تأثير مصرف آسكوربات و جيبرلين بر مكانيسم‌هاي غيرآنزيمي گياه دارويي مرزه (.Satureja hortensis L) در شرايط تنش شوري

The effect of ascorbate and gibberellin application on some nonenzymatic mechanisms of savory (Satureja hortensis L.) under salinity stress conditions

مقدمه مرزه تابستانه (Satureja hortensis L.) يكي از گونه هاي معطر خانواده نعناعيان است. تا كنون 30 گونه با نام مرزه شناخته شده اند كه مرزه تابستانه و زمستانه متداولترين گونه هاي زراعي مي باشند. گونه هاي Satureja بومي نواحي گرم بوده و ممكن است يك يا چند ساله باشند (Hadian et al., 2008; Rechinger, 1982) . شوري خاك از جمله مهمترين تنش هاي محيطي است كه بر رشد و عملكرد گياه اثر مي گذارد (Allakhverdiev et al., 2000). انطباق گياهان با تنش هاي محيطي و از جمله شوري از طريق تجمع تركيبات و متابوليت هايي نظير كربوهيدرات ها و پرولين صورت مي گيرد (Sanito di Toppy and Gabbrielli, 1999). آسكوربيك اسيد از جمله تركيبات آنتي اكسيداني قدرتمندي است كه از طريق كاهش راديكال هاي آزاد اكسيژن از اثرات مخرب آن ها مي كاهد (Fecht Christoffers et al., 2003). جيبرلين ها از فرآورده هاي طبيعي گياهي توليد شده اند كه عمدتا در گياهان به كار مي روند. امروزه 4 گونه از جيبرلين ها شناخته شده اند كه معروفترين آن ها اسيد جيبرليك است و اثرات مثبتي در ساخت متابوليت هاي مرتبط با افزايش تحمل به شوري دارد (Hedden and Proebsting, 1999). مواد و روش ها به‌منظور بررسي اثر تنش شوري و برهم‌كنش آن با آسكوربات و جيبرلين بر روي صفات فيزيولوژيكي گياه دارويي مرزه (.Satureja hortensis L)، آزمايشي به‌صورت فاكتوريل در قالب طرح كاملاً تصادفي با چهار تكرار در سال 1392 در دانشگاه آزاد اسلامي واحد يادگار امام خميني(ره) شهرري اجرا شد. تيمارها عبارت بودند از: تنش شوري در چهار سطح (صفر، 25، 50 و 75 ميلي مولار)، آسكوربات در دو سطح (صفر و 4 ميلي مولار) و جيبرلين در دو سطح (صفر و 2 ميلي مولار). گياهان شاهد با آب مقطر محلول پاشي گرديدند و در تيمار هاي تنش شوري نيز گياهان هفته اي دوبار و به مدت 3 هفته تحت آبياري قرار گرفتند. ميزان پرولين با استفاده از روش بيتس (Bates et al., 1973)، پروتئين با روش برادفورد (Bradford, 1976) و قند هاي محلول و نامحلول توسط روش كوچرت (Kochert, 1978) تعيين گرديدند. تجزيه هاي آماري با استفاده از نرم افزار SAS و مقايسه ميانگين ها با آزمون دانكن در سطح احتمال 5 درصد انجام پذيرفت. نتايج نتايج تحقيق نشان داد كه به استثناء اثر آسكوربات بر ميزان كربوهيدرات هاي محلول اندام هوايي، اثر اصلي عوامل آزمايشي بر ساير سازوكارهاي غير آنزيمي مقاومت به تنش شوري در مرزه معني دار بود. بنابراين در شرايط تنش شوري شديد، بيشترين كاهش در صفات فيزيولوژيكي پروتئين اندام هوايي و ريشه (93.304 و 71.147 ميلي گرم در ليتر) و كربوهيدرات نامحلول اندام هوايي و ريشه (27.11 و 25.8 ميلي گرم در ليتر) و بالاترين افزايش در محتوي پرولين اندام هوايي و ريشه (46.27 و 52.16 ميلي گرم در ليتر) و كربوهيدرات هاي محلول اندام هوايي و ريشه (49.18 و 32.16 ميلي گرم در ليتر) ايجاد شد، تا از اثرات مضر تنش شوري بكاهند. نتايج تحقيق آشكار نمود كه تنها اثر متقابل سه گانه عوامل آزمايشي بر قند محلول اندام هوايي و قند نامحلول و پروتئين ريشه و اندام هوايي معني دار بود. بنابراين قند محلول اندام هوايي و پرولين ريشه و اندام هوايي در شرايط شوري 75 ميلي مولار و محلول پاشي آسكوربات و جيبرلين نسبت به شاهد به ترتيب 23.8، 92.1 و 73.3 برابر افزايش يافت. همچنين مي توان نتيجه گرفت، قند محلول اندام هوايي، مهمترين مكانيزم غيرآنزيمي تحمل به شوري در مرزه به ويژه درشرايط مصرف آسكوربات و جيبرلين مي باشد. برخي از گزارش ها تاييد نمودند كه آسكوربات محتوي پرولين را در نخود (Alqrainy, 2007) و باميه (Baghizadeh et al., 2009) افزايش داد كه با نتايج اين تحقيق منطبق است. هدا (Hoda et al., 2010) مشخص نمودند كه جيبرلين، كربوهيدرات هاي محلول و نامحلول را در ريشه و اندام هوايي افزايش داد كه از اين نظر به عنوان مناسبترين و سريعترين سازوكار مقابله با تنش در مركبات تلقي مي گردد.

