Journal of Crop Breeding

fa بررسی الگوی ایزوزیمی آنزیم های آنتی اکسیدان و شاخص های فیزیولوژیکی در ژنوتیپ های ذرت تحت تنش کم آبی Banding Patterns Activity of Antioxidant Enzymes and Physiological Indices in the Maize (Zea mays L.) Genotypes under Water Deficit Stress اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي Special پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">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.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Introduction and Objective: Various environmental stresses, especially water deficit stress have several and major effects on maize growth and production. Drought is one of the abiotic stresses that due to the great variety of rainfall conditions, it is known from Iran as the most important factor limiting the growth and production of crops. Therefore, the effect of water deficit stress on strategic plants such as maize is of particular importance. Material and Methods: In order to assess the effect of water-deficit stress on the activity of antioxidant enzymes and agro-physiological indices in the leaves in some of maize genotypes, a split-plot field experiment was conducted with three replications based on the Randomized Complete Block design (RCBD) was performed under field condition, it was performed on the farm of the Faculty of Agriculture, University of Tabriz. Three levels of irrigation (well-watered, intermediate and severe water-deficit stress) and 11 maize genotypes were considered as the main and sub-factors, respectively. After treatment, the electrophoretic analysis of three enzymes in maize leaves including superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POX) were carried out on 8% horizontal acrylamide gel and some agro-physiological indices such as malondialdehyde (MDA), H2O2, chlorophyll index (SPAD), relative water content (RWC) and soluble protein content were measured. Results: Based on the our results, CAT enzyme increased by 100% under severe stress compared to well-watered and MDA content with 120.78% increase, the highest increase activity and leaf chlorophyll under severe water deficit stress showed the highest reduction (-24.05%) compared to well-watered condition. In general, the soluble protein content fluctuated with increasing stress intensity compared to well-watered condition, On the other hand, the difference between the total soluble protein content in the two genotypes SC704 and SC706 with increasing intensity of stress from normal to intermediate stress and severe stress showed the least significant difference inversely. Conclusion: Examination of maize genotypes with antioxidant enzymes and physiological indices showed that SC704, SC703, AR70 and SC706 genotypes had the highest level of antioxidant enzyme activity and adequate physiological response to water deficit stress, also they showed higher stress tolerance than water deficit stress. In both stressful conditions, SC260 genotype showed the highest susceptibility under water deficit stress condition. Finally, CAT, POX1, SOD1 and SOD2 isozymes as well as H2O2 indices, soluble protein content and leaf chlorophyll could be introduced as efficient isozymes and indices and can be these indices were used to identify superior genotypes under water deficit stress in maize molecular breeding programs.</div> آنزیم های آنتی اکسیدان, الکتروفورز, تنش کم آبی, ژنوتیپ های ذرت Antioxidant enzymes, Electrophoresis, Maize genotypes, Water deficit stress. 64 75 http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1076-1&slc_lang=fa&sid=1 Khosro Mafakheri خسرو مفاخری Kh.Mafakheri@tabrizu.ac.ir 100319475328460019400 100319475328460019400 Yes Ph.D. of Plant Breeding-Molecular Genetic and Genetic Engineering, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran, (Corresponding Author: Kh.mafakheri@tabrizu.ac.ir دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران Mostafa Valizadeh مصطفی ولیزاده mvalizadeh@tabrizu.ac.ir 100319475328460019401 100319475328460019401 No Plant Breeding and Biotechnology Department, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز- تبریز- ایران Seyed Abolghasem Mohammadi سیدابولقاسم محمدی mohammadi@tabrizu.ac.ir 100319475328460019402 100319475328460019402 No Plant Breeding and Biotechnology Department, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز- تبریز- ایران