مقادیر درصهد نشهت یهونی و درصهد خسهارت یهخزدگهی وبیشترین مقادیر کلروفیل و مؤلفههای فلورسنس کلروفیل در دمای 25- درجه سانتیگراد، بهترتیب بیشترین تحمهل بهه سهرما را نشهاندادند. کمترین تحمل به سرما، در ارقام ‘چاندلر’ و ‘تنسی بیوتی’ با بیشترین درصد نشت یونی و درصد خسارت یخزدگهی و کمتهرینمقادیر کلروفیل و مؤلفههای فلورسنس کلروفیل در دماهای پایین مشاهده شد.
کلید واژه ها: توتفرنگی، خسارت یخزدگی، غربالگری، فلورسنس کلروفیل، نشت یونی
Email: man.gholami@gmail.com نویسنده مسئول *
مقدمه
آستانه تحمل به سرمای زمسهتان، عامهل کلیهدی در تعیهینپراکنش جغرافیایی گیاهان است. توتفرنگی Fragaria ×)ananassa Duch.) که به دلیل مزیتهای نسبی فراوان، از مهمترین میوههای ریز در دنیا بهه شهمار مهیرود، بهه دلیهلناپایداری پوشش برف بهویژه در شهرای متغیهر سهالههایاخیر، به سرمای زمستان آسهیب پهذیر شهده اسهت [19]. در من اطق معتدل ه فق دان مقاوم ت زمس تانه و ب ه دنب ال آن ،ناپایداری عملکرد از محدودیتهای اصلی در تولید تجاری توتفرنگی میباشد [29، 35].
وقوع نامنظم سرما و شدت سرمای غیرقابل پهیش بینهیدر زمستانهای مورد آزمهایش، گهزینشههای اصهلاحی درشرای طبیعی را محدود کرده است، لذا توسعه روشههایآزمایشگاهی تحت شرای کنترل شده بهمنظور دسهتیابی بههبرآوردهای قابل اعتمادی از خسارات نسبی وارده و امکهانمقایسه بین ارقام، ضروری است [36]. انهدازه گیهری نشهتیونی بافتها بهطور گستردهای برای تعیین درجه خسهارتسرمازدگی در گیاهان مورد استفاده قرار گرفته اسهت [18].
ارزیابی نشت یونی براساس اصل افزایش نشت الکترولیهتها )عمدتا پتاسیم( از سلول بهه دلیهل آسهیبههای وارده بههغش ای س لولی اس ت. غش ای پلاس مایی اول ین ناحی ه از سلولهای گیاهی است که تحت تأثیر آسیبهای یخزدگهیقرار میگیرد [26]. بنابراین اندازهگیری مقادیر نشت یهونی،برآوردی از آسیب وارده به بافت است [18]. نشهت نسهبیالکترولیتها بیانگر درصدی از الکترولیتهای نشهت یافتههاز نمونه یخزده در ی دمای مشخص نسهبت بهه حهداکثر)کل( نشت یونی نمونه بعد از اتوکلاو است [25].
جدای از خسارت یخزدگهی، نشهت یهونی از بافهتههامی تواند تحت تأثیر سهایر عوامهل نظیهر شهکل و انهدازه وساختار مورفولوژیکی نمونهه ، مهدت زمهان نشهت و میهزانصدمات وارده به نمونه قرار گیرد. بررسیهای انجام گرفتههدر زمینه برآورد خسارت یخزدگی براساس نشت یونی نشان می دهد، استفاده از شاخص تغییر یافته خسهارت یهخزدگهی ، بسیاری از عوامهل ایجهاد خطها در ارزیهابی میهزان خسهارتبراساس آزمون نشت یونی را دقیقتر میسازد [28].
دمای پایین بهطور معمول موجب القهای تهنش آبهی درگیاهان میشود. از دست رفهتن آب بافهتهها طهی مرحلههخوگیری به سرما، در بسیاری از گیاهان مشاهده شده است [16، 21]. پ س از ق رار گ رفتن گیاه ان در دم ای پ ایین ،پتانسیل آب برگها بهطور قابل ملاحظهه ای کهاهش یافهت[31]. با افزایش درصهد محتهوی آب نسهبی بهرگ، اتسهاعدیواره سلولی افزایش یافته و منجر به کاهش پایداری غشاء میگردد [30].
محتوای کلروفیل برگ نیز یکی از مهمترین شهاخص ههاینشاندهنده میزان تنشهای محیطی وارد بر گیاه شهناخته شهدهاست [4]. میزان دوام فتوسنتز و حفه کلروفیهل بهرگ تحهتشرای تنش از جمله شاخصهای فیزیولهوژیکی مقاومهت بههتنش است[33]. فلورسنس کلروفیل برگ به طهور مسهتقیم بهافعالیت کلروفیل برگ در مرکهز واکهنش فتوسیسهتمهها ارتبهاطدارد و تشکیل کلروفیل در برگ از شرای دمای پهایین محهی تأثیرپذیر است [20]. مطالعات اخیهر، ار تبهاط نزدیکهی را بهینفلورسانس کلروفیل با متابولیسم کهربن فتوسهنتزی و تبهادلاتگازی برگ نشان داده اسهت و روش جدیهدی بهرای بررسهیرواب واکنشهای نوری و تاریکی در درون برگهای متصهلبه گیهاه را فهراهم نمهوده اسهت [14، 37]. مقهدار فلورسهنسکلروفیل به عنوان ی سیگنال گزارشگر به فرآینهدهای وابسهتهبه دما در غشهاهای تیلاکوئیهدی سیسهتم فتوسهنتزی و متعاقبها سلامت غشاهای کلروپلاستی حساس میباشد [12]. بر همهیناساس، اندازهگیری شهاخص فلورسهنس یها حهداکثر عملکهردفتوشیمیایی 
فتوسیستم FV/FM( II( بهطور موفقیتآمیزی بهرایارزیابی تحمل به سرمای بسیاری از گونههای گیهاهی اسهتفادهشده است [3، 9، 27].
