۵-۱- ویژگی‌های مورفولوژیک
۵-۱-۱- تأثیر تیمارهای مختلف شوری، اسید سالیسیلیک و سدیم نیتروپروسید بر ویژگی‌های مورفولوژیک
براساس نتایج ارائه شده در این پژوهش، سطوح مختلف شوری بر تمامی شاخص‌های رشدی تأثیر معنی‌داری گذاشت، که البته این تأثیر، بسته به سطوح شوری و رقم، متفاوت بود. در این پژوهش، با افزایش سطح شوری محلول غذایی، صفات رویشی از جمله طول ریشه، طول ساقه، وزن تر و خشک ریشه و شاخساره، تعداد برگ و سطح برگ و قطر شاخساره، کاهش یافتند. بیشترین تأثیر منفی شوری بر صفات رویشی در بالاترین سطح شوری (۱۰۰ میلی‌مولار) مشاهده گردید که البته این تأثیر شوری، در هر دو رقم، به­ ویژه در رقم تامپسون­سیدلس بیشتر نمایان شد (جدول­های ۴-۱ و ۴-۲).
این نتایج با یافته‌های Fisarakis و همکاران (۲۰۰۱)، در انگور مبنی بر کاهش صفات رویشی در اثر شوری، مطابقت دارد. نتایج مشابهی از تأثیر منفی شوری بر شاخص‌های رشدی در گیاهان دیگری مانند توت‌فرنگی (Keutgen and Pawelzik, 2009)، گیلاس (Erturk et al., 2007)، پسته (Picchioni and Miyamoto, 1990) و کیوی (Chartzoulakis et al.,1995) گزارش شده است.
مکانیسم‌های فراوانی در کاهش رشد رویشی و تأثیر منفی شوری بر شاخص‌های رشدی در این پژوهش دخالت داشتند. Rains و Epstein (2005)، معتقدند که اثرات ابتدایی شوری بر ریشه اعمال می‌شود که این به­ دلیل اثرات سمی ویژه نمک نبوده بلکه به دلیل کمبود آب (خشکی فیزیولوژیک) می‌باشد. همچنین­،Munns (2003) معتقد است که رشد گیاه با پاسخ‌های یاخته‌ای به اثرات اسمزی نمک بیرونی، یعنی با پاسخ‌هایی به کاهش آب موجود در خاک باز­داشته ‌شده، سپس در مراحل بعدی، رشد گیاه از طریق اثرات سمی تجمع بیش از حد نمک در درون گیاه جلوگیری می‌شود، این عامل می ­تواند از دلایل کاهش وزن تر و خشک ریشه و شاخساره در این پژوهش باشد.
در این پژوهش به احتمال فراوان، عوامل مهمی مانند پتانسیل منفی بسیار زیاد آب در محیط اطراف ریشه، سمیت یونی ناشی از تجمع غلظت‌های بالای یون‌های سدیم و کلر در ریشه و برگ و عدم تعادل یونی و تغذیه‌ای در کاهش شاخص‌های رشد، نقش چشم‌گیری داشتند.
Bohnert و همکاران (۱۹۹۵)، بیان نمودند که پتانسیل شیمیایی در محیط‌های شور، در ابتدا باعث عدم تعادل پتانسیل آب میان آپوپلاست و سیم­پلاست گردیده که خود باعث کاهش در پتانسیل فشار یاخته‌ای شده که در نهایت منجر به کاهش رشد رویشی می‌گردد.
یکی از مکانیسم‌های مهم در کاهش رشد رویشی در هر دو رقم، بهم خوردن تعادل تغذیه‌ای ناشی از تنش شوری بود. براساس پژوهش‌های Grattan وGrieve (1999)، تحت تأثیر شوری، غلظت برخی عناصر غذایی در گیاهان زیاد و غلظت برخی دیگر، کم می‌شود (عدم تعادل یونی)، در نتیجه شاخص‌های رویشی گیاهان کم می‌شود. در این پژوهش نیز کاهش جذب عناصر غذایی مانند نیترات، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، آهن و روی در برگ و ریشه و افزایش جذب یون های سدیم و کلر باعث نوعی عدم تعادل یونی و سمیت یونی در هر دو رقم شده، در نتیجه تاثیر منفی بر رشد رویشی گذاشت.
