
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,605,201 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,198,650 |
بررسی جوانه زنی و فعالیت آنتیاکسیدانتهای آنزیمی و غیرآنزیمی کلیدی دخیل در زوال بذر نخود در طی انبارداری طبیعی و زوال مصنوعی | ||
مجله تولید گیاهان زراعی | ||
مقاله 4، دوره 11، شماره 1، خرداد 1397، صفحه 51-71 اصل مقاله (1.55 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejcp.2018.10594.1834 | ||
نویسندگان | ||
مهدی شعبان* 1؛ فرشید قادری فر2؛ حمیدرضا صادقی پور3؛ احد یامچی4 | ||
1دانش آموخته دکتری علوم و تکنولوژی بذر، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد بروجرد، دانشگاه آزاد اسلامی، بروجرد، ایران | ||
2هیات علمی داشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
3هیات علمی دانشگاه گلستان | ||
4هیات علمی دانشگاه علوم کشاورزی گرگان | ||
چکیده | ||
شرایط نامناسب محیطی و همچنین شرایط انبارداری بذر میتواند زمینه ساز وقوع برخی تنشها از قبیل تنش اکسیداتیو با تولید اکسیژن در بذور و سایر بافتهای گیاهی گردد. شبکه دفاعی گونههای فعال اکسیژن مشتمل بر آنزیمهای آنتیاکسیدانت، آنتیاکسیدانتهای غیرآنزیمی و آنزیمهای دخیل در تولید گونههای فعال اکسیژن بوده که مسئول نگهداری این گونههای فعال اکسیژن در حد بسیار اندکی بوده و غیر خسارتزا میباشند. در گیاهان، آنتی اکسیدانتها غیر آنزیمی از قبیل پرولین و آسکوربیک اسید و همچنین آنتیاکسیدانتهای آنزیمی از قبیل سوپراکسید دیسموتاز، پروکسیداز، کاتالاز، آسکوربات پروکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز به عنوان یک تیم دفاعی در این زمینه شناخته شدهاند که با همکاری هم سلولهای گیاهی را از خسارت اکسیداتیو محافظت میکنند. از این رو، این تحقیق به منظور بررسی اثر زوال مصنوعی و انبارداری طبیعی بر کارکرد سامانههای آنتیاکسیدانی آنزیمی و غیرآنزیمی بذور نخود اجرا شد. مواد و روشها: این آزمایش به منظور بررسی اثر زوال مصنوعی و انبارداری طبیعی بر سامانههای آنتیاکسیدانی آنزیمی و غیرآنزیمی بذور نخود در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در سال 1394 انجام شد. آزمایش به صورت طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار اجرا گردید. تیمارها شامل انبارداری طبیعی به مدت دو و چهار سال و زوال مصنوعی یک تا پنج روزه از طریق آزمون پیری تسریع شده به همراه تیمار شاهد بودند. برای انجام آزمون تسریع پیری بذرها درون جعبههای پلاستیکی و روی توری سیمی قرار گرفته و در شرایط دمای 43 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 100 درصد به مدت یک تا پنج روز قرار گرفتند. برای تیمارهای زوال طبیعی نیز از بذوری که به مدت دو و چهار سال در شرایط طبیعی انبار نگهداری شده بودند استفاده گردید. پس از اعمال تیمارها، آزمون جوانهزنی انجام و فعالیت آنتیکسیدانتهای آنزیمی و غیرآنزیمی اندازهگیری شد. آنالیز آماری دادهها نیز با نرمافزار SAS انجام شد. یافتهها: نتایج نشان داد در شرایط زوال مصنوعی با افزایش تعداد روزهای زوال درصد جوانهزنی بذور کاهش و پراکسیداسیون لیپید و همچنین تولید پراکسید هیدروژن و هدایت الکتریکی افزایش یافت. درصد جوانهزنی در زوال تسریع شده نسبت به انبارداری طبیعی کاهش بیشتری داشت. در شدتهای پایین زوال مصنوعی تا سه روز تجمع پرولین بیشتر از نمونههای مربوط به تیمار انبارداری طبیعی بود ولی میزان تجمع آن در انبارداری طبیعی بیشتر از تیمارهای زوال مصنوعی 4 و 5 روز زوال بود. تولید پرولین در تیمار انبارداری طبیعی با افزایش مدت زمان انبارداری افزایش یافته ولی تولید آسکوربیک اسید در این تیمار کاهش یافت. زوال سبب تغییر در کارکرد آنزیمهای کاتالاز، پراکسیداز، آسکوربات پروکسیداز، سوپراکسیدیسموتاز و گلوتاتیون ردوکتاز شد. با افزایش شدت زوال مصنوعی تا سه روز فعالیت آنزیمهای کاتالاز، سوپراکسیدیسموتاز و گلوتاتیون ردوکتاز افزایش یافت. فعالیت آنزیم پروکسیداز و آسکوربات پروکسیداز نیز در زوالهای کمتر افزایش یافت ولی با ادامه شدت زوال میزان فعالیت آنها کاهش یافت. در تیمارهای انبارداری طبیعی با افزایش مدت زمان انبارداری از میزان فعالیت این آنزیمها کاسته شد. نتیجهگیری: با مقایسه زوال مصنوعی و انبارداری طبیعی نتایج نشان داد که