بررسي پاسخ برخي از متغيرهاي فتوسنتزي گياه دارويي استويا به غلظت‌هاي مختلف زغال فعال با حلال‌هاي متفاوت

Investigation the response of some photosynthetic attributes of Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) to different active coal concentrations with several solvents

سابقه و هدف: زغال فعال در محيط كشت بافت به‌عنوان جذب كننده تركيبات فنلي و مواد سمي مورد استفاده قرار مي‌گيرد، اما در مورد مصرف مستقيم آن به‌صورت محلول‌پاشي روي گياه تاكنون تحقيقي صورت نگرفته است. مبناي استفاده از اين ماده به‌عنوان منبع كربني، تحقيقات به‌عمل آمده در مورد ساكارز مي‌باشد كه تاثير بسيار مثبتي روي رشد و نمو گياه دارد. لذا اين فرضيه را پيش آورد كه در صورت استفاده از زغال فعال، اين ماده مي‌تواند توسط مواد باردار در سطح گياه جذب و بخشي از طريق كوتيكول و بخشي از طريق روزنه‌ها به درون آن منتقل و وارد چرخه تثبيت كربن گردد. هدف از اين بررسي، استفاده از زغال فعال به‌منظور افزودن كربن مورد‌نياز گياه دارويي استويا در طي فتوسنتز به غير از گاز دي‌اكسيد كربن از ساير منابع مي‌باشد. با توجه به اين‌كه اين گياه از كربوهيدرات ذخيره‌اي بالايي برخوردار است كه جهت اين‌گونه بررسي‌ها، سامانه‎ تحقيقي مناسب را فرآهم مي‌آورد، براي اعمال تيمارهاي مذكور انتخاب شد. مواد و روش‌ها: به‌منظور بررسي اثر زغال فعال بر متغيرهاي فتوسنتزي استويا، طرحي در قالب آزمايش فاكتوريل بر پايه بلوك‌هاي كامل تصادفي با 4 تكرار انجام شد. تيمارهاي مورد بررسي شامل سطوح مختلف زغال فعال با غلظت‌هاي صفر، 2/0، 4/0 و 6/0 درصد انتخاب شدند. عامل دوم حلال‌هاي متانول 15 درصد، اسيد بُريك 3 در هزار، اسيد استيك 1 در هزار و آب مقطر بودند. تيمارها به فواصل هر 10 روز يك بار تا قبل از مرحله به گل رفتن روي گياه محلول‌پاشي شدند. با شروع گل‌دهي اجزاي وابسته‌ كلروفيلي نظير فلورسانس كمينه در شرايط تاريكي (Fo)، فلورسانس بيشينه در شرايط تاريكي (Fm)، فلورسانس متغير (FV)، فلورسانس كمينه در شرايط روشنايي (Foʹ)، فلورسانس بيشينه در شرايط روشنايي (Fmʹ)، سرعت انتقال الكترون (ETR)، بيشينه كارآيي فتوشيميايي سامانه نوري II (Fv/Fm)، كلروفيل a، كلروفيل b، كلروفيل كل، عملكرد برگ و ميزان استويوزايد برگ اندازه‌گيري شد. يافته‌ها: نتايج اين تحقيق نشان داد كه استفاده از زغال فعال به‌عنوان منبع كربني امكان‌پذير مي‌باشد و غلظت‌هاي مختلف زغال فعال با حلال‌هاي متفاوت روي تمامي صفات اندازه‌گيري شده به‌طور معني‌داري موثر مي‌باشد. با توجه به مقايسه ميانگين داده‌ها، مطلوب‌ترين ميزان صفات فتوسنتزي محاسبه شده مربوط به غلظت 6/0 درصد زغال فعال بود و ساير غلظت‌ها در رده‌هاي بعدي قرار گرفتند. همچنين، بيشترين و كمترين ميزان ويژگي‌هاي مطلوب فتوسنتزي به‌ترتيب در حلال‌هاي متانول 15 درصد (M)، اسيد بُريك 3 در هزار (B)، اسيد استيك 1 در هزار (A) و آب مقطر (C) به عنوان تيمار شاهد به‌دست آمد. همچنين اثر حلال‌هاي متفاوت (در سطح 01/0 درصد)، زغال فعال (در سطح 01/0 درصد) و اثر متقابل اين دو (در سطح 05/0 درصد) بر ميزان وزن خشك برگ معني‌دار بود. از لحاظ ميزان استويوزايد برگ نيز حلال متانول بيشترين (88/11) و سه حلال ديگر اسيد بوريك (67/10)، اسيد استيك (42/9) و آب مقطر (28/8) از يك روند كاهشي پيروي نمودند. نتيجه‌گيري: در نهايت مي‌توان عنوان نمود كه استفاده از زغال فعال همراه با حلال مناسب آن مي‌تواند نياز مطلق به منبع كربني موجود در هوا را كاهش داده يا جايگزين آن گردد. نتايج نشان داد كه با اعمال تيمارهاي مختلف، ميزان كربن جذب شده افزايش يافته و مي‌تواند به‌عنوان جايگزيني براي افزودن گازكربنيك و بالا بردن غلظت آن باشد. احتمال مي‌رود كه افزايش كربن جذب شده مي‌تواند با اكسيده شدن در درون گياه وارد چرخه فتوسنتزي گردد و هيچ‌گونه افزايشي در ميزان كربن موجود در جو ايجاد نمي‌كند.

