنش بيولوژيكي ناميده مي شود .

۳-۲-تنش های محيطی:

وقتی گياهان در معرض تنشهای محيطی از قبيل خ

شکی،شوری،دمای بيش از حد،سرما و کمبود مواد معدنی،مواد سمی، راديکالهای آزاد اکسيژن(AOS) مانند سوپراکسيد(ˉo2)، پراکسيد هيدروژن(H2o2)، راديکالهای هيدروکسيل(OH) و اکسيژن يکتائی(o2ˉ) قرار می گيرند، توازن بين

توليد راديکالهای آزاد اکسيژن و دفع فعاليتهای آنتی اکسيدانتها به هم می خورد و اين مسئله اغلب سبب تخريب اکسيداتيو می گردد.
کمبود آب احتمالاً مهمترين عامل تنش برای رشد گياه و باروری آن می باشد، زيرا سبب کاهش در روند و سرعت رشد می گردد. همچنين سبب کاهش در طويل شدن ساقه، توسعه برگها و حرکات روزنه ها می گردد.گياهان از يکسری از سيستمهای غير آنزيمی و آنتی اکسيدانتهای آنزيمی برای مقابله با تنش خشکی و برای اجتناب از تخريب فتواکسيداتيو استفاده می کنند و يا از مکانيسمهای فرار از تنش و تحمل به تنش استفاده می کنند. گياهان حاوی ميزان قابل توجهی از کاروتنوئيدها هستند که به عنوان زداينده غير آنزيمی راديکالهای آزاد اکسيژن به کار می روند.
متابوليتهايی مانند آسکوربيت ،گلوتاتيون و آلفا توکوفرول نيز برای کنترل سطوح راديکالهای آزاد اکسيژن در بافت گياهی منتشر می شوند.
برای محافظت دستگاه فتوسنتزی در برابر تخريب فتواکسيداتيو،گياهان می بايست انرژی اضافی نور را پراکنده کرده و هدر دهند. اين محافظت ممکن است به وسيله کم کردن کار آيی فتوشيميايی از طريق عمل چرخه گزانتوفيل مهيا گردد.
اتلاف انرژی غير تابشی در فتوسيستم ۲به وسيله زئاگزانتين و آنتراگزانتين صورت می گيرد و احتمالا ًدر چندين محل در طول يا در اطراف مرکز واکنش فتوسيستم ۲ واقع می شود.
محققين، شرايط مختلفی را برای اتلاف انرژی استفاده کرده اند مانند: ضريب فرونشاندن در مقابل فراموش کردن stern-volmerکه از يک فروکشی غير فتوشيميايی ناشی می شود(NPQ).
سيستمهای آنتی اکسيدانت آنزيمی، سلولها را از اثر سميت راديکالهای آزاد اکسيژن(AOS) محافظت می کنند.
سوخت و ساز راديکالهای آزاد اکسيژن (AOS) وابسته به چندين آنزيم آنتی اکسيدانت که از لحاظ ساختاری به هم مربوط هستند، می باشند مانند سوپراکسيد ديسموتاز

(SOD) ، پراکسيداز (POD)، کاتالاز (CAT)وگلوتاتيون ريداکتاز(GR).
به نظر می رسد SOD نقش قاطع و مهمی در دفاع آنتی اکسيدانتی داشته باشد، زيرا SOD ديسموتاسيون o2ˉ را به H2O2تسريع می کند، در حاليکه کاتالاز و پراکسيداز، H2O2 را تخريب می کنند. SOD به اضافه آسکوربيت پراکسيداز ، منو دهيدرو اسکوربيت ريداکتاز ، دهيدرو اسکوربيت ريداکتاز و گلوتاتيون ريداکتاز، بخش اعظمی از سيستمهای دفاعی در مقابل راديکالهای آزاد اکسيژن واقع در کلروپلاستها را تشکيل می دهند.
در چندين گونه گياهی و علفی ، سيستمهای آنتی اکسيدانتی در پاسخ به تن

ش خشکی ديده شده اند. به نظر می رسد که کمبود آب مورد نياز ظرفيتهای سيستمهای دفاعی را برای خنثی کردن تنش افزايش می دهد. در شرايط کمبود آب ملايم يک افزايش در فعاليتهای SOD ،GR و CAT گزارش شده است.
در هر حال ميزان توليد آن دسته از آنزيمهای کاهش يافته به هنگام تنش آب شديدتر شد. از آنجايی که فعاليتهای آنزيمهای آنتی اکسيدانت ، نياز به سم زدايی راديکالهای آزاد اکسيژن را نشان می دهند ، يک افزايش مناسبی در فعاليتهای SOD ،GR و CATمی تواند نشان داده شود.

۴-۲ – تنش كمبود آب:

تنش خشكي يا تنش كمبود آب يكي از مهمترين انواع تنش مي باشد (۵). تنش آب بر دو قسم است :
الف ) زيادي آب : كه به دليل كمبود تهويه باعث صدمه به ريشه مي شود .
ب ) كمبود آب : كاهش آب قابل دسترس خاك كه نتيجه آن از دست دادن آب از بخش هاي هوايي گياه است . كمبود آب در گياه زماني اتفاق مي افتد كه ميزان تعرق بيش از مقدار جذب آب باشد .
علت اصلي تنش آب در گياه ، افزايش ميزان تلفات آب يا كافي نبودن ميزان جذب آب و يا تركيبي از هر دو مي باشد كه در اثر آن ميزان تلفات آب ناشي از تعرق بر ميزان جذب آن توسط ريشه ها پيشي گرفته و در صورت ادامه شرايط مذكور توسعه مي يابد. ( كرامر ۱۹۸۳ ) اصولاً تنش خشكي زماني به وقوع مي پيوندد كه نسبت تبخير و تعرق پتانسيل كمتر از يك باشد به عبارت ديگر تنش كمبود آب در گياه هنگامي ايجاد مي گردد كه رطوبت در اطراف ريشه به نقطه پژمردگي دائم يا كمتر از آن كاهش يابد و در نتيجه گياه قادر به جذب آب كافي نبوده و در سلولها فرآيند آب كشيدگي روي ميدهد يعني تنش خشكي به شرايطي اطلاق ميشود كه سلولها و بافتها در وضعيتي قرارگيرند كه آماس آنها كامل نباشد . فرآيند آب كشيدگي طويل المدت بوده و از دست رفتن آب گياه تا مرحله معيني قابل برگشت خواهد بود ولي با تلفات آب بعد از اين نقطه صدمات وارده بر گياه غير قابل برگشت خواهد بود .
اصطلاع خشكي به طريق مختلف تعريف شده است . از نظر ويتش ( ۱۹۷۱ ) خشكي عبارت است از دوره اي كه طي آن كمبود رطوبت ، رشد نبات را تحت تأثير قرار مي دهد . به گفته راسل ( ۱۹۵۹ ) خشكي مي تواند در اثر وجود يك يا چند عامل آب و هوايي كه موجب كمبود آب در داخل گياه مي شوند به وجود آيد .
شرايط محيطي خاك يا هوا يا هر دو كه مانع دستيابي گياه به آب كافي جهت اعمال حياتي آن شده و تكرار آن منجر به از دست دادن آب بافت گياه گردد خشكي ناميده مي شود (۲۶).
برخي از محققين از جمله ريچاردز و وادليگ (۱۹۵۹) عقيده دارند كه كاهش رطوبت قابل دسترس قبل از بروز پژمردگي ، رشد گياه را تحت تأثير قرار ميدهد (۱۲)
گيبز ، خشكي يا كم آبي را عدم توازن بين ذخيره آب و تقاضا براي آن در محصولات زراعي تعريف كرده است .

رايج ترين تعريف خشكي را در علوم كشاورزي آرميدس و همكاران بيان نمودند . بنابر عقيده آنان خشكي زماني افزايش مي يابد كه تبخير اتمسفري بالاي برگها و تبخير و تعرق پتانسيل ، از ظرفيت و توانايي ريشه ها براي استخراخ آب از خاك ( تبخير و تعرق حقيقي ) بيشتر شود . اگر در اثر خشكي ، رطوبت داخلي گياه به كمتر از ۵۰ درصد مقدار عادي خود برسد در اين صورت گياه دچار آب كشيدگي مي شود و اگر رطوبت داخلي گياه كمتر از حالت عادي و بيش از ۵۰ درصد باشد گياه دچار پسابيدگي مي شود (۷۱ ).

۵-۲ – اثرات تنش خشكي بر واكنش هاي متابوليك و فيزيولوژيك

 

اثرات تنش خشكي بر واكنش هاي متابوليك و فيزيولوژيك را مي توان به شرح ليست زير خلاصه نمود(۱۹و۱۱۷).
افزايش اتيلن ETHYLENE ، افزايش اسيد آبسيك ( ABA) ، كاهش اكسين ( IAA ) ،كاهش جيبرلين (GA)كاهش سيتوكينين (cytokinin) – كاهش رشد سلول، كاهش ديواره سازي در سلول، كاهش سنتزكلروفيل ، كاهش سطح آنزيم نيترات ردوكتاز Nitrate Reductuse ، بستن روزنه ها ،كاهش تثبيت CO2 ، كاهش انتقال در آوند چوبي ، تجمع پرولين ، تجمع قند و فسفر در برگ ، هيدروليز پروتئين ، افزايش آنزيم هاي هيدروليز كننده ، كاهش تنفس،تغيير محتواي بازي در RNA و DNA .

۶-۲-اثر تنش خشکی روی شرايط آبی گياه:

کاهش در پتانسيل آب گياه (wΨ) به عنوان ميزان تنش خشکی استفاده شد .يک تفاوت قابل قبول بين شاهد هايی که خوب آبياری شده بودند و آن گياهانی که تحت تنش خشکی قرار گرفته بودند اثبات کرد که تنش آب اعمال شده مؤثر بود. همچنين تيمار خشکی به طور مشخصی سطح برگها و رشد گياه را تحت تأثير قرار داد وآنها را کاهش داد که در اين ميان برگهای مسن تر بيشتر تحت تأثير تنش قرار گرفتند. در پاسخ به تنش خشکی هر دو برگهای جوان و بالغ مانع يک افزايش قابل قبول در از بين رفتن انرژی غير تشعشعی به طرف NPQ به همراه يک جريان مغناطيسی بزرگتر، باعث افزايش در برگهای بالغ شدند.
Young bong-doong et al.,2003)) اظهار داشتند که بر مبنای وزن خشک، محتوای کلروفيل aو bدر پاسخ به تنش خشکی در برگهای جوان و بالغ روی داد. بعد از ۲۴ ساعت از آبياری مجدد محتوای کم کلروفيل برگهای بالغ تنش ديده به همان سطح آنهايی که خوب آبياری شده بودند افزايش يافت. هر دو برگهای جوان و بالغ که تنش خشکی ديده بودند افزايش ميزان آنتراگزانتين و شکل جديدی از زئاگزانتين را نشان دادند. هرچند کاروتنوئيدهای ديگر شامل نئوگزانتين ، ويولاگزانتين ، لوتئين و بتاکاروتن تغييرات قابل توجهی را در پاسخ به تنش خشکی نشان ندادند. بعد از ۲۴ ساعت از آبياری مجدد، تمامی رنگدانه های برگهای بالغ به همان سطوح مشاهده شده در گياهانی که خوب آبياری شده بودند رسيدند. محتويات آنتوسيانين در پاسخ به تيمار خشکی تنها در برگهای جوان افزايش يافت.

فعاليت کاتالاز کل در برگهای جوان در اثر بروز تنش خشکی کاهش يافت. در حاليكه برگهای جوان در هنگام بروز تنش ۳۳درصد افزايش کاتالاز را نشان دادند.
در برگهای A.thaliana القاء تنش باعث افزايش NPQ، رنگيزه های چرخه گزانتوفيل و آنزيمهای آنتی اکسيدانتی می شود که می تواند به عنوان نمايانگر افزايش توليد AOS (

راديکالهای آزاد اکسيژن) و مکانيسمهای دفاعی به منظور کاهش خسارت اکسايشی در گياهان باشد.
نتايج به دست آمده در تحقيقي كه روي گوجه فرنگي انجام شد نشان داد كه ABA مي تواند فعاليت آنزيمهاي آنتي اكسيدانت را در پاسخ به تنش خشكي تغيير دهد.
تغييرات متابوليكي ABA باعث تغيير در ميزان راديكال آزاد اكسي‍ژن مي شود كه اين تغييرات به نوبه خود باعث افزايش سيستم دفاعي وابسته به آنتي اكسيدانت مي شود.
در آزمايشات و بررسي ها ثابت شد كه بر خلاف برگهاي پير گوجه فرنگي جهش يافته Notabilis كه تنش خشكي و ABAدر آنها باعث افزايش فعاليت SOD مي شود،فعاليت اين آنزيم در برگهاي جوان بدون تغيير محسوسي باقي ماند.
برخي بررسيها نشان داد كه تنش خشكي و ABA به وسيله افزايش ميزان H2O2 ،فعاليت SOD را در برگهاي پير افزايش مي دهد.
تحقيقات ديگر نشان مي دهد كه تيمارهاي ABA و خشكي،ميزان فعاليت SOD را در كشت سلولهاي تنباكو،برگهاي گندم،ذرت و آفتابگردان افزايش مي دهد.
همچنين در مطالعات انجام شده مشاهده مي شود كه ABA خارجي باعث ايجاد پاسخهاي ساختاري به تنش آب در برگهاي گوجه فرنگي جهش يافته Notabilis مي شوند.
(Serpill UNYAYAR,Fazilet Ozlem CEKIC.,2004)
ميزان فعاليت گلوتاتيون ريداكتاز (GR) و كاتالاز(CAT) در برگهای جوان Notabilisو رقم Alisa craig كه تحت بحران خشكي قرار گرفتند افزايش يافت. در حاليكه ABA نيز به طور محسوسي ميزان فعاليت اين آنزيمها را در برگهاي Notabilis كه در تنش خشكي قرار گرفته اند ، افزايش مي دهد. اين نتيجه با نتايج ديگر پ‍ژوهشگران كه نشان دادند ABA ميزان فعاليت CAT را در برگهاي جوان ذرت و تنباكو افزايش مي دهد مطابقت دارد.
ABA خارجي ميزان فعاليت آنزيمهاي آنتي اكسيدانت را در برگهاي جوان كه در تنش خشكي بودند،خصوصاً در Notabilis افزايش مي دهد. اين موضوع نشان مي دهد كه آنتي اكسيدانتهاي آنزيمي در كنترل آسيبهاي وارده در اثر راديكالهاي آزاد بر برگهاي تيمار شده با ABA كه در معرض تنش خشكي قرار گرفته اند نقشي ندارد. (Serpill UNYAYAR,Fazilet Ozlem CEKIC.,2004)
سميت فلزات مي تواند بر نفوذپذيري غشاي پلاسمايي تاًثير داشته و باعث كاهش درصد رطوبت (ميزان آب) شود. خصوصاً كادميوم كه گزارش شده است كه بر توازن وتعادل آب اثر دارد.
Barcelo et al.1986;Poschenrieder et al.1989;Costa and Morel,1994))

همان طور كه اخيراً در مورد ديگر تنش ها نيز مشاهده شده است برانگيختگي (تحريك) و يا بازداري از فعاليت آنزيمهاي آنتي اكسيدانت ، نه تنها به شدت تنش بلكه به نوع بافت نيز بستگي دارد.
Sgherri and Navari-Izzo,1995;Sgherri et al.,2001)).
كنترل ريشه هايي كه در معرض مستقيم فلزات در محلول غذايي قرار داشتند فشار اكسايشي بيشتري را در آنها نسبت به برگها نشان مي دهد. (Sgherri et al.,2002)
هنگامي كه شدت تنش بيشتر شد (در ريشه هايي كه در معرض بيشترين غلظت كادميوم بودند) از فعاليت آنزيمهاي آنتي اكسيدانتي مانند SOD,GPXوAPXجلوگيري شد. نمي توان اين موضوع را رد كرد كه Cd بر فعاليت SOD از طريق جلوگيري از سنتز و ساخت آن و يا غير فعال كردن آن به وسيلة H2O2 اثر مي گذارد .(Sgherri and Navari-Izzo., 1995)
H2O2 در چندين بخش سلولي و به وسيله فرآيندهاي آنزيمي و غيرآنزيمي توليد مي شود و مي تواند مسئول افزايش تنش اكسايشي باشد. اين موضوع درباره Cu/Zn SODو Fe-SOD كه به طور برگشت ناپذيري به وسيله H2O2از فعاليت و توليدشان جلوگيري شده است، صدق مي كند اما در مورد Mn-SOD اينگونه نيست و SOD در اين حالت از H2O2 تأثيرپذير نيست(Scandalios,1993).
دو دسته از كولتيوارهاي گندم (يك دسته مقاوم به خشكي و دسته ديگر حساس به خشكي) در شرايط كمبود آب قابل دسترس الگوهاي مشابهي را در مورد پاسخهاي آنتي اكسيدانتي نشان دادند كه كاهش غلظت Ascorbateو Chlorophyl در رابطه با افزايش Glutathione، Tocopherolو كاروتنوئيدهاي محافظ در آنها مشهود بود.
در مطالعات انجام شده بين شدت تنش خشكي و ميزان افزايش طول جوانه ها ارتباط ديده شد.
در اثر تنش خشكي در گياه نخود فرنگي،مقدار يا محتواي (Total Ascorbic Acid)TAA
دچار كاهش چشمگيري مي شود و همچنين ميزان آسيبهاي ناشي از تنشهاي اكسيداتيو افزايش مي يابد(Moran et al.).
مطالعات نشان دادند كه مقدار (Total Ascorbic Acid)TAA در جوانه هاي گندم در اثر تنش

خشكي تغييري نمي كند اما در اثر تنش بيش آبياري (غرقاب شدن) افزايش مي يابد.
همچنين آزمايشهاي ديگري نشان دادند كه ميزان α-Tocopherolدر تنش خشكي افزايش مي يابد.
دو دانشمند در تحقيقات خود متوجه شدند كه ميزان فعاليت GR (گلوتاتيون ريداكتاز) در ژنوتيپهاي مقاوم به خشكي در گندم بيشتر از ديگر ژنوتيپهاي گندم كه حساس به خشكي هستند مي باشد. در حاليكه در نخود فرنگي تنش خشكي باعث يك كاهش عمومي در فعاليت GRمي شود. پس كلاً اين نتيجه به دست آمد كه تنشهاي طبيعي محيطي مي توانند باعث آسيبهاي ناشي از تنشهاي اكسيداتيو شوند
(Muller and Marshner).
تنش خشكي ميزان رشد و توليد گياهان را به طور محسوسي محدود مي كند.اگرچه در برخي از گياهان مقاوم و سازگار در پاسخ به خشكي تغييرات متابوليكي و مورفولوژيكي اتفاق مي افتد كه باعث تطابق گياه با اين محدوديتهاي محيطي اجتناب ناپذير مي شود(Sinha et al.1982;Blum,1996).

در ميان اين گياهان، گندم كه اغلب در شرايط محدوديت آب قرار مي گيرد به دليل ناپايداري يا تغييرپذيري طبيعي ژنتيكي خود كه به سازش يا تحمل خشكي مربوط مي شود، نمونه جالبي براي مطالعه مي باشد(Loggini et al.,1999) .
تنش خشكي همواره باعث ايجاد تنش اكسيداتيو در سلولهاي گياهي مي گردد كه اين مسئله به كمبود شديد الكترون نسبت به O2 در طي فرآيندهاي فتوسنتزي و تنفس مربوط مي باشد كه باعث افزايش در گسترش فرمها و گونه هاي واكنشي اكسيژن (ROS)مي شود(Asada,1999).
ROS ها از قبيل O2¯، H2O2و راديكال ׂOH مي توانند مستقيماً ليپيدهاي غشايي را مورد حمله قرار داده،آنزيمهاي متابوليكي را غير فعال كنند و به اسيدهاي نوكلئيك آسيب برسانند كه اين باعث مرگ سلول مي شود(Mittler,2002).
در طي تنش خشكي، روابط آبي گياه نقش كليدي را در فعال سازي و تعديل مكانيسمهاي دفاعي آنتي اكسيدانتي ايفا مي كند.
.(Menconi et al.,1995;Srivalli et al.,2003;Selote and Khanna-Chopra,2004)
پاسخ كولتيوارهاي مقاوم گندم در مقابل گونه هاي حساس به كمبود آب، تحريك تنش اكسايشي(اكسيداتيو) و مديريت و اجراي دفاع آنتي اكسيدانتي است.