شدتهای کمتر زوال مصنوعی نسبت به انبارداری طبیعی خسارت کمتری را به سامانه آنتیاکسیدانی آنزیمی و غیرآنزیمی وارد میکند ولی با افزایش شدت زوال مصنوعی تا 5 روز تجمع گونههای فعال اکسیژن بر این سامانهها غلبه نموده و قادر به پالایش آنها نبوده و خسارت به بذور در این تیمارها بیشتر از تیمارهای انبارداری طبیعی بود. در شرایط انبارداری طبیعی آنزیمهای سوپراکسید دیسموتاز و گلوتاتیون ردوکتاز نسبت به شرایط زوال مصنوعی 4 و 5 روز فعالیت بیشتری داشته و نقش مهمتری نسبت به سه آنزیم دیگر در سمیتزدایی گونههای فعال اکسیژن و تخفیف زوال بذور دارند. در زوال مصنوعی 4 و 5 روز فعالیت آنزیمهای کاتالاز و پراکسیداز نسبت به انبارداری طبیعی بیشتر بوده و نقش آنها در این زمینه پررنگتر میشود. | ||
کلیدواژهها | ||
انبارداری؛ جوانهزنی؛ گونههای فعال اکسیژن و پراکسیداسیون لیپیدی | ||
مراجع | ||
Akhter, F.N., Kabir, G., Mannan, M.A., and Shaheen, N.N. 1992. Aging effect of wheat and barley seeds upon germination mitotic index and chromosomal damage. J. Islamic Acad. Sci., 5: 44-48. 2. Alscher, R.G. 1989. Biosynthesis and antioxidant function of glutathione in plants. Plant physiol., 77: 457-464. 3. Bailly, C. 2004. Active oxygen species and antioxidants in seed biology. Seed Sci. Res., 14: 93-107. 4. Bailly, C., Benamar, A., Corbineau, F., and Come, D. 1996. Changes in malondialdehyde content and in superoxide dismutase, catalase and glutathione reductase activities in sunflower seeds as related to deterioration during accelerated aging. Physiol. Planta., 97: 104–110. 5. Bates, L.S., Walden, R.P., and Teave, I.D. 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant. Soil., 39: 205-207. 6. Cakmak, T., Atici, O., Agar, G., and Sunar, S. 2010. Natural aging-related biochemical changes in alfalfa (Medicago Sativa L.) seeds stored for 42 years. Int. Res. J. Plant Sci., 1(1): 1-6. 7. Chance, B., and Maehly, A.C. 1955. Assay of catalase and peroxidases. Methods Enzymol., 2: 764-775. 8. Chiu, K.Y., Wang, C.S., and Sung, J.M. 1995. Lipid peroxidation and peroxide scavenging enzymes associated with accelerated aging and hydration of watermelon seeds differing in ploidy. Physiol. Plant., 94: 441–446. 9. Du, Z., and Bramlage, W.J. 1992. Modified thiobarbituric acid assay for measuring lipid oxidation in sugar-rich plant tissue extracts. J. Agric. Food Chem., 40: 1566-1570. 10. Fessel, S.A., Vieira, R.D., Cruz, M.C.P., Paula, R.C., and Panobianco, M. 2006. Electrical conductivity testing of corn seeds as influenced by temperature and period of storage. Pesqui. Agropecu. Brasil., 41: 1551–1559. 11. Ghaderi-far, F., Soltani, A., and Sadeghipour, H.R. 2014a. Biochemical changes in pumpkin seeds during ageing: lipid peroxidation and membrane damages. J. Plant Biol., 6(20): 69- 112. (In persion) 12. Ghaderi-far, F., Soltani, A., and Sadeghipour, H.R. 2014b. Changes in soluble carbohydrates and reactive oxygen species scavenger enzymes activity in pumpkin seeds during storage in different temperatures and seed humilities. J. Plant Produc., 7(1): 157-179. (In persion) 13. Ghiazdowska, A., Krasuska, U., and Bogatek, R. 2010. Dormancy removal in apple embryos by nitric oxide or cyanide involves modifications in ethylene biosynthetic pathway. Plant. 232: 1397-1407. 14. Gill, S.S., and Tuteja, N. 2010. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiol. Biochem., 48: 909-930. 15. Goel, A. and Sheoran, I.S. 2003. Lipid peroxidation and peroxide-scavenging enzymes in cotton seeds under natural ageing. Biologia Planta., 46: 429–434. 16. Goel, A., Coel, A.K., and Sheoran, I.S. 2003. Changes in oxidative stress enzymes during artificial ageing in cotton (Gossypium hirsutum L.) seeds. J. Plant Physiol., 160: 1093-1100. 