تاثير بنزيل آدنين بر كربوهيدرات‌هاي غير ساختاري و محلول در آب در سبز فرش فستوكاي بلند تحت تنش خشكي

Effects of 6-Benzyladenine on total nonstructural carbohydrates and water-soluble carbohydrates of tall fescue leaves subjected to drought stress

سابقه و هدف: كاربرد سايتوكنين خارجي بر روي برگ‌ سبزفرش‌ها و اثر آن در تعديل تنش خشكي به شكل خيلي محدود گزارش شده است كه با بهبود مقاومت به خشكي همراه بوده است. اما اثر بنزيل‌آدنين در محتواي كل كربوهيدرات‌هاي غير ساختاري و كربوهيدرات‌هاي محلول در آب برگ سبز فرش ‌فستوكاي‌بلند (Festuca arundinacea Schreb. ) تحت شدت‌هاي مختلف تنش خشكي مورد بررسي قرار نگرفته است كه از جمله اهداف ما در اين آزمايش است. مواد و روش‌ها: يك دوره تنش يك ماهه بر روي گونه فستوكاي‌بلند كه به صورت همگروهي تكثير و طي يكسال در گلخانه مستقر گرديد به صورت طرح كامل تصادفي با حداقل سه تكرار مورد بررسي قرار گرفت كه شامل تيمارهاي آبياري در چهار سطح (100%، 75%،50% و 25% ظرفيت مزرعه) بود و برروي تيمار‌هاي ذكر شده محلول پاشي برگي 50 ميكرومولار بنزيل‌آدنين با فاصله هر 7 روز يكبار انجام شد. در نمونه هاي شاهد تحت تنش خشكي، براي مقايسه، محلول پاشي با بنزيل آدنين صورت نگرفت. يافته ها: تيمار با بنزيل‌آدنين تنش شديد 25% ظرفيت مزرعه را به شكل جالبي تعديل نمود و منجر‌به بازگشت مشهود برگ‌ها به حالت عادي رشد شد. بررسي كربوهيدرات‌هاي محلول در آب (WSCs) نشان از افزايش چندين برابري نسبت به شاهد دارد كه اين افزايش محتواي كربوهيدرات‌هاي محلول در آب در تنش 50% و 25% ظرفيت مزرعه نسبت به ديگر تيمارها مشهودتر است. محلول‌پاشي با بنزيل‌آدنين اگرچه كه اين افزايش توليد قند‌هاي محلول را به سطح مشاهده شده در شاهد نرساند اما محتواي كربوهيدرات‌هاي محلول در آب را به نصف مقدار توليد شده نسبت به تنش خشكي 50% و 25% ظرفيت مزرعه بدون محلول‌پاشي كاهش داد. تنش خشكي باعث كاهش ميزان كلروفيل و نشاسته ذخيره‌اي برگ شد. اين كاهش كلروفيل در تيمار 25% ظرفيت مزرعه، به شكل معني داري در گياهان تحت تنش كه با 50 ميكرومولار بنزيل آدنين تيمار شده بودند جبران شد. فعاليت آنزيم‌هاي آلفا و بتا آميلاز برگ با شروع تنش خشكي و محلول‌پاشي بنزيل‌آدنين در مقايسه با شاهد به صورت معني‌داري افزايش و سپس كاهش يافت. نتيجه گيري: كاهش شديد محتواي آب خاك و سپس آب گياه منجر به فعال شدن آنزيم‌هاي تجزيه كننده نشاسته و افزايش در كربوهيدرات هاي محلول در آب مي‌شود كه هم به حفظ هموستازي سلول برگ كمك كرده و هم با فراهم نمودن ATP به تحمل بيشتر گياه به تنش خشكي كمك خواهد نمود. قسمتي از اين تجزيه نشاسته به وسيله افزايش فعاليت آنزيم‌هاي آلفا و بتا آميلاز در برگ قابل توجيه خواهد بود. كاربرد 50 ميكرومولار بنزيل‌آدنين به شكل معني‌داري از شدت تنش وارد شده به گياه كاست. اين تيمار باعث احياء كلروفيل برگ و بهبود فتوسنتز در تنش 25% ظرفيت ‌زراعي شد و از تجزيه بيشتر نشاسته و تبديل شدن آن به فروكتوز، گلوكز و ساكارز كاست تا بدين صورت گياه منابع كربوهيدراتي خود را حفظ نمايد.

Background and objectives: The effects of external application of cytokinins on turfgrass leaves and their effects on mitigation of drought stress have been reported in a few studies. However, the effect of benzyl adenine on the content of non-total structural carbohydrates and water-soluble carbohydrates of tall fescue leaves ( Festuca arundinacea Scherb.) has never been investigated under different drought stresses regime, which is our goals in this experiment. Material and methods: A one-month study on tall fescue that was clonally propagated and established in greenhouse laid out based on completely randomized design with at least three replications including four levels of irrigation treatments (100%, 75%, 50% and 25% of field capacity). In addition to the aforesaid treatments, pots with the same irrigation treatments, foliar sprayed by 50 µM of 6-benzyladenine every 7 days. For comparison, in drought stressed control plants, foliar application of 6-benzyladenine did not applied. Results: Plants grown on 25% of field capacity was surprisingly influenced by foliar application of benzyl adenine as such noticeable return of leaves to normal growth condition was seen. Looking into water-soluble carbohydrates showed a many fold increase compared to control plants. This water-soluble carbohydrates increase at 50% and 25% of field capacity is much more noticeable than the other treatments. Although foliar treatment with benzyl adenine did not reduce the increase in soluble sugars production to the level of control plants, but BA-influenced WSCs content reduced by half in 50% and 25% of field capacity treatment. Drought stress has reduced chlorophyll content and leaf Starch. This chlorophyll reduction at 25% of FC, to great extent compensated with 50 50 µM of 6-benzyladenine . The activity of α-amylase and β-amylase augmented upon drought stress treatment in 75% of FC followed by reduction in 50% and 25% of FC. Conclusion: A drastic reduction in soil water content and then plant water can activate starch-degrading enzymes, leading to an increase in water-soluble carbohydrates which could either maintain leaf cell homeostasis or produce more ATP to help with drought stress tolerance. A part of starch degradation in leaves can be explained by α-amylase and β-amylase activity. The research result indicated that application of 50 μM benzyl adenine significantly reduced the stress intensity applied to the plant. This treatment, to great extent improved chlorophyll content and photosynthesis at 25% of FC and reduced further starch degradation and its conversion to fructose, glucose and sucrose, thereby preserving the plant's carbohydrate resources.