.(Loggini et al.,1999;Sgherri et al.,2000;Lascano et al.,2001)
حفظ روابط سازگار آبي گياه براي افزايش يا پيشرفت مقاومت به خشكي در گياهان سبز(كاشته شده) اساسي و حياتي است. .(Blum,1996;Lilley and Ludlow,1996;Passioura,2002)
بالاخره تفاوتهاي ژنوتيپي در تحمل خشكي (حداقل بخشي از آن) مي تواند منسوب به توانايي گياهان براي تطبيق و تحريك دفاع آنتي اكسيدانتي در گندم، وقتي در شرايط سخت تنش خشكي قرار دارد باشد.گونه ها و ژنوتيپهاي مقاوم به خشكي گندم، اين سازش خود را به وسيله عوامل زير كسب كرده اند: بالا نگه داشتن روابط آبي، تجمع كم ROS و كم كردن آسيبهاي اكسيداتيو به

وسيله هماهنگي مناسب دفاع آنتي اكسيدانتي كه شامل نگهداري و حفظ ردوكس Ascorbate-Glutathione و تنظيم و تعديل آنزيمهاي آنتي اكسيدانتي مي شود. بنا بر اين، سازگاري با خشكي كه باعث تحريك مقاومت تنش اكسيداتيو مي شود اساساً به پتانسيل ژنتيكي ژنوتيپها بستگي دارد.

۷-۲-اثرات تنش خشكي بر روي رشد و نمو و فتوسنتز:

هرگاه شدت تعرق به مدت زيادي از شدت جذب آب بيشتر شود حجم آب درون گياه كاهش مي يابد. اين امر سبب تقليل تورژسانس سلول ، بيشتر منفي شدن پتانسيل آب در سلولها و كاهش هيدراسيون پروتوپلاسم و ديواره سلول مي شود. كاهش هيدراسيون پروتوپلاسم سلولهاي هر بافت مريستمي معمولاً منجر به توقف تقسيم سلولي يا طويل شدن آن و يا هر دو مي شود (۶۱).
مناسب ترين مقدار رطوبت خاك براي رشد مداوم اغلب گياهان در حدود ظرفيت زراعي است(۷۱)
حفظ تورژسانس جهت رشد و نمو گياه ضرورت داشته و كاهش آن موجب پژمردگي اندامهاي گياه مي شود . پتانسيل تورژسانس اولين مؤلفه اي است كه از تنش خشكي متأثر مي شود .

گياهان زراعي معمولاً در محدوده رطوبتي ۰۳/۰ – مگاپاسكال و نقطه پژمردگي دائم يعني ۵/۱- مگاپاسكال فعاليت مي كنند . كاهش تورژسانس ، اولين اثر خشكي است كه موجب مي گردد سرعت رشد محصول واندازه نهايي آن كاهش يافته و به دنبال آن سرعت رشد و نمو ، رشد طولي ساقه و رشد برگ در اثر كم شدن مقدار واحد فتوسنتز كننده توليد مواد فتوسنتزي و انتقال آنها به بخشهاي مختلف كم شده و در نهايت عملكرد كاهش مي يابد(۲۸ ).

حساسترين مرحله گياه نسبت به تنش خشكي ، مرحله زايشي است كه به شدت منجر به كاهش عملكرد
مي شود و موجب كاهش دادن ماده خشك گياه تقسيم و تخصيص كربوهيدراتها و نسبت بيشتر ريشه به اندامهاي هوايي مي گردد تنش خشكي هميشه زيان آور نبوده و گاهي سودمند مي باشد . از جمله تنش ملايم خشكي درمرحله گياهچه موجب افزايش تحمل آن نسبت به تنشهاي محيطي مي گردد (۲۸ ).
گياهان مقاوم به خشكي براي بقاء خود با ايجاد مكانيسم هايي مثل كاهش تعرق ، سازگاري حاصل مي كنند كه اين امر منجر به كاهش ارتفاع گياه با سطح برگ بسيار محدود مي گردد بنابراين بقاء گياه به قيمت كاهش توليد ماده خشك تمام مي شود (۲۸ ).

۱-۷-۲-توسعه ريشه ها:

رشد جانبي ( تعداد ريشه هاي فرعي ) و عمق نفوذ ريشه ( طول ريشه ) هر دو از خصوصيات مهم گياه مي باشند. اگر گياه داراي يك سيستم ريشه گسترده و كارآمد باشد در يك خاك عميق و با ساختمان خوب نفوذ مي كند. اين گياه مي تواند در شرايط جوي مساعد تا زماني كه رطوبت قسمت از محيط ريشه به نقطه پژمردگي برسد آب را به مقدار مطلوبي به قسمتهاي هوايي خود برساند بدون آنكه به رشدش شديداً لطمه وارد شود(۱۰).
گليمروت در سال ۱۹۵۲ ملاحظه نمود كه بين توانايي جذب آب و سيستم ريشه تراكم و پراكنش يا شبكه ريشه ها در لايه هاي زيرين خاك يك رابطه نزديكي وجود دارد بنابر اين مقاومت به خشكي به دليل در اختيار داشتن مقدار فراواني از آب نبوده بلكه به علت توانايي جذب آب مي باشد . گاردنر در سال ۱۹۶۸ اظهار داشته است كه چون در حالتي كه محتواي آب خاكها كم است حركت آن كند مي باشد ، نتيجه گيري نموده كه وضع مصرف آب در منطقه ريشه بستگي به پراكنش ريشه ، نفوذپذيري ريشه و خصوصيات نگهداري و انتقال آب دارد (۳۲).
از ديگر سازگاريهاي بعضي ازگياهان خشكي پسند واكنش سريع آنها به مرطوب شدن خاك از طريق تشكيل سريع ريشه هاي ثانويه مي باشد. اين ريشه ها ممكن است ۲ تا ۳ ساعت پس از بارندگي ظاهرشوند(۷).

 

۲-۷-۲-رشد برگها:
گزارش پژوهشگران مختلف روي گونه هايي از گياهان دال بر كاهش سطح برگ در نتيجه خشكي مي باشد(۲۵).
خصوصيات مورفولوژيكي برگ در كاهش شدت تعرق موثرند. تعداد برگها در واحد سطح وميانگين سطح هر برگي ( اندازه برگ ) و غيره در اين مورد مؤثر مي باشند .
ساده ترين راه كاهش سطح تعرق كننده شايد پيچيدن يا تا شدن برگها در زمان تنش آب مي باشد (۸).
فرگوسن و همكاران در سال ۱۹۷۴ به منظور توجيه رنگ به عنوان صفت سازگاري جو نسبت به مناطق خشك ، فتوسنتز تعدادي از لاينهاي جو با رنگهاي مختلف برگي را در گلخانه مورد آزمايش قرار دادند و
نتيجه گرفتند كه ميزان عملكرد لاينهاي داراي برگ روشن در مناطق خشك از لاينهاي تيره رنگ بيشتر است . اين دانشمند اظهار نمود كه درجه حرارت مزرعه جو روشن رنگ از جو تيره رنگ به خاطر انعكاس بيشتر نور بسيار كمتر است . در مورد برگ ، زاويه برگ نيز مي تواند براي صفات مقاومت به خشكي مد نظر باشد (۸ و ۳۱ ).
در اثر توقف رشد برگ سطح فتوسنتز نيز كاهش مي يابد كه اين امر موجب كم شدن رشد گياه مي گردد(۱۰).

 

۸-۲-خصوصيات ديواره سلولي:

مهمترين مسئله اي كه در خاكهاي شور و خشك وجود دارد مسئله افزايش منفي پتانسيل اسمزي محلول خاك مي باشد كه منجر به كاهش جذب آب و بدين ترتيب باعث توقف رشد مي شود. اگرچه علت عمده اثر بازدارندگي افزايش غلظت محلول در خاك ماهيت اسمزي دارد ، با اين وجود بعضي از انواع مواد محلول كه نمونه آن املاح منيزيم است وقتي بيش از غلظت معين باشد اثرات سمي ثانويه خواهد داشت كه رشد را بيشتر متوقف مي سازد همچنين منفي بودن پتانسيل اسمزي محلول خاك روي پتانسيل اسمزي برگ ، محتواي رطوبت نسبي ( RWC) و پتانسيل آب برگ و پتانسيل تورژسانس برگ تأثير گذاشته و در گياهان حساس به خشكي و يا شوري موجب انهدام غشاء سيتوپلاسمي در سلولهاي گياه شده كه موجب خروج مواد درون سلولي گشته و اين خود يك مشخصه جهت انتخاب گياهان مقاوم به شوري و خشكي مي باشد (۶۵ و ۶۹ ). اكثر تنشهاي محيطي در نهايت بر روي غشاء سيتوپلاسمي سلول آسيب مي رساند: مثلاً سرما ، خشكي و شوري با تأثير بر روي غشاء سيتوپلاسمي و ايجاد آسيب به آن موجب خروج محتويات سلول گشته كه در نهايت مرگ سلولي را فراهم مي سازد (۱۰).
وقتي كه پتانسيل اسمزي ثابت نگه داشته شود بدون شك سلول نرمتر و داراي افزايش حجم بيشتري خواهد بود ( ۸ و ۴۲ ).

۹-۲-عملكرد و پايداري عملكرد :

بر روي ژنوتيپ هاي متحمل به تنش ، دو روش مستقيم (سنجش عملكرد ) و غير مستقيم ( بر اساس صفات مورفولوژيك و فيزيولوژيك كه با تحمل تنش همبستگي دارند ) انجام مي شود (۱۷).
تحمل تنش در يك ژنوتيپ گياهي مديون شماري از ويژگي هاي فيزيولوژيكي و مورفولوژيك است و امروزه تلاش براي يافتن معيارهاي كه بتوان از آنها موثري در انتخاب ژنوتيپ هاي مقاوم بهره جست ادامه دارد. با اين حال احتمال اين كه ژن هاي متحمل به خشكي در يك گياه متجمع توسط روش هاي فيزيولوژيكي شناخته شوند بسيار كم است بنابراين پايداري و ثبات عملكرد و اجزاي اصلاحي باقي خواهد ماند (۲۳ و ۷۵ ). به عبارت ديگر قابليت تحمل به كمبود شديد آب رابطه منفي با عملكرد دارد (۷۰).
تنها ، عملكرد بالا در محيط هاي خشك نمي تواند بيانگر داشتن مكانيزم تحمل به خشكي يك رقم باشد. بررسي هاي به عمل آمده در چغندر قند نشان داد كه لاين هايي كه بيشترين تحمل را نسبت به خشكي دارند از عملكرد نسبتاً پاييني برخوردار بودند (۵).

زياد بودن تعداد ژنوتيپ هايي كه بايد بررسي شوند باعث مي شود كه استفاده از عملكرد به عنوان شاخص گزينش ارقام از كارايي كمتري برخوردار شود زيرا ارزيابي آن در مراحل نهايي رشد گياه بوده و نيز هزينه بر مي باشد(۴۴).

۱۰-۲-تأثيركم آبي در مراحل اوليه رشد و جوانه زني :
رطوبت بستر بذر معمولا ممكن است از حد اشباع كمي پس از يك بارندگي تا بسيار خشك پس از يك دوره تغيير كند ، جوانه زني و سبز شدن حداكثر گياهان زراعي با افزايش مكش آب در خاك تدريجاً به تأخير افتاده و كاهش مي يابد. البته عكس العمل گياه بويژه مكش بحراني جهت جوانه زني ، در گونه هاي مختلف وحتي در بعضي ارقام يك گونه تغيير مي كند. براي مثال تعداد گل گياه ذرت خوشه اي سبز شده ، با افزايش مكش رطوبت خاك از يك سوم به حدود ۸ اتمسفر از ۹۶ به ۸۶ درصد كاهش يافت و پس از اين مكش تعداد گياهان سبز شده به سرعت كاهش يافت (۷ و ۳۲ ). گزارشات متعددي حاكي از آن است كه تحمل يك گياه در يك مرحله مثلاً جوانه زدن لزوماً به معني مقاومت كلي گياه به تنشهاي مختلف در ساير مراحل رشد نيست (۱۹).

دلجو (۱۳۶۶) نشان داد كه همبستگي نزديكي ميان طول ريشه چه با رشد و نمو بعدي گياه كه در علكرد آن منعكس مي گردد وجود دارد. در هر حال همبستگي اغلب اين پارامترها با عملكرد ، متناقض بوده است (۲۶).
درصد جوانه زني در محلول قند مانيتول به منظور حذف گياهاني كه خيلي حساس هستند در اوايل برنامه به نژادي مي تواند روش مناسبي براي اين مورد باشد. هارد ( ۱۹۷۶ – Hard ) گزارش داده است كه برخي ارقام ، ريشه بيشتري را در مقايسه با ديگران در مرحله گياهچه توليد نموده اند.
آزمايشات روي گياهچه ها به منظور پيدا كردن رابطه بين ميزان رشد اوليه و طول ريشه در مرحله رسيدن گياه انجام گرفت. اگر رابطه مثبت بين اين دو وجود داشت از آزمايشات روي گياهچه مي توان جهت انتخاب در مورد سيستم هاي ريشه گياهان رسيده استفاده كرد (۹).
در گياه پنبه تعداد كل گياه سبز شده تحت تاثير تغييرات مكش رطوبت خاك در دامنه بين ۳/۱- تا ۳- بار قرار نگرفت معهذا در مكش ۴- بار اين تعداد بطور قابل ملاحظه اي كاهش يافت و در ۸- بار شديدتر و در ۱۲- بار هيچ گياهي سبز نشد. مكش هاي بحراني آب درخاك براي تعدادي ديگر از گياهان زراعي گزارش شده اند كه عبارتند از ۵/۱۲- بار براي ذرت ، ۶/۶- بار براي سويا و ۵/۳- بار براي چغندر قند (۹).

 

۱۱-۲-اثر تنش خشكي بر فتوسنتز و تبادل دي اكسيد كربن:

توانايي فتوسنتز يك گياه اصولاً به وسيله برگ و ميزان فعاليت آنها تعيين مي شود. بك و ترنر (۱۹۸۷) متذكر شدند كه كاهش اوليه در فتوسنتز به دليل بسته شدن روزنه ها و كاهش جذب co2 است . اتولا و همكاران مشخص كرده اند كه افزايش مقاومت روزنه اي عامل اوليه دركاهش فتوسنتز است اما عوامل غير رزونه اي مانند افزايش مقاومت مزوفيلي و كاهش فعاليت RUBP كربوكسيلاز نيز نقش مشابهي را ايفا مي كنند .
تنش آب انتقال مواد فتوسنتزي را تحت تأثير قرار مي دهد و موجب اشباع برگها از اين مواد مي گردد كه ممكن است فتوسنتز را محدود نمايد (۴۱). با افزايش تنش آب فتوسنتز تا نقطه جبراني كاهش مي يابد (۷۱).

رژيم رطوبتي نامناسب ضمن كاهش سطح برگها ، پيري آنها را هم تسريع كرده و بدين وسيله مي تواند ميزان توليد را خيلي بيشتر از آنچه كه به علت ناشي از كاهش شدت فتوسنتز خالص تقليل مي يابد كاهش دهد(۳۷).
باور بر اين است كه از نظر بيوشيميايي در همان زماني كه كمبود آب فتوسنتز كل برگ را تحت تأثير قرار مي دهد اثرات منفي خود را در سيستم فتوسنتز بر روي فتوسيستم II آشكار مي كند (۳۸). در مقابل همزمان با فتوسيستم II ، فتوسيستم I به ميزان كمتري تحت تأثير كمبود آب قرار مي گيرد .

۱۲-۲-اثرات مورفولوژيكي تنش آب:

۱-۱۲-۲- اثر بر روي برگها :

ريزش برگ يا توليد سطح برگ كمتري از برگ ، يك روش معمول براي كاهش اتلاف آب است . اين كاهش در كل سطح برگ گياه يكي از مهمترين عوامل در بقاء بعضي گياهان بياباني است (۴۱). كاهش سطح برگ يقيناً فتوسنتز كل گياه را كاهش مي دهد (۳۸).
پاراهليوتروپيسم ( حركت برگها ) كه مانع قرار گرفتن مستقيم در برابر نور خورشيد مي شود مخصوص گياهان لگومينوزه مانند لوبياست و به عنوان يك مكانيزم اجتناب از تنش تعريف مي شود (۱۰۷ ).

۲-۱۲-۲- رشد و توسعه ريشه :

 

 

در شرايط تنش نسبت ريشه به ساقه افزايش مي يابد (۱۰۶). اين امر به دليل كاهش رشد ساقه يا افزايش رشد ريشه يا هر دو است . گزارش شده است كه تحت تأثير تنش آبي ارتفاع ساقه سويا بيش از ريشه كاهش يافته است. رشد بيشتر ريشه و گستردگي آن درخاك درتداوم بقاء گياه نقش مؤثري ايفا مي نمايد (۴).
با افزايش تنش آب سرعت رشد ريشه ها كاهش مي يابد. البته رشد ريشه نسبت به رشد قسمت هوائي گياه كمتر تحت تأثير قرار مي گيرد به طوري كه نسبت كل ساقه به ريشه افزايش مي يابد (۱۲).

۱۳-۲-اثر تنش خشكي بر غشاء سيوتوپلاسمي و مقاومت ديواره سلولي:

اكثر تنش هاي محيطي در نهايت بر غشاء سيتوپلاسمي سلول آسيب مي رساند. مثلاً سرما ، خشكي و يا شوري با تأثير بر روي غشاء سيتوپلاسمي و ايجاد آسيب به آن موجب خروج محتويات سلول گشته كه در نهايت مرگ سلول را فراهم مي سازد (۱۰). همچنين تعداد روزهاي تنش مي تواند در ميزان خرج محتويات
سلولي مؤثر بوده ودر اندازه هدايت الكتريكي محلول مؤثر باشد . ليائو در سال ۱۹۷۳ اثر تنش آب را روي سنتز ديواره سلولي مورد بحث قرار داده است . در اين رابطه مشاهدات وي مبني بر آن است كه سنتز ديواره سلولي به تنش آب خيلي حساس است . ساليسبوري و راس در سال ۱۹۶۹ نشان داده اند كه چگونه حجم
سلول ممكن است متضمن رشد باشد و تحت تأ ثير سختي ديواره سلول قرارگيرد (۱۰). به طور كلي بيشترين اثر تنش آب روي رشد سلول مي باشد. معمولاً رشد سلول تحت تأثير عوامل زير است :
۱- فشار تورگر
۲- الاستيسيته ( خاصيت انعطاف پذيري ديواره سلولي ) كه خود تحت تأ ثير عوامل ژنتيكي و اندازه سلول مي باشد. هرچه اندازه سلول كوچكتر باشد الاستيسيته بيشتر خواهد بود و برعكس. به طور كلي گياهاني كه سلولهاي كوچكتري دارند مقاومت بيشتري نسبت به تنش دارند (۱۰۲). به طور كلي تنش آب بر روي غشاء سيتوپلاسمي تأثير مي گذارد و تنش شديد آبي مي تواند غشاء سلول را مضمحل نمايد (۴۱). تنش كمبود آب باعث ايجاد سلولهايي

با ديواره ضخيم و بافتهاي غير آبدار مي گردد. در رطوبت پايين افتراق ساختمان به صورت ضخيم شدن ديواره سلولي بر تقسيم و بزرگ شدن سلول برتري دارد (۳۷).

۱۴-۲-پسابيدگي پروتوپلاسم:

توانايي گونه هاي گياهي در رابطه با مدت مقدار تحمل به پسابيدگي بسيار متفاوت است (۴). هرچه مقدار آبي را كه گياه مي تواند در شرايط تنش نگهداري نمايد بيشتر باشد توانايي تحمل پروتوپلاسم نسبت به صدمه دائمي در طول دوره تنش خشكي بيشتر خواهد بود . آب پيوندي مانع انعقاد نقاط فعال مولكولهاي پروتئين مي گردد (۱۳).
هرچه آب بيشتر اكسيده شود تراكم پروتوپلاسم افزايش يافته و لزج شدن آن تدريجاً بالا مي رود . زماني كه پسابيدگي شديد مي شود پروتوپلاسم كاملاً تبديل به ژله شده و نهايتاً سخت گرديده و به حد شكنندگي مي رسد (۱۳ و ۳۶).

۱۵-۲- اثر تنش خشکی بر ميزان آب نسبی:

مارتين و همکاران در سال ۱۹۸۹ميزان آب نسبی،پتانسيل آب برگ و مقاومت در مقابل انتشار آب برگ را برای اندازه گيری درجه مقاومت به خشکی در ارقام جو مورد مطالعه قرار دارند. نتايج به دست آمده نشان داد که ميزان نسبی آب برگ و مقاومت در مقابل انتشار آب در برگها برای جدا کردن ارقام مقاوم و حساس به خشکی نتيجه مثبت دارد ولی پتانسيل آب برگ در هر دو گروه دارای تغييرات می باشد(۲۰).
کلارک و همکاران (۱۹۹۱) دريافتند که بين راندمان مصرف آب و مقدار تعرق ارتباطی وجود ندارد اما بين اثرات متقابل ژنوتيپ و تيمار تنش اختلاف وجود دارد. مقدار تعرق با ميزان آب نسبی و همچنين پتانسيل اسمزی انعطاف نشان نداده است.
ودرلی در سال ۱۹۵۱ پيشنهاد نموده است که مقاطعی از برگ به کار برده شود که بتوان آنها را در آب شناور ساخت ولی از روی رابطه زير آنچه که آماس نسبی نام نهاده قابل محاسبه است(۲۰).

( وزن خشک برگ-وزن تر برگ )
۱۰۰* = مقدار آب نسبی برگ
وزن خشک برگ-وزن آماس برگ

آزمايشات نشان داده است که همبستگی کاملاً معنی داری بين ميزان آب نسبی برگ ، پتانسيل آب برگ و مقاومت در مقابل انتشار آب برگ در مقاومت به خشکی وجود

دارد (Watson,2003).