تحمل سرمای زمستان خصوصهیتی پیچیهده اسهت کههدربرگیرنده جنبههای متعددی است و این ویژگیها شهدیدا به ژنوتیپ و نهوع رقهم وابسهته اسهت. بنهابراین اصهلاح وتوسعه ارقام متحمل بهه سهرما و شناسهایی روشههای مهؤثرغربالگهری بهرای مقاومهت بهه سهرما امهری لازم بهه نظهرمی رسد. هدف از انجهام پهژوهش حاضهر، بررسهی میهزانتحمل به سرمای زمستانه هفهت رقهم تهوتفرنگهی تحهتش رای کنت رل شهده و مقایس ه ک ارآیی برخ ی ص فاتفیزیولوژیکی مرتب با تحمل به سهرما بههمنظهور شناسهاییروشههای م ؤثر و کارآمهد در غرب ال ارقهام ت وتفرنگ ی متحمل به سرمای زمستانه است.
مواد و روش ها مواد گیاهی و تیمارهای دمایی این پژوهش در قالب آزمایش کرتهای خرد شده بهر پایههطرح بلوکهای کامل تصادفی در سهه تکهرار در دانشهکدهکش اورزی دانش گاه ب وعلی س ینا، در س ال 1393 انج ام گرفت. در هر تکرار، چهار بوته تهوت فرنگهی از ههر رقهمبرای هر سطح از تیمار دمایی مورد ارزیهابی قهرار گرفهت.
کرت اصلی شامل تیمهار دمهایی) 4+، 5-، 10-، 15-، 20- و 25- درجه سانتیگراد( و کرت فرعی شهامل هفهت رقهمتوتفرنگی )ارقام ʼکویین الیزا[1]ʼ ،ʻکردستانʼ ،ʻبل مور[2]ʻ، ʼیالوا[3]ʼ ،ʻتنسی بیوتی[4]ʼ ،ʻکارسنبرگ[5]ʻ و ʼچانهدلر [6]ʻ( بهود.همه این ارقام روزکوتاه به وده و پهس از ارزیهابی مقهدماتیتحمل یخزدگی زمسهتانه از بهین 21 رقهم تهوتفرنگهی درشرای مزرعهای انتخاب شدند.
در اوایل فروردین نشاهای مناسب از هر رقم که دارای قطر طوقه تقریبا یکسانی بودند، انتخاب و در گلدانههای 2 لیتری حاوی پرلیت، ورمیکمپوست و کوکوپیت به نسهبت10:30:60 کشت شدند و تا زمان اعمال تیمارهای دمایی در فضای آزاد نگهداری شدند. در طی مدت نگهداری باتوجه به رشد مناسب بوتهها، نیازی به محلولپاشی عناصر غذایی نبود و بوتهها از رشد مطلوبی در مرحله خوگیری به سهرمابرخوردار بودند.
ب رای اعم ال تیماره ای دم ای پ ایین از ی اتاق سرماساز ترموگرادیان )ساخت شرکت کیمیا رهآورد، ایران( استفاده شد. اعمال تیمارهای دمایی براساس میانگین دمهایمحی و با درنظر گرفتن فرآیند سازگاری بوتهها به سرما و انطباق بیشتر با شرای طبیعی، بهصورت مرحلهای به شهرحزیر اعمال شد: 4+ درجه سانتیگراد )تیمار شاهد 30 مهر( ،5- درجه سانتیگراد) 30 آبان( ،10- درجه سانتیگراد) 15 آذر( ،15- درجه سانتیگراد) 30 آذر( ،20- درجه سهانتی -گراد) 15 دی( و 25- درجه سانتیگهراد ) 30 دی(. قبهل ازاعمال تیمارهای سرما، برگهای بوتههها بههمنظهور حهذفآلودگیهای سطحی بهه طهور کامهل بها آب مقطهر شستشهوشدند. سهپس در ههر مرحلهه چههار گلهدان از ههر واحهدآزمایشی در اتاق سرماساز قابل برنامهریزی قرار گرفتهه وکاهش دما بهطور تدریجی با سرعت 2 درجه سانتیگراد در ساعت تا رسیدن به دمای موردنظر انجهام گرفهت. پهس ازباقی ماندن نمونهها به مدت 75 دقیقه در تیمار دمایی مورد نظر، روند افزایش دما به طور تدریجی با سهرعت 2 درجههسانتیگراد در ساعت انجهام گرفهت و سهپس گلهدانهها ازاتاق سرماساز خارج و در دمهای 4+ درجهه سهانتیگهرادنگهداری شدند. نمونههای شهاهد بهه مهدت 5 سهاعت دردمای 4+ درجه سانتیگراد قرار داده شهدند تها نشهت پایههارقام اندازهگیری شهده و در محاسهبه درصهد نشهت یهونیسایر تیمارهای دمایی لحا شود [28].
