اثر ترکیبات مختلف بر میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدان در درختان فندق

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2 استادیار پژوهشکده میوه های معتدله و سردسیری، موسسه تحقیقات علوم باغبانی، سازمان تحقیقات و آموزش ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

3 دانشیار گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

4 دانشیار گروه بیوشیمی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی زنجان، زنجان، ایران.

10.30466/rip.2022.54013.1217

چکیده

فندق از محصولات با ارزش باغبانی است که هر ساله تحت تأثیر عوامل مختلف از جمله تنش‌های سرمایی قرار گرفته و تولید و عملکرد آن کاهش می‌یابد. از این رو، این تحقیق با هدف بررسی اثر ترکیبات ضد تنش بر میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان در درختان فندق تحت تنش دمای پایین انجام شد. آزمایشات به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در منطقه الموت استان قزوین اجرا شدند. درختان فندق در چهار مرحله (قبل از ریزش برگ‌ها در پاییز، هنگام تورم جوانه‌ها در زمستان، هنگام ظهور گل‌ها و هنگام گل‌دهی کامل در بهار) با ترکیبات ضد تنش شامل؛ تیوفر، اسید سالسیلیک، بیوبلوم، اسید آمینه، های‌پتاس و آب (شاهد) محلول‌پاشی شدند. با کاهش دما به زیر صفر درجه سانتی‌گراد و وقوع سرمای بهاره در منطقه، از گل‌های نر، گل‌های ماده و جوانه برگ درختان فندق نمونه‌برداری انجام شد. از نمونه‌های جمع‌آوری شده، عصاره‌ آنزیمی استخراج و مقدار آنزیم‌های گایاکول پراکسیداز، آسکوربات پراکسیداز، کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز اندازه‌گیری شد. نتایج این تحقیق نشان داد اسید‌ سالیسیلیک، های‌پتاس و اسید آمینه بیش‌ترین اثر و بیوبلوم و تیوفر کم‌ترین اثر را در افزایش میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان در درختان فندق داشتند. با توجه به اهمیت نقش این آنزیم‌ها در افزایش تحمل گیاهان نسبت به تنش‌های مختلف از جمله دماهای پایین، کاربرد اسید‌ سالیسیلیک، های‌پتاس و اسید آمینه در مناطقی که خطر سرمازدگی درختان فندق وجود دارد به منظور کاهش خسارات احتمالی پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها


