اثر هیپوکسی بر روی پایداری غشاء پلاسمایی ریشه و برگ گیاه آفتابگردان

گیاهان عالی برای رشد و متابولیسم به اکسیژن نیاز دارند، لذا اکسیژن کافی منطقه ی ریزوسفر برای سلامت سیستم ریشه و حداکثر رشد گیاه ضروری است. منطقه ی ریزوسفر به طور متداول به دلایلی از جمله غرقابی خاک، تراکم خاک، آبیاری زیاد یا زهکشی ضعیف در معرض هیپوکسی موقت قرار می گیرد. تنش هیپوکسی با ایجاد تنش اکسیداتیو به عنوان یک عامل محدود کننده ی رشد و محصول در سرتاسر جهان به ویژه مناطق پر باران، مورد توجه می باشد. مطالعات متعدد روی میزان اکسیژن محلول های غذایی و ریزوسفر گیاه نشان می دهد که هوادهی ناکافی تاثیر سوء زیادی بر روی رشد، نمو و بقاء گیاه دارد. آفتابگردان یکی از مهمترین گیاهان زراعی روغنی در جهان است و دارای حدود 50-40 درصد روغن با کیفیت مطلوب می باشد و حدود یک سوم از سطح زیر کشت دانه های روغنی در ایران را به خود اختصاص داده است. با توجه به این که استان های گلستان و مازندران بیشترین سطح زیر کشت این گیاه را داشته و این استان ها جزء مناطق پر باران بوده و عدم یکنواختی در میزان و مقدار بارندگی در این مناطق باعث غرقابی موقت می گردد، لذا با انجام این تحقیق سعی گردید اثر هیپوکسی کوتاه مدت روی پایداری غشاء سلول های ریشه و برگ این گیاه و مقایسه ارقام مقاوم تر نسبت به شرایط هیپوکسی مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور، بذر چهار رقم گیاه آفتابگردان (لاکومکا، رکورد، پروگرس و هایسان33) از مرکز تحقیقات دانه های روغنی اصفهان تهیه گردید، بذرها پس از ضدعفونی به جهت جوانه زنی به مدت 3 روز در تاریکی در شرایط مرطوب قرار گرفتند. پس از ظهور جوانه ، بذور به گلدان های حاوی پرلیت منتقل و به مدت 4 روز در اتاق کشت در شرایط کنترل شده نگهداری شدند. پس از این مدت گیاهچه های 6 روزه به محیط هیدروپونیک حاوی محلول غذایی تمام قدرت هوگلند انتقال داده شدند. پس از اتمام مرحله ی کاشت، تمامی ظرف های محیط هیدروپونیک به مدت 10 روز به صورت یکسان توسط پمپ هوا، هوادهی گردیدند. سپس تیمار هیپوکسی به گیاهچه های 17 روزه از طریق تزریق گاز ازت 9/99% به محیط کشت، به مدت 4 روز اعمال گردید. در این مدت از گیاهان شاهد و تحت تنش روزانه نمونه برداشت می شد. جهت اثر بازیابی بخشی از گیاهان پس از 2 و 4 روز تنش مجددا توسط پمپ هوا، هوادهی گردیدند. زمان بازیابی به مدت 4 روز ادامه یافت. 2 و 4 روز پس از شروع بازیابی علاوه بر دوره ی تنش، نمونه برداشت شد. این آزمایش به صورت طرح فاکتوریال کامل تصادفی با 3 تکرار انجام گرفت. پارامترهای مختلف از جمله وزن تر و خشک، مالون دآلدهید (mda)، نشت الکترولیت، جریان پروتون و پروتئین کل برگ و ریشه در همه ی نمونه های برداشت شده مورد سنجش قرار گرفت. پس از اعمال تنش هیپوکسی، وزن خشک ریشه و بخش هوایی چهار رقم کاهش معناداری را نشان داد. لیکن پاسخ ارقام مختلف آفتابگردان نسبت به تنش هیپوکسی اختلاف معناداری را داشت. به طوری که میزان کاهش وزن خشک ریشه در ارقام لاکومکا و پروگرس کم و یکنواخت (حدود 18%) و در ارقام رکورد و هایسان 33 زیاد و غیر یکنواخت بود (به ترتیب 4/49 و 1/36 درصد) و در بخش هوایی حداکثر کاهش را در روز سوم مشاهده نمودیم به طوری که بیشترین و کمترین کاهش وزن خشک بخش هوایی به ترتیب در رقم هایسان 33 (5/24%) و لاکومکا (7/9%) قابل بیان است. هر دو دوره ی بازیابی (بازیابی پس از دو و چهار روز تنش) منجر به کاهش معنادار وزن خشک ریشه