۱۶-۲-اثر تنش خشكي بر رشد و عملكرد:

اثرات تنش خشكي بر رشد ، مقدار عملكرد و كيفيت گياه بسيار وسيع بوده و مهمترين فرآيند تنش خشكي كاهش سرعت نمو ، كاهش رشد طولي ساقه و كاهش رشد برگها و همچنين كاهش قطر منفذ روزنه ها مي باشد. در رابطه با اثر خشكي بر مراحل مختلف رشد زايشي سه مرحله مهم از رشد را بايستي در نظر گرفت كه تنش خشكي بر آنها اثرات ش

ديدي مي گذارد كه اين مراحل عبارتند از :
الف ) پيدايش و تشكيل گل
ب ) گرده افشاني و لقاح
ج ) تشكيل غلاف و دانه( ۴ )
مرحله زايشي رشد گياه حساسيت خاصي نسبت به تنش آب دارد. دلايل خوبي وجود دارد كه تنش جزئي خشكي از ميزان ظهور سلولهاي بنيادي گل مي كاهد. معهذا ثابت شده است كه با رفع تنش جزئي سلولهاي
بنيادي در مقايسه با گياهان آبياري شده با سرعت بيشتري تشكيل مي گردند. تنش خشكي در مرحله گرده افشاني و لقاح تعداد غلافها و دانه ها را به علت پسابيدگي دانه هاي گرده كاهش مي دهد. به علاوه تنش خشكي رشد لوله گرده در خامه و بافت تخمدان و تخمكها را نيز تحت تأ ثير قرار مي دهد. همچنين پژمردگي كلاله مانع رشد لوله هاي گرده مي شود. گياهاني كه مدت گرده افشاني طولاني دارند در مقايسه با گياهاني كه دوره گرده افشاني آنها كوتاه است احتمالاً در اثر تنش صدمه كمتري مي بينند. اثر تنش خشكي در مرحله تشكيل غلافها و پرشدن دانه ها بسيار بارز است چون عملكرد بالقوه بسته به وزن و تعداد دانه دارد كه اين مستلزم گرده افشاني كامل و تجمع مواد فتوسنتزي در دانه ها مي باشد (۴). مواد جمع شده در دانه ها از دو منبع تأمين مي گردد كه عبارتند از:
الف – فتوسنتز خود دانه
ب – انتقال مواد غذايي از ساير قسمتهاي گياه به دانه .
ثابت شده است كه تنش خشكي انتقال مواد غذايي را از برگها به دانه ها كاهش مي دهد و با توجه به اين كه خشكي ، رسيدن دانه ها را تسريع مي نمايد اين عكس العمل علاوه بر كاهش فتوسنتز به نقصان عملكرد هم كمك مي نمايد (۳۷). به طور كلي كمبود رطوبت در تمام مراحل رشد زيان آور است ولي كمبود آب در مرحله گلدهي و تشكيل غلاف ريزش گلها و غلافها و در مرحله تشكيل دانه سبب كاهش اندازه بذر مي شود و در نتيجه عملكرد نهايي گياه كاهش خواهد يافت (۴).

محققين نظر (داس و همكاران ، ۱۹۷۴ و سيونيت و كرامر ۱۹۷۷ ) نتيجه گرفتند كه كمبود آب در بسياري از مراحل نمو سويا عملكرد را كاهش مي دهد. اما اثرات منفي تنش در طي گلدهي و تشكيل بذر و پر شدن دانه بسيار مهم است .
لوبيا در تنش آب در تمام مراحل رشد آسيب مي بيند ولي تنش درست قبل از گلدهي تا غلاف دهي ظاهراً بيشترين صدمه را باعث مي شود (۲).
تحقيقات نشان داده آبياري در طي گلدهي و غلاف دهي عملكرد را افزايش مي دهد در حاليكه كمبود آب عملكرد را كاهش مي دهد (۳).

تحقيقات در سويا نشان مي دهد كه بيش از ۵۰% گلها و غلافهاي كوچك سويا در اثر كمبود آب ريزش پيدا مي كند. همچنين اسپيت و همكاران (۱۹۸۴) تغيير كمي را در شاخص برداشت ارقامي كه در مراحل رشد و نمو گوناگون تحت تأثير تنش قرار گرفته بودند مشاهده نمودند كه بيان كننده اين است كه شاخص برداشت يك صفت ثابت و استوار است. در حالي كه ايشان در سال ۱۹۸۶ دريافتند ، زماني كه تنش خشكي خيلي شديد است شاخص برداشت كاهش مي يابد (۱۳).
تحقيقات بر روي گونه هاي بومي و كولتيوارهاي لوبيا نشان داده است كه تمام كولتيوارها تحت شرايط كمبود آب ، كاهش عملكرد داشته اند و وزن ۱۰۰ دانه آنها كاهش يافته است (۸۱).
اثر تنش آب بر ميزان عملكرد طولاني چند جانبه است و تنش شديد و نسبتا طولاتي مدت ممكن است باعث كاهش شديد عملكرد شود (Watson,2003) ، از طرفي قابليت تحمل به كمبود شديد آب رابطه منفي با عملكرد دارد (۷).
تنها عملكرد بالا در محيطهاي خشك نمي تواند بيانگر داشتن مكانيزم تحمل به خشكي يك رقم باشد بررسي هاي به عمل آمده در چغندر قند نشان داد لاين هايي كه بيشترين تحمل را نسبت به خشكي نشان دادند از عملكرد نسبتاً پائيني برخورداد بودند (۶).
دركمبودهاي شديد آب ، كلروفيل سازي متوقف و به طور كلي تنفس ، پروتئين سازي ، جذب انيدريك كربنيك ، انتقال مواد فتوسنتزي و جذب كاتيونها كاهش مي يابد و سبب بسته شدن روزنه ها مي شود و همچنين در شرايط تنش ، اسيد آمينه پرولين و ABA كه سبب بسته شدن روزنه ها مي شود افزايش مي يابد و اكثر آنزيمهاي هيدروليز كننده كاهش مي يابد (Stewart,1982).

۱۷-۲-اثر تنش بر تجمع ماده خشك:

 

انتقال مواد فتوسنتزي نسبت به فتوسنتز به تنش كمبود آب حساسيت كمتري دارد (۵۰). به طور كلي خشكي ، مقدار تجمع ماده خشك در دانه در حال رشد را كاهش مي دهد. واردلا نشان داد كه خشكي انتقال C14 را كاهش مي دهد. اثر تنش كمبود آب به دلايل اثر بر سيستم هدايت مواد فتوسنتزي نبوده ، بلكه نتيجه اثر آن بر فتوسنتز و بارگيري مواد فتوسنتزي مي باشد. بك و ترنر نيز اين مسأله را تاييد نموده و كاهش انتقال مواد فتوسنتزي را ناشي از سيستم هدايت نمي دانند .
تحقيقات ميلاز و گاردنر ۱۹۷۲ نشان داد مقاومت

روزنه هاي فوقاني در پتانسيل آب برگ كمتر از ۸- بار افزايش يافت كه اين موضوع همزمان با كاهش سريع توليد ماده خشك بود. بسته شدن روزنه ها به علت تنش آب سرعت رشد را بيشتر از مقدار تعرق كاهش داد .

۱۸-۲-تاثير تنش كم آبي در مراحل اوليه رشد

توانايي جوانه زدنه معمولاً با معيارهايي از قبيل طول ريشه چه (۱۰) طول كولئوپتيل (۶۳) و يا درصد سبز شدن (۶۲) تعريف مي گردد. هرچند گزارشات متعددي حاكي از آن است كه تحمل يك گياه در يك مرحله مثلاً جوانه زدن لزوماً به معني مقاومت كلي گياه به تنش هاي مختلف در ساير مراحل رشد نيست (۳۵).دلجو (۱۳۶۶) نشان داد كه همبستگي نزديكي ميان طول ريشه چه با رشد و نمو بعدي گياه كه در عملكرد آن منعكس مي گردد وجود دارد. در هر حال همبستگي اغلب اين پارمترها با عملكرد متناقض بوده است (۱۴).

درصدجوانه زني در محلول قند مانيتول به منظور حذف گياهاني كه خيلي حساس هستند در اوايل برنامه به نژادي مي تواند روش مناسبي براي اين مورد باشد. هارد (۱۹۷۶ ) گزارش كرده است كه برخي ارقام ريشه بيشتري را در مقايسه با ديگران در مرحله گياهچه اي توليد نمودند .
بررسي هاي شافعي در سال ۱۳۸۴ بر روي سويا نشان مي دهد بين ارقام و غلظت هاي مختلف مانيتول
در سطح ۵۰% اختلاف معني داري از نظر طول ريشه چه وجود دارد و با كاهش پتانسيل اسمزي طول ريشه چه كاهش مي يابد. حبيبي و همكاران (۱۳۷۲) با مطالعه روي چغندر قند به نتايج مشابهي دست يافته اند.
نتايج شافعي در مورد قوه ناميه نشان مي دهد بالاتر بودن درصد جوانه زني در يك رقم سويا تا حدودي مقاومت به خشكي آن رقم را تأييد مي كند.
نتايج شير مرد كرمانشاهي (۱۳۸۴) بر روي گلرنگ نشان مي دهد بالا بودن درصد جوانه زني مي تواند نشانه مقاومت به خشكي نيز باشد.(۵۶) تكنيك اندازه گيري قوه ناميه در محلولهاي پتانسيل اسمزي پايين به صورت يك روش مشخص جهت سلكسيون گياهان مقاوم به خشكي و يا شوري در منابع ذكر گرديده است. همچنين نتايج نشان داد در تمامي ژنوتيپها پتانسيل اسمزي از صفرتا ۱۲- بار طول ريشه چه كاهش مي يابد.
هيگارتي و راس در سال ۱۹۷۸ با مطالعه بر روي گياه LEPIDIUM SATIVUM روش اندازه گيري طول ريشه چه را نسبت به قوه ناميه ارجح تر دانسته اند (۲۱).

۱۹-۲-اسيد آبسزيك ( ABA ):

 

آبسزيك اسيد همانند جيبرلين ، كلروفيل ، كاروتن و گزانتوفيل يك ترپنوئيد است. شواهد حاكيست كه ساختار بازدارنده رشد ، از اكسيداسيون بعضي گزانتوفيل ها مثل ويولاگزانتين نيز حاصل مي گردد. نور تشكيل موثرترين شكل ABA را كه همان شكل سيس – ترانس مي باشد را زياد مي كند. به نظر مي رسد كه مكان ساخت در پلاستيدها به ويژه در كلروپلاستها باشد (۱۷). آزمايشات نشان مي دهد كه مي توان از سطوح هورمونهاي دروني گياه براي ارزيابي مقاومت به خشكي گياهان استفاده نمود (۹۷ و ۹۸ ). افزايش غلظت ABA در

برگها كه با تنش خشكي همراه مي باشد روزنه ها را وادار به كاهش شكاف مي كند و به اين ترتيب موجب كاهش اتلاف آب مي گردد. به علاوه غلظت بالاي ABA مانع رشد مي شود و اين امر موجب واكنش هاي سازگاري گياه به صورت ذخيره بيشتر آب براي دوره طولاني خشكي مي گردد. مشخص گرديده كه مقدار ABA در برگها و اندام هاي گل در گياهان تحت شرايط خشكي افزايش مي يابد كه اين امر به علت افزايش توليد آن در برگها مي باشد (۱۷).

۲۰-۲-برخي آثار منفي تنش خشكي در گياهان:

كاهش سطح برگ ، يك واكنش اوليه به كمبود آب است. با كاهش آب گياه سلول چروكيده شده وديواره سلولي سست مي شود . كاهش حجم سلول باعث مي شود فشار هيدرو استاتيك يا پتانسيل فشار كمتر شود و هرچه تلفات آب و انقباض سلول بيشتر شود غلظت مواد محلول سلولها افزايش يافته و غشاء پلاسمايي به علت اينكه سطح كوچكتري را نسبت به قبل پوشش مي دهد ضخيم تر و فشرده تر مي شود و به علت اينكه كاهش پتانسيل فشاري اولين اثر مهم بيولوژيكي تنش آب است به نظر مي رسد فعاليتهاي وابسته به پتانسيل فشاري حساس ترين واكنشها نسبت به كمبود هستند.
تنش خشكي موجب بسته شدن روزنه ها ، محدوديت در دسترس بودن كربن در مكانهاي كربوكسيلاسيون در كلروپلاستها و بنابراين موجب تحريك بيش از حد سيستم فتوسنتزي II مي شود(۱۰۷).
به طور كلي مي توان گفت كه تنش خشكي رشد رويشي را بيشتر از رشد زايشي تحت تأثير قرار مي دهد و اين به دليل حساس بودن فرآيندهاي تقسيم سلولي و رشد سلولي به تنش خشكي مي باشد ولي كاهش عملكرد گياه در اثر تنش خشكي در مرحله رشد رويشي نسبت به مرحله رشد زايشي كمتر مي باشد (۳۵).

۱-۲۰-۲-خسارت اكسايشي به DNA:

 

گونه هاي فعال اكسيژن و عواملي نظير تشعشعات يونيزه كننده كه راديكالهاي آزاد اكسيژن را توليد مي كنند،آسيبهاي فراواني در DNA به وجود آورده و باعث بروز ناهنجاريهايي همچون حذف شدن، جهش و اثرات ژنتيكي كشنده ديگر مي شوند. بررسي خسارات وارده به DNA نشان مي دهد كه اسكلت قندي و بازهاي نوكلئوتيديDNA ،هر دو به اكسيداسيون حساس مي باشند و اين به دليل تجزيه بازي، شكستگي حلقه منفرد و اتصال به پروتئين است. تجزيه بازي، محصولات فراواني نظير ۸-هيدروكسي گوانين، هيدروكسي متيل اوره، اوره، تيمين گليكول، حلقه هاي باز تيمين و آدنين و فرآورده هاي اشباع شده را به وجود خواهد آورد.علت اصلي شكستگي

حلقه منفرد اين است كه اسكلت قندي به وسيله راديكال هيدروكسيل،اكسيد مي شود. در آزمايشگاه نه تنها پراكسيد هيدروژن، بلكه سوپر اكسيد نيز باعث شكستگي رشته ها تحت شرايط فيزيولوژيكي نمي شوند. بنابر اين سميت آن در آزمايشگاه، بهترين نتيجه حاصل از واكنشهاي فنتون با يك كاتاليزور فلزي است. حداقل در باكتري E.coli، واكنشهاي فنتون مي توانند به وسيله NADH شروع شوند. به عنوان مثال، در موتانت ndh باكتري E.coli به دليل اينكه موتانت ها نمي توانند الكترونها را از NADH به مسير هاي تنفسي انتقال دهند، لذا NADH تجمع مي يابد. در نتيجه موتانت به پراكسيد هيدروژن خيلي حساس است. مطالعه موتانت هاي ديگر E.coli منجر به اين نتيجه گيري شده است كه يك فلز فعال فنتون احتمالاً با پيوند فسفواستري با DNA تركيب مي شود. اگر فلز تركيب شده، به وسيله يك مولكول قابل انتشار كوچك نظير NADH يا سوپراكسيد، احياء شود ماده حاصله با پراكسيد هيدروژن واكنش خواهد داد تا راديكال هيدروكسيل را تشكيل دهد. راديكال هيدروكسيل ناپايدار،سپس قند يا باز مجاور خود را به دليل شكستگي زنجيره DNA اكسيد مي كند.
اتصال DNA به پروتئين نيز در نتيجه حمله راديكال هيدروكسيل به DNA يا پروتئينهاي مرتبط با آن مي باشد.استفاده از تشعشعات يونيزه كننده يا عوامل ديگر توليد كننده راديكال هيدروكسيل، باعث ايجاد پيوند كووالانسي نظير تيمين-سيتئين بين DNA و پروتئين مي شود. وقتي اين اتصالات شكل مي گيرد،جداسازي پروتئين ازDNA به وسيله روشهاي گوناگون استخراج مؤثر نمي باشد. اگرچ

ه اتصالات پروتئين-DNA، از حجم و فراواني كمتري نسبت به شكستگي رشته هاي منفرد برخوردارند ولي آنها به سادگي بازسازي نمي شوند و در صورت تقدم تكرار يا رونويسي بر بازسازي، ممكن است كشنده باشند.
DNAپيوند ضعيف مشخصي را در سلول ايجاد كرده و تحمل سلول را از اين طريق به حمله راديكال آزاد اكسيژن افزايش مي دهد . ابتدا اينگونه به نظر مي رسيد كه DNA موجود در اتصالات فلزي كه در
واكنشهاي فنتون مداخله مي كنند، داراي نقش مؤثري باشد.
علاوه بر اين ، DNA نسبت به مولكولهاي ديگر خسارت كمتري را مي تواند تحمل كند. در نتيجه سلول،يك يا تعدادي آنزيم بازسازي DNA را دارا مي باشد. دليل اينكه موجودات زنده يوكاريوت ،DNA را در هسته خود و به دور از محلهاي چرخه اكسيداسيون و احياء ،كه در NADPH و ديگر احياء كننده ها وجود دارند،تقسيم بندي كرده اند،شايد براي دوري از خسارت اكسايشي باشد (۲۷).

۲۱-۲- مقاومت به خشكي:

مقاومت به خشكي به توان توليد مثلي ، زنده ماندن و عملكرد اقتصادي يك گونه گياهي در شرايط محدوديت آبي گفته مي شود. لويت (۹۹) ابراز مي دارد كه گياهان به دو طريق مي توانند تحت شرايط محدوديت آب و خشكي زنده بمانند :
۱- مكانيسم گريز از خشكي (Drought escape )
2- مقاومت حقيقي به خشكي ( Real Drought Resistance)
درحالت گريز از خشكي،گياه با داشتن خصوصيات رشدي خاص ازخشكي مي گريزد و دوره زندگي خود را در زماني كه آب به اندازه مطلوب در دسترس آن است تكميل مي كند. در اين رابطه مي توان با تنظيم تاريخ كاشت اجازه گريز از خشكي را به ژنوتيپ هاي زودرس فراهم نمود .
مقاومت حقيقي به خشكي شامل اجتناب از خشكي ( Drought avoidance ) و تحمل به خشكي ( Drought tolerance ) مي باشد . اجتناب از تنش به خصوصيات فيزيولوژيك و آناتومي گياه مربوط مي شود. اين خصوصيات نيز نتيجه فرآيندهاي فيزيولوژيك بوده كه در اثر خشكي به وجود مي آيند (۹۹). مكانيسم تحمل به خشكي زماني به وجود مي آيد كه گياه در معرض پتانسيل آب كم قرار بگيرد اما گياه از طريق تحمل يا تخفيف بتواند اين تنش را تحمل كند . مكانيسمهاي سازگاري و مقاومت به خشكي به طورخلاصه در شكل (۱-۲) نشان داده شده اند. اثر

تنش خشكي در گياه را مي توان به چهارگروه تقسيم نمود(۱۱۳):
۱-اثرات سازگاري كه منجر به افزايش تحمل گياه نسبت به تنش ميگردد مانند نحوه رشد ريشه ، وجود موم بر روي برگها و داشتن كوتيكول ضخيم.
۲-اثرات سازگاري كه در تحقق آنها ژنهاي زيادي دخالت دارند. اين ژنها با تغيير ساختار كلي گياهان ، آن را با محيط سازگارمي كنند. مانند تغيير زمان گلدهي .
۳-اثرات متابوليكي كه با تغييرات اساسي در فرآيندهاي فيزيولوژيك حمل گياه را

نسبت به تنش زياد مي كنند. مانند افزايش كارايي مصرف آب و تنظيم حركات روزنه اي .
۴-اثرات بيوشيميايي كه طي آن توليد يك يا چند ماده شيميايي در گياه مانند پرولين سبب افزايش تحمل گياه نسبت به تنش خشكي مي گردد (۶). هرچه عملكرد گياه كمتر تحت تنش خشكي قرار گيرد نشان دهنده مقاومت آن نبات مي باشد(۹۴).
بيلز و همكاران در سال ۱۸۳۷ پس از مدتها مطالعه روي مقاومت گندم بهاره به خشكي ، مقاومت به خشكي را به شرح زير تعريف نمودند : مقاومت به خشكي عبارتست از قدرت يك گياه كه بتواند بدون اثر سوء بر روي عمل فتوسنتز ، تعرق كمتري داشته باشد . به عبارت ديگر قدرت رشد يك نبات كه بتواند آب را با مقدار بالاتر يا مساوي ميزان تعرق گياه از خاك جذب نمايد. لذا گياهان مقاوم به خشكي آنهايي هستند كه قادرند در خلال شرايط تنش خشكي سبز گرديده و از نظر اقتصادي محصول اقتصادي توليد نمايند(۱۰).
حبيبي و همكاران در سال ۱۳۷۲ مقاومت به خشكي را اينگونه تعريف كرده اند : گياهي داراي مكانيسم تحمل به خشكي است كه عملكردش در شرايط خشك نسبت به شرايط طبيعي خيلي كاهش نيابد . به عبارت ديگر درصد پايداري عملكرد گياه تحت تنش هاي محيطي يكي از مهمترين معيارهاي انتخاب براي مقاومت به خشكي در برنامه هاي اصلاحي مي تواند در نظر قرار گيرد .
هر چه تنش شديدتر گردد سرعت تنفس كم مي شود . هنگامي كه گياهان در معرض تنش شديد خشكي قرار مي گيرند توقف كامل فعاليتهاي فتوسنتزي صورت خواهد گرفت و سرانجام به دليل محدوديت عرضه مواد فتوسنتزي رشد گياه نيز كاهش مي يابد (۱۳).

