بررسی اثر شرایط هیپوکسی بر تغییرات مورفولوژیکی ریشه و میزان پرولین و کربوهیدرات های گیاه نخود

گیاهان عالی برای رشد و متابولیسم به اکسیژن نیاز دارند، لذا وجود اکسیژن کافی در 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. بیش از یک سوم مناطق تحت کشت آبی در دنیا تحت تأثیر شرایط غرقابی قرار دارند و لذا اثرات مخرب تنش هیپوکسی به صورت پراکنده برای همه گیاهان در همه مناطق قابل مشاهده است. عمده کشورهای تولید کننده نخود در مناطق خشک و نیمه خشک قرار دارند و حدود 90 درصد از محصول نخود جهان در شرایط دیم تولید می شود. در ایران نیز به عنوان یکی از مهم ترین کشورهای تولیدکننده نخود، عمده کشت این محصول به صورت دیم انجام می گیرد. در شرایط دیم تنش غرقابی (هیپوکسی) در اوایل رشد و تنش خشکی در انتهای رشد از تنش های عمومی گیاهان یک ساله قلمداد می شود. بنابراین در برخی سال ها به دلیل توزیع نامناسب بارندگی، احتمال وجود تنش غرقابی کوتاه مدت برای نخود خصوصاً در مراحل اولیه رشد در ایران وجود دارد. لذا این تحقیق برنامه ریزی شد تا اثر هیپوکسی کوتاه مدت روی تغییرات مورفولوژیکی ریشه و میزان تغییرات پرولین و کربوهیدرات های گیاه نخود در ریشه و قسمت هوایی در شرایط هیپوکسی و بازیابی مورد بررسی قرار گیرد.با استفاده از نتایج این بررسی می توان ارقامی که تحمل و مقاومت بیشتری به شرایط غرقابی (هیپوکسی) در اوایل دوره رشد دارند را عنوان نمود و در ضمن به برخی از علت ها و مکانیزم های کمکی اشاره نمود. برای انجام این تحقیق، بذر چهار رقم گیاه نخود (ilc482، آرمان، گریت و آزاد) از مرکز تحقیقات دیم ایران تهیه گردید، سپس بذرها پس از ضدعفونی شدن به جهت جوانه زنی به مدت سه روز در تاریکی و در شرایط مرطوب قرار گرفتند. پس از ظهور جوانه ، بذور به گلدان های حاوی پرلیت منتقل و به مدت هفت روز در اتاق کشت در شرایط کنترل شده نگهداری شدند. پس از این مدت گیاهچه ها به محیط هیدروپونیک حاوی محلول غذایی هوگلند انتقال داده شدند. پس از اتمام مرحله ی کاشت، تمامی ظرف های محیط هیدروپونیک توسط پمپ هوا به مدت ده روز به صورت یکسان هوادهی گردیدند. سپس تیمار هیپوکسی به گیاهچه های هیجده روزه از طریق تزریق گاز ازت 9/99% به محیط کشت، به مدت دو و یا چهار روز حسب طرح آماری اعمال گردید. در این مدت از گیاهان شاهد و تحت تنش به صورت روزانه نمونه برداشت شد. جهت بررسی اثر بازیابی پس از تنش، بخشی از گیاهانی که قبلا تحت تنش دو و چهار روزه بودند مجدداً توسط پمپ هوا به مدت یک و سه روز هوادهی گردیدند. این آزمایش به صورت آزمون فاکتوریل، طرح کامل تصادفی با سه تکرار انجام گرفت. پارامترهای مختلف از جمله تغییرات آناتومیکی ریشه، میزان وزن تر و خشک، پرولین، کربوهیدرات های محلول و احیاء ریشه و بخش هوایی در همه ی نمونه های برداشت شده مورد سنجش قرار گرفت. برش گیری از نمونه های گیاهی به جهت بررسی تغییرات آناتومیکی ریشه به صورت دستی و از 3-1 سانتی متری نزدیک طوقه انجام گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که پس از اعمال تنش هیپوکسی، وزن خشک ریشه و بخش هوایی چهار رقم نخود در مقایسه با گیاهان شاهد کاهش معناداری را نشان داد. در مقابل، میزان پرولین در پایان زمان تنش دو و چهار روزه در ریشه و بخش هوایی افزایش یافت که میزان این افزایش در تنش هیپوکسی چهار روزه به مراتب بیشتر از تنش دو روزه بود. در ضمن میزان کربوهیدرات های محلول و احیاء در شرایط تنش به طور معنی داری نسبت به گیاهان شاهد افزایش یافت. علاوه براین، مطالعه آناتومیکی ریشه گیاهان شاهد و گیاهان تیمار شده با تنش هیپوکسی نشان داد که تنش هیپوکسی باعث ایجاد تغییرات آناتومیکی در ریشه گیاهان رشد یافته در شرایط هیپوکسی می شود. گیاهان شاهد، دارای سلول های سالم و کروی شکل، فضاهای بین سلولی و دیواره های سلولی کاملاً مشخص و سالم هستند. در حالی که گیاهانی که تحت هیپوکسی قرار داشتند دارای سلول های بی نظم با دیواره در حال از هم گسیختن، فضاهای بین سلولی نسبتاً بزرگ و دیواره سلولی به شدت نازک شده که در مواردی نیز تخریب شده بود مشاهده شد. این حالت بیانگر شکل گیری آئرانشیم بوده که در رقم گریت در مقایسه با سایر ارقام مشخص تر بود. همچنین تنش هیپوکسی باعث کاهش ضخامت نوار کاسپاری لایه آندودرم شد که میزان کاهش در تنش چهار روزه بیشتر بود. در بازیابی یک روزه پس از تنش هیپوکسی اثرات تنش ادامه داشت، به طوری که بازیابی یک روزه نتوانست از کاهش وزن تر و خشک ریشه و بخش هوایی، افزایش میزان پرولین، کربوهیدرات های محلول و احیاء، شکل گیری آئرانشیم و کاهش ضخامت نوار کاسپاری جلوگیری کند. در مقابل، بازیابی سه روزه تا حدودی توانست اثرات تنش هیپوکسی را بهبود دهد و باعث افزایش وزن ترو خشک ریشه و بخش هوایی، کاهش میزان پرولین، کربوهیدرات های محلول و احیاء، بهبود وضعیت سلول های کورتکس و افزایش ضخامت نوار کاسپاری در مقایسه با دوره هیپوکسی و دوره بازیابی یک روزه شد. با توجه به این مشاهدات می توان نتیجه گرفت که تنش غرقابی سبب کاهش وزن تر و خشک ریشه و بخش هوایی و افزایش میزان پرولین، میزان کربوهیدرات های محلول و احیاء، از یک طرف و از طرف دیگر سبب تغییر نظم و تخریب سلول های کورتکس و کاهش ضخامت نوار کاسپاری می شود که این وقایع در ارقام مختلف نخود متفاوت است. در بین چهار رقم نخود مورد ارزیابی می توان عنوان نمود که رقم آرمان نسبت به هیپوکسی حساس تر و رقم گریت مقاوم تر است.