Introduction Summer savory (Satureja hortensis L.) is a genus of aromatic plants of the family Lamiaceae. There are about 30 different species called savories, which summer savory and winter savory are the most important in cultivation. Satureja species are native to warm temperate regions and may be annual or perennial (Hadian et al., 2008; Rechinger, 1982). Soil salinity is one of the main environmental stresses affecting the growth of plants and their yield (Allakhverdiev et al., 2000). Adaptation of plants to environmental stresses such as salinity performs by accumulation of metabolites as carbohydrates and proline (Sanito di Toppy and Gabbrielli, 1999). Ascorbic acid is a powerful antioxidant that leads to inhibition of the free radicals by reduction (Fecht Christoffers et al., 2003). Gibberellins are commercial mushroom cultures obtained from pure and natural product known that used in plants. There are four types of GA; the best known is gibberellic acid which has positive effect on metabolites related to salinity tolerance (Hedden and Proebsting, 1999).   Material and methods Due to study the effect of salinity stress on some nonenzymatic mechanisms of savory under ascorbate and gibberellin application, a pot experiment was done in a greenhouse located in Pakdasht region and Islamic Azad University, Eslamshahr and YadegareImam Khomeini (RAH) Shahrerey Branchs in 2013. The experimental design consisted of a sixteen treatments, arranged as factorial based on completely randomized design with four replications, giving a total of 64 pots. Fiveweeks old savory plants were sprayed with ascorbic acid (0 and 4 mM) and gibberellins (0 and 4 mM) before inducing salinity stress with different concentrations of saline water (0, 25, 50 and 75 millimolar). Control plants were sprayed with distilled water. Saline water was delivered to plants twice a week and last for three weeks. The proline by Bates et al (1973), Protein by Bradford (1976) and soluble and non soluble carbohydrates by Kochert (1978) were determined. The obtained data were subjected to analysis of variance using Duncan Multiple Range Test (P≤0.05) using SAS software.     Results and discussion The results showed that, with the exception of ascorbate effect on shoot soluble carbohydrates, the other main effects of experimental factors were significant on all nonenzymatic mechanisms of savory tolerance. So the intense salinity showed the highest decreased in physiological traits such as shoot and root protein (304.93 mg/L and 147.71 mg/L) and shoot and root non soluble carbohydrates (11.27 and 8.25) and improved shoot and root proline (27.46 mg/L and 16.52 mg/L) and shoot and root soluble carbohydrates (18.49 mg/l and 16.32 mg/l) to decrease the harmful effects of salt stress. The results revealed that only triple interaction effects of experimental factors were significant on shoot soluble carbohydrates and shoot and root non soluble carbohydrates and protein. So, the shoot soluble carbohydrates and Shoot and root proline content has 8.23, 1.92 and 3.73 manifold increase than control in 75 mM NaCl and ascorbate and gibberellin foliar application alternatively. Therefore it can be concluded that shoot soluble carbohydrates is the most main nonenzymatic mechanisms of salt tolerance in savory especially in ascorbate and gibberellins foliar application. Some reports indicated that ascobate increased proline content in bean and pea (Alqrainy, 2007) and okra (Baghizadeh et al., 2009) that are coordinate to our findings. Hoda et al (2010) revealed that GA improved both Shoot and root soluble and non soluble carbohydrates as the best and rapid nonenzymatic mechanisms of stress tolerance in citrus.   Conclusion The results showed that salinity stress increased shoot and root soluble carbohydrates and proline and reduced shoot and root non soluble carbohydrates and protein. At the same time, spraying 4 ascorbate and 2 mM GA affected all associated nonenzymatic traits to salt stress resistance, however the additive effect of GA was more than ascorbate.