Background and objectives: Active coal is applied in tissue culture media as the absorbant of phenolic compounds and toxic materials; but no research has been done regarding its direct application like spray on plants. Application of this material as the carbone source is based on researches done by sucrose; which had highly positive effect on plant growth and development. Thus; a hypothesis was brought that applied active coal could be absorbed by charged particles on the plant surface, a portion via cuticle and others via stomata, then entered into carbon fixation cycle. The aim of this study was to investigate the application of active coal in order to increase stevia plant required carbon during photosynthesis beside the other carbon dioxide sources. Since this plant possesses high supply of carbohydrate which prepares suitable system for such researches, it was selected for application of mentioned treatments. Materials and methods: In order to investigate the effect of different concentrations of active coal on some photosynthetic attributes of Stevia, an experiment was carried out in a factorial based on randomized complete blocks design (RCBD) with four replications. Evaluated treatments consisted of different concentrations of active coal solution of 0, 0.2, 0.4 and 0.6 percent. Thus, the mentioned material was diluted in solvents such as methanol 15%, borric acid 3 ppm, acetic acid 1 ppm and distilled water. Treatments were sprayed on plants with intervals of 10-day until plants start flowering stage. Chlorophyll fluorescence components such as min fluorescence under dark acclimated condition (Fo), max fluorescence under dark acclimated condition (Fm), variable florescence (Fv), min fluorescence under light acclimated condition (Foʹ), max fluorescence under light acclimated condition (Fmʹ), electron transport rate (ETR), maximum photochemical quantum yield of photosystem (Fv/Fm), chlorophyll a, b and total chlorophyll were measured at beginning of flowering. Additionally, the leaf dry matter and stevioside content of the leaves were also measured. Results: Results showed that application of active coal as a source of carbon is possible; and different concentrations of active coal in different solvents are significantly effective on all of the recorded parameters. Based on means comparison analysis, the most optimum amount of photosynthetic parameters were related to concentration 0.6% of active coal; while other concentrations placed in next orders. Also, the highest and the lowest optimum photosynthetic parameters were recorded in the solvents methanol (15%) (M), boric acid (3 ppm) (B), acetic acid (1 ppm) (A) and distilled water (control; C); respectively. Also, different solvents (p < 0.01), different concentrations of active coal (p < 0.01) and their interaction effect was significantly affected the leaf dry matter. Regarding the stevioside content of the leaf, methanol solvent (11.88) possessed the highest order and three other solvents consisting boric acid (10.67), acetic acid (9.42) and distilled water (8.28) had an assending trend. Conclusion: Finally, it can be concluded that application of active coal with its appropriate solvent could decrease the obsolute plant requirement to carbon source existing in the environment or to be substituted. Results showed that application of mentioned treatments could increase the absorbed carbon by plant. Increase of absorbed carbon might be oxidized and intered the photosynthetic cycle in plant, and no increase of atmospheric carbon would be occurred.