اندازه گیری درصد نشت یونی و شفاص صافارتیخ زدگی
برای تعیین درصد نشت نسبی و درصد خسارت یخزدگهیدر ارقام، بعد از اعمال تیمارهای سرمایی، از برگههای ههرگلدان 3 نمونه برگ به صورت دیس ههایی بهه قطهر یه سانتیمتر تهیه و در ی قوطی 60 میلیلیتری قابل اسهتریلدرب دار، حاوی 40 میلیلیتر آب مقطر غوطهور شد [18]. سپس قوطیهای حاوی نمونه به مدت 24 ساعت در دمای اتاق روی شیکر قرار داده شدند و پس از آن نشت یونی اولیههبا استفاده از دستگاه ههدایت سهنج مهدلCond 720 )سهاختآلم ان(، ان دازهگی ری ش د. ب ه منظ ور آزاد ش دن باقیمان دهالکترولیتها از بافت سلول، نمونههها بهه مهدت 30 دقیقهه دراتوکلاو با دمای 121 درجه سانتیگراد قرار داده شهدند و پهساز 24 ساعت مرحله انکوباسیون، نشهت یهونی ثانویهه انهدازه-گیری شد. سپس براساس رابطه 1، درصد نشهت یهونی بهرگ
)EL( در هر دما برای هر رقم محاسبه گردید [28]:
EL (%) = (EC1 / EC2) ×100 )1(
در این رابطه ،1EC الکترولیتهای نشت یافته از نمونهه یهخ–زده و 2EC حداکثر)کل( نشت یونی نمونه بعد از اتوکلاو است.
همچنین شاخص خسارت یهخ زدگهی )It( در ههر دمهابرای هر رقم با استفاده از رابطه 2 محاسبه گردید [28]:
)2( (0It (%) = 100(Rt – R0)/(Rf -R در این رابطهه ، Rt میهزان نشهت در دمهایR0 ،t نشهتنمونه یخ نزده )دمای 4 درجه سانتیگراد( و Rf نشت نمونه پس از اتوکلاو )دمای 121 درجه سانتیگراد( میباشد.
محتوی آب نابی برگ
به منظور اندازهگیری محتوای نسبی آب برگ، از هر واحهدآزمایشی پنج دیس برگی به قطر ی سانتیمتر تهیه شد و وزن تر نمونهها تعیین گردید. در ادامه قطعههای برگهی بههمدت چهار ساعت و در شرای تاریکی، در آب مقطر قهرارداده شدند. بعهد از ایهن مهدت، آب سهطحی نمونهههها بهادستمال کاغذی خش شده و نمونهها دوباره توزین شهدهو وزن تورژسانس محاسبه گردید. سپس نمونهها به مهدت24 ساعت در دمای 70 درجه سانتیگراد در آون قهرار دادهشدند و وزن خش هر نمونهه محاسهبه گردیهد. محتهواینسبی آب برگ از طریق رابطه 3 محاسبه گردید [32]:
)3( RWC (%) = (FW − DW)/(TW − DW) × 100 در رابطه فهوق ،FW وزن تهر نمونهه برگهی،DW وزن خش و TW وزن تورژسانس نمونه برگی میباشد.
کلروفیل برگ
25/0 گرم از برگ هر نمونه در ی هاون چینی با 5 میلی-لیتر آب مقطر ساییده شهد و بهه صهورت تهوده یکنهواختیدرآمد )عمل ساییدن و له کردن بافت در محی خن و کم نور انجام گرفت(. مخلوط حاصل با آب مقطر به حجم 25 میلیلیتر رسانده شد .5/0 میلیلیتر از مخلوط بهدست آمهدهبا 5/4 میلیلیتر استون 80 درصد مخلوط و سپس به مهدت10 دقیقه و با سرعت 3000 دور در دقیقه سانتریفیوژ شهد.سپس محلول رویی برداشته شهد و بها اسهتفاده از دسهتگاهاسپکتروفتومتر، میزان جذب آن در طول مهوج ههای 646 و 663 نانومتر قرائت و غلظهت کلروفیهل کهل بها اسهتفاده ازرابطه 4 محاسبه شد [11]:
)4( )02/8 × 663A646 × 20/2( + )A( = کلروفیل کل
)میلیگرم در لیتر(
شاص های فلورسنس کلروفیل
پارامترهای فلورسنس کلروفیل بهرگ شهامل 0F فلورسهنسپایه ،Fm حداکثر فلورسنس در اولین پالس اشباع نوری بعد از سازگاری به تاریکی ،Fv تغییرات فلورسنس )0Fm – F( و Fv/Fm شاخص حداکثر عملکرد کوانتومی فتوسیستم II، به–وسیله دسهتگاه کلروفیهل فلهورومتر پرتابهل مهدلOS-30P )Opti-Sciences Inc., USA( اندازهگیهری شهد. بهدینمنظهور ، پس از اعمال تیمارهای دمایی، از ههر گلهدان 3 بهرگ مناسهبانتخاب و با نصب کلیپهای مخصو به مدت 30 دقیقهه درشرای تاریکی قرار داده شدند. بعد از انطباق شهرای تهاریکی،با اتصال سنسور فلورومتر به کلیپهها، ارتبهاط قسهمت برگهیسازگار شده با تاریکی و منبع نور تنظیم شده فلورومتر برقهرارگردید و پارامترهای فلورسنس کلروفیل قرائت شد [22].
