دوره 14، شماره 43 - ( پاییز 1401 1401 )
جلد 14 شماره 43 صفحات 75-64 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Mafakheri K, Valizadeh M, Mohammadi S A. (2022). Banding Patterns Activity of Antioxidant Enzymes and Physiological Indices in the Maize (Zea mays L.) Genotypes under Water Deficit Stress. J Crop Breed. 14(43), 64-75. doi:10.52547/jcb.14.43.64
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1296-fa.html
URL: http://jcb.sanru.ac.ir/article-1-1296-fa.html
مفاخری خسرو، ولیزاده مصطفی، محمدی سیدابولقاسم. بررسی الگوی ایزوزیمی آنزیم های آنتی اکسیدان و شاخص های فیزیولوژیکی در ژنوتیپ های ذرت تحت تنش کم آبی پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی 1401; 14 (43) :75-64 10.52547/jcb.14.43.64
1- دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2- دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز- تبریز- ایران
2- دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز- تبریز- ایران
چکیده: (2151 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: تنش های محیطی گوناگون، بهخصوص تنش خشکی اثرات شدید و عمده ای بر روی رشد و تولید ذرت دارند. خشکی از جمله تنش های فیزیکی است که بهعلت تنوع زیاد در شرایط بارندگی، به عنوان مهمترین عامل محدودکننده رشد و تولید گیاهان زراعی در ایران شناخته شده است. به همین منظور بررسی اثر تنش کم آبی بر روی گیاهان استراتژیک از قبیل ذرت از اهمیت ویژهای برخوردار است.
مواد و روش ها: به منظور بررسی اثر تنش کم آبی بر فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان و شاخص های آگروفیزیولوژیکی در برگ های برخی از ژنوتیپ های ذرت، آزمایشی به صورت اسپلیتپلات براساس طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در شرایط مزرعه ای در مزرعه دانشکده کشاورزی-دانشگاه تبریز اجرا شد. سه تیمار آبیاری (نرمال، تنش ملایم و شدید کم آبی) به عنوان فاکتور اصلی و 11 ژنوتیپ ذرت به عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شدند. پس از اعمال تنش های کم آبی، آنالیز الکترفورتیک سه آنزیم سوپراکسیددیسموتاز (SOD)، کاتالاز (CAT) و پراکسیداز (POX) در برگ های ذرت با استفاده از ژل های 8% آکریلامید افقی انجام گرفت و برخی شاخص های آگروفیزیولوژیکی مانند مالوندیآلدئید (MDA)، H2O2، شاخص کلروفیل (SPAD)، محتوی نسبی آب (RWC) برگ و محتوی پروتئین محلول مورد اندازه گیری قرار گرفتند.
یافته ها: براساس نتایج بدست آمده، آنزیم CAT در تنش شدید نسبت به آبیاری نرمال با 100 درصد افزایش و محتوای MDA با 120/78 درصد افزایش بیشترین میزان افزایش فعالیت و کلروفیل برگ تحت تنش شدید کم آبی نسبت به آبیاری نرمال با 24/05 درصد بیشترین میزان کاهش را نشان دادند. در حالت کلی با افزایش شدت تنش نسبت به آبیاری نرمال محتوای پروتئین محلول نوسان نشان داد، از طرف دیگر اختلاف بین محتوای پروتئین محلول کل در دو ژنوتیپ SC704 و SC706 با افزایش شدت تنش از نرمال به تنش ملایم و تنش شدید کمترین اختلاف معنی دار را به صورت معکوس نشان دادند.
نتیجه گیری: بررسی ژنوتیپ ها با آنزیم های آنتی اکسیدان و شاخص های فیزیولوژیکی نشان داد ژنوتیپ های SC704، SC703، AR70 و SC706بالاترین سطح فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان و پاسخ متناسب فیزیولوژیکی را به تنش کم آبی نشان دادند و در نتیجه متحمل تر به تنش کم آبی هستند همچنین در تنش ملایم و شدید ژنوتیپ SC260 بیشترین میزان حساسیت به تنش کم آبی را نشان داد. نهایتاٌ ایزوزیم های CAT، POX1، SOD1 و SOD2 و شاخص های H2O2، محتوای پروتئین محلول و کلروفیل برگ را می توان به عنوان ایزوزیمها و شاخص های کارآمد معرفی نمود که می توان از این شاخص ها جهت شناسایی ژنوتیپ های مقاوم به تنش کم آبی در برنامه های به نژادی ذرت بهره گرفت.