 

۲۲-۲- اصلاح براي مقاومت به خشكي در گياهان:

درمورد روشهاي اصلاحي براي مقاومت به تنش خشكي ديدگاه ها و نظرات متعددي وجود دارد فري رز و همكاران (۷۸) معتقد هستند كه بررسي واكنش ارقام نسبت به خشكي اگر تنها بر مبناي حساسيت عملكرد آنها نسبت به خشكي باشد مفيدتر است . فيشر و مورر (۸۰) و همچنين روزيل و هامبيل(۱۱۰) معتقدند كه درتحقيقات مربوط به تنش بهتر آن است كه ژنوتيپ ها به طور معمول و در شرايط محيطي متوسط و مناسب رشد كنند و دوره هاي تنش زنده و غير زنده به تدريج درمحيط رشد آنان ظاهر شود .
فيشر و مورر(۸۰) تهيه ارقام مقاوم به خشكي را در دو مرحله مطرح نمودند: ابتدا ارقام بر اساس عملكرد دانه در شايط تنش آبي به گونه هاي شديد و سريع غربال شوند سپس نمونه هاي باقيمانده بر اساس صفات مرغوب فيزيولوژيك مرتبط با عملكرد و موثر در مقاومت به خشكي غربال گردند .
در بررسي صفات موثر در مقاومت به خشكي بايد روشهاي اندازه گيري صفت مورد نظرسريع و دقيق و ساده باشد به طوري كه تعداد زيادي ژنوتيپ را بتوان بر اساس آن ارزيابي كرد و ژنوتيپ هايي مقاوم هستند كه عملكرد خود را در شرايط تنش حفظ نمايند همچنين صفت مورد نظر بايستي همبستگي زيادي با عملكرد داشته باشد(۱۸).
(Bielski,1993) و (Muench & Good,1994)عنوان کردند که ژنهايي نظيرآلانين آمينوترانسفراز در ريشه جو وهمچنين فروکتان که در گياهانی مانند گندم و جو يافت می شوند گياهان را مک می کنند تا در مقابل تنش اسمزی ايجاد شده در اثر خشکی يا سرما زنده بمانند.
لويت (۹۹) صفات مرتبط با مقاومت به خشكي در گياه را صفات خشكي ريختي ناميده و معتقد بود كه مقاومت به خشكي تنها از طريق بهبود و اصلاح اين صفات حاصل مي شود. وي مهمترين صفات خشكي ريختي را زودرسي و سيستم ريشه عميق و فعال دانست .
به نظر متخصصين اصلاح نباتات يك شاخص معرفي شده و يا صفات مؤثر در مقاومت به خشكي بايستي داراي خصوصيات زيرباشد (۱۶):
الف ) تنوع ژنتيكي براي صفات مورد نظر بايستي زياد باشد . به عنوان مثال اگر عملكرد مورد نظر است عملكرد رقم مقاوم حداقل بايستي با ساير ارقام ۲۰% اختلاف داشته باشد تا بتوان اثر متقابل محيط و ژنوتيپ را به خوبي تفسير نمود .

ب ) روشهاي اندازه گيري صفت مورد نظر بايستي سريع ، دقيق و ساده باشد به طوري كه تعداد زيادي ژنوتيپ را بتوان بر اساس آن ارزيابي نمود .
ج) صفات مورد نظر بايستي همبستگي زيادي با عملكرد داشته باشند (۱۶).

۲۳-۲-ويژگيهاي اساسي گياهان مقاوم به خشكي:

انتخاب گياهان زراعي با ويژگي مقاومت در اين خشكي از بين ژنوتيپهاي جديدي كه داراي تركيبي از خواص مطلوب والدين خود هستند حاصل مي شود .
در بررسي صفحات موثر در مقاومت به خشكي بايد روشهاي اندازه گيري صفت مورد نظر سريع ، دقيق و ساده باشد به طوري كه تعداد زيادي ژنوتيپ را بتوان بر اساس آن ارزيابي كرد و ژنوتيپ هاي مقاوم آنهايي هستند كه عملكرد خود را در شرايط تنش حفظ نمايند. همچنين صفت مورد نظر بايستي همبستگي زيادي با عملكرد داشته باشد (۱۸).

۲۴-۲-انواع مكانيزمهاي مقاومت به خشكي:

گياهان زارعي از راههاي گوناگوني به تنش پاسخ مي دهند . مكانيسم ها و واكنشهاي آنها ممكن است باعث بروز تغييراتي در آنها شود كه از اثرات بعدي تنش جلوگيري مي كند. عكس العمل گياه در برابر تنش آب با فعاليت متابوليكي ، مورفولوژيكي ، مرحله رشد و عملكرد بالقوه گياه در ارتباط مي باشد ( ۱۲ ) .
انواع مختلف مكانيزمهاي مقاومت به خشكي عبارتند از :
الف ) مقاومت به خشكي : توانايي يك گياه براي زنده ماندن ، رشد و داشتن عملكرد رضايت بخش با عرضه محدود آب يا تحت شرايط كمبود متناوب آب مي باشد (۱۵). در اينجا توليد محصول گياه مورد نظر ممكن است هيچگونه ارزشي در مقايسه با كشت گياه مذكور در شرايط مطلوب رطوبتي نداشته باشد. بنابراين بهتر است كه در اين زمينه از درجه مقاومت به خشكي استفاده شود (۹).
ب ) فرار از خشكي : توانايي گياه در اتمام دوره رشد قبل از اينكه تنش آب محدود كننده باشد (۱۰). فرار از خشكي مفيدترين شكل مقاومت است. زيرا ژنوتيپها مي توانند قبل از محدوديت شديد آب به محصول دهي
برسند (۱۳ ).
پ ) اجتناب از خشكي : توانايي گياه براي نگهداري آب بيشتر در طي دوره خشكي مي باشد (۱۳ ) اجتناب از خشكي به بعضي از جنبه هايي اشاره دارد كه ادامه رشد و يا تداوم فع

اليت نسبي متابوليك را در طي دوره
تنش فراهم مي كند . اجتناب مي تواند از طريق تغيير حالت برگ در جهت كاهش تلفات ناشي از تعرق و ساير تطابق ها نظير بسته شدن روزنه كه مصرف آب را كاهش مي دهد اعمال گردد (۱۵).
ت ) تحمل خشكي : توانايي گياه براي تاب آوردن در مقابل كمبود آب مي باشد (۹).
ث ) بهبود پس از خشكي : توانايي گياه براي از سرگيري رشد بعد از تنش خشكي كه همراه با حداقل خسارت در عملكرد باشد (۱۳)

۲۵-۲-روشهاي ارزيابي مقاومت به خشكي گياهان

۱- بررسي گياهان يا اسكرين كردن گياهان بر اساس خصوصيات مورفولوژيكي و آناتوميكي آنها.
۲- اندازه گيري ميزان عملكرد از نظر محصول و يا رشد در شرايط متفاوت خشكي در مقايسه با شاهد.
۳- اندازه گيري قدرت رويش بذر در شرايط خشكي . ( خاك خشك يا تركيباتي از قبيل carbowax يا پلي اتيلن گليكول PEG و يا مانيتول Mannitol )
4- قطع آب و شمارش روزها تا موقعي كه گياه به نقطه پژمردگي دائم برسد.
۵- اندازه گيري سرعت باز و بسته شدنه روزنه ها .
۶- اندازه گيري تنفس گياهان در حضور نمكها يا مواد شيميايي ديگر.
۷-اندازه گيري نسبت وزن ريشه به وزن قسمتهاي هوايي گياه.
۸-اندازه گيري انديس پايداري كلروفيل.
۹- اندازه گيري درصد آب متابوليكي يا ميزان نسبي آب گياه .
۱۰- اندازه گيري مقاومت غشاء سيتوپلاسم.

۱۱- اندازه گيري پتانسيل آب برگ.
۱۲- اندازه گيري مقاومت انتشار آب در بافتهاي برگ.
۱۳- اندازه گيري ميزان تجمع هورمون اسيد آبسزيك كه با تأثير گذاري روي بستن روزنه ها و كاهش تعرق و همچنين ريشه چه روي صفت مقاومت به خشكي مؤثر مي باشد .
۱۴- تست اتاقك هاي حرارتي كه بوته هاي جوان گونه ها و واريته هاي مختلف نباتي به منظورتعيين بوته هاي مقاوم به خشكي در معرض هوا با رطوبت نسبي كم و

درجات مختلف گرما قرار مي گيرند .
۱۵- اندازه گيري ميزان تبعيض co2.
16- اندازه گيري ميزان قندهاي محلول و اسيدهاي آمينه.
۱۷- اندازه گيري مقاومت مزوفيلي ، مقاومت روزنه اي ، مقاومت لايه مرزي و مقاومت كوتيكولي (۴۰).

۲۶-۲-سلنيوم se و نقش سلنيوم در واكنشهاي بيوشيميايي:

سلنيوم يك عنصر غير فلزي است كه درگروه اكسيژن در جدول تناوبي قرار گرفته و داراي ظرفيت هاي اكسيداسيوني ۲ ، ۴ و ۶ مي باشد كه در سيستم هاي بيولوژيكي اين عنصر در ساختمان اسيدهاي آمينه اي كه ساختمان پروتئين را تشكيل مي دهند ديده شده است (۸۲).
مطالعات اوليه در مورد نقش سلنيوم در حدود سال ۱۹۳۰ آغاز شد. همچنين مطالعاتي در بروز بيماريهايي در جانواران در سال ۱۹۷۲ انجام و وظايف بيوشيميايي اين عنصر كشف گرديد اهميت سلنيوم در مرگ و مير انسان در سال ۱۹۷۹ آشكار گرديد (۸۲ و۱۱۴).
مهمترين اشكال سلنيوم موجود در بدن جانوران و گياهان كه در بخشي از اسيدهاي آمينه پروتئين ها فعاليت مي كنند به صورت سلنومتيونين ( Selenomethionine ) و سلنوسيستئين (Selenocysteine ) مي باشد (۶۸) يا (۶۲).
تحقيقات نشان داد كه سلنيوم يكي از اجزاء ضروري

براي سيستم فعاليت آنزيم گلوتاتيون پراكسيداز است (۱۰۸).
اين ماده براي آنزيم گلوتاتيون پراكسيد از غيرفعال كه بعنوان اكسيداسيون در واكنش اكسيژن – پراكسيداز به كار مي رود لازم است ( ۵۲ و ۱۱۵).
در واقع تأثير سلنيوم اين است كه زمان تنش اكسيداتيو و تشكيل راديكالهاي آزاد كه منجر به صدمات و نابودي سلولها مي شوند فعاليت آنزيمهاي آنتي اكسيدانت همچون گلوتاتيون پراكسيداز را فعال مي كند. بدون سلنيوم آنزيم پراكسيداز نمي تواند به اندازه كافي تشكيل شده و سيستم آنتي اكسيدانتي را فعال كند ( ۱۱۴، ۱۰۸و ۱۱۵).
بنابراين سطح فعاليت اين آنزيمها در حضور مقادير مع

يني از سلنيوم يك شاخص براي قدرت سيستم دفاعي گلوتاتيون پراكسيداز مي باشد (۱۰۸).
بررسي ها در گندم بهاره تحت تنش خشكي نشان داد سلنيوم مانع كم شدن رشد گياهان در اثر كمبود آب گرديد و محتواي آب برگها را كاهش داد ( ۷۸ ).

۱-۲۶-۲-فوايد سلنيوم در انسان و جانوران و گياهان:

۱- سلنيوم به نظر مي رسد در تعديل سميت داروها و فلزات سمي آلودگي هاي ناشي از جيوه نقش مهمي داشته باشد.
۲- سلنيوم كم درعلوفه مصرفي حيوانات باعث بيماري White muscle يا ماهيچه سفيد مي گردد.
۳- در بهبود بيماري ايدز سلنيوم نقش موثري در سيستم مصونيت بدن داشته است.
۴- جهت پيشگيري از بيماريهاي قلبي مدارك كافي وجود دارد تا سفارش جهت استفاده از مكملهاي سلنيوم شود.
۵- سلنيوم ممكن است به وسعت اكسيداسيون كلسترول LDL كمك كند و بدينوسيله از بيماري وريدهاي كرونرها جلوگيري مي كند.
۶- سلنيوم در سطوح كم باعث مي گردد خطر كانسر(سرطان) كاهش يابد. در ايالات متحده آمريكا در خاكهايي كه سطوح سلنيوم كمتري دارد درصد سرطان پوست بدون ملانوم مهم بوده است.
استفاده از مكملهاي سلنيوم با دز ۲۰۰ ميكرو گرم در روز اثري روي برگشت سرطان پوست ندارد اما در كاهش مجموع مرگ و مير نقش داشته است.
۷- افراد الكلي در بدنشان سلنيوم كمي دارند.
۸- سلنيوم و ويتامين E باهم متقابلاً در جاروب كردن راديكالهاي آزاد دخالت مي كنند.
گوگرد احتمالا بر بالا گيري سلنيوم و متابوليسم حياتي كمك مي كند (۵۲ و ۸۷ و ۱۱۴).
كمبود در گياهان وقتي اتفاق مي افتد كه سلنيوم خاك در سطوح پائين باشد. سلنيوم زياد در خاك مي تواند سبب كمبود عناصر ديگر مانند مس و آهن و روي و غير ه گردد. گياه سلنيوم را به صورت غير محلول و سلنائيدها جذب نمي نمايد (۸۷).

(۱۱۴)سلنيوم به ميزان ۷۵ ميكرو گرم در روز براي عملكرد مناسب مواد غذايي مانند توليد آنزيمهايي كه
در برابر تنش اكسيداتيو عمل مراقبتي دارند لازم و ضروري است در عين حال يك مطالعه باليني در مورد اشخاص مختلف نشان داد كه مصرف بيش از ۲۰۰ ميكروگرم در روز سلنيوم احتمال بروز سرطان به خصوص سرطان به خصوص سرطان پروستات و روده را كاهش مي دهد (۵۳) اگر چه سلنيوم به ميزان كمي
مورد نياز است اما در تشكيل آنزيمهاي آنتي اكسيدانت كه سلنوپروتئين ناميده مي شوند و براي سلامتي مفيد هستند لازم و ضروري است . سلنوپروتئين به كاركرد منظم تيروئيد كمك كرده و در سيستم ايمني بدن نقش مهم را ايفا مي كند (۵۶ ) خود سلنيوم در حالت عادي سمي و خطرناك است ولي پس از جذب از طريق ريشه متابوليسم صورت گرفته و به صورت اسيد آمينه در مي آيد كه ديگر خطرناك نيست .
جذب سلنيوم توسط گياهان ارتباط مستقيمي با ميزان سلنيوم خاك دارد بنابراين خاكهايي كه از نظر سلنيوم غني هستند گياهاني با ميزان سلنيوم بالا توليد خواهند كرد (۵۳)
استفاده زياد سلنيوم در بافتها بيشتر به صورت آنتي اكسيدانت مي باشد. همچنين سلنيوم به صورت سينرژيستي با ويتامين E عمل مي كند و در ساختار گلوتاتيون پراكسيداز كه يكي از پالايشگرهاي قوي H2O2 مي باشد شركت دارد . H2O2 يك راديكال آزاد بسيار قوي است كه موجب بروز سرطان مي گردد . كمبود سلنيوم مي تواند موجب افزايش خطر سرطان ، بيماريهاي قلبي ، آب مرواريد و كاهش عملكرد سيستم ايمني بدن گردد (۵۳)
سلنيوم داراي اثر آنتاگونيستي نيز مي باشد و به بيرون راندن فلزات سنگين مانند سرب ، جيوه ، آلومينيوم وكادميوم از بدن كمك مي كند. منابع غذايي گياهي براي سلنيوم عبارتند از : جوانه گندم ، يولاف ، سبوس ، آب پرتقال ، جو ، سير ، شلغم و برنج قهوه اي (۵۳). بررسيها نشان داده ميزان سلنيوم در توليدات دامي همچون گوشت نسبت به منابع گياهي بيشتر است و مقادير سلنيوم در گياهان روغني به عنوان يك عنصر ضد سرطان در حمايت از اثرات بهداشتي و تغذيه انسان حائز اهميت است (۶۸).
كمبود سلنيوم در علوفه مصرفي حيوانات باعث بيماري (white muscle ) يا ماهيچه سفيد مي شود. در بيماري ايدز سلنيوم نقش مؤثري در سيستم مصونيت بدن دارد. سطوح كم سلنيوم باعث افزايش خطرسرطان مي گردد. در ايالت متحده آمريكا در خاكهايي كه سطح سلنيوم پايين است سرطان پوست بدون ملانين زياد گزارش شده است.
احتمالاً گوگرد موجب افزايش جذب سلنيوم شده به متابوليسم حياتي كمك مي كند ولي جذب عناصري مانند آهن در حضور سلنيوم كاهش مي يابد (۱۱ ).

 

در آزمايشی که در سال ۲۰۰۷ آقای ژائو و همکارانZhao et al.,2007)) بر روی ۴۵۲ نمونه دانه گندم در انگلستان انجام دادند مشاهده نمودند که دامنه ای از وزن خشک از۶ تا ۸۵۸g se/kg μ با ميانگين و ميانه ای به ترتيب برابر با ۳۲ و ۲۲ g se/kg μ به دست آمد.
ضمناً ۹۱درصد از دانه ها وزن خشکی کمتر از ۵۰g se/kg μ نشان دادند که اين ميزان برای تأمين احتياجات انسان و حيوان کافی می باشد.
نتيجه ای که آقای ژائو و همکاران گرفتند نشان داد که با افزودن ۱۰-۲۰gr se/ha به صورت سلنات سديم در مرحله طويل شدن ساقه ميزان تجمع سلنيوم در گياه ۳ تا ۲۷برابر افزايش يافت.
سلنات و سلنيت هر دو جذب گياه می شوند و متعاقباً در پيکره گياه منتقل می شوند.سلنات يک شبه سولفات می باشد که توسط ناقلين خانواده سولفات منتقل می شود. بعضی از گياهان قادرند ميزان زيادی از سلنيوم را در ساختار درونی خود تجمع دهند که به اين گياهان Hyper Accumulator می گويند. هرچند تنوع ژنتيکی در قابليت جذب در ميان گياهانی مانند غلات که قدرت جذب ندارند کم می باشد.
در ميان بافتهای گياهی سلنيوم وارد مسير جذب و متابوليسم سولفات می شود و جايگزين سيستئين و متيونين در پروتئينها می شود البته همراه با اثرات مضرش. سلنيوم ممکن است به عنوان مشتقات متيله شده يا برگرفته شده ازتصعيد گياهی تجمع يابد.
۱۵ آنزيم سلنيوم دار با توجه به وظايف زيستی خود طبقه بندی شده اند که شامل ۴ فرم از گلوتاتيون پراکسيداز(GPX)که از آنزيمهای آنتی اکسيدانت می باشند،۳فرم از تيوردوکسين ريداکتاز که نقشهای مهمی در احياء سيستمهای آنتی اکسيدانتی و حفظ شيب ردوكس بين سلولی و ۳فرم از يدو تيرونين ديديناز که در ساختار هورمون تيروئيد فعال نقش دارند ، می باشند.
(Brown and Arthur,2001,FAO,WHO,2001and Rayman,2002)
در اين پروتئينهای سلنيومی ، سلنيوم با آمينو اسيد سلنو سيستئين ترکيب می شود (se-cys).
در سنتز پروتئين ريبوزوم واسطه که توسط کد UGAهدايت می شود به عنوان يک کد بازدارنده عمل می کند .(Low and Berry, 1996 and Stadtman,1996)
دو ساختار RNA ، توالی جايگزاری mrna Se-Cys و يک Selenocysteil trna يگانه برای اين فرايند نياز است.
تحت شرايط فيزيولوژيکی نرمال ، سلنيوم در Se-Cys تقريباً ًکاملاً يونيزه شده اس

ت. بنابر اين يک کاتاليزور بيولوژيکی مناسب به ميزان زياد در جايگاه فعال سلنوپروتئينها بايد آماده شود.
(Brown and Arthur, 2001 and Stadtman,1996).
در مقابل، هيچگونه نقش ساختاری برای سلنيوم در گياهان مشخص نشده است. همکاری سلنو آمينو اسيدها در پروتئينهای گياهی يک جايگزينی اتفاقی به جای سيستئين و متيونين می باشد ، هرچند که دارای توالی زيان آوری باشد.
آزمايشاتی به منظور مطالعه ارتباط ميزان تجمع سلنيوم گياه با فشردگی خاک و آبيار

ی صورت گرفته است که مشاهده شده است که آبياری حدود ۳۰-۷۵ درصد تجمع سلنيوم را در دانه کاهش می دهد که اين اثر احتمالاً در نتيجه رقيق شدن محتويات دانه می باشد.
در اثر يک رقابت بين سولفات اضافه شده در آب آبياری روی جذب سلنيوم و افزايش خسارت آبشويی ، فشردگی خاک به طور معنی داری تجمع سلنيوم دانه را در يک فصل کاهش داد. (Zhao et al.,2006)
بيش از ۲۰ نوع پروتئين سلنيومی در پستانداران مشخص شده اند که شامل گلوتاتيون پراکسيداز و تيوردوکسين ريداکتازها می باشند که در کنترل تجمع بافتهای متابوليتهای دارای راديکال آزاد اکسيژن نقش دارند.. (FAO and WHO,2001 and Fordyce,2005)
ميزان موجود در خاک ارسنيک و سلنيوم در گياهان تحت فرمان عوامل خاک نظير:PH ، ميزان اکسيدها و هيدروکسيدهای فلزات ، پتانسيل ردوکس ، ماده آلی و ميزان رس می باشد.
(Gissel-Nielsen et al.1984 and Smith et al.,1998).
به نظر می رسد که عوامل شيميايی خاک برای جذب سلنيوم و ارسنيک به وسيله گياهان مؤثرتر از عوامل فيزيکی باشند. هرچند که عوامل فيزيکی خاک و آبياری نيز مؤثرند. مطالعات نشان دادند كه شرايط
فيزيكي خاك روي غلظت Se وAs در بذرهاي گندم ، تأثيرات قابل ملاحظه اما متفاوتي دارند. فشرده تر كردن و چگال تر كردن خاك ، باعث افزايش در غلظت As وكاهش در غلظت Seموجود در بذرها مي شود.
آبياري كردن ، باعث كاهش قابل ملاحظه اي در ميزان غلظت Se موجود در بذرها مي شود.
طبق تحقيقات انجام شده آبياری و فشردگی خاک هر دو به ميزان زيادی اثر معنی داری بر روی ميزان سلنيوم دانه داشتند و همچنين رابطه معنی داری نيز بين تيمارهای آبياری و فشردگی خاک وجود داشته است.
اساساً سلنيوم دانه هم به وسيله آبياری و هم فشردگی خاک کاهش يافت. به طور متوسط آبياری معمولی و آبياری با مقادير زياد به ترتيب ۵۹ درصد و ۶۹ درصد ميزان سلنيوم در دانه را کاهش داد.
تأثير فشردگی خاک در تيمارهايی که آبياری نشده بودند بيشتر از تيمارهايی بود که به طور متوسط و يا به ميزان بيش از معمول آبياری شده بودند.