براساس یافته‌های Munns (2002)، افزایش شوری خاک باعث می‌شود که یاخته‌های برگ به طور موقت آب خود را از دست بدهند در نتیجه با گذشت زمان، سرعت تقسیم و طویل شدن یاخته‌ها کاهش یافته و در نهایت این تغییرات، منجر به کوچک شدن اندازه نهایی برگ‌ها خواهد شد. کاهش سطح برگ بعد از افزایش شوری در هر دو رقم، عمدتاً به دلیل اثر اسمزی نمک در اطراف ریشه است. به دنبال کاهش سطح برگ، جذب نور نیز کم ‌شده و ظرفیت کل فتوسنتزی گیاه کاهش یافته، در نتیجه با محدود شدن فرآورده‌های فتوسنتزی، رشد رویشی گیاه دچار نقصان می‌شود.
در این پژوهش، با افزایش سطوح شوری، هدایت روزنه‌ای کاهش و به­دنبال آن، بازده فتوسنتز کم شد که تأثیر بسزایی بر کاهش شاخص‌های رشد گذاشت. این نتایج با یافته‌های Garcia-Sanchez و Syvertsen (2006)، در مورد تأثیر منفی شوری بر دستگاه فتوسنتز و در نهایت کاهش رشد رویشی مطابقت دارد.
یکی از مکانیسم‌های مهم دیگر در کاهش سطح برگ در این پژوهش، کاهش محتوای نسبی آب برگ (RWC) در اثر شوری است که نقش مهمی در کاهش رشد رویشی در پژوهش حاضر در هر دو رقم داشت (شکل­های۴-۹ و ۴-۱۰) . محتوای نسبی آب بیشتر در برگ با سطح برگ، وزن خشک برگ، میزان کلروفیل و دیگر شاخص‌های رشدی همبستگی مثبت دارد (Flexas et al., 2009).
در بسیاری از درختان میوه از جمله انگور، ممانعت از رشد رویشی حتی در سطوح بسیار پایین یون‌های کلر (Cl^-) رخ داده، بنابراین در گونه‌هایی مانند انگور، سمیت یون کلر مسئول جلوگیری‌ از رشد رویشی است (Marschner, 1995 ). در این پژوهش نیز نشان داده شد که در هر دو رقم با افزایش یون­های کلر، رشد رویشی کاهش یافت. یافته‌های این پژوهش حاکی از آن است که میزان بالای یون کلر در ریشه‌ها و برگ‌های دو رقم، از جذب یون‌های مفیدی مثل نیترات جلوگیری نموده، بنابراین کمبود نیتروژن ایجاد شده عامل مهمی در کاهش شاخص‌های رشدی در این پژوهش بود.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

نیتروژن، در ساختمان اسیدهای آمینه و پروتئین‌ها دخالت داشته، همچنین یکی از عناصر اصلی ساختمان کلروفیل محسوب می‌شود .(Marschner, 1995)بنابراین کاهش نیترات در برگ‌ها و ریشه‌های هردو رقم، در اثر رقابت یون‌های کلر، به احتمال زیاد باعث کاهش پروتئین‌ها و آنزیم‌ها در بافت­های گیاهی شده که نقش مهمی در کاهش شاخص‌های رشد ایفاء می نماید. به احتمال فراوان در پژوهش حاضر، تنش شوری ایجاد شده با کاهش نیترات، باعث کاهش مقدار کلروفیل شده و همچنین کاهش پروتئین‌ها، باعث از هم پاشیدن کلروپلاست شده و فتوسنتز آسیب جدی دیده که می تواند از دلایل مهم کاهش رشد رویشی در هر دو رقم محسوب گردد.