تجزیه آماری دادهها با استفاده از نرمافزار آمهاری SAS
)نسخه 1/9( با کمه رویههGLM و مقایسهه میهانگینههابراساس آزمون چنددامنهای دانکن در سهطح احتمهال یه درصد انجام گرفت.
نتایج و بحث
اثرات دما، رقم و برهمکنش آنها بر درصهد نشهت یهونی بهرگ،شاخص خسارت یخزدگی، محتهوی آب نسهبی بهرگ، غلظهتکلروفیل برگ و مقادیر نسبی پارامترهای فلورسنس کلروفیهل، درسطح ی درصد معنیدار شد )جدولههای 1 و 2(. باتوجهه بههمعنیدار شدن اثرات برهمکنش، نتایج مقایسه میهانگین هها نشهان
داد ک ه در رابط ه ب ا ص فات درص د نش ت ب رگ و ش اخص خسارت برگ، با کاهش هرقدر بیشهتر دمها، دامنهه تفهاوت بهینارقام بیشتر میشود و دامنه اختلاف ارقام بهرای ایهن صهفات دردمای 25- درجه سانتیگراد بیشتر از سایر تیمارهای دمایی بهود،درحالیکه در دماهای 4+ و 5- درجه سانتیگراد، کمترین دامنههاختلاف بین ارقام مورد آزمایش مشاهده شد )جدول 3(.
جدول 1. تجزیه واریانس اثر تیمارهای دما و رقم بر درصد نشت یونی، خسارت یخزدگی، محتوی آب نسبی و کلروفیل
نشت نسبی برگ خسارت نسبی یخزدگی محتوی آب نسبی برگ کلروفیل
0/001 1/72**
11/09
2672/33**
9/22
7033/60**
1/55
5080/68**
2
5
بلوک
تیمار دمایی
0/001
0/17**
0/01**
7/54
156/07** 62/93**
5/44
841/38**
180/20**
5/59
851/92**
122/55**
10 6
30
خطای A رقم دما × رقم
11/09
2/57
7/06
72
خطای B
4/78
9/73
9/28
–
ضریب تغییرات(%)
** – بیانگر اختلاف معنیدار در سطح 1 درصد
جدول 2. تجزیه واریانس اثر تیمارهای دما و رقم بر مؤلفههای فلورسنس کلروفیل برگ
حداقل فلورسنس حداکثر فلورسنس فلورسنس متغیر شاخص فلورسنس
0/0003
0/191**
1247/64
481697/71**
922/13
525095/71**
14/67
2828/12**
بلوک 2
تیمار دمایی 5
0/0004
0/032**
0/004**
1422/28
59043/93**
3173/88**
1323/92
59736/93**
4439/97**
27/06
579/95**
372/82**
خطای A 10 رقم 6
دما × رقم 30
0/0004
950/81
938/89
14/37
خطای B 72
2/79
7/99
6/15
3/36
ضریب تغییرات (%) –
** – بیانگر اختلاف معنیدار در سطح 1 درصد
در مورد سایر صفات مورد ارزیابی نیز بها کهاهش دمها،دامنه تفاوت ارقام بهویژه در دمای 25- درجه سهانتی گهرادافزایش قابل توجهی نشان داد )جدول 3(.
نکته حهایز اهمیهت دیگهر، واکهنش متفهاوت ارقهام بههدماهای پایین بود. روند تغییهرات صهفات در برخهی ارقهامکاملا متفاوت از روند تغییر آن صفات در ارقام دیگر تحت دماهای پایین میباشد. بررسی رونهد تغییهر صهفات مهوردارزیههابی در رقههم ʼیههالواʻ در دماهههای 20- و 25- درجههه سانتی گراد در مقایسه با سایر ارقام، مؤید این نکته میباشهد)جدول 3(.
درصد نشت یونی برگ
در تیماره ای دم ایی 4+، 5- و 10- درج ه س انتیگ راد ،درصد نشت نسهبی بهرگ در ارقهام مهورد آزمهایش تقریبها یکسان بود، اما با کاهش دمها بهه 15- درجهه سهانتیگهراد،درصد نشت یونی برگ در ارقام ʼچاندلرʼ ،ʻتنسهی بیهوتیʻ و ʼبل مورʻ افزایش قابهل تهوجهی نشهان داد بههویهژه درارقام ʼچاندلرʻ و ʼتنسی بیوتیʻ که درصد نشت یونی برگ به بیش از 40 درصد رسید. در دمهای 20- درجهه سهانتی-گراد، درصد نشت نسبی برگ در ارقام فوقالهذکر افهزایشبیشتری در مقایسه با سایر ارقام مورد آزمایش نشان داد کههبیانگر حساسهیت بیشهتر ایهن ارقهام بهه دماههای پهایین درمقایسه با سایر ارقام مهورد آزمهایش اسهت. در دمهای 25- درجه سانتیگهراد، بیشهترین درصهد نشهت یهونی) 61/71 درصد( مربوط به رقم ʼچانهدلر ʻ و کمتهرین درصهد نشهتیونی) 45/32 درصهد( مربهوط بهه رقهمʼ کارسهنبرگ ʻ بهود)جدول 3(. رقم ʼیالواʻ تا دمهای 20- درجهه سهانتیگهراد،نشت یونی نسبتا کمی داشت اما بها کهاهش بیشهتر دمها بهه25- درجه سانتیگراد، درصد نشت نسبی برگ در این رقم شدیدا افزایش یافت. چنین افزایش شدیدی در سایر ارقهاممشاهده نشد و نشان میدههد رقهمʼ یهالوا ʻ تها دمهای 20- درجه تحمل نسبتا خوبی در برابر سرما دارد، اما بها کهاهشبیشتر دما، میزان تحمل این رقهم بهه سهرما شهدیدا کهاهشیافت.