اثر منفی آبياری روی ميزان سلنيوم دانه می تواند به چند دليل باشد: اول اينکه آبياری، عملکرد دانه را به دليل اثر رقيق شدن افزايش می دهد. اين مسأله کاملاً با رابطه عکس بين ميزان سلنيوم دانه و عملکرد دانه اثبات شده است.
اين ارتباط بين تيمارهايی که از فشردگی خاک متفاوتی برخوردار بودند در سال ۲۰۰۳ متفاوت بود. همچنين همان طور که قبلاً ذکر شد اين مسأله روی ميزان سلنيوم به طور مستقيم تأثير داشت.
در سال ۲۰۰۴ فشردگی خاک هيچ تأثير معنی داری روی تجمع سلنيوم در دانه و ارتباط تجمع سلنيوم-عملکرد نداشت که می توان دليل آن را با يک رگرسيون خطی(برگشتی) ساده شرح داد. در هر حال تأثير رقيق شدن به تنهايی نمی تواند اهميت کاهش ميزان سلنيوم را توجيه کند. عملکرد دانه توسط آبياری تقريباً دو برابر بيشتر شد ، در حالی که ميزان سلنيوم دانه تقريباً ۱۰ برابر کاهش يافت.
توجيه دوم اينکه آبياری مضاعف سبب گرديد ميزان قابل توجهی از گوگرد(s) در اثر ناسازگاری بين سولفات و سلنات مانع از جذب سلنات توسط گياهان شود. شيرابه استفاده شده در آزمايشات حاوی ميزان زيادی گوگرد بود (Adams et al.2002 and Broadley et al.,2006) .
دليل سوم اينکه آبياری می توانست آبشويی سلنيوم را از پروفيل خاک زياد نمايد. سلنيوم به ميزان کمی در سطح خاکهای خنثی باقی می ماند و مستعد آبشويی است .(Neal and Sposito.,1989)
يک مطالعه Lysimeteric (آب سنجی) نشان داد که سولفات که يک مشابه شيميايی سلنات است به راحتی به سمت آب زهکشی شده رفته و هدر می شود (Riley et al.,2002).
سلنيوم به طور عمده ای در ماده آلی خاک وجود دارد و مانند سولفور تبديل به سلنات می شود و به طور مستحکمی با مواد معدنی خاک باند نمی شود و به آنها نمی چسبد. يعنی از لحاظ معدنی با مولکولهای خاک همبستگی نداشته و با آنها تشکيل باند نمی دهد.
اثر مشاهده شده روی سلنيوم دانه برای تغذيه انسان و حيوان مهم است.

۲۷-۲-متابوليسم هاي دفاعي گياهان در برابر تنش هاي اكسيداتيو:

گياهان براي مقابله با تنش هاي اكسيداتيو از دو نوع مكانيسم استفاده مي كنند :
۱- Scavenging: كه گياه گونه هاي فعال اكسيژن را با استفاده از آنتي اكسيدانتهاي آنزيمي و غير آنزيمي جاروب مي كند .
۲-Avoidance : اجتناب از توليد گونه هاي فعال اكسيژن (۱۱)

۲۸-۲-طبقه بندي آنتي اكسيدانتها:

به طور كلي آنتي اكسيدانتها در دو گروه اصلي قرار مي گيرند :
۱-ليپوفيل ( چربي دوست )
۲-هيدروفيل ( آبدوست ) (۱۱ )
آنتي اكسيدانتها يا طبيعي هستند و يا مصنوعي در سالهاي اخير بنا به توجه ويژه به مسائل سلامتي ، توجه زيادي به آنتي اكسيدانتهاي طبيعي معطوف گرديده است وتحقيقات گسترده اي به منظور بكارگيري اين تركيبات در مواد غذايي به جاي آنتي اكسيدانتهاي غير طبيعي دردست اجرا قرار گرفته است (۱۱ )
آنتي اكسيدانتهاي طبيعي شامل سه دسته مي باشند :
۱-گونه هاي مولكولي مانند فلاونها ، ايزوفلاونها ، كومارين ، ليپيدها ، آلكالوئيدها ، تركيبات فنلي ،كارتنوئيدها و غيره كه در بين آنها تركيبات فنلي از اهميت بيشتري برخوردارند .
۲-سيستم هاي ضد اكسايشي آنزيمي : فعالترين آنزيم هاي اين دسته از آنتي اكسيدانتها ، پروتئينهاي حاوي فلز هستند كه از جمله آنها مي توان به SOD اشاره كرد .
۳-ويتامينها : جزء آنتي اكسيدانتهاي طبيعي اند . توانايي به دام انداختن راديكالهاي آزاد اكسيژن در سلولهاي گياهي و حيواني به وسيله ويتامينهاي A ، E ، C ، K مورد تأييد قرار گرفته است كه در بين آنها ويتامين E و به ويژه آلفاتوكوفرول موثرترين نوع آنتي اكسيدان طبيعي ويتاميني شناخته شده است.
ثابت شده اگر ويتامينهاي C و E به صورت تركيب با يكديگر به كار برده شوند اثر بخشي بيشتري از خود نشان مي دهند . ويتامين E به دليل محلول بودن در چربي هاي و ويتامين C به دليل محلول بودن در آب هر يك به طور جداگانه راديكالهاي آزاد را حذف خواهند كرد .
آنتي اكسيدانتهاي مصنوعي عبارتند از :
۱- EDU: كاربرد اين ماده به صورت تزريق به تنه گياه يا خاك انجام گرفته است و نشان داده شد كه اين نوع آنتي اكسيدان قادر است نشانه هاي القايي ايجاد شده به وسيله فزوني اوزن در محيط را كاهش دهد
۲-تيوسولفات سديم : بيشترين اثر بازدارنگي را بر قهوه اي شدن اكسايش وابسته به محتواي بالاي فنل بافت گردو را دارا مي باشد .
۳-دي بوتيل هيدروكسي تولوئن و پوپيل گالات واسيد اسكوربيك.(۱۱)

 

۲۹-۲-تاثير تنش بر فعاليت آنتي اكسيدانت ها

اينگونه تصور مي شود كه تاثير منفي انواع تنش هاي زيست محيطي تا حدود

ي به خاطر توليد انواع اكسيژن هاي فعال يا كنشگر AOS ( Active Oxygen Species ) يا عدم اجراي سيستمي است كه در برابر آنها مقاومت كند. AOS ها شامل سوپر اكسيد ( -O2 ) ، راديكالهاي هيدروكسيل (OH∙ ) ، پراكسيد هيدروژن (H2O2 ) و اكسيژن يكتايي O∙ مي باشد.عدم فرونشاني يا غير فعال سازي AOS مي تواند منجر به تخريب غشاء سلولها ، پروتئينها ، ليپيدها و DNA شود كه در نتيجه مرگ سلول را به همراه دارد ( ۱۷ و ۸۴ ).
واكنشهاي انواع فعال و نيمه فعال را ديكالهاي آزاد اكسيژن در فرايندهاي تخريبي و آسيب ديدگي مانند پيري، سرطان، بيماري انسداد شرايين و آلزايمر نقش دارند (۱۷و ۷۳ ) تراكم (H2O2 ) از آنجا كه مي تواند منجر به صدمات اكسيداتيو و از بين رفتن سوخت و ساز شود زيان آور مي باشد (۱۱۶ ) و در موجودات زنده پراكسيد هيدروژن توسط كاتالاز و گلوتاتيون پراكسيداز سم زدايي مي شود (۹۳).
سيستم ضد اكسايشي گياهان عالي شامل آنزيم ها ، تركيبات دي اكسيداتيو، تركيبات داراي وزن مولكولي كم ( پپتيدها ، ويتامينها ، فلاوونوئيدها ، اسيدهاي فنوليك ، آلكالوئيدها و … ) و ذخيره هاي سم زدايي دروني مي باشد. و از بين رفتن سوخت و ساز هاي زيان آور مي باشد ( ۶۴، ۱۱۶و ۱۱۸ ) و در موجودات زنده پراكسيد هيدروژن توسط كاتالاز و گلوتاتيون پراكسيداز سم زدايي مي شود (۹۳).
دفاع آنزيمي در گياهان شامل آنزيمهايي است كه قادرند حد واسط هاي اكسيژني را حذف
( removing ) ، خنثي ( neutralizing ) و يا اسكونج (scavenging ) نمايند (بزدايند) ، كه از مهمترين آنها مي توان به كاتالاز و سوپر اكسيد ديسموتاز اشاره كرد (۴۹ ، ۵۷ ، ۷۶ ). راديكالهاي آزاد منجر به آسيب سلولي از طريق مكانيسم پراكسيداسيون ليپيدي و انسداد سيستم هاي ضد اكسايشي طبيعي مي شود ( ۵۷ و ۶۴ و۱۰۴ ).
گياهان ، مشابه ديگر ارگانيسمهاي هوازي ، جهت توليد انرژي به اندازه كافي ، به اكسيژن نياز دارند. در طي احياء اكسيژن به آب ، گونه هاي فعال اكسيژن( AOS ) از قبيل راديكال سوپراكسيد ، پراكسيد هيدروژن و راديكال هيدروكسيل تشكيل مي گردند .در مراحل ابتدايي جهت شروع زنجيره واكنش به انرژي اوليه نياز مي باشد. حال آنكه مراحل بعدي واكنش شكل اگزوترميك به خود گرفته و در صورت وجود يا فقدان واكنش كاتاليز ، به طور خود بخودي رخ مي دهند و با صرف انرژي اضافي توسط اكسيژن مولكولي ، اكسيژن نوزاد شكل خواهد گرفت كه نسبت به حالت پايه از واكنش پذيري بالاتري برخوردار است (۶۴ و ۶۶ و ۱۰۴ ).
اكسيژن نوزاد مي تواند به مدت تقريباً ۴ ميكرو ثانيه در آب و ۱۰۰ ميكرو ثانيه در يك محيط غير قطبي دوام بياورد. به علاوه تركيب مذكور مي تواند انرژي تهييجي خود را به ديگر مولكولهاي بيولوژي منتقل نمايد و يا اينكه با آنها واكنش دهد و در نتيجه اندو پراكسيد ها يا هيدرو پراكسيدها را تشكيل دهد (۶۴ و ۷۴ ).
راديكالهاي سوپر اكسيد يك AOS نسبتاً واكنش پذير و كوتاه عمر ( با نيمه عمر تقريباً ۴-۲ ميكرو ثانيه)
مي باشد كه نمي تواند از غشاهاي بيولوژيكي عبور كند و به سهولت به پراكسيد

هيدروژن ديسموته مي شود. اين مكان نيز وجود دارد كه راديكال سوپراكسيد ، كوئينون ها و كمپلكس هاي انتقالي فلز دار حاوي آهن سه ظرفيتي و مس دو ظرفيتي را احياء كند و به اين طريق فعاليت آنزيم هاي حاوي فلز را تحت تأثير قرار دهد (۴۹ و ۶۴ و ۷۳).
راديكالهاي هيدروپراكسيل كه به وسيله فرايند پروتون دار شدن راديكال سوپراكسيد در محلولهاي آبكي تشكيل مي شوند مي توانند از غشاهاي بيولوژيكي عبور كرده و اتمهاي هي

دروژن را از اسيدهاي چرب غير اشباع و هيدرو پراكسيدهاي ليپيدي جدا سازند كه در نتيجه اين فرآيند اتو اكسيداسيون ليپيد آغازيده مي شود .
پراكسيد هيدروژن يك مولكول نسبتاً واكنش پذير و با عمر طولاني مي باشد ( با نيمه عمر تقريبا ۱ ميلي ثانيه ) كه قادر است از محل توليد خود به قستمهاي ديگر انتشار يابد (۴۹ و ۶۶ ). پراكسيد هيدروژن ممكن است آنزيم ها را به وسيله اكسيد كردن گروههاي تيول آنها غير فعال سازد به عنوان مثال آنزيم هاي چرخه كالوين ( در مسير فتوسنتزي ) ، از قبيل سوپر اكسيد ديسموتازهاي حاوي مس ، روي و آهن به وسيله اين تركيب غير فعال مي شود. فعالترين تركيب از گروه AOS ها راديكال هيدروكسيل مي باشد كه از پراكسيد هيدروژن و به وسيله كاربرد تجزيه كننده هاي فلز دار و در طي واكنشهاي فنتون يا هابر – ويز شكل مي گيرد .
راديكال مذكور مي تواند به طور بالقوه با همه مولكول هاي بيولوژيك وارد واكنش شود و به دليل اينكه سلولهاي فاقد مكانيسم آنزيمي تاثير گذار در حذف اين AOS ها شديداً واكنش پذير مي باشند ، توليد فزاينده آن درنهايت به مرگ سلول خواهد انجاميد (۷۴ ، ۷۶ و ۱۰۴ ).
آزمايشات مختلف نشان مي دهد كه تأثير منفي انواع تنش هاي محيطي حداقل تا حدودي به خاطر توليد انواع اكسيژنهاي فعال و يا عدم اجراي سيستمي است كه در برابر آنهامقاومت كند .AOS در طول متابوليسم و به وسيله كنشهاي متقابل بين اكسيژن و الكترونهاي آزاد شده از زنجير انتقال الكترون در ميتوكندري و كلروپلاست به وجود مي آيد. راديكال سوپر اكسيد در سطح غشايي بيشتر ارگانهاي سلولهاي گياهي توليد مي شود. عدم فرونشاني يا غير فعال سازي AOS مي تواند منجر به تخريب غشاء سلولهاي پروتئين ها ، ليپيدها و DNA شود كه در نتيجه مرگ سلولي را به همراه دارد (۶۳). راديكالهاي آزاد در طي متابوليسم نرمال به طور مداوم توليد مي شوند. آنها نقش مهمي را در ايجاد بيماريهاي تصلب شرايين ، سرطان و زوال مغز ( آلزايمر ) ايفا مي كنند (۱۰۵،۷۳،۶۳،۵۹،۴۶،۴۵،۴۴).
گياهان يك مكانيزم آنتي اكسيدانتي براي محو كردن فعاليت زياد اين اكسيژنهاي فعال دارند(جوز ۱۹۹۹ ).
به طور كلي تنشهاي محيطي توليد سوپر اكسيد را افزايش مي دهد. اين توليد مي تواند براي انجام و عملكرد غشاء مهلك باشد. زيرا عكس العملهاي متفاوت بين پروتئين ها و ليپيدها ممكن است جايگاه هاي مولكولي متنوع را در ليپيد دو لايه اي به طوري تغيير دهد كه آنها بيشتر در معرض اكسيژن قرار بگيرند. (۱۹۸۷،ASADA AND TAKAHASHI ) بنابراين توليد راديكال پروكسيد افزايش مي يابد .
توزيع فضايي آنزيمهايي نظيرسوپراكسيد ديسموتاز و مالون دي آلدئيد غشاها مي تواند تا حدودي در
برقراري مقاومت نسبت به خشكسالي مهم باشد ( ۱۹۹۲ ، bowler ). تراكم پراكسيد هيدروژن از آنجا كه مي تواند منجر به صدمات اكسيداتيو و از بين رفتن سوخت و ساز شود زيان آور مي باشد (۱۱۶). در موجودات زنده پراكسيد هيدروژن توسط كاتالاز و گلوتاتيون پراكسيد سم زدايي مي شود (۹۳).
گياهان تحت تنشهاي مختلف سطح راديكالهاي آزادشان افزايش يافته و در نتيجه باعث كاهش عملكرد خواهد گرديد ( ۱۹۹۰ . halliwel et al )
تحقيقات روي آفتابگردان نشان داد فعاليت همه آنزيمهاي آنتي اكسيدانت تحت شرايط استرس خشكي در تمام واريته ها افزايش يافت اما ارتباط بين پايداري عملكرد و محتواي كاتالاز ، گلوتاتيون ، پراكسيداز و سوپراكسيد ديسموتاز تحت شرايط خشكي وجود نداشت (۸۳ ).
نتايج بررسيها نشان داده حصول به تحمل خشكي با سازگاري سيستم دفاع

 

ي آنزيمهاي آنتي اكسيدانت در ارتباط است. بذور خشك كه متحمل به خشكي هستند فعاليت بالاي كاتالاز و فعاليت كم سوپراكسيد ديسموتاز را نشان مي دهند در حالي كه شرايط مخالفي در بذور نارس مشاهده مي شود (۶۰).
طبق گزارشات برخي از پژوهشگران آنتي اكسيدانت افزايش يافته در تنش سرمايي بر گندم مانع افزايش آب اكسيژنه گرديده و از خطر تخريب سلولي جلوگيري كرده است ( ۱۹۹۴،foyer and harbinson )
Willekens در سال ۱۹۹۷ و corpas و همكاران در سال ۲۰۰۱ نشان دادند كه در گياهان روغني تحت تنشهاي مختلف سطح راديكالهاي آزاد پراكسيد بافتها افزايش مي يابد . اين راديكالها سبب اكسيداسيون ليپيدهاي گياه شده و ضمن تخريب آنها عملكرد را تحت تأثير قرار مي دهند. پس مي توان گفت كه تنشهاي محيطي موجب افزايش پراكسيد هيدروژن ، هيدروكسيد و اكسيژن در بافتها مي شوند. (۱۹۹۶ and Dat Et al2000 Rao et al . (

۱-۲۹-۲-كاتالاز (CAT ):

كاتالاز يك آنزيم تترامتريك مي باشد كه حاوي چهار واحد فرعي منظم مشابه با وزن مولكولي KDa 60 مي باشد كه در هر گروه فرعي يك فري پروتوپورفيرين و يك توده سلولي با وزن در حدود KDa 240 در آن وجود دارد (۹۳) .در گياهان روغني مخصوصاً آفتابگردان تحت تنش هاي مختلف سطح راديكالهاي آزاد سوپراكسيد و پراكسيد در بافت افزايش مي يابد. اين راديكالها سبب اكسيداسيون ليپيدهاي گياه آفتابگردان شده ضمن تخريب آنها عملكرد و فرآيند طبيعي آنها را تحت تأثير قرار مي دهد.
پراكسيد و كاتالاز در چندين سيكل فيزيولوژيكي ، شامل پاسخ به تنش هاي زنده و غير زنده يافت مي شوند. در نتيجه تنش هاي محيطي محصولات واسطه اي از قبيل O2 وH2O2 و OH و غيره افزايش مي يابد. نتايج تحقيقات انجام شده روي شش رقم گندم نشان مي دهد كه ميزان فعاليت آنزيم كاتالاز در درجه
حرارتهاي بالا (شب۳۰ درجه سانتيگراد و روز ۴۰ درجه سانتيگراد ) تحت شرايط تنش خشكي تفاوت معني داري با فعاليت آنزيم فوق در درجه حرارت پايين ( شب ۵- درجه و روز ۵ درجه سانتيگراد ) داشته و فعاليت آنزيم در حرارتهاي پايين بيشتر بود (۱۷)
آنزيم كاتالاز از سلولها در برابر پراكسيد هيدروژن محافظت مي كند. كاتالاز براي برخي انواع سلولها تحت شرايط طبيعي الزامي بوده و نقش مهمي در كسب مقاومت در برابر تنش اكسايشي در واكنشهاي تطبيقي سلولها بازي مي كند. يافته هاي بيوشيميايي نشان مي دهد كه كاتالاز در سلولهاي گياهي تنها در پراكسي زوم وگلي اكسي زوم مستقر مي باشد .احتمالا كاتالاز در اين دو اندامك ، تخريب H2O2 توليد شده از فعاليت اكسيدازهاي فلاوين را كاتاليز مي كند .كاتالاز آنزيمي است كه از يونهاي فلزي به عنوان كوفاكتور استفاده مي نمايد(۱۷)
تحقيقات انجام شده نشان داد افزايش فعاليت كاتالاز جهت كاهش اثرات

پراكسيداز در هنگام تنشهاي مختلف گياهان زراعي گندم ،جو ، سويا و نخود در مقاومت گياه به تنش نقش مهمي ايفا نموده است (كافي و مهدوي ۱۳۷۹ ).
نتايج تحقيقات انجام شده روي پنج رقم توت تحت شرايط تنش خشكي نشان مي دهد كه كليه آنتي اكسيدانتهاي كاتالاز ، سوپر اكسيدديسموتاز ، گلوتاتيون ردكتاز تحت شرايط تنش خشكي افزايش مي يابد .
نتايج مقايسه ارقام فوق با فعاليت تك تك آنزيمها از نظر ميزان فعاليت يكسان بوده است. يعني رقمي كه بيشترين فعاليت آنزيم SOD را داشت فعاليت ساير آنزيمهاي آن نيز در بالاترين سطح بود (۱۰۹ ).