17. Govender, V., Aveling, T.A.S., and Kritzinger, Q. 2008. The effect of traditional storage methods on germination and vigor of maize (Zea mays L.) from northern KwaZulu-Natal and southern Mozambique. Sout. Afric. J. Bot., 74: 190–196. 18. Hampton, J.G., and Tekrony, D.M. 1995. Handbook of Vigor Test Methods. The International Seed Testing Association, Zurich, 117p. 19. Heath, R.L., and Packer, L. 1968. Photoperoxidation in isolated chloroplast: kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Biochem. Biophys., 12: 189-198. 20. Hoekstra, F.A., Golovina, E.A., and Buitink, J. 2001. Mechanisms of plant desiccation tolerance. Trends in Plant Sci., 6: 431–438. 21. Hu, D., Ma, G., Wang, Q., Yao, J.H., Wang, Y., and Pritchard, H. 2012. Spatial and temporal nature of reactive oxygen species production and programmed cell death in elm (Ulmus pumila L.) seeds during controlled deterioration. Plant Cell. Envi., 35: 2045–2059. 22. ISTA. 2012. International Rules for Seed Testing, Bassersdorf: International Seed Testing Association. 23. Kalpana, R., and Madhava-Rao, K.V. 1996. Lipid changes during accelerated ageing of seeds of pigeonpea (Cajanus cajan L.) Millsp cultivars. Seed Sci. Technol., 24: 475-483. 24. Kibinza, S., Vinel, D., Côme, D., Bailly, C., and Corbineau, F. 2006. Sunflower seed deterioration as related to moisture content during ageing, energy metabolism and active oxygen species scavenging. Physiol. Planta., 128: 496–506. 25. Kishor, P.B.K. and Dange, V. 1990. Sucrose metabolism in callus-cultures of cotton during growth. Indian J. Exp. Bot., 28: 352–355. 26. Kong, L., Huo, H., and Moa, P. 2015. Antioxidant response and related gene expression in aged oat seed. Frontiers. Plant Sci., 6: 1-9. 27. Kong, Q., Mao, P.S., Yu, X.D., and Xia, F.S. 2014. Physiological changes in oat seeds aged at different moisture contents. Seed Sci. Technol., 42: 190–201. 28. Lehner, A., Mamadou, N., Poels, P., Come, D., Bailly, C., and Corbineau, F. 2008. Change in soluble carbohydrates, lipid peroxidation and antioxidant enzyme activityes in the embryo during aging in wheat grains. J. Cereal Sci., 47(3): 555-565. 29. McDonald, M.B. 1999. Seed deterioration: physiology, repair, and assessment. Seed Sci. Technol., 27: 177-237. 30. Minami, M., and Yoshikawa, H. 1979. A simplified assay method of superoxide dismutase activity for clinical use. Clin. Chim. Acta., 92: 337–342. 31. Mira, S., Estrelles, E., and González-Benito, M.E. 2015. Effect of water content and temperature on seed longevity of seven Brassicaceae species after 5 years of storage. Plant Biol., 17: 153–162. 32. Moller, I.M., Jensen, P.E., and Hansson, A. 2007. Oxidative modifications to cellular components in plants. Ann. Rev. Plant Biol., 58: 459–481. 33. Morrison, D.A., Auld, T.D., Rish, S., Porter, C., and McClay, K. 1992. Patterns of testaimposed seed dormancy in native Australian legumes. Ann. Botany., 70: 157-163. 34. Murthy, U.M.N., Kumar, P.P., and Sun, W.Q. 2003. Mechanisms of seed ageing under different storage conditions for Vigna radiate (L.)Wilczek: lipid peroxidation, sugar hydrolysis, Maillard reactions and their relationship to glass state transition. J. Exp. Bot., 54: 1057-1067. 35. Nakano, Y., and Asada, K. 1981. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplast. Plant Cell Physiol., 22: 867-880. 36. Narayana, U.M., and Wendell, Q.S. 2000. Protein modification by amadori and maillard reactions during seed storage: roles of sugar hydrolysis and lipid peroxidation. J. Exp. Bot., 348: 1221-1228. 37. Nkang, A., and Umoh, E.O. 1997. Six month storability of five soybean cultivars as influenced by stage of harvest, storage temperature and relative humidity. Seed Sci. Technol., 25: 93-99. 