مقدمه و هدف: تنش های محیطی گوناگون، بهخصوص تنش خشکی اثرات شدید و عمده ای بر روی رشد و تولید ذرت دارند. خشکی از جمله تنش های فیزیکی است که بهعلت تنوع زیاد در شرایط بارندگی، به عنوان مهمترین عامل محدودکننده رشد و تولید گیاهان زراعی در ایران شناخته شده است. به همین منظور بررسی اثر تنش کم آبی بر روی گیاهان استراتژیک از قبیل ذرت از اهمیت ویژهای برخوردار است.
مواد و روش ها: به منظور بررسی اثر تنش کم آبی بر فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان و شاخص های آگروفیزیولوژیکی در برگ های برخی از ژنوتیپ های ذرت، آزمایشی به صورت اسپلیتپلات براساس طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در شرایط مزرعه ای در مزرعه دانشکده کشاورزی-دانشگاه تبریز اجرا شد. سه تیمار آبیاری (نرمال، تنش ملایم و شدید کم آبی) به عنوان فاکتور اصلی و 11 ژنوتیپ ذرت به عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شدند. پس از اعمال تنش های کم آبی، آنالیز الکترفورتیک سه آنزیم سوپراکسیددیسموتاز (SOD)، کاتالاز (CAT) و پراکسیداز (POX) در برگ های ذرت با استفاده از ژل های 8% آکریلامید افقی انجام گرفت و برخی شاخص های آگروفیزیولوژیکی مانند مالوندیآلدئید (MDA)، H2O2، شاخص کلروفیل (SPAD)، محتوی نسبی آب (RWC) برگ و محتوی پروتئین محلول مورد اندازه گیری قرار گرفتند.
یافته ها: براساس نتایج بدست آمده، آنزیم CAT در تنش شدید نسبت به آبیاری نرمال با 100 درصد افزایش و محتوای MDA با 120/78 درصد افزایش بیشترین میزان افزایش فعالیت و کلروفیل برگ تحت تنش شدید کم آبی نسبت به آبیاری نرمال با 24/05 درصد بیشترین میزان کاهش را نشان دادند. در حالت کلی با افزایش شدت تنش نسبت به آبیاری نرمال محتوای پروتئین محلول نوسان نشان داد، از طرف دیگر اختلاف بین محتوای پروتئین محلول کل در دو ژنوتیپ SC704 و SC706 با افزایش شدت تنش از نرمال به تنش ملایم و تنش شدید کمترین اختلاف معنی دار را به صورت معکوس نشان دادند.
نتیجه گیری: بررسی ژنوتیپ ها با آنزیم های آنتی اکسیدان و شاخص های فیزیولوژیکی نشان داد ژنوتیپ های SC704، SC703، AR70 و SC706بالاترین سطح فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان و پاسخ متناسب فیزیولوژیکی را به تنش کم آبی نشان دادند و در نتیجه متحمل تر به تنش کم آبی هستند همچنین در تنش ملایم و شدید ژنوتیپ SC260 بیشترین میزان حساسیت به تنش کم آبی را نشان داد. نهایتاٌ ایزوزیم های CAT، POX1، SOD1 و SOD2 و شاخص های H2O2، محتوای پروتئین محلول و کلروفیل برگ را می توان به عنوان ایزوزیمها و شاخص های کارآمد معرفی نمود که می توان از این شاخص ها جهت شناسایی ژنوتیپ های مقاوم به تنش کم آبی در برنامه های به نژادی ذرت بهره گرفت.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1400/6/8 | پذیرش: 1400/9/28
دریافت: 1400/6/8 | پذیرش: 1400/9/28
فهرست منابع
1. Ahmadi, K., H. Gholizadeh, H.R. Ebadzadeh, R. Hosseinpor, F. Hatami and B. Fazeli. 2015. Agricultural Statistics. Ministry of Agriculture Jihad, Deputy Minister of planning and Economy, Information and Communication Technology center.