به احتمال قوی، غشاهای سلولی اولین نهواحی هسهتندکه تحت تأثیر آسیبهای یخزدگی قهرار مهیگیرنهد . تهنشدمای پایین باع کاهش سیالیت غشهاء شهده کهه در کنهارپراکسیداسیون لیپیهد ها موجهب تخریهب غشهاء و درنتیجههافزایش نشت یهونی مهیگهردد [7]. در پژوهشهی بهر روینهالهای زیتون، تنش یهخ زدگهی موجهب تسهریع تخریهبغشاء و درنتیجه، افزایش نشت یونی شد [2]. نشهت یهونیکمتر در ارقام متحمل مهی توانهد بهه دلیهل پایهداری بیشهترخصوصیات فیزیکی و شیمیایی غشای پلاسهمایی باشهد. ازآنجا که مقدار قابل توجهی از الکترولیتهها از نمونههههایشاهد منجمد نشده خارج میشوند، شاخص خسارت یهخ -زدگی که در آن نشت یونی نمونه یخ نهزده و نشهت یهونینمونههای کاملا آسیب دیده در دمهای 121 درجهه سهانتی-گراد نیز در محاسبات مهدنظر قهرار مهی گیهرد ، بسهیاری ازعوامل ایجاد خطا در ارزیابی میزان خسارت سهرمازدگی راحذف نموده و آزمون نشت یونی را دقیقتر میسازد [28].
درصد صاارت یخزدگی
درصد خسارت نسهبی بهرگ در همهه ارقهام در دمهای 4+ درجه سانتیگراد معادل صفر میباشد، اما با کهاهش شهدیددما، مقادیر این شاخص بسته به نهوع رقهم، افهزایش یافهت)جدول 3(. از آنجا که محاسبه شاخص خسارت یخزدگهی
)It(، مبتنی بر تصحیح درصهد نشهت یهونی از بهرگهها دردماهای مختلف میباشد، میتوان نتیجه گرفت کهه الگهویتغییرات این شاخص در ارقام مورد آزمایش همانند الگهویتغییر درصد نشت یونی برگ در این ارقام باشهد. براسهاسنتایج تحقیق حاضر ،با کاهش دما به 15- درجه سانتیگراد ،درصد خسهارت ناشهی از یهخزدگهی در ارقهامʼ چانهدلر ʻ، ʼتنسی بیوتیʻ و ʼبله مهورʻ در مقایسهه بها سهایر ارقهام،افزایش قابل توجهی یافته درحالیکه در دمهای 25- درجههسانتیگراد، ارقام ʼکارسنبرگʼ ،ʻکویین الیزاʻ و ʼکردسهتان ʻ به ترتیب کمترین درصد خسارت برگ را داشتند )بین 39-21 درصد( و با چهار رقم دیگر که خسارت نسبی برگ در آنها بین 65-53 درصد میباشد، اختلاف قابلتوجهی نشان دادند )جدول 3(. شاخص خسهارت یهخزدگهی )It( روش برآورد خسارت از طریق نشهت یهونی را دقیهقتهر سهاختهاست [28].
درجه خسارت به بافت بها خسهارت وارده بهه غشهای
پلاسمایی سلولهای مزوفیل همبستگی دارد [34]. بیشترین
جدول 4. ضرایب همبستگی بین صفات مورد ارزیابی در شرایط دمای پایین
شاخص فلورسنس
فلورسنسمتغیر
حداکثر فلورسنس
فلورسنسپایه
کلروفیل
محتوی نسبیآب برگ
خسارت
یخ زدگی
نشت یونی
صفات
1
نشت یونی
1
0/990**
خسارت یخزدگی
1
-0/659**
-0/628**
محتوی نسبی آب
1
0/752**
-0/933**
-0/924**
کلروفیل
1
0/313**
0/271**
-0/459**
-0/419**
فلورسنس پایه
1
0/461**
0/941**
0/739**
-0/917**
-0/907**
حداکثر فلورسنس
1
0/996**
0/379**
0/950**
0/743**
-0/910**
-0/903**
فلورسنس متغیر
1
0/946**
0/956**
0/502**
0/908**
0/644**
-0/927**
-0/926**
شاخص فلورسنس
خسارت ناشی از تنش یخزدگی به یخزدگهی درون سهلولیمربوط میباشد. گیاهان متحمل به یخزدگی، میتوانند یهخ -زدگی برونسلولی را بدون پذیرش خسارت تحمهل کننهد،اما قادر به تحمل یخزدگی درونسلولی نمیباشند [1].
همبستگی مثبت و معنیداری) **99/0 = r( بین درصد نشت یونی و درصد خسهارت یهخزدگهی وجهود دارد کههباتوجه به محاسبه درصد خسارت براسهاس درصهد نشهتیونی، چنین همبستگی قابل توجیه است. این دو صفت نیهزهمبستگی منفی و معنیداری در سطح ی درصد بها سهایرصفات مورد ارزیابی نشان دادند )جدول 4(.