۲-۲۹-۲-سوپر اكسيد ديسموتاز (SOD) Super Oxide Dismutase :

SOD باعث پايداري غشاء سلولهاي گياهان در خشكي مي شود و در استرس سرما ، افزايش سطوح سوپراكسيد ديسموتاز و كاتالاز در گياهان مقاوم شده به سرما به جلوگيري از آسيب هاي فتوديناميكي كمك مي كند. زيرا ممكن است سطوح سوپر اكسيد و مواد اكسيد شده تك اكسيژنه در بافت سرمازده افزايش يابد (۹۳).
نتايج نشان داده است كه در گياهان توليد كننده روغن مخصوصاً آفتابگردان كه تحت شرايط تنش خشكي قرار داشته سطح راديكال هاي آزاد سوپر اكسيد و پراكسيد در بافت افزايش يافته است . اين راديكال ها سبب اكسيد اسيون ليپيدهاي دانه آفتابگردان شده كه ضمن تخريب آنها عملكرد و فرآيند تشكيل طبيعي دانه ها را تحت تاثير قرار مي دهد (۷۹).
تجزيه آنيون سوپر اكسيد را كاتاليز كرده و نخسين ديواره دفاعي را عليه سميت اكسيژن مهيا مي نمايد SOD آنزيمي است كه ديسموتاسيون دو آنيون سوپراكسيد ( O2 ) را به پراكسيد هيدروژن و اكسيژن مولكولي كاتاليز مي نمايد (۹۳).
۲O2 + 2 H

سوپر اكسيد ديسموتاز مي تواند با انواع راديكالهاي هيدروكسيل خطرناك و H2O2 كه فسفوليپيدها را نابود مي كند به طور غير آنزيماتيك مقابله نمايد (۱۰۵).
عوامل موثر در افزايش فعاليت SOD را مي توان شامل موارد ذيل دانست :
۱- ۱- استفاده از علف كشهايي مانند پاراكوات
۲- ۲- افزايش غلظت SO2 در اتمسفر
۳- ۳- ايجاد تنش خشكي
۴- در كولتيوارهاي ذرت كه مقاومت هاي متفاوتي به خشكي داشتند در غلظت هاي بالاي روي و منگنز دامنه افزايش ABA آبسيزيك اسيد جدا شده از برگهاي گياهان مقاوم بيشتر بوده است (۹۸).
كاهش در سميت O2 يك سيستم دفاعي مهم در برابر تنش اكسيدي مي باشد بنابراين نقش تكنيك سنجش سوپراكسيد ديسموتاز تغييرات در محتويات پروتئيني و پتانسيل آب برگ در رشد واريته هاي حساس به خشكي RT و KK (KYO KKO و RATAN ) و واريته هاي مقاوم به خشكي VF (VF-134-1-2 و TMO 126) گوجه فرنگي مورد مطالعه قرار گرفت. درتيمارتنش آبي پتانسيل آب برگ در RT و KK بسيار سريع و قابل ملاحظه تر از كاهش يافته بود. فعاليت هاي SOD در اثرتنش آبي در تمام ارقام افزايش يافت اما در ارقام VF و TM بسيار سريع تر و قابل ملاحظه

تر از RT و KK بود. آناليز و رگرسيون SOD و پتانسيل آب برگ دال بر ممكن بودن استفاده از فعاليت هاي SOD به عنوان يك معيار جهت بهبود مقاومت در برابر خشكي در گوجه فرنگي گزارش گرديد (۱۰۰ ).
گياهان گروهي از سازشهاي مورفولوژيكي ، بيوشيميايي و فيزيولوژيكي را در پاسخ به تنش آب نشان مي دهند كه از آن جمله مي توان به تغييرات برخي آنزيمها مانند پراكسيدازها اشاره نمود (اصغري و ابراهيم زاده ۱۳۸۱ ). آنزيم سوپر اكسيد ديسموتاز در گياهان نقش حفاظتي به عهده دارد. SOD يك آنزيم ضد اكساينده مي باشد كه آنيونهاي سوپر اكسيد بسيار فعال را كاتاليز نموده و تبديل آن به اكسيژن و انواع كم فعاليت پراكسيد هيدروژن را به عهده دارد (۹۳ ).
برخي از محققين گزارش نمودند كه ميزان فعاليت سوپراكسيد ديسموتاز با انتقال بوته هاي برنج از دماي ۵ به ۲۵ درجه سانتي گراد افزايش نشان داده است كه اين پديده نيز درگياها

ني چون نخود ، ذرت ، چاودار و گندم مشابه بود (كافي و مهدوي در سال ۱۳۷۹).
بولر (۱۹۹۲) نشان داد كه برخي از آنتي اكسيدانتها در مقابل تنش سرمايي عكس العمل نشان داده و تغييراتي در ميزان فعاليت آنها صورت گرفت. سوپراكسيد ديسموتاز مي تواند با انواع راديكالهاي هيدروكسيل خطرناك و H2O2 كه فسفوليپيدها را نابود مي كنند به طور غير آنزيماتيك مقابله نمايد (۱۰۵).
فعاليت آنزيم سوپراكسيد ديسموتاز در گياه با به كار بردن علف كشهايي نظير پاراكوات ، افزايش غلظت دي اكسيد گوگرد در اتمسفر ، تنش خشكي و يا قرار گرفتن در غلظت بالايي از روي و منيزيم افزايش مي يابد(۹۸).

۳-۲۹-۲ – گلوتاتيون پراكسيداز :Glutathione Peroxidase

 

 

گلوتاتيون پراكسيداز حاوي سلنيوم ، داراي پس ماند سلنوسيستئين در هر چهار واحد فرعي مي باشد كه براي فعاليت آنزيم ها ضرروي است. GPX كاهش پراكسيد هيدروژن را با استفاده از گلوتاتيون احياء شده (GSH ) كاتاليز مي كند. بنابراين سلول ها را در برابر آسيب ناشي از اكسايش حفاظت مي كند (۷۷). در موجودات زنده پنج ايزو آنزيم GPX يافت شده است. اين تركيبات درهمه جا حاضر مي باشد. سطوح هر دو آنزيم بر حسب تنوع بافت فرق مي كند. گلوتاتيون پراكسيداز ميتوكندريال و سيتوزوليك(GPX و CGPX ) هيدروپراكسيداز، هيدروپراكسيد ، فسفوليپيد در اكثر بافتها يافت مي شود. افزايش فعاليت گلوتاتيون ريداكتاز در پنبه و گندم كه در معرض تنش خشكي قرار گرفته اند نشان مي دهد كه همزمان با توليد H2O2 اين افزايش مي تواند منجر به جذب الكترون هاي فرودوكسين توسط NADP گردد و در نتيجه ميزان توليد سوپراكسيد را كاهش دهد (۱۷).
افزايش مقاومت به سرما قبل از جوانه زني در بذرهاي ذرت مربوط به فعاليت آنزيم هاي كاتالاز و گلوتاتيون ريداكتاز بوده است. اخيراً يك رابطه قوي بين گلوتاتيون و تغييرات سرما در ذرت يافت شده است (۹۶).
افزايش مقاومت به سرما قبل از جوانه زني در بذرهاي ذرت مربوط به فعاليت آنزيم هاي كاتالاز و گلوتاتيون ريداكتاز بوده است. اخيراً يك رابطه قوي بين گلوتاتيون و تغييرات سرما در ذرت يافت شده است (۹۶).

۳۰-۲-مالون دي آلدئيد MDA (Malon dialdehyde ):

يكي ازمهمترين بيوماركرهاي استفاده شده براي دستيابي به يك شاخص كلي سطح پراكسيداسيون ليپيدي ، سنجش غلظت مالون دي آلدئيد است كه يكي از محصولات فرعي و جانبي فرآيندهاي پراكسيداسيون ليپيدي مي باشد ( ۱ و ۸۵ ). در اثر اكسيداسيون ، اسيد

هاي چرب داراي چند پيوند دوگانه ، تخريب و قطعه قطعه و تركيبات آلدئيدي متعددي از آنها توليد مي شود كه از جمله آنها MDA است كه در ضمن بيشترين مقدار تركيب آلدئيدي توليد شده نيز مي باشد كه به عنوان يكي از مناسب ترين مواد در بررسي پراكسيداسيون ليپيدي مورد استفاده

 

قرار مي گيرد MDA با اسيد تيوباربيتوريك (TBA) در PH اسيدي و دماي بالا واكنش داده و يك كمپلكس صورتي رنگ را بوجود مي آورد كه براي ارزيابي مقادير MDA مورد استفاده قرار مي گيرد. جذب نوري كمپلكس حاصله در ۵۳۲ نانومتر مي باشد. موقعي كه دفاع آنتي اكسيدانتي كاهش مي يابد يا تشكيل راديكال آزاد افزايش مي يابد. در اينگونه موارد حالتي موسوم به اكسيداتيو پديد مي آيد تنش اكسيداتيو منجر به آسيب بافتي مي شود و از طرفي ديگر آسيب هاي بافتي خود نيز مي تواند باعث ايجاد استرس اكسيداتيو گردد وقتيكه استرس اكسيداتيو رخ مي دهد پراكسيداسيون اسيدهاي چرب غير اشباع ليپيدها افزايش مي يابد. در اثر حمله راديكال هاي آزاد به ليپيد ها ، آلدئيد هاي گوناگوني از جمله MDA ايجاد مي شوند ( ۱ و ۴۹).

۳۱-۲-دي هيدروكسي گوانوزين(۸-OH-dG):

تنش اكسيداتيو سبب افزايش خطر بيماريهاي مربوط به روش زندگي مي شود.براي اندازه گيري تنش اكسيداتيو Invivo ،۸-هيدروكسي د اكسي گوانوزين(۸-OH-dG) در DNA يكي از بهترين بيوماركرها (نشانگرهاي زيستي) است .در هر حال مشكلاتي در تجزيه و تحليل هاي تكرار پذير و دقيق ۸-OH-Dg در
DNA وجود دارد.
۸- هيدروكسي گوانوزين يك بيوماركر(نشانگر زيستي) Invivo براي تخريب اكسيداتيو DNA است.
فراوان ترين دگرگوني ديده شده در پايهDNA در اثر ROS (راديكالهاي آزاد اكسيژن)، تشكيل
۸-oxo-7,8-dihydro-2′-deoxy guanine(8-oxodG) است.
در مطالعات Invivo (روي موجود زنده) اين تغيير پايه DNA به وسيله مكانيزم قطع و برش بازسازي مي شود و در نتيجه دفع ۸-oxodG از طريق ادراربدون تغيير باقي مي ماند.بنابراين،روند دفع۸-oxodG
به عنوان يك بيوماركر( نشانگر زيستي) كامل براي تشخيص ميزان تخريب اكسيداتيو DNA در بدن شناخته شده است. عوامل محيطي مختلفي مانند اشعه گاما،اشعه ماوراء بنفش در دامنه ۳۲۰-۳۸۰nm ،ازن،گرما و مواد شيميايي مختلف،سبب تخريب اكسيداتيو سلولي DNA مي شوند.در شرايط مشابه،راديكالهاي آزاد اكسيژن،راديكالهاي هيدروكسيل و سوپراكسيد و گونه هاي اكسيد نيتريك توليد شده در شرايط Invivo سبب تخريب اكسيداتيو DNA مي شود.

(Friedberg,E.et al., in DNA repair and mutagenesis,American society of Microbiology press,Washington D.C,pages 14-19,1995)
ساختار دقيق بازسازي DNA بسته به اينكه در معرض چه عاملي قرار بگيرد و يا اينكه با چه واكنشگري واكنش انجام دهد تغيير مي كند.چنين بازسازي و اصلاحي در اثر شكستن باند فسفو دي استر گزارش شده است. (Ouchane,s.et al.,EMBO J.16:4777-4787,1997)
در هر حال،متداولترين نتيجه تخريب اكسيداتيو،اكسيد شدن نوكلئوتيدها وقندها مي باشد.
(۸-o

xo-7,8dihydrodeoxyguanosine,8- hydroxyguanine ,Formamidopyrimidine) (Fapy)، از متداولترين نوكلئوتيدهاي بازسازي كننده (پيرايشگر) مشاهده شده در حين تخريب اكسيداتيو هستندكه از بين اينها ۸- هيدروكسي گوانين قوياً به عنوان يك عامل جهش زا (موتاژنيك) مطرح شده است. ۸- هيدروكسي گوانين سبب مي شد كه باند گوانين-سيتوزين (G:C) به آدنين-تيمين (A:T) تغيير آرايش دهد زيرا ۸-Hydroxyguanine مي تواند با نوكلئوتيدهاي آدنين و سيتوزين تقريباً با مقادير مساوي در طول رونوشت DNA جفت شود.
(Shibutani,A.et al.,Nature 349:431-434-1991:Maki,H.and Sekiguchi M.,Nature 355:273-275,1992)
در E.coliسه ژن با نامهاي mutM،mutY وmutT آنزيمهاي مسئول حذف آسيبها و تخريبهاي Formamidopyrimidine (Fapy) و۸-Hydroxyguanine هستند. ژنهاي توليد شده از خانواده گليكوزيلاز DNA هستند. محصول ژن mutY ، به طور اختصاصي آدنين پيرايش نشده را از جفت(پيوند)
۸-hydroxyguanosine-Aحذف مي كند.
از طرف ديگر محصول ژن mutt ، هيدروليز ۸-oxo-7,8 dihydrodeoxyguanosine را از طريق ممانعت از تركيب شدن با DNA امكان پذير مي سازد.
جهش يافته هاي E.coli اين ژنها يك فنوتيپ جهش زا را با يك افزايش ۱۰ الي ۱۰۰۰ برابري transversion را نسبت به انواع وحشي نشان دادند.
نتيجتاً تمامي موجودات زنده معابر آنزيمي ويژه گسترده اي براي حذف چنين آسيبهايي مانند آسيبهاي ناشي از تنش اكسيداتيو و همچنين براي نگهداري پايداري ژنتيكي خود دارند.اين معابر آنزيمي در باكتري بسيار تخصصي و در يوكاريوتهايي مانند مخمر كمتر اختصاصي هستند.اين معابر در گياهاني مانند ذرت هنوز به طور كامل مطالعه نشده اند.

۳۲-۲- : Dityrosine

ميتوكندريهاي جدا شده،منابع پايداري از اكسيدانتهايInvitro هستند.

شواهد كمي وجود دارد كه ميتوكندري سبب پيشرفت تنش اكسيداتيو مي گردد.مطالعات نشان مي دهد كه ارتوتيروزين-متاتيروزين،o,o’ dityrosine در پروتئينهاي اكسيد شده به وسيله راديكالهاي هيدروكسيل افزايش مي يابند.
ميتوكندري در حال تنفس (Respiring) جدا شده،ميزان قابل توجهي از گونه هاي اكسيژن واكنشي(راديكال آزاد اكسيژن)،شامل پراكسيد هيدروژن (H2O2) و سوپراكسيد(O2˙ˉ) را تولي

د مي كنند.
o,o’ dityrosine هنگامي كه راديكال هيدروسيل دوتايروزين را كراس لينك مي كنند به وجود مي آيد.
همچنين o,o’ dityrosine به وسيله راديكال تيروزيل كه به وسيله تعدادي از سيستمهاي اكسيداتيو توليد مي شود به وجود مي آيد كه اين سيستمهاي اكسيداتيو شامل پراكسيدازها و ديگر پروتئينهاي هم مانند سيتوكروم c مي باشند.به عنوان مثال،پراكسيد هيدروژن مي تواند سيتوكروم c را براي توليد پروتئين حاصل از راديكال تيروزيل،اكسيد كند كه ۱۰ شكل از آنها در اثر كراس لينك o,o’ dityrosine بود.
ارتوتيروزين،متاتيروزين وo,o’ dityrosine نشانگرهاي مفيد اكسيداسيون پروتئين هستند.زيرا آنها اسيد پايدار هستند و معمولاً در سطوح پاييني از پروتئينها حاضر مي شوند.
سطوح آنها(ارتوتيروزين،متاتيروزين وo,o’ dityrosine) به طرز شديدي در مدل پروتئينهاي اكسيد شده به وسيله راديكال هيدروكسيل افزايش مي يابد.
براي تعيين اينكه آيا فعاليت شديد، ساختار اكسيدانتي ميتوكندريايي را افزايش مي دهد يا خير، ارتوتيروزين، متاتيروزين وo,o’ dityrosine در پروتئنهاي سيتوزوليك و ميتوكندريايي قلبهاي جدا شده از حيوانات شاهد و ورزش كرده (فعال) با استفاده از محلول ايزوتوپ گاز كروماتوگرافي/اسپكترومتري جرمي(GC/MS) اندازه گيري شدند ( Christiaan Leeuwenburgh et al.).
گلوتنينهاي HMW از لحاظ تيروزين غني هستند و اين اسيدهاي آمينه ممكن است در ساختار فعل و انفعالات(اثرات متقابل) كووالانسي دخالت داشته باشند. اين اسيدهاي آمينه شامل تيروزيل و كراس لينكهاي تيروزيل در شبكه گلوتني هستند.
فاز معكوس HPLC براي تعيين مقدار دي تيروزين و مشتقات ايزو دي تيروزين توليد شده تحت تيمارهاي مختلف در طول تشكيل گلوتن استفاده مي شود.
رابطه ها و همبستگيهايي بين مقدار گلوتن حاضر در آرد و مقدار دي تيروزين هاي تغيير يافته(تشكيل شده)به خوبي بين اين آمينو اسيدهاي اصلاح شده و ميزان كل گلوتنينهاي HMW و نوع پتاس هاي جزء گلوتنين (xHMW (High Molecular Weight وجود دارد.
اضافه كردن برومات پتاسيم به آرد هيدراته شده، تشكيل كراس لينكهاي تيروزين را با استفاده از افزايش ظهور مشتقات تيروزين تحريك مي كند.
از لحاظ كمي،كراس لينك كردن بين بقاياي تيروزين ظاهر مي شود.براي كوچك شدن و اهميت كم در ساختار شبكه گلوتن در مقايسه با باندهاي دي سولفيد كه بين بقاياي سيستئين ساخته مي

شود.
به علاوه،تيروزين يك نقش مهم در حوزه مركزي پروتئين به عنوان قسمتي از بخشهاي آمينو اسيد كوتاه دخيل در –helicesβ(…YYPTS…,…GYYPTSPQQ…)
(Tilley et al. 2001)
گندم عموماً مهمترين غله در جهان است. اين محصول ويژه است. به دليل خصوصيات ويژه آرد آن كه خمير چسبنده اي را براي استفاده در پخت نان عرضه مي دارد. شبكه گلوتني خمير به وسيله گرد آوردن (تراكم) انواع و مقادير مختلفي از پروتئينها خصوصاً گلوتنينها و گليادينها كه با هم خميرهاي مختلفي را به دليل خواص چسبندگي و كشساني خود موجب مي شوند.
گلوتنينها تركيبي از دو نوع زيرواحد هستند، يكي داراي وزن مولكولي بالا(HML) و ديگري با وزن

