بررسي اثر تغذيه سيليكون در تخفيف كمبود آهن در گياه برنج (Oryza sativa L.)با تاكيد بر رشد و فعاليت آنزيم‏هاي آنتي‏اكسيدان

Evaluation of the effects of silicon nutrition on alleviation of iron deficiency in rice plants (Oriza sativa L.) with emphasis on growth and antioxidant enzymes activity

آهن، يكي از عناصر ضروري براي همه گياهان است كه كمبود آن باعث كاهش قابل توجه رشد گياه مي‏شود. سيليكون در گياهان تك‏لپه از جمله برنج به عنوان عنصري ضروري است كه ممكن است در كاهش تنش‏هاي زيستي و غيرزيستي در گياهان موثر باشد. در اين تحقيق، بر‏هم‌كنش تغذيه آهن و سيليكون در گياه برنج رقم طارم بررسي شد. گياهان در گلخانه تحت تيمارهاي صفر، 2 و 10 (شاهد) ميلي‌گرم آهن در ليتر به صورت Fe-EDTA و سيليكون در دو سطح صفر و 5/1 ميلي‌مولار به صورت سيليكات سديم كاشته شدند. آزمايش پس از سه هفته تيماردهي خاتمه يافت و گياهان براي بررسي رشد و تجزيه بيوشيميايي برداشت شدند. كمبود آهن به كاهش وزن تر، ميزان كلروفيل، كاروتنوييدها و ميزان آهن بخش هوايي گياه منجر شد. همچنين، فعاليت آنزيم‏هاي كاتالاز، گاياكول پراكسيداز محلول و ديواره‏اي، پلي‌ فنل‏ اكسيداز در بخش ‏هوايي، آسكوربات پراكسيداز در ريشه و بخش هوايي در شرايط كمبود آهن كاهش و ميزان پراكسيد هيدروژن در ريشه و پر اكسيداسيون ليپيد در بخش ‏هوايي در همين شرايط افزايش يافت؛ در حالي كه تغذيه سيليكون به افزايش وزن تر گياه، ميزان كلروفيل، كاروتنوييد و ميزان آهن گياه منجر شد. اثر تغذيه بهينه آهن و كاربرد سيليكون در رشد گياه افزايشي بود. تغذيه سيليكون فعاليت گاياكول پراكسيداز محلول و ديواره‏اي ريشه و بخش‏هوايي و كاتالاز بخش‏هوايي را افزايش داد. بنابراين، با كاربرد سيليكون ميزان پراكسيد هيدروژن ريشه و پراكسيداسيون ليپيدي بخش‏هوايي كاهش يافت. اين نتايج نشان مي‌دهد كه تغذيه سيليكون مي‌تواند آثار زيان‌بار كمبود آهن را در گياه برنج در مرحله رشد رويشي كاهش دهد.

Iron is an essential element in all plants and its deficiency causes drastic growth retardation. Silicon is also an essential element in Poaceae family including rice that may reduce biotic and abiotic stresses in plants. In this research, the interactions of silicon and iron nutrition were studied in rice (Oryza sativa L. cv. Tarem). The plants cultivated in greenhouse under iron treatments of 0, 2 and 10 mg l-1 as a Fe-EDTA and silicon treatments of 0 and 1.5 mM as a sodium silicate. The expeiment was teriminated after 3 weeks of iron treatments and then the plants were harvested for assying growth and biochemical factors. Iron deficiency resulted in reduction of fresh mass, contents of chlorophyll, carotenoides and iron in shoots. In addition, the activity of catalase, cell wall and soluble guaiacol peroxidase, and polyphenol oxidase in shoots decreased under iron deficiency. As a result, the amount of hydrogen peroxide in roots and lipide peroxidation in shoots increased due to iron deficiency. Silicon nutrition, however, increased the iron content and recovered the fresh mass, chlorophyll and carotenoides contents as well. The effects of silicon application and optimal iron nutrition on plant growth were synergetic. Silicon nutrition caused significant increase in the cell wall and soluble guaiacol peroxidase activity in both roots and shoots and the catalytic activity in shoots. Consequently, the hydrogen peroxide in roots and the lipide peroxidation in shoots decreased following silicon application. The results indicated that silicon application could alivatie the harmful effects of iron deficiency in vegetative growth stage in rice.