** – بیانگر اختلاف معنیدار در سطح 1 درصد
محتوی آب نابی برگ
با کاهش دما، در همهه ارقهام مهورد آزمهایش، محتهوی آب نسبی برگ نیز کاهش یافت، اما واکهنش ارقهام بهه دماههایپایین متفاوت بود )جدول 3(. رقم ʼتنسهی بیهوتیʻ کهه دردمای 4+ درجه سانتیگراد کمترین محتوی آب نسبی بهرگرا در مقایسه با سایر ارقهام داشهت، در دمهای 25- درجهه،بیشترین محتوی آب نسبی برگ را در مقایسه با سایر ارقهامدارا بود. این امر در حهالی اسهت کهه رقهمʼ کردسهتان ʻ در دمای 4+ درجه سانتیگراد در مقایسه با سایر ارقام، محتوی آب نسبی بهرگ بهالایی داشهت، امها در دمهای 25- درجههسانتیگراد کمترین محتوی آب نسبی برگ را در مقایسه بهاسایر ارقام دارا بود )جدول 3(. از دست رفتن آب بافتههاط ی مرحل ه س ازگاری ب ه س رما، در بس یاری از گیاه ان مش اهده ش ده اس ت [16، 21]. ک اهش نس بی آب ب رگ ،قسمتی از فرآیند سازگاری به سرما و بهرای القهای تحمهلکامل به یخزدگی در توتفرنگی ضروری است [31]. دمای پایین بهطور معمول موجب القای تنش آبی در گیاهان می-ش ود. پ س از ق رار گ رفتن گیاه ان در دم ای 1/3 درج ه سانتیگراد )دمای شب/روز(، پتانسیل آب برگهها بههطهورقابل ملاحظهای به 6/1- مگاپاسکال کاهش یافت. بهه نظهرمیرسد تنش آبی نقش اصلی را در القهای تحمهل بهه یهخ-زدگی بازی میکند [31].
همبستگی مثبت و معنیداری بهین محتهوی آب نسهبیبرگ با میزان کلروفیهل و پارامترههای فلورسهنس کلروفیهلمشاهده شد )جهدول 4(. سهرعت کهاهش آب از بهرگ در
ارقام مقاوم نظیر ‘کویین الیه زا’، ‘کارسهنبرگ ’ و ‘کردسهتان ’ تحت تیمار تنش سرما بیشتر از سرعت کاهش آب در ارقام حساس مانند ‘چاندلر’، ‘تنسی بیوتی’ و ‘بل مهور ’ اسهت)جدول 3(. به نظر میرسد کاهش شدیدتر آب از بهرگ درارقام مقاوم به واسطه باز بودن روزنهها باع حفه امکهانورود 2CO و با رفع مقاومت روزنهه ای در فتوسهنتز همهراهاست. پایین بودن محتوی آب نسبی برگ در دماهای پهاییندر ارقام مقاوم مهی توانهد ناشهی از شکسهتن مولکهولههایدرشت مانند پلیساکاریدها و تولید قندهای سادهتهر باشهدکه منجر به افزایش پتانسیل اسمزی و کهاهش محتهوی آبنسبی میگردد.
غلظت کلروفیل
کاهش دما موجب کاهش کلروفیل کل در تمام ارقام گردید )جدول 3(. واکنش ارقام مختلف به کهاهش دمها تقریبها ازرون د یکسهانی تبعی ت ک رد بهها ای ن تف اوت ک ه رقههمʼکارسنبرگʻ توانایی بیشتری در حف کلروفیل در دماههای20- و 25- درجه سانتیگراد نشان داد. رقم ʼکویین الیهزا ʻ تا دمای 15- درجه سانتیگراد، بیشترین کلروفیهل بهرگ رادر مقایسه با سایر ارقام مورد آزمایش دارا بود، اما با کاهشدما به 20- درجه سانتیگراد، برخلاف رقهمʼ کارسهنبرگ ʻ، کاهش کلروفیل برگ در این رقم همانند سهایر ارقهام قابهلملاحظه بود )جدول 3(.
تحت دماهای پهایین، میهزان پراکسیداسهیون در غشهایکلروپلاستها و تیلاکوئیدهها افهزایش یافتهه و بهه کهاهشمیزان رنگیزهها منتهی میگردد [8]. یکی از مهمترین دلایل کاهش کلروفیلها تخریب آنها به وسهیله گونههههای فعهالاکسیژن میباشد [24]. نتایج آزمایشی با بررسهی اثهر تهنشسرما روی گیاه فلفل نشان داد که کاهش کلروفیل میتوانهدی علامت مشخص از تنش اکسیداتیو باشد [10]. به نظهرمیرسد ارقام مقاوم نسبت به ارقهام حسهاس بها اسهتفاده ازمکانیسم دفاعی بهتری، از تولید و اثرات منفی اکسیژن فعال جلوگیری کرده، میزان کلروفیل خود را بیشتر حفه نمهودهو با داشتن فتوسنتز و انرژی بیشتر باع افزایش تحمل بههتنش سرما میشوند.
همبستگی منفی و معنیداری بین میزان کلروفیل برگ با درصد نشت یونی و درصهد خسهارت یهخزدگهی مشهاهده گردید که نتایج فوق را تأیید مینماید )جدول 4(. همچنین همبستگی مثبت و معنیدار بین میزان کلروفیهل و شهاخصفلورسنس کلروفیل نشان میدهد در ارقام مقهاوم، کلروفیهلموجود در مراکز واکنش در دماهای پهایین تخریهب نشهده،لذا در ایهن ارقهام، کهارآیی کوانتهومی فتوسیسهتمII تحهت شرای تنش بیشتر از ارقام حساس به دمای پایین است.