مولكولي پايين (LML) كه براي ژنهاي مختلف كد شده اند.
زيرواحدهاي HMW روي مناسبت تغيير شكل ماده (خمير) گندم تأثير مي گذارند.
به طور گسترده اي پذيرفته شده است كه هر دو بخش حل نشدني پليمر گلوتنين HMW و گليادينهاي تكپار(تك قسمتي) مسئول تفاوت كيفيت پخت نانوايي هستند كه به طور وسيعي به تفاوتها در قدرت و چسبندگي و كشساني خمير نسبت داده شده اند.
زير واحدهاي HMW داراي محتويات گلوتامين،پرولين،گلايسين زياذي هستند اما داراي مقدار لايسين(ليزين) كمي هستند.
ساختار اوليه آنها شامل دو حوزه نهايي غير تكراري كه شامل بيشترين بقاياي سيستئين هستند،همراه با يك حوزه مركزي كه تركيبي از موتيفها(مايه هاي اصلي) و پلي پپتيدهاي تكرار شده هستند.تجزيه و تحليلهاي پروتئيني و مطالعات نانوايي نشان مي دهد كه باندهاي دي سولفيدي (نمكي يا گوگردي) به وسيله كراس لينكهايي بين بقاياي سيستئين موجود در گلوتنين و تركيبات پروتئيني گليادين مهمترين عناصر ساختاري شبكه گلوتني هستند.به علاوه، تيروزين يك نقش مهم را در محدوده مركزي پروتئين به عنوان قسمتي از بخشهاي آمينواسيد درگير در چرخه
β(–helicesβ)←,…GYYPTSPQQ…)…YYPTS…) ايفا مي كند(Tilley et al. 2001).
نسبت تبادل سهمهاي دي سولفيد-سولفيدريل و تيروزين-باندهاي تيروزين به ساختار شبكه گلوتني در طول مخلوط كردن(هم زدن) و پخت نان بسيار مورد بحث قرار گرفته است. در هر حال مكانيسم مولكولي دقيق مسئول تفاوتها در خواص تغيير شكل ماده خمير به طور كامل شناخته شده

نيست و اين بيشتر به اين دليل است كه اطلاعات روي ساختار مولكولي شبكه گلوتني حل نشدني(نامحلول) غير قابل دسترس به وسيله تكنيكهاي شناخت رايج است.
زير واحدهاي پروتئين هاي گلوتنين،غني از تيروزين هستند و اين اسيدهاي آمينه مي توانند در تبديل پيوندهاي كووالانسي و همچنين در تبديل بقاياي تيروزيل در كراس لينكهاي كاتاليز شده به وسيله يك يا تعداد بيشتري از پراكسيدازها نيز شركت كنند.(Belli et al.,2003;Held et al.,2004)
در آزمايشات Invivo (غير آزمايشگاهي -عملي) معلوم شده است كه دي تيروزين در پروتئينهاي بسياري از لگامنتهاي(پيوندهاي) كشسان طبيعي وجود دارد.
(Andersen,1964,Devoren and Gruebel,1978;Stewart et al.,1997;Wells-Knecht et al.,1993)

دي تيروزين همچنين در خميرها و آردهاي گندم ايجاد مي گردد و شايد نقش يك نوع تثبيت كننده كراس لينك در ساختار گلوتن گندم به علاوه آنهايي كه به وسيله باندهاي دي سولفيد به وجود آمده اند،دارد.(Tilley et al.,2001)
معمول است كه در طول مخلوط كردن(ورز دادن) و نانوايي خمير،عوامل اكسيد كننده به خمير اضافه شود.
دي تيروزينها و ايزوتيروزينها محصولاتي از اكسيداسيون تيروزين هستند. بنا بر اين تيروزينهاي كراس لينك شده درون مولكولي و بين مولكولي ممكن است در ساختار شبكه گلوتني پخش شوند.
اخيراً Hanft and Koehler(2005) يك روش براي تعيين ميزان دي تيروزين باند پروتئين در آرد گندم و خمير گندم و همچنين براي مشخص كردن تأثيرات حالت دهنده هاي مختلف خمير اكسيداتيو روي تغيير شكل دي تيروزين در طول هم زدن خمير گزارش داده اند.اين نويسندگان شرح دادند كه يك پراكسيد هيدروژن و هگزوز اكسيداز((HOX,EC1.1.3.5 منجربه يك افزايش قابل توجه محتويات دي تيروزين شدند. درحاليكه هيچ افزايش بعدازاضافه كردن اسيد آسكوربيك يا برومات پتاسيم انجام نشـد كمتر از۱ درصد از بقاياي تيروزين پروتئين گندم كراس ليك شـد وآن شامل اين بود كه بقاياي دي تيروزين تنها نقش كمي را در ساختار گلوتن گندم ايفا مي كند.
جالب است بدانيد كه گلوتنين هاي نوع XHMW سيستيئن كمتـر و تيروزينهاي بيشتري در ساختار اوليه خود نسبت به گلوتنينهاي نوع y دارند.اينها واقعيتي است كه تيروزينها مي توانند كراس لينكهاي در حضور عوامل اكسيد كننده،آنهايي كه ممكن است در تغيير شكل شبكه گلوتن در طول مخلوط خمير پيشنهاد شوند دخيل است.
در يك تحقيق نشان داده شد كه اگرچه يك افزايش بارز در تغيير شكل مشتقات دي تيروزين وجود دارد خواص تغيير شكل دادن گلوتن تحت تأثير قرار نگرفت.( W and Pill)
كاتالاز(يك زداينده H2O2) و آزيد(يك سم Heme) مانع سنتز o,o’ dityrosine شدند كه سيستم Myeloperoxidase-H2O2 را در مسير واكنش درگير مي كنند.
به نظر مي رسد كه همه مواد فلورسانس شده در نشان دادن o,o’ dityrosine و يك مول H2O2 براي اكسيد كردن يك مول تيروزين به راديكال تيروزيل مورد نياز است.
محاسبه شد كه نيمي از H2O2 توليد شده بوسيله سلولها كاملاً براي سنتز o,

o’ dityrosine استفاده شد .اضافه كردن سوپر اكسيد ديسموتازبه مخلوط واكنش براي محاسبه تبديل سوپر اكسيد محصول ابتداي NADPH Oxidase به H2O2 به طور شاخصي سنتز o,o’ dityrosine را افزايش مي داد.
اين نتايج نشان مي دهد كه سوپر اكسيد مانع سنتزo,o’ dityrosine مي شود و اين احتمالاً به دليل زدودن راديكالهاي تيروزيل است.
متناوباً سوپراكسيد ديسموتاز ممكن است توليد H2O2 يا بهينه سازي فعاليت Myeloperoxidase را افزايش دهد.
همچنين سوپراكسيد ديسموتاز ممكن است مانع اضافه شدن سوپراكسيد به راديكال تيروزيل شود.
(Winter bourn et al.,1997)
سوپراكسيد ديسموتاز، اكسيداسيون L-tyrosine را به وسيله نوتروفيلهاي فعال شده تحريك مي كنند و به نظر مي رسد كه سوپر اكسيد در مسير واكنش ممانعت به عمل مي آورد.
مداركي وجود دارد كه نوتروفيلها، o,o’ dityrosine را به راديكال Dityrosylاكسيد مي كنند و اين راديكال تيروزيل، با راديكال تيروزيل واكنش مي دهد.

 

فصل سوم

مواد و روشها

Material & Methods

۱-۳-زمان،موقعيت و محل اجراي طرح:

اين آزمايش در سال زراعی ۸۶-۸۵ در مزرعه تحقيقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد كرج واقع در ماهدشت انجام پذيرفت. اين منطقه در عرض جغرافيايي ۳۵ درجه و ۴۸ دقيقه شمالی و طول جغرافيايی ۵۱ درجه و ۱۰ دقيقه شرقی واقع گرديده و ارتفاع آن از سطح دريا ۱۳۲۱ متر مي باشد. اين منطقه دارای تابستان های نسبتاً گرم و زمستان های سرد می باشد و اكثر نزولات آسمانی در فصول زمستان و بهار انجام می گيرد.

۲-۳-مشخصات خاك:

پس از چند نمونه گيری از عمق ۳۰ سانتيمتری خاك و انتقال به آزمايشگاه خاك شناسی مشخص گرديد خاك محل اجرای آزمايش دارای بافت لومی رسی بوده و پتاسيم و فسفر قابل جذب آن در حد متوسط می باشد، ضمنا از لحاظ ميزان نيتروژن، خاكی ضعيف به حساب می آيد.
بعضی از خصوصيات فيزيكی و شيميايی ديگر خاك مورد نظر در عمق ۳۰-۰ سانتيمتری به شرح ذيل می باشد:

عمق خاك
(Cm) نوع بافت درصد شن درصد رس درصد سيلت PH خاك EC خاك
(ميلي موس برسانتيمتر)
۳۰-۰ شني-لومي ۳۸ ۲۴ ۳۸ ۹۹/۷ ۹۵/۱

درصد ازت كل
N درصد كربن آلي
OC فسفر قابل جذب
P(ava) پتاسيم قابل جذب
K (ava)
08/0 95/0 mg/kg)) 14 (mg/kg)255

۳-۳-مشخصات اقليمي و آب و هوايي:

منطقه ماهدشت داراي اقليم نيمه خشك با متوسط بارندگي سالانه ۲۷۵ ميلي متر مي باشد كه پراكنش آن معمولاً از اواخر مهرماه شروع و تا اواسط بهار ادامه دارد. ميانگين حداقل درجه حرارت سالانه در دي ماه ۲/۱ درجه سانتيگراد و ميانگين حداكثر درجه ساليانه در تيرماه ۲۶ درجه سانتيگراد مي باشد.

۴-۳-خصوصيات ارقام:

۱- پيشتاز: اين رقم در سال ۱۳۸۱ معرفی شد و شجره آن Alvand//Aldan/Ia558 می باشد.ميانگين ارتفاع بوته آن ۹۲سانتیمتر،ميانگين وزن هزار دانه آن ۵/۴۴گرم و ميانگين درصد پروتئين دانه آن ۵/۱۱درصد می باشد. اين رقم متحمل به ريزش و همچنين متحمل به خشکی آخر فصل می باشد. ميانگين عملکرد دانه آن ۴/۷تن در هکتار است. اين رقم نسبت به زنگهای زرد و قهوه ای وسياهک پنهان گندم مقاوم است.
مناطق مورد کشت اين رقم اقليم معتدل کشورمان شامل استانهای اصفهان ، يزد و مناطقی از استانهای خراسان ، تهران ، مرکزی ، سمنان ، کرمانشاه و لرستان می باشد. مبدأ اين رقم کرج ، بخش تحقيقات غلات می باشد. رنگ دانه آن زرد روشن است و به خوابيدگی نيز مقاوم است.
۲-آذر۲: اين رقم در سال ۱۳۳۵ معرفی شد و شجره آن توده بومی می باشد. ميانگين ارتفاع بوته آن۵/۱۱۲سانتيمتر می باشد. ميانگين وزن هزار دانه آن ۳۹گرم و ميانگين درصد پروتئين دان

ه آن ۱/۱۱درصد می باشد.کيفيت نانوايی آن متوسط تا خوب می باشد. به تنش خشکی بسيار متحمل و به سرما نيز نسبتاً مقاوم است. ميانگين عملکرد دانه آن، بر اساس آمار مؤسسه اصلاح نهال و بذر شهرستان كرج ۳۵/۱تن در هکتار است. نسبت به خوابيدگی حساس می باشد. نسبت به امراضی چون زنگ زرد ، سياه و قهوه ای و سياهک پنهان گندم حساس می باشد.
مناطق مورد کشت اين رقم شامل مناطق ديم آذربايجان ، کردستان ، لرستان ، کرمانشاه

، همدان ، قسمتی از خراسان و مناطق مرتفع نسبتاً سردسير با نزولات کم می باشد. مبدأ اين رقم خوی می باشد. رنگ دانه آن زرد و مقاوم به ريزش می باشد.

۵-۳-عمليات آماده کردن زمين و کاشت:

پس از بررسی های انجام شده طرح به صورت اسپليت فاکتوريل در ۴ تکرار انتخاب گرديد. در مجموع ۲۴کرت با ابعاد ۵*۲متر (۱۰متر مربع) در قطعه زمينی در مزرعه تحقيقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد كرج واقع در ماهدشت ايجاد گرديد که در هر کرت دو رقم کشت شد. جهت آماده سازی زمين ، عمليات شخم ، ديسك زدن زمين به منظور خرد شدن كلوخه ها و ماله كشی در آبان ماه ۸۵ اقدام گرديد. بر اساس آزمون خاك توزيع کود پايه شامل ۲۵۰کيلوگرم کود دی آمونيم فسفات در هکتار به زمين داده شد. پس از کود دهی توسط روتيواتور اقدام به خرد نمودن کلوخه ها و ترکيب نمودن کود و خاک شد. توسط نهرکن کرتهای مورد نظر در زمين ايجاد شدند. سپس توسط نهرکن مسيرهای آبياری مشخص شدند. کاشت بذر بر اساس توصيه مؤسسه تحقيقات اصلاح نهال و بذر در آبان ماه و به صورت خشکه کاری انجام شد.
در هر کرت اقدام به کشت دو رقم بذر گندم با تراکم ۳۰۰ بوته در متر مربع به صورت نواری گرديد. در هر کرت ۱۰ خط کاشت وجود داشت که ۵خط مربوط به رقم آذر و ۵ خط ديگر مربوط به رقم پيشتاز بودند
که بين دو رقم يک پشته ۵۰ سانتيمتری ايجاد شده بود. فاصله خطوط کشت از يکديگر۱۵ سانتيمتر و طول آنها ۵ متر بود.
فاصله بين دو تکرار با يک نهر به عرض ۳ متر از هم جدا شده بود.دادن کود سرک اوره به صورت دستی در مرحله طويل شدن ساقه به طور يکسان برای تمامی تيمارها به ميزان ۵/۲ کيلوگرم برای ۲۴ کرت اعمال گرديد.
در تاريخ ۱۶ ارديبهشت ماه ۸۶ نسبت به محلول پاشی سلنيوم Na2O3Se.5H2O) ) در سه سطح شاهد،۲۰ميلی گرم در ليتر و ۲۵ ميلی گرم در ليتر درابتدای مرحله شکم خوش (Booting stage) اقدام گرديد.

 

۶-۳-طرح آماري به كار رفته:

اين تحقيق به منظور بررسی اثر سلنيوم در ارتقاء مقاومت به خشکی دو رقم مختلف گندم در قالب طرح اسپليت فاکتوريل در ۴تکرار انجام شد که به ترتيب اهميت ، تنش خشکی و سلنيوم به صورت فاکتوريل در کرتهای اصلی و ارقام گندم در کرتهای فرعی در نظر گرفته شدند.
۴تکرار
(۲*۳*۲*۴) ۲سطح آبياری

۳سطح سلنيوم
۲
رقم
۷-۳-نرم افزارهاي آماري به كار رفته:

جهت پردازش داده هاي اوليه و تجزيه و تحليل داده ها از نرم افزارهاي MSTATC ، SPSS، MINITAB ، SAS و EXCEL استفاده گرديد.

۸-۳-نقشه طرح به شکل زير می باشد:

تکرار يکم
a1b1 a2b2 a1b2 a2b1 a2b3 a1b3
V1 V2 V2 V1 V2 V1 V1 V2 V2 V1 V1 V2

تکرار دوم
a2b2 a1b2 a1b1 a1b3 a2b1 a2b3
V2 V1 V2 V1 V1 V2 V1 V2 V2 V1 V1 V2

تکرار سوم
a2b3 a2b2 a1b2 a1b1 a1b3 a2b1
V2 V1 V2 V1 V1 V2 V1 V2 V2 V1 V1 V2

تکرار چهارم
a1b3 a2b1 a1b1 a1b2 a2b2 a2b3
V2 V1 V1 V2 V2 V1 V1 V2 V2 V1 V2 V1

۹-۳- عمليات داشت:

بلافاصله پس ازکاشت بذر ، آبياری نشتی انجام گرديد. با توجه به بارندگی زياد در پاييز وزمستان سال ۸۵ ، هيچگونه آبياری ديگری تا بهار سال ۸۶ صورت نپذيرفت. کنترل علفهای هرز نيز به صورت مکانيکی و وجين توسط کارگر به طرز يکنواخت در کليه کرتها انجام گرديد. همچنين در ۲۲ ارديبهشت ماه ۸۶ نسبت به دفع آفات نباتی اقدام لازم صورت گرفت.

۱۰-۳-عمليات برداشت:

دو هفته پس از محلول پاشی سلنيوم اقدام به جمع آوری نمونه برگهای هر کرت و کرتهای فرعی جهت ارائه به آزمايشگاه به منظور اندازه گيری ميزان آنزيمهای آنتی اکسيدانت و برخی بيومارکرها گرديد.
عمليات برداشت در تيرماه سال ۸۶ و پس از خشک شدن رسيدن کامل فيزيولوژيکی بوته ها انجام گرديد. روش کار بدين صورت بود که از هر کرت از دو خط کناری(حاشيه ها) و همچنين از ۵/۰متر از هر طرف رديف نيز به دليل جلوگيری از اثر حاشيه ای صرف نظر گرديد.
از سه رديف ميانی باقيمانده ، ۲ رديف به منظور ارزيابی عملکرد از يک رديف برای ارزيابی اجزای عملکرد از قبيل تعداد پنجه ، طول سنبله ، تعداد سنبله ها در هر بوته ها استفاده گرديد. پس از برداشت و دسته بندی محصول هر کرت روی هر دسته ، اتيکت هايی نصب گرديد

که معرف شماره تيمار و تکرار بود.

۱۱-۳-توزين محصول:

پس از برداشت دو رديفی که به منظور ارزيابی عملکرد ، کف بر شده بودند ، نمونه های برداشت شده از هر کرت جهت ارزيابی عملکرد ابتدا درون کيسه قرار داده شدند و شماره گذاری گرديدند و سپس تمامی نمونه ها در يک روز توزين شدند و وزن کل رديف محاسبه گرديد و پس از کسر وزن سنبله ها از کل وزن گياهان ، وزن کاه و کلش به دست آمد. در مرحله بعدی با روش کوبيدن اقدام به جدا نمودن بذرها از سنبله گرديد. دانه های استحصال شده به صورت جداگانه در داخل کيسه ها قرار داده شدند و روی آنها برچسب نصب شد و سپس اقدام به توزين آنها گرديد. نتايج حاصله از توزين را كه بر حسب گرم بر ۶/۰ متر مربع بود تبديل به كيلوگرم در هكتار كرديم.

۱۲-۳- محاسبه وزن هزار دانه:

جهت محاسبه وزن هزار دانه اقدام به شمارش ۲۰۰ دانه از هر كرت كه به صورت تصادفي و درهم انتخاب شده بودند، گرديد. سپس با ترازوي ديجيتال وزن ۲۰۰ دانه را به دست آورديم و در ۵ ضرب كرديم تا وزن هزار دانه آنها به دست آيد.

۱۳-۳-اندازه گيري شاخص برداشت (HI):

پس از اينكه يك رديف كاشت را برداشت كرديم ، آنها را در پاكتهاي بزرگ قرار داديم و پاكتها را به مدت ۳۶ ساعت در اتو ۸۰ درجه سانتيگراد قرار داديم تا به طور يكنواخت خ

شك گردد. سپس وزن دانه هاي يك رديف و همچنين وزن كل بوته هاي يك رديف را به دست آورديم ، اقدام به محاسبه شاخص برداشت نموديم. جهت اندازه گيري درصد شاخص برداشت نيز از فرمول ذيل استفاده گرديد:

۱۰۰× HI=

۱۴-۳-وزن ماده خشك كلTDW)):

 

پس از اينكه يك رديف كاشت از هركرت را برداشت كرديم ( به جز اثرات حاشيه اي) و كل بوته هاي يك رديف را وزن كرديم، اعداد به دست آمده كه بر حسب گرم بر ۶/۰ متر مربع بود را تبديل به كيلوگرم در هكتار كرديم و وزن ماده خشك كل را به دست آورديم.

۱۵-۳-ميانگين تعداد پنجه کل:

تعداد ۱۰ بوته از يك رديف از هر كرت را برداشت كرديم. تعداد پنجه هاي هر كدام از بوته ها را شمارش كرديم . پس از جمع تعداد پنجه هاي ۱۰ بوته ، از آنها ميانگين گرفته و ميانگين تعداد پنجه هاي هر بوته از هر كرت را به دست آورديم.

۱۶-۳-ميانگين تعداد پنجه بارور در هر بوته:

تعداد ۱۰ بوته از يك رديف از هر كرت را برداشت كرديم.تعداد پنجه هاي بارور هر كدام از بوته ها را شمارش كرديم.پس از جمع تعداد پنجه هاي بارور ۱۰ بوته ، از آنها ميانگين گرفته و ميانگين تعداد پنجه هاي بارور هر بوته از هر كرت را به دست آورديم.

۱۷-۳-ميانگين طول سنبله در هر کرت:

سنبله هاي برداشت شده از هر رديف هر كرت را جدا نموده و پس از اينكه با خط كش طول سنبله ها را اندازه گرفتيم ، از آنها ميانگين گرفته و ميانگين طول سنبله در هر کرت را محاسبه كرديم.