همچنین یافته‌های این پژوهش نشان داد که در هر دو رقم با افزایش سطح شوری، عناصر غذایی مهم دیگری مثل منیزیم و آهن، کاهش چشم‌گیری یافتند (جدول­های ۴-۵ و۴- ۶). آهن در مسیر سنتز کلروفیل، برای تشکیل پروتوکلروفیلید از پروتو پورفیرین لازم است.(Marschner, 1995) همچنین منیزیم، از اجزاء ساختمانی مولکول کلروفیل بوده (Marschner, 1995)، بنابراین با کاهش آهن و منیزیم، سنتز کلروفیل کاهش می یابد و در نتیجه فتوسنتز کاهش و در نهایت برگ‌ها آسیب دیده که با صدمه به برگ‌ها، رشد رویشی کاهش می‌یابد.
یافته‌های این پژوهش نشان داد که با افزایش یون‌های سدیم در برگ‌ و ریشه‌ در هر دو رقم، میزان غلظت پتاسیم (K⁺) در اثر رقابت سدیم (Na⁺) با جذب پتاسیم کاهش قابل ملاحظه‌ای یافت. بنابراین، کاهش یون‌های پتاسیم (K⁺) می‌تواند نقش مهمی در کاهش شاخص‌های رشدی ایفاء نماید، زیرا پتاسیم نقش مهمی در تنظیم حرکت روزنه‌ها ایفاء می کند، بنابراین در این پژوهش، میزان تراکم یون­های پتاسیم (K⁺) در اثر رقابت یون­های Na⁺ کاهش یافته در نتیجه، هدایت روزنه‌ای، کاهش یافته، بازده فتوسنتز کم شده است. از طرف دیگر، در کمبود پتاسیم، فعالیت آنزیم ریبولوز بیس فسفات کربوکسیلاز، کاهش چشم‌گیری ‌یافته (Marschner, 1995)، در نتیجه فتوسنتز آسیب جدی دیده، بنابراین رشد رویشی هر دو رقم کاهش یافته است.
کاربرد غلظت‌های مختلف اسید سالیسیلیک، تأثیر مثبتی بر بیشتر صفات رویشی بیان شده در تیمارهای مختلف شوری داشت، به­ طوری که این تأثیر مثبت در هر دو رقم مشاهده گردید، اما در بیشتر این صفات رویشی، کاربرد اسید سالیسیلیک، در سطوح بالای شوری (مانند غلظت ۷۵ و ۱۰۰ میلی‌مولار)، از نظر آماری معنی‌دار نبوده و یا این که این تأثیر ضعیف‌تر بود. تأثیر مثبت اسید سالیسیلیک در بیشتر صفات رویشی، در قره‌شانی بیشتر از تامپسون­سیدلس بود.
یافته‌های Yildirim و همکاران (۲۰۰۸) در خیار، Khodary (2004) در ذرت و Gutierrez- Coronado و همکاران (۱۹۹۸) در سویا، با نتایج این پژوهش در مورد نقش مثبت اسید سالیسیلیک در کاهش اثرات منفی شوری در صفات رویشی، هم‌سو می‌باشد.
براساس نتایج به دست آمده بر روی صفات رویشی، می‌توان گفت که قره‌شانی در مقایسه با تامپسون سیدلس، نسبت به شوری، متحمل‌تر است و این نتایج با یافته‌های Mohammadkhani و همکاران (۲۰۱۳)، مبنی بر متحمل بودن رقم قره‌شانی در مقایسه با ارقام دیگر مطابقت دارد.
یافته‌های این پژوهش نشان داد که کاربرد اسید سالیسیلیک باعث کاهش جذب یون‌های سدیم (Na⁺) و کلر (Cl^-) و افزایش جذب عناصر غذایی ضروری در هر دو رقم شده (شکل­های۴-۲۷ و ۴-۲۹)، همچنین با افزایش فعالیت فتوسنتزی (شکل ۴-۱) و نیز افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (شکل­های ۴-۲۱، ۴-۲۳ و ۴-۲۵)، تا حدودی توانست تأثیر منفی شوری را بر رشد رویشی کاهش دهد.
کاربرد غلظت