تأثير همزيستي اكتوميكوريزايي بر تحمل به خشكي در صنوبر سفيدپلت (Populus caspica)

The effect of ectomycorrhizal symbiosis on drought tolerance in Populus caspica

كاهش منابع چوبي و نياز فزاينده به چوب، تمايل به جنگلكاري با گونه‌هاي سريع‌‌الرشد مانند صنوبرها را افزايش داده است. اما اغلب گونه‌هاي صنوبر نسبت به خشكي حساس هستند. قارچ‌هاي ميكوريز مي‌توانند وضعيت آب در گياهان را بهبود بخشند و بقا و رشد گياهان را تحت شرايط خشكي افزايش دهند. اين نوع حفاظت با متابوليسم اسيدهاي آمينه تحمل گياه به تنش خشكي را افزايش مي‌دهد. در اين تحقيق گياهچه‌هاي سفيدپلت (Populus caspica) از طريق كشت بافت تكثير، برقراري همزيستي اكتوميكوريزايي با قارچ Pisolithus arhizus انجام و اثر همزيستي تحت تنش خشكي بر پارامترهاي فيزيولوژيكي و تجمع اسيدهاي آمينه در سفيد‌پلت بررسي شد. نتايج نشان داد برقراري همزيستي روي گياهچه‌ها اثرات منفي تنش خشكي را كنترل و موجب افزايش ارتفاع ساقه، بيومس ساقه و برگ، فتوسنتز، تعرق، هدايت روزنه‌اي و كلروفيل برگ شده است. پس از بررسي‌ اسيدها آمينه در ريشه مستقل و ريشه همزيست گياهچه‌ها و در دو حالت خشكي و آبياري مشخص شد ريشه‌هاي اكتوميكوريزايي در هر دو حالت در مقايسه با شاهد داراي غلظت بالاتري از اغلب اسيدهاي آمينه بودند؛ كه اثبات مي‌كند اسيدهاي آمينه مهمترين محصولات هضم و فرم انتقال نيترو‍ﮊن در بافت همزيست هستند. تجمع معني‌دار اغلب اسيدهاي آمينه مانند آسپاراژين، گلوتامين، اسيد گلوتاميك، هيستيدين، تيروزين، ترئونين، آلانين و متيونين در ريشه‌هاي اكتوميكوريزايي تحت شرايط تنش (نسبت به ريشه‌هاي اكتوميكوريزايي تحت آبياري و نيز ريشه‌هاي شاهد) مشاهده شد كه نشان مي‌دهد تجمع اسيدهاي آمينه آزاد ارتباط نزديكي با تحمل به خشكي در ريشه‌هاي همزيست دارند. از سوي ديگر تجمع آرژينين، سيترولين و ‌اسيد آسپارتيك در ريشه‌هاي مستقل سفيدپلت در شرايط آبياري در مقايسه با ريشه‌هاي همزيست مشاهده شد كه مؤيد بكارگيري اين اسيدهاي آمينه در مسيرهاي متابوليكي در سيستم ريشه‌اي ميكوريزايي بود. ارتباط اين تغييرات با عملكرد همزيستي اكتوميكوريزايي و افزايش تحمل به خشكي ميزبان بحث شده است.

Increasing need for wood and on the other hand declining wood resources have caused desire for afforestation with fast–growing species such as poplars, but poplar species usually are susceptible to drought. Ectomycorrhizal fungi can improve the water status of host plants and increase plant survival and growth under drought conditions. The precise mechanism of this function is still not clear, but amino acid metabolism has been reported to play an important role in plant tolerance to drought stress. In this study seedlings of Populus caspica were propagated through tissue culture and their symbiosis with Pisolithus arhizus was carried out to evaluate the plantlets resistance to drought in acclimatization process. It was found that establishment of this symbiosis enhanced seedling height, biomass of root, shoot and leaves, photosynthesis, transpiration, stomatal conductance and leaf chlorophyll. Determination of amino acids in ectomycorrhizal and non–ectomycorrhizal roots of P. caspica plantlets (in both drought and irrigation conditions) showed that generally, the concentration of most amino acids increased in ectomycorrhizal root systems, which proved amino acids are the most important assimilation and nitrogen transfer forms in ectomycorrhizal tissue. Significant accumulation of many amino acids such as asparagine, glutamine, glutamic acid, histidine, tyrosine, threonine, alanine and methionine in ectomycorrhizal roots under stress conditions (compared to the ectomycorrhizal roots under irrigation and the control roots) was found, thus it can conclude that tolerance of ectomycorrhizal roots to drought stress is closely associated with their accumulation of free amino acids. Arginine, citrulline and aspartic acid accumulated in non–inoculated P. caspica root systems under irrigation conditions (compared to the mycorrhizal root systems), which confirmed the use of these amino acids in some metabolic pathways in the mycorrhizal root systems. Implications of these changes in the functioning of the ectomycorrhizal symbiosis are discussed.