38. Oliveira, J.T.A., Andrade, N.C., Martins-Miranda, A.S., Soares, A.A., Gondim, D.M.F., and Araujo, J.H. 2012. Differential expression of antioxidant enzymes and PR-proteins in compatible and incompatible interactions of cowpea (Vigna unguiculata) and the root-knot nematode Meloidogyne incognita. Plant Physiol. Biochem., 51: 145–152. 39. Poori, K., Akbari, F., and Ghaderi-far, F. 2013. Response of cotton aged seeds to salinity in germination and seedling growth stages. J. Plant Produc., 2(19): 53-97. (In persion) 40. Priestley, D.A. 1986. Seed ageing. Cornell University Press, Ithava, New York. 41. Qaderi, M.M., Cavers, P.B., and Bernards, M.A. 2003. Pre- and post-dispersal factors regulate germination patterns and structural characteristics of Scotch thistle (Onopordum acanthium) cypselas. New Phytol., 159: 263–278. 42. Roozrokh, M., and Ghasemigolezani, K. 1999. Effect of seed ageing on emergence, yield and yield components in tow chickpea cultivars under complete and limited irrigation. M.Sc. thesis in agronomy. Tabriz University. Tabriz, Iran. (In persion) 43. Sgherri, C.L.M., Liggini, B., Puliga, S., and Navari-Izzo, F. 1994. Antioxidant system in Sporoblus stapfianus. Changes in response to desiccation and rehydration, Phytochem. 35: 61-565. 44. Soltani, A., Gholipoor, M., and Zeinali, E. 2006. Seed reserve utilization and seedling growth of wheat as affected by drought and salinity. Env. Exp. Bot., 55: 195-200. 45. Spanò, C., Castiglione, M.R., Bottega, S., and Grilli, I. 2004. Natural ageing of wheat seeds. Current Top. Plant Biol., 5: 89–94. 46. Sun, W.Q., and Leopold, A.C. 1994. Glassy state and seed storage stability: A viability equation analysis. Ann. Bot., 74: 601-604. 47. Sung, J.M., and Chiu, C.C. 1995. Lipid peroxidation and peroxide-scavenging enzymes of naturally aged soybean seed. Plant Sci., 110: 45-52. 48. Tahmasebi, B., Ghaderi-far, F., Sadeghipour, H.R., and Galeshi, S. 2015. Effect of accelerate germination traits, lipids and lipid hydroperoxide in sunflower seeds. J. Plant Proc. Func., 4(12): 73-83. (In persion) 49. Taniguchi, N., Kinoshita, N., Arai, K., Iizuka, S., Usui, M., and Naito, T. 1989. Inactivation of erythrocyte Cu-Zn-superoxide dismutase through non-enzymatic glycosylation. Prog. Clinic. Boil. Res., 304: 277-290 50. Tavakolafshari, R., Ghasem, F., Majnoonhosseini, N., Alizadeh, H., and Bihamta, M.R. 2008. Effect of seed ageing on germination traits and catalase and peroxidase antioxidant activity in barley genotypes. J. Iranian Agric. Sci., 37(2): 337-346. (In persion) 51. Tina, X., Song, S., and Lei, Y. 2008. Cell death and reactive oxygen species metabolism during accelerated ageing of soybean axes. Russ. J. Plant Physiol., 55: 33-40. 52. Wojtyla, Ł., Garnczarska, M., Zalewski, T., Bednarski, W., Ratajczak, L., and Jurga, S. 2006. A comparative study of water distribution, free radical production and activation of antioxidative metabolism in germinating pea seeds. J.Plant Physiol., 163: 1207–1220. 53. Zamani, A., Sadatnoori, S.A., Tavakolafshari, R., Irannejad, H., Akbari. Gh.A., and Tavakoli, A. 2011. Atudy on lipid peroxidation and activity of some antioxidant enzymes in safflower seeds under accelerated and natural ageing. Iranian J. Crop Sci., 41(3): 545-555. (In persion) 54. Zhang, M., Zhuo, J.J., Wang, X., Wu, S., and Wang, X.F. 2010. Optimizing seed water content: relevance to storage stability and molecular mobility. J. Integ. Plant Boil., 52: 324– 33. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 693 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 730 |