2. Alexieva, V., I. Sergiev, S. Mapelli and E. Karanov. 2001. The effect of drought and ultraviolet radiation on growth and stress markers in pea and wheat. Plant Cell and Environment, 24 (12): 1337-1344. [DOI:10.1046/j.1365-3040.2001.00778.x]
3. Anderson, M.D., T.K. Prasad and C.R. Stewart. 1995. Changes in isozyme profiles of catalase, peroxidase and glutathione reductase during acclimation to chilling in mesocotyls of maize seedling. Plant Physiology, 109(4): 1247-1257. [DOI:10.1104/pp.109.4.1247]
4. Anjum, S.A., L.C. Wang, M. Farooq, M. Hussain, L.I. Xue and C.M. Zou. 2011. Brassinolide application improves the drought tolerance in maize through modulation of enzymatic antioxidants and leaf gas exchanges. Journal of Agronomy and Crop Science, 197(3): 177-185. [DOI:10.1111/j.1439-037X.2010.00459.x]
5. Ashraf, M. 2010. Inducing drought tolerance in plants. Some recent advances. Biotechnology Advances, 28(1): 169-183. [DOI:10.1016/j.biotechadv.2009.11.005]
6. Ashraf, M. 2009. Biotechnological approach of improving plant salt tolerance using antioxidant as markers. Biotechnology Advances, 27(1): 84-93. [DOI:10.1016/j.biotechadv.2008.09.003]
7. Bates, L. S., R. P. Waldre and I.D. Teare. 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant Soil, 39(1): 205-207. [DOI:10.1007/BF00018060]
8. Bolanos, J. and G.O. Edmeades. 1996. The importance of the anthesis-silking interval in bresding for drought tolerance in tropical maize. Field Crops Research. Elsevier, 48(1): 65-80. [DOI:10.1016/0378-4290(96)00036-6]
9. Bradford, M. M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. The Annual of Biochemistry, 72(1-2): 248-254. [DOI:10.1016/0003-2697(76)90527-3]
10. Cruz de Carvalho, M.H. 2008. Drought stress and reactive oxygen species. Plant Signal Behav, 3 (3):156-165. [DOI:10.4161/psb.3.3.5536]
11. De Vos, C.H. Schat, M. De Waal, R. Vooijs and W. Ernst. 1991. Increased resistantt copper-induced damage of the root plasma membrane in copper tolerant Silene cucubalus. Plant Physiology, 82(4): 523-528. [DOI:10.1111/j.1399-3054.1991.tb02942.x]
12. Farajzadeh, E., M. Vlizadeh, M.R. Shakiba, M. Ghaffari and S. Moharramnejad. 2017. Relationship between antioxidant enzyme activities and agro-physiological traits in sunflower lines under field water deficit stress. Fresenius Environmental Bulletin, 26(4): 805-811.
13. Fahmideh, L., A. Mazarie, S. Madadi and P. Pahlevan. 2021. Comparison between of Photosynthetic Pigments, Osmotic Regulators and Antioxidant Enzymes of Nimroz and Nomar Barley Cultivars of Sistan Region under Drought Stress. Journal of Crop Breeding, 13(37): 51-62 (In Persian).
14. Gaber, M.A. 2010. Antioxidative defense under salt stress. Plant Signal, 5(4): 369-374. [DOI:10.4161/psb.5.4.10873]
15. Ghassemian, M., J. Lutes, H. Chang, I. Lange, W. Chen, T. Zhu, X. Wang, B.M. Lange. 2008. Abscisic acid-induced modulation of metabolic and redox control pathways in Arabidopsis thaliana. Phytochem, 69(17): 2899-2911. [DOI:10.1016/j.phytochem.2008.09.020]
16. Gill, S.S. and N. Tuteja. 2010. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiol. Biochem, 48(12): 909-936. [DOI:10.1016/j.plaphy.2010.08.016]
17. Hayat, S. and A. Ahmad. 2007. Salicylic Acid: A Plant Hormone. Springer, 97-99. [DOI:10.1007/1-4020-5184-0]
18. Jaleel, C.A., P. Manivannan, A. Wahid, M. Farooq, R. Somasundaram and R Panneerselvam. 2009. Drought stress in plants: a review on morphological characteristics and pigments composition. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 11(1): 100-105.