احمدی، ک.، عبادزاده، ح.ر.، حاتمی، ف.، حسین­پور، ر. و عبدشاه، ح. 1399. آمارنامه کشاورزی 1398. مرکز آمار و اطلاعات، انتشارات جهاد کشاورزی، تهران، 233 ص.
پرهیزکار، پ.، علی­احمدکروری، س.، مراقبی، ف. و عادلی، الف. 1381. آنزیم پراکسیداز آنزیمی جهت یافتن پایه‌های مقاوم. فصلنامه پژوهش و سازندگی، 56 و 57: 44-47.
حاجی‌وند، ش. و رحمتی، م. 1397. تأثیر مواد ضدیخ در شرایط باغی بر مواد بیوشیمیایی مؤثر در مقاومت به سرمای انگور. نشریه علوم باغبانی (علوم و صنایع کشاورزی)، 32(1): 159-170.
حسین­آوا، س. و شمس­کیا، ف. 1392. راهنمای کاربردی پرورش فندق. انتشارات آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، 152 ص.
نجاتیان، م.ع.، گل­محمدی، م.، رسولی، و. و حاجی‌وند، ش. 1394. القاء مقاومت به سرما بر درختان زردآلو با استفاده از مواد شیمیایی در استان قزوین. نهمین کنگره علوم باغبانی ایران، اهواز.
Abedi, T. and Pakniyat, H. 2010. Antioxidant enzymes changes in response to drought stress in ten cultivars of oilseed rape (Brassica napus L.). Czech Journal of Genetics and Plant Breeding, 46(1): 27-34.
Alscher, R.G., Erturk, N. and Heath, L.S. 2002. Role of superoxide dismutases (SODs) in controlling oxidative stress in plants. Journal of Experimental Botany, 53(372): 1331-1341.
An, N., Turp, M.T., Türkeş, M. and Kurnaz, M.L. 2020. Mid-term impact of climate change on hazelnut yield. Agriculture, 10(5): 159-179.
Arora, A., Sairam, R.K. and Srivastava, G.C. 2002. Oxidative stress and antioxidative system in plants. Current Science, pp.1227-1238.
Botta, R., Molnar, T.J., Erdogan, V., Valentini, N., Torello Marinoni, D. and Mehlenbacher, S.A. 2019. Hazelnut (Corylus spp.) breeding. Advances in Plant Breeding Strategies: Nut and Beverage Crops: 4: 157-219.
Caverzan, A., Casassola, A. and Brammer, S.P. 2016. Reactive oxygen species and antioxidant enzymes involved in plant tolerance to stress. Abiotic and biotic stress in plants-recent advances and future perspectives, 17: 463-480.
Caverzan, A., Passaia, G., Rosa, S.B., Ribeiro, C.W., Lazzarotto, F. and Margis-Pinheiro, M. 2012. Plant responses to stresses: role of ascorbate peroxidase in the antioxidant protection. Genetics and Molecular Biology, 35: 1011-1019.
Centinari, M., Smith, M.S. and Londo, J.P. 2016. Assessment of freeze injury of grapevine green tissues in response to cultivars and a cryoprotectant product. HortScience, 51(7): 856-860.
Clare, D.A., Rabinowitch, H.D. and Fridovich, I. 1984. Superoxide dismutase and chilling injury in Chlorella ellipsoidea. Archives of Biochemistry and Biophysics, 231(1): 158-163.
Darini, A., Fathi, Q.A., Qarineh, M.H., Saied, K.A., Khodadadi, M. and Siadat, S.A.A. 2013. Effect of planting date and application of anti-freeze on the yield and yield components of potato cultivars under cold stress (case study: fall planting of potatoes in the tropics of Iran). International Journal of Agronomy and Plant Production, 4(11): 3028-3038.
Dhindsa, R.S., Plumb-Dhindsa, P. and Thorpe, T.A. 1981. Leaf senescence: correlated with increased levels of membrane permeability and lipid peroxidation, and decreased levels of superoxide dismutase and catalase. Journal of Experimental Botany, 32(1): 93-101.
Dreyer, A. and Dietz, K.J. 2018. Reactive oxygen species and the redox-regulatory network in cold stress acclimation. Antioxidants, 7(11): 169-184.
FAO, 2021. Statistical database of FAO. Available online at: http://www.fao.org. Accessed 10 September 2021.
Giannopolitis, C.N. and Ries, S.K. 1977. Superoxide dismutases: I. Occurrence in higher plants. Plant Physiology, 59(2): 309-314.
Gill, S.S. and Tuteja, N. 2010. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiology and Biochemistry, 48(12): 909-930.
Hajivand, S., Kashanizadeh, S. and Javanshah, A. 2022. Effects of different antifreeze chemicals on late spring frost in pistachio. Protoplasma, 259: 91-102.
Lin, C.C. and Kao, C.H. 1999. NaCl induced changes in ionically bound peroxidase activity in roots of rice seedlings. Plant and Soil, 216: 147-153.
Lukatkin, A.S., Brazaityte, A., Bobinas, C. and Duchovskis, P. 2012. Chilling injury in chilling-sensitive plants: a review. Agriculture, 99(2): 111-124.
Ma, Q., Bell, R. and Biddulph, B. 2019. Potassium application alleviates grain sterility and increases yield of wheat (Triticum aestivum) in frost-prone Mediterranean-type climate. Plant and Soil, 434: 203-216.
MacAdam, J.W., Nelson, C.J. and Sharp, R.E. 1992. Peroxidase activity in the leaf elongation zone of tall fescue: I. Spatial distribution of ionically bound peroxidase activity in genotypes differing in length of the elongation zone. Plant Physiology, 99(3): 872-878.
Nakano, Y. and Asada, K. 1981. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts. Plant and Cell Physiology, 22(5): 867-880.
Olien, C.R. and Clark, J.L. 1995. Freeze‐induced changes in carbohydrates associated with hardiness of barley and rye. Crop Science, 35(2): 496-502.
Ritonga, F.N. and Chen, S. 2020. Physiological and molecular mechanism involved in cold stress tolerance in plants. Plants, 9(5): 560-573.
Román‐Figueroa, C., Bravo, L., Paneque, M., Navia, R. and Cea, M., 2021. Chemical products for crop protection against freezing stress: A review. Journal of Agronomy and Crop Science, 207(3): 391-403.
Saibi, W. and Brini, F. 2018. Superoxide dismutase (SOD) and abiotic stress tolerance in plants: An overview. Superoxide Dismutase: Structure, Synthesis and Applications; Magliozzi, S., Ed, pp:101-142.
Sharma, I. and Ahmad, P. 2014. Catalase: a versatile antioxidant in plants. In Oxidative damage to plants. Academic Press, pp: 131-148)
Wang, H., Feng, T., Peng, X., Yan, M. and Tang, X. 2009. Up-regulation of chloroplastic antioxidant capacity is involved in alleviation of nickel toxicity of Zea mays L. by exogenous salicylic acid. Ecotoxicology and Environmental Safety, 72(5): 1354-1362.
Wang, Y.X., Ya, H.U., Chen, B.H., Zhu, Y.F., Dawuda, M.M. and Svetla, S. 2018. Physiological mechanisms of resistance to cold stress associated with 10 elite apple rootstocks. Journal of Integrative Agriculture, 17(4): 857-866.
Wei, L., Xi-Zhen, A., Wen-Juan, L., Hong-Tao, W., Sheng-Xue, L. and Nan, Z. 2009. Effects of salicylic acid on the leaf photosynthesis and antioxidant enzyme activities of cucumber seedlings under low temperature and light intensity. Yingyong Shengtai Xuebao, 20(2): 441-445.