و بخش هوایی گردید و با افزایش روز های بازیابی میزان کاهش، افزایش می یابد همچنین میزان کاهش طی دوره ی بازیابی بیشتر از دوره ی تنش هیپوکسی بود. طبق نتایج به دست آمده طی بازیابی پس از دو روز تنش در ریشه و بخش هوایی بیشترین میزان کاهش در رقم رکورد و کمترین کاهش در ارقام لاکومکا و پروگرس قابل بیان است. پس از تنش هیپوکسی شاهد افزایش معنادار تولید mda در ریشه و برگ چهار رقم آفتابگردان بودیم. در ریشه بیشترین میزان mda در اوایل تنش واقع گردید، به طوری که بیشترین و کمترین افزایش به ترتیب در رقم رکورد (6/170%) و لاکومکا (3/42%) قابل بیان است. در برگ، با افزایش روزهای تنش میزان mda در ارقام لاکومکا و پروگرس نسبت به شاهد افزایش می یابد لیکن در ارقام رکورد و هایسان33 این میزان کاهش می یابد و بیشترین و کمترین افزایش نسبت به شاهد به ترتیب در رقم لاکومکا (1/151%) و هایسان33 (6/9%) قابل بیان است. طی دوره ی بازیابی میزان mda ریشه و برگ چهار رقم آفتابگردان با افزایش روزهای بازیابی کاهش می یابد و به میزان شاهد نزدیک می گردد. سرعت این روند در برگ و ریشه و میان ارقام متفاوت است. تنش هیپوکسی منجر به افزایش معنادار میزان نشت الکترولیت (el) ریشه و برگ چهار رقم گردید. به طور کلی با افزایش روزهای تنش میزان نشت الکترولیت ریشه و برگ با وجود بیشتر بودن از مقدار گیاهان کنترل، کاهش می یابد. بیشترین میزان نشت الکترولیت ریشه در اوایل تنش مشاهده شد و بیشترین و کمترین افزایش نشت الکترولیت ، در ریشه به ترتیب در رقم پروگرس (7/11%) و لاکومکا (7%) و در برگ به ترتیب در رقم هایسان33 (5/14%) پروگرس (4/11%) قابل ذکر می باشد. طی بازیابی نشت الکترولیت ریشه و برگ با افزایش روزهای بازیابی به طور معناداری کاهش می یابد و به میزان شاهد نزدیک می گردد. با اعمال تنش میزان جریان پروتون ریشه نسبت به شاهد افزایش یافته، و به طور کلی حداکثر افزایش، سه روز پس از تنش ملاحظه گردید. بیشترین و کمترین افزایش نشت پروتون ریشه نسبت به شاهد به ترتیب در رقم لاکومکا (5/68 %) و رکورد (2/6 %) قابل ذکر است. بازیابی پس از دو روز تنش تغییر معناداری در میزان نشت پروتون ریشه در مقایسه با میزان شاهد نداشت، در حالی که بازیابی پس از چهار روز تنش منجر به کاهش جریان پروتون و نزدیک شدن به میزان شاهد گردید. تنش هیپوکسی منجر به افزایش میزان پروتئین ریشه و برگ گردید، در ریشه بیشترین و کمترین افزایش پروتئین به ترتیب در ارقام لاکومکا (5/129%) و رکورد (5/74%) و در برگ بیشترین و کمترین افزایش میزان پروتئین نسبت به شاهد به ترتیب در در ارقام رکورد (492%) و لاکومکا (34%) قابل بیان است. پاسخ ارقام در بازیابی متفاوت از یکدیگر بود. به طور کلی، هوادهی مجدد در برگ منجر به کاهش میزان پروتئین و نزدیک شدن به مقادیر شاهد گردید. از مشاهدات این پژوهش می توان بیان نمود که آسیب غشاء پلاسمایی منجر به کاهش وزن خشک ریشه و بخش هوایی در چهار رقم آفتابگردان گردیده است، به طوری که نشانه های آسیب غشاء پلاسمایی از جمله افزایش میزان مالون دآلدهید، افزایش نشت الکترولیت و افزایش جریان پروتون قابل مشاهده می باشد. همچنین افزایش در میزان پروتئین ریشه و برگ نسبت به شاهد را می توان به بالارفتن آنزیم های آنتی اکسیدانت نسبت داد. به طور کلی در مقایسه ی پاسخ های متفاوت چهار رقم نسبت به تنش هیپوکسی، می توان بیان نمود که ارقام لاکومکا و پروگرس تحمل بیشتری را نسبت به ارقام رکورد و هایسان33 از خود نشان دادند.