19. Jaleel, C.A., P. Manivannan, B. Sankar, A. Kishorekumar, R. Gopi, R. Somasundaram and Panneerselvam, R. 2007. Pseudomonas fluorescens enhances biomass yield and ajmalicine production in Catharanthus roseusunder water deficit stress. Colloid and Surfaces Biointerfaces, 60(1):7-11. [DOI:10.1016/j.colsurfb.2007.05.012]
20. Mafakheri, Kh., M. Valizadeh and S. A. Mohammadi. 2019. Banding Patterns Activity of Antioxidant Enzymes and Physiological Attributes in Maize (Zea mays L.) Families under Water Deficit Stress. Journal of Agricultural Science and Technology, 21(5): 1249-1264.
21. Mittler, R. 2002. Oxidative stress, antioxidant and stress tolerance. Trends in Plant Sciences, 7 (9): 405-410. [DOI:10.1016/S1360-1385(02)02312-9]
22. Molinari, H.B.C., C.J. Marur, E. Daros, M.K.F. de Campos, J.F.R. de Carvalho, L.F.P. PFilho, J.C.B. Pereira and L.G.E. Vieira. 2007. Evaluation of the stressinducible production of proline in transgenic sugarcane (Saccharum spp.): osmotic adjustment, chlorophyll fluorescence and oxidative stress. Physiol Plant, 130(2): 218-229. [DOI:10.1111/j.1399-3054.2007.00909.x]
23. Moharramnejad, S., O. Sofalian, M. Valizadeh, A. Asgari, and M. R. Shiri. 2016. Response of antioxidant defense system to osmotic stress in maize seedling. Fresenius Environmental Bulletin, 25: 805-811.
24. Naderi, R., M. Valizadeh, M. Toorchi and M.R. Shakiba. 2014. Antioxidant enzyme changes in response to osmotic stress in wheat (Triticum aestivum L.) seedling. Acta Biologica Szegediensis, 58 (2): 95-101.
25. Neto, A.D.A., J.T. Prisco, J. Eneas-Filho, C.E.B. Abreu and E. Gomez-Filho. 2006. Effect of drought stress on antioxidative enzymes and lipid peroxidation in leaves and roots of drought-tolerant and drought-sensitive maize genotypes. Environmental and Experimental Botany, 56(1): 87-94. [DOI:10.1016/j.envexpbot.2005.01.008]
26. Rezaeinia, M., M.R. Bihamta, S.A. Peighambari and A.R. Abbasi. 2019. Effect of Drought Stress on Antioxidant Enzymes Activities and Some Physiological Traits in Chickpea (Cicer Arietinum L.). Journal of Crop Breeding, 11(30): 11-22 (In Persian). [DOI:10.29252/jcb.11.30.11]
27. Salin, M.L. 1991. Chloroplast and mitochondrial mechanism for protection against oxygen toxicity. Free Radical Research, 13(1): 851-858. [DOI:10.3109/10715769109145867]
28. Shirani Rad A.H. and A. Abbasian .2011. Evaluation of drought tolerance in winter rapeseed cultivars based on tolerance and sensitivity indices. ŽemdirbystAgriculture, 98(1): 41-48.
29. Soltis, D. E. and P.S. Soltis. 1990. Isozymes in Plant Biology. Dioscorides Press, Portland, p: 259. [DOI:10.1007/978-94-009-1840-5]
30. Swidzinski, J.A., C.J. Leaver and L.J. Sweetlove. 2004. A proteomic analysis of plant programmed cell death. Photochemistry, 65(12): 1829-1838. [DOI:10.1016/j.phytochem.2004.04.020]
31. Valizadeh, M., S. Moharamnejad, M. Ahmadi and H. Mohammadzadeh Jalaly. 2013. Changes in activity profile of some antioxidant enzymes in alfalfa half-sib families under salt stress. Journal of Agricultural Science and Technology, 15(4): 801-809.
32. Wang, W.B., Y.H. Kim, H.S. Lee, K.Y. Kim, X.P. Deng and S.S. Kwak. 2009. Analysis of antioxidant enzyme activity during germination of alfalfa under salt and drought stress. Plant Physiology and Biochemistry, 47(7): 570-577. [DOI:10.1016/j.plaphy.2009.02.009]
33. Xu, N., K. Yrle, P.O. Miler and N. Cheilch. 2004. Coregulation of ear growth and internode elongation in corn. Plant Growth Regulation, 44(3): 231-241. [DOI:10.1007/s10725-004-5935-3]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