فلورسنس کلروفیل برگ
نتایج تحقیهق حاضهر نشهان داد مؤلفهه حهداقل فلورسهنسکلروفیل برگ) 0F( با کاهش دما تا 20- درجه سهانتی گهراددر همه ارقام روند افزایشی نشان داد، اما بها کهاهش بیشهتردما به 25- درجه سانتیگراد ،0F در تمام ارقام بهطور قابهلملاحظهای کاهش یافت. واکنش متفاوت ارقام بهه دماههایپایین نیز در اینجا کاملا مشهود بود )جدول 3(.
برخلاف روند تغییر پارامتر 0F تحهت دماههای پهایین،روند تغییرات سایر مؤلفههای فلورسنس کلروفیهل ) Fv ،Fm و Fv/Fm( نسبتا مشابه بود و بها کهاهش دمها، مقهادیر ایهنشاخصها کاهش یافت. با کاهش دما به 5- درجه سهانتی -گراد، مقادیر حداکثر فلورسنس کلروفیل) Fm( و فلورسنس متغیر) Fv( کاهش قابل ملاحظهای نشهان داد. کهاهش قابهلملاحظه دیگری نیز در دماهای 20- و 25- درجهه سهانتی-گراد برای کلیهه مؤلفههههای فلورسهنس کلروفیهل مشهاهدهگردید. بهطورکلی، دامنه اخهتلاف ارقهام بهرای مؤلفههههایفلورسنس کلروفیل در دمای 25- درجه سانتیگهراد بیشهتراز س ایر تیماره ای دم ایی ب ود )ج دول 3(. در آزم ایش مشابهی بر روی گیاه آرابیدوپسیس، اندازهگیری مؤلفهههایفلورسنس کلروفیل، نمونهها را از نظر تحمل بهه سهرما بههسه گروه تقسیم کرد که تمایز و اختلاف گروهها همهراه بهاتداوم کاهش دما، بیشتر شد [23].
در دماه ای پ ایین، کمت رین مق دار ک ارایی کوانت ومی
فتوسیستم (Fv/Fm( II، در ارقام ʼچاندلرʻ و ʼتنسی بیهوتی ʻ مش اهده ش د. ک اهش مق دار کلروفی ل ب رگ و ران دمانکوآنتومی فتوسیستم II در ارقام حساس درنتیجهه خسهارتبه غشای کلروپلاست طی تهنش سهرما مهیباشهد [38]. در آزمایشی بر روی گیاه آرابیدوپسیس، با تداوم کهاهش دمها،حداقل انتشار فلورسهنس کلروفیهل بههطهور قابهل تهوجهیافزایش یافت و این افزایش بهه طهور معنهیداری بهه میهزانتحمل به سرمای نمونهها بستگی داشت.
افزایش 0F در دماهای پهایین ممکهن اسهت بهه خهاطرمحدودیت در انتقال الکترون ناشی از محهدودیت حرکهتمولکولهای حامل نظیر پلاستوکوئینونهها و یها بهه خهاطرآسیبهای برگشتپهذیر در فتوسیسهتمII باشهد [23]. در آزمایشی که از مؤلفههای فلورسنس کلروفیل بهرای غربهالارقام توتفرنگی متحمل به سرمازدگی بهاره اسهتفاده شهد،نت ایج نش ان داد زم انیک ه گ ل ه ا در دم ای 3- درج هسانتی گراد نگهداری شدند، فلورسنس متغیر) Fv( در تمهامارقام با گذشت زمان کاهش یافت اما میزان کاهش در ارقام مختلف، متفاوت بود. کهاهش فلورسهنس متغیهر در بیشهترارقام متحمل به سرما معنیدار نبهود، درحهالیکهه در ارقهامحساس به یهخ زدگهی، رونهد کهاهش معنهیداری مشهاهدهگردید [15].
در اکثر گیاهان در شرای طبیعی نسبت Fv/Fm در دامنه بین 85/0–75/0 است کهه متناسهب بها عملکهرد کوانتهومیفتوشیمی بوده و همبسهتگی بهالایی بها عملکهرد کوانتهومیفتوسنتز خالص برگ سالم دارد [6]. خسارتهای وارده بههساختار کلروپلاست، ظرفیت فتوسنتزی آنرا مختل میکنهد[26]. کاهش Fv/Fm، شاخص خهوبی بهرای تعیهین صهدمهبازدارندگی نوری حاصهل از دامنهه وسهیعی از تهنشههایمحیطی وارده به گیاه نظیر سرمازدگی، یخزدگی، خشهکی وآلودگی هوا است [3، 5، 17]. بهه نظهر مهیرسهد خسهارتشدید به برگ در دمای 25- درجه سانتیگراد سبب از بهینرفتن مراکهز واکهنش در فتوسیسهتمII شهده و عمهلا ههیچواکنشی توس گیرندههای نوری واقع و انتقهال داده نمهی-شود، بههمین دلیل همه مؤلفههای فلورسهنس کلروفیهل دراین دما، کاهش قابل توجهی نشان دادند .
توتفرنگی رقم ʼچاندلرʻ از ارقام مهم اسپانیا و نواحی ساحلی جنوب آمریکا میباشد و مناسب منهاطق گهرم و یهاکشتهای گلخانهای است [13]. این رقم برای منهاطقی بهازمستان های سرد مناسب نبوده و از تحمل کمهی در برابهردماهای پایین برخوردار است. ارقام ʼتنسی بیوتیʻ و ʼبل مورʻ نیز که از ارقام اصلاحی در ایالت کالیفرنیا مهی باشهند،تحم ل چنهدانی در براب ر دماه ای پ ایین نش ان ندادن د، درحالیکه رقم ʼکارسنبرگʻ )که منشهاء آن نهواحی شهمالاروپاست( با کمترین درصد نشت یونی و بیشترین ظرفیهتفتوسنتزی )براسهاس مقهدار کلروفیهل بهرگ و مؤلفههههایفلورسنس کلروفیل( از ارقام متحمل بهه دمهای 25- درجههسانتیگراد بود، لذا به نظر میرسد منشهای ارقهام در میهزانتحمل آنها به سرما نقش داشته باشهد. در آزمایشهی، توانهاییسازگاری به دمای پایین در نمونههایی از آرابیدوپسیس که از مناطق گرم و سرد منشاء گرفتهاند، با یکهدیگرتفاوت زیهادینشان دادند که با نتایج این پژوهش مطابقت دارد [23].
نتیجهگیری
براساس نتایج تحقیق حاضر، رقم ʼکارسهنبرگ ʻ بهه عنهوانمتحملترین رقم به دماهای پایین در مقایسه با سهایر ارقهاممورد آزمایش انتخاب و معرفهی مهیگهردد. ارقهامʼ کهویینالیزاʻ و ʼکردستانʻ بهترتیهب در مقهام دوم و سهوم از نظهرتحمل به یخزدگی قرار گرفتند، درحالیکه ارقام ʼچاندلرʻ و ʼتنسی بیهوتی ʻ بها بیشهترین درصهد نشهت یهونی بهرگ وبیشترین خسارت یهخ زدگهی در مقایسهه بها سهایر ارقهام وکمترین مقدار کلروفیهل بهرگ و همچنهین کمتهرین مقهدارنسبی مؤلفههای فلورسنس کلروفیل به عنوان ارقام حسهاسبه دماهای پایین شناسایی شدند. رقهمʼ یهالوا ʻ کهه از ارقهاماصلاح شده از کشهور ترکیهه اسهت بهرخلاف سهایر ارقهامحساس، تا دمای 20- درجه تحمل بسهیار خهوبی در برابهرسرما نشان داد اما با کاهش دما به 25- درجه سهانتی گهراد،خسارت یخزدگی در این رقم بهطور قابل توجهی افهزایشیافت و بهطورکلی پاسخ این رقم به دماههای پهایین بسهیارمتفاوت از سایر ارقام بود. ارقهامی کهه تحمهل بیشهتری بههسرما داشتند، میتوانند در برنامههای اصلاحی تولیهد ارقهامجدید بهعنوان والد بهکار گرفته شوند. همچنین ایهن ارقهاممنابع ارزشهمندی بهرای پهژوهش در زمینهه مکانیسهمههایفیزیول وژیکی مقاوم ت ب ه ت نش س رما م یباش ند. نت ایج پژوهش حاضر نشان داد شاخص فلورسهنس کلروفیهل بههعنوان ی تکنی مزرعهای کارآمد و غیرتخریبهی، کهارآییقابل توجهی در تجزیه و تحلیهل فرآینهدهای فتوسهنتزی وارزیابی سریع آسیبهای غیرقابل مشاهده در برگها دارد وغربال ارقام توتفرنگی متحمل به سرمای زمسهتانه بها ایهنروش، به آسانی و در عین حال، با اطمینان و دقت خاصهیامکانپذیر است.
منابع
میرمحمدی میبدی ع م و ترکش اصفهانی س) 1383( مدیریت تنشهای سرما و یخزدگی گیاههان زراعهی و بههاغی. انتشههارات جهههاد دانشههگاهی واحههد صههنعتی اصفهان. اصفهان .312 .
Azzarello E, Mugnai S, Pandolfi C, Masi E, Marone E and Mancuso S (2009) Comparing image (fractal analysis) and electrochemical (impedance spectroscopy and electrolyte leakage) techniques for the assessment of the freezing tolerance in olive. Trees. 23(1): 159-167.
Baker NR and Rosenqvist E (2004) Applications of chlorophyll fluorescence can improve crop production strategies: an examination of future possibilities. Journal of Experimental Botany. 55(403): 1607-1621.
Berova M, Zlatev Z and Stoeva N (2002) Effect of paclobutrazol on wheat seedlings under low temperature stress. Bulg. Plant Physiol. 28(1-2): 75-84.
Bilger W, Schreiber U and Lange O (1987) Chlorophyll fluorescence as an indicator of heat induced limitation of photosynthesis in Arbutus unedo Plant Response to Stress. Pp. 391-.993
Björkman O and Demmig B (1987) Photon yield of O2 evolution and chlorophyll fluorescence characteristics at 77 K among vascular plants of diverse origins. Planta. 170(4): 489-.405
Small Fruits Review. 1(3): 61-.76
Lang V, Mantyla E, Welin B, Sundberg B and Palva ET (1994) Alterations in water status, endogenous abscisic acid content, and expression of rab18 gene
|
[جمعه 1398-07-05] [ 02:29:00 ب.ظ ]
|