۲۲-۳-عمليات آزمايشگاهی:

۱-۲۲-۳- اندازه گيري محتواي رطوبت نسبي برگ:

جهت تعيين رطوبت نسبي برگ ابتدا ۱۵ برگ توسعه يافته و جوان را با يك دستمال مرطوب تميز نموده، سپس با ترازوي ديجيتالي آنها را وزن كرده تا وزن تازه برگها را به دست آوريم. نمونه هاي توزين شده را درون ظرف پلاستيكي قرار داده و در داخل هر ظرف به ميزان يكسان آب مقطر ريخته و به منظور اينكه برگها كاملاً در آب قرار گيرند بر روي هر يك از ظرفها به ابعاد مناسب كاغذ صافي قرار مي دهيم. پس از ۲۴ساعت ، برگها را از ظروف در مي آوريم و اجازه مي دهيم آب روي برگهاي آنها خارج شود. سپس وزن اشباع يا آماس برگها را با كمك ترازوي ديجيتالي به دست مي آوريم. پس از توزين،نمونه ها را در آون با دماي ۷۰ الي۸۰ درجه سانتيگراد قرار مي دهيم تا خشك شوند. پس از ۴۸ ساعت،برگهاي خشك شده را توزين كرده و وزن خشك برگها را به دست مي آوريم. سپس با استفاده از رابطه زير ، درصد محتواي رطوبت نسبي برگ را محاسبه مي كنيم :
۱۰۰×( وزن خشك – وزن اشباع/وزن خشك – وزن تر )= RWC

۲-۲۲-۳- بررسي هاي آزمايشگاهي:

جهت بررسي درصد جوانه زني و قوه ناميه بذور مورد نظر،دو رقم گندم آذر۲ و پيشتاز در دو سطح پتانسيل اسمزي ۰)ψ و-۸ψ) مورد كشت قرار گرفتند.

۳-۲۲-۳ – طرح آزمايشي به كار رفته:

تحقيقات آزمايشگاهي همزمان با آزمايشهاي مزرعه اي به صورت آزمايش فاكتوريل در قالب طرح پايه كاملاً تصادفي با چهار تكرار انجام گرفت. دو رقم گندم آذر۲ و پيشتاز در دو سطح پتانسيل اسمزي ۰ و ۸- بار در ۴ تكرار به عنوان فاكتورهاي مورد نظر تحت بررسي قرار گرفتند.

۴-۲۲-۳-نحوه كشت بذور در آزمايشگاه:

تعداد ۱۶ عدد پتري ديش براي كشت بذرها در نظر گرفته شد كه ۸عدد از آنها براي كشت بذر آذر۲ و
۸ عدد ديگر به منظور كشت بذر پيشتاز در نظر گرفته شد. در كف تمامي پتري ديشها كاغذ كشت(كاغذ صافي)تعبيه گرديد. سپس تعداد ۲۰ عدد بذر سالم در روي كاغذ هاي كشت قرار داديم و مجدداً يك لايه كاغذ كشت روي آنها قرار داديم. تعداد ۸ عدد آنها كه براي كشت در پتانسيل اسمزي ۰ در نظر گرفته شده بودند را با آب مقطر مرطوب كرديم و در پتري ديشها را بستيم و هر ۳-۲ روز يكبار به منظور حفظ رطوبت ظرفها با پيست آبياري صورت گرفت. براي كشت بذور مورد نظر در پتانسيل اسمزي ۸- بار از ماده مانيتول به ميزانgr/litr 8/58 استفاده گرديد. مقدار ۴/۲۹ گرم مانيتول را در نيم ليتر آب مقطر حل كرديم و با پيست ۸ ظرف باقيمانده را مرطوب

كرديم و هر ۲-۳ روز يكبار به منظور حفظ رطوبت ظرفها با پيست محتوي محلول مانيتول آبياري صورت گرفت.

۵-۲۲-۳- اندازه گيري قوه ناميه:

تعداد بذور جوانه زده در كليه تيمارها در دماي آزمايشگاه (۲۵ درجه سانتيگراد) شمارش و

يادداشت برداري گرديد. سپس درصد بذور جوانه زده محاسبه شد.

۲۳-۳-اندازه گيري فعاليت آنزيم هاي آنتي اكسيدانت(CAT,SOD and GPX) و سطح بيومارکرهای تخريب(MDA, 8-OH-dG and Dityrosine):

محل آزمايش: کليه اندازه گيري های آنزيمهای آنتی اکسيدانت و بيو مارکرهای شيميايي در آزمايشگاه بيوشيمی دانشگاه تربيت معلم واقع در شهرستان کرج انجام گرفت.

۱-۲۳-۳- آماده سازي نمونه ها جهت اندازه گيري پروتئين و آنزيم ها :

براي اندازه گيري آنزيم هاي آنتي اكسيدانت تعداد برگهايي از گياه را جدا كرده و بعد از شستشو با آب مقطر بلافاصله در بافر فسفات تريس ۱۶/۰ مولار با ۵/۷ = PH وارد و خرد كرده و هموژن شد و حجم مشابهي از همان بافرحاوي دي جي تونين و آنزيم هضم كنند ديوار اجازه داده شد تا فرآيند هضم غشاء و ديواره سلول را انجام دهد در پايان مقدار ۵/۰ ميلي ليتر از محلول هموژن براي سنجش پروتئين توسط روش LOWRY (1951) برداشته و مقدار پروتئين آن برحسب ميلي گرم بر ميلي ليتر تعيين گرديد. پس از آن در باقيمانده محلول استخراجي مقدار هر يك از آنزيم ها به روش هاي مخصوص تعيين شد (۸۵).

۲-۲۳-۳-سنجش فعاليت آنزيم كاتالاز :

اندازه گيري كاتالاز بر اساس روش Paglia ( 1987) انجام گرفت. در اين روش شدت واكنش حذف آب اكسيژنه به عنوان سوبسترا ارزيابي شد.
بافر زمينه براي كارحاوي ۱۷/۰ ميلي مول فسفات دي سديك ( ۵/۷ = PH ) همراه ۱۵/۰ مول EDTA و ۱۱/۰ ميلي مول كلريد منيزيم بود. يك واحد فعاليت آنزيم كاتالاز معادل نسبت تبديل آب اكسيژنه در مدت يك دقيقه هنگامي كه واكنش درجه اول پيش برود در نظر گرفته شد (۹۱).

۳-۲۳-۳-سنجش فعاليت آنزيم سوپراكسيد ديسموتاز (SOD )

جهت اندازه گيري آنزيم SOD از روش Misra (1972) استفاده شد. محلول زمينه بافر تريس (Tris Base ) حاوي فسفات دي سديك ( ۲/۷ = PH ) به همراه ۳/۱ ميلي مول (EDTA ) به همراه ۱/۰ ميلي مول كربنات منوسديك تهيه و از اپي نفرين با غلظت ۲۵/۰ ميلي مول به عنوان سوبسترا استفاده شد. سپس مجموعه عصاره به آنها اضافه و تغييرات جذب نوري حاصل از اكسيداسيون اپي نفرين اندازه گيري و به عنوان فعاليت آنزيم ارزيابي شد. از آنزيم استاندارد و خالص براي استاندارد شدن نتايج استفاده گرديد كه هر واحد آن قادر به اكسيداسيون ۵/۰ميلي مول اپي نفرين در يك دقيقه مي باشد (۸۸).

۴-۲۳-۳-سنجش فعاليت آنزيم گلوتاتيون پراكسيداز ( GPX)

اين سنجش بر اساس روش Paglia ( 1987) انجام گرفت. در اين روش عصاره استخراجي به محلول بافرحاوي فسفات منوپتاسيك ۶۵۶ مول و ۷=PH همراه ۲/۱ ميلي مول EDTA و يك ميلي مول NANO3 و ۲ ميلي مول از NADPH وارد شد. سپس به آن ۲ ميلي ليتر گلوتاتيون احياء همراه ۱/۰ ميلي مول از آب اكسيژنه اضافه گرديد. بلافاصله ميزان اكسيداسيون NADPH از طريق تعيين مقدار جذب در ۳۴۰ نانومتر در ۳۰ درجه توسط دستگاه اسپكتروفتومتر اندازه گيري گرديد.

همزمان يك محلول بلانك حاوي تمام مواد فوق بدون حضور عصاره استخراجي براي تصحيح و حذف خطاهاي احتمالي مورد استفاده قرار گرفت. يك واحد از فعاليت آنزيم گلوتاتيون پراكسيد از معادل مقدار آنزيمي كه بتواند يك ميكرومول از سوبسترا NADPH را در يك دقيقه كاتاليز كند در نظر گرفته شده است. براي استاندارد شدن از نمونه آنزيم گلوتاتيون پراكسيداز استاندارد استفاده شد.

 

۵-۲۳-۳-سنجش تغييرات مالون دي آلدئيد:

تنش خشكي اثر تخريبي بر روي پروتئين ، DNA ؛ غشاهاي سلولي و كلروفيل برجا مي گذارد. جهت شناسايي ارقام مقاوم به خشكي در نخود مي توان از بيوماركرهاي مولكولي مانند مالون دي آلدئيد استفاده نمود .
براي سنجش مالون دي آلدئيد ( MDA ) از روش كروماتوگرافي HPLC براساس روش Steven 1988)) استفاده مي گردد. عصاره اي كه براي سنجش استفاده مي شود از روش (۲۰۰۰) Bogdanov بر
اساس واكنش تيوباربتيوريك اسيد با MDA در اسپكتروفتومتر در طول موج ۵۳۲ نانومتر شناسايي و بر اساس سطح زير منحني آن پيك اندازه گيري مي شود.محصول اين واکنش پس از عاری شدن از پروتئين به وسيله تری کلرو استيک اسيد ۱۲ مول به ستون سيليکاژل اکتا دسيل منتقل می شود. پس از به تعادل رسيدن ستون، اين ستون با فاز متحرک شامل فسفات بافر خاصی متانول شستشو می شود و پيک (حداكثر ميزان ) DNA در اسپکترو فتومتر با دتکتور مرئی در طول موج ۵۳۲ نانومتر شناسايی و بر اساس سطح زير منحنی پيک اندازه گيری می گردد. جهت استاندارد كردن ، مالون دي آلدئيد خالص با نسبتهای مختلف در بافر شستشو و منحنی استاندارد رسم می گردد( ۱۹۸۸Steven ).

۶-۲۳-۳-سنجش دی هيدروکسی گوانوزين:

عصاره به دست آمده جهت سنجش ۸-OH-dG بر اساس روش (۱۹۹۹) Bogdanov و BM انجام می شود. در اين مورد، عصاره را از ستون کربن شماره ۸ (C8) عبور داده ، اين ستون مخصوص جذب پورين ها است. پس از به تعادل رسيدن و عبور تمامی حلال موجود در عصاره آنگاه ستون با عبور از فاز متحرک جديد حاوی Tris HCL با PH=8/2 ماده ۸-OH-dG از اين ستون خارج می شود و به ستون جديد کربن ۸ منتقل می گردد. پس از به تعادل رسيدن ، ستون با فاز متحرک حاوی آدنوزين با غلظت ۶۵/۰ مول شستشو می گردد. اين امر سبب جدا شدن اختصاصی ماده مورد نظر به عنوان يک پيک اختصاصی شده به طوری که اين پيک به دستگاه دتکتور از نوع Colometric منتقل و شناسايي می گردد.
جداسازی عصاره برای ( ۸-OH-dG ): بافت مورد نظر توزين و پس از تعيين نسبت کل پروتئين يک قسمت از بافت در محلول بافر فسفات بی کربنات (منو سديک) ۶/۱ مول با ۴/۷ PH=خرد و سپس به سرعت در حضور يخ و شرايط سرد ، همگن می گردد. به محلول همگن ، ماده دی متيل سولفوکسايد به غلظت ۴/۰ مول اضافه می شود. پس از اضافه کردن بافر جديد به نام استات منو سديک با ۶/۵ PH=آن را در حضور آب مقطر به مدت ۶ ساعت دياليز کرده و سپس محتوای باقی مانده به مدت ۱۰ دقيقه در سانتريفيوژ ۱۵۰۰ دور در ثانيه و ۱۵ دقيقه در سانتريفيوژ ۳

۰۰ دور در ثانيه سانتريفيوژ می گردد. محلول ذکر شده در بالا در اسپکتروفتومتر با طول موجهای به ترتيب ۲۸۰ و ۲۶۰ نانومتر جذب می گردد. آنگاه با اضافه کردن تری کلرو استيک اسيد ۳۵/۰ مول از پروتئين عاری می شود. اين محلول پس از سانتريفيوژ با سرعت ۳۰۰ دور در ثانيه به مدت ۱۵ دقيقه سانتريفيوژ شده و محلول ذکر شده در بالا جهت سنجش ۸-OH-dG مورد استفاده قرار می گيرد.

۷-۲۳-۳-سنجش دی تيروزين:

جهت اندازه گيری دی تيروزين ، دو برگ از گياه ، استخراج و آب مقطر شستشو دادهشد و بلافاصله در بافر فسفات تريس ۱۶/۰ مولار با ۵/۷PH= وارد ، خرد و همگن شد. سپس اجازه داده شد با استفاده از حجم مشابهی از همان بافر حاوی ديجيتوتين و آنزيم هضم کننده ديواره ، فرآيند هضم غشاء ديواره سلول صورت گيرد. در پايان مقدار ۵/۰ ميلی ليتر در محلول همگن برای سنجش توسط روش Steven 1978)) برداشته شده و مقدار پروتئين بر اساس ميليگرم بر ليتر تعيين شد. پس از آن در باقيمانده محلول، مقدار دی تيروزين بر اساس روش Steven 1978)) مورد ارزيابی قرار گرفت. در اين روش، ميزان فعاليت بر اساس واکنش به مايع کروماتوگرافی ارزيابی شد. بافر زمينه برای کار، حاوی تريس اسيد کلريدريک با ۲/۷PH= ، ۲/۰ ميلی مول بر ليتر سديم دی سديک بود.

فصل چهارم

نتايج و بحث

Results & Discussion

فعاليت آنزيم هاي آنتي اكسيدانت:

آنزيمهاي آنتي اكسيدانت به عنوان ديوار دفاعي سلولهاي گياهي درمقابل افزايش و تراكم غلظت H2O2 كه منجر به صدمات اكسيداتيو و از بين رفتن سوخت و ساز مي شود عمل نموده و سنجش ميزان فعاليت اين آنزيمها مي تواند به انتخاب ارقام مقاوم به خشكي كمك نمايد .

۱-۱-۴-كاتالاز:

كاتالاز يكي از مهمترين آنزيم هايي است كه درنتيجه پر اكسيد هاي سلولي( در شرايط تنش محيطي ) نقش دارد . آنزيم كاتالاز در اندامكهاي سلولي چون ميتوكندري ، پراكسي زوم و گلي اكسي زوم وجود دارد .
با توجه به نتايج به دست آمده از( جدول۱-۴) بين تيمارهاي آبياري در سطح احتمال ۱% اختلاف معني داري مشاهده شد كه ميزان كاتالاز در شرايط تنش خشكي به شدت افزايش يافت( جدول۱-۴). از نظر سطوح سلنيوم ، كاتالاز در سطح احتمال ۱% اختلاف معني داري از خود نشان داد و بيشترين ميزان فعاليت كاتالاز در شرايط شاهد بود كه ميزان آن u/mg.protein143.611 بود. (شكل ۲-۴ ). در شرايطي كه سلنيوم به ميزان۲۰ ميلي گرم در ليتر محلول پاشي شده بود ميزان كاتالاز به u/mg.protein 113.996 تقليل يافت. در شرايطي كه سلنيوم به

ميزان ۲۵ ميلي گرم در ليتر محلول پاشي شده بود كمترين ميزان كاتالاز ديده شد و ميزان آن u/mg.protein 78.879 بود. همچنين بين ارقام گندم نيز اختلاف معني داري در سطح احتمال ۱% در ميزان كاتالاز مشاهده گرديد و مشخص شد كه رقم آذر ميزان كاتالاز بيشتري داشت. ميانگين ميزان كاتالاز در رقم آذر۲،u/mg.protein 120.065 و در رقم پيشتاز u/mg.protein 104.259 بود(شكل ۳-۴). اثر متقابل آبياري در سلنيوم در سطح احتمال ۱% اختلاف معني داري از خود نشان داد(شكل ۴-۴ و جدول۱-۴).همچنين اثر متقابل آبياري در سلنيوم در رقم نيز در سطح احتمال ۵% داراي اختلاف معني داري بود(شكل ۵-۴ و جدول۱-۴).
با توجه به شكل(۶-۴) بين صفات محتواي رطوبت نسبي برگ و آنزيم كاتالا

ز همبستگي منفي ضعيفي وجود داشت(۲/۰r2=).
همچنين با توجه به شكل(۷-۴) بين آنزيم كاتالاز و آنزيم گلوتاتيون پراكسيداز همبستگي زيادي وجود داشت(۹/۰r2=).
افزايش فعاليت آنزيم CAT جهت كاهش پراكسيداز در تنش هاي مختلف محيطي، در مقاومت گياه نقش مهمي ايفاء مي نمايد. اين آنزيم يكي از آنزيم هايي است كه در تجزيه پراكسيدهاي سلولي(در شرايط تنش محيطي) نقش دارد. نتايج عطايي شيخ(۱۳۸۳) نشانگر اين نكته است كه بين تيمارهاي آبياري در سطح احتمال ۱% اختلاف معني داري وجود دارد و تيمار تنش خشكي با فعاليت ۸۴/۱۰۳ واحد بر گرم پروتئين و تيمار بدون تنش خشكي با فعاليت ۹۵/۵۹ واحد برگرم پروتئين به ترتيب بيشترين و كمترين فعاليت آنزيم CAT را دارند . بر طبق نتيجه گيري عطايي شيخ در بين ژنوتيپ ها اختلاف معني داري مشاهده نگرديد ولي سطوح مختلف سلنيوم براي اين آنزيم اختلاف معني داري در سطح ۱% نشان داد كه با توجه به مقايسه ميانگين در شرايط بدون سلنيوم ۹۴/۸۸ واحد بر گرم پروتئين و در شرايط سلنيوم دار ميزان ۸۵/۷۴ واحد بر گرم پروتئين به ترتيب بيشترين و كمترين مقدار را براي صفت دارا بود كه اين نتايج با نتايج به دست آمده از اين پايان نامه مطابقت دارد..
راماچاندرا(۲۰۰۴) و عمان(۱۳۸۳) و ساعي(۱۳۸۳) و شافعي(۱۳۸۴) نيز به اين نتيجه رسيدند كه در شرايط تنش خشكي فعاليت آنزيم هاي آنتي اكسيدانت افزايش مي يابد.
ديسنا و موتو( ۱۹۸۱، Disna&Motowo ) ميزان فعاليت دو آنزيم كاتالاز و سوپراكسيد را در دو گونه خزه مقاوم و حساس به خشكي در ضمن تنش خشكي بررسي كردند. نتايج اين آزمايش نشان داد كه در گونه مقاوم به خشكي خزه، افزايش تنش خشكي سبب كاهش پراكسيداسيون چربي ها و در عوض افزايش فعاليت دو آنزيم مذكور مي شود و درست عكس نتايج در مورد خزه حساس به خشكي صادق است.
مطالعات ساعي(۱۳۸۳) بر روي سورگوم نشان داد كه تنش خشكي باعث افزايش ميزان فعاليت آنزيم كاتالاز مي گردد و همچنين ارقام مورد مطالعه نيز از نظر فعاليت اين آنزيم اختلاف معني داري داشته اند و رقم اسپيدفيد بيشترين ميزان فعاليت آنزيم و رقم Kfs2 كمترين ميزان فعاليت را داشته است .
مطالعات عمان(۱۳۸۳) برروي آفتابگردان نشان داد كه تنش خشكي باعث افزايش فعاليت آنزيم كاتالاز مي گردد و بين ارقام مورد مطالعه بر روي فعاليت آنزيم كاتالاز هيچ اختلاف معني داري مشاهده نشد. مطالعات شافعي (۱۳۸۴) بر روي سويا نشان داد كه تنش خشكي باعث افزايش فعاليت آنزيم كاتالاز مي گردد و مصرف ۲۱ گرم در هكتار سلنيوم سطح فعاليت اين آنزيم را افزايش مي دهد .
مطالعات كافي و مهدوي دامغاني(۱۳۷۹) بر روي ارقام جو زراعي ، گندم ، سويا و نخود نشان مي دهد كه فعاليت كاتالاز جهت كاهش اثرات بد ناشي از تنش هاي مختلف موثر است .
نتايج كاظمي(۱۳۸۵) نشان مي دهد كه بين ارقام مختلف لوبيا از نظر ميزان فعاليت آنزيم كاتالاز اختلاف معني داري در سطح ۱% وجود دارد . طبق نتايج كاظمي بين تيمار تنش خشكي و شاهد اختلاف معني داري مشاهده نمي شود ولي اثر متقابل بين تيمار آبياري و ارقام در سطح ۵% اختلاف معني داري دارند . كاظمي(۱۳۸۵) همچنين نتيجه گيري كرد كه محلول پاشي سلنيوم با تيمار شاهد اختلاف معني داري از نظر ميزان فعاليت آنزيم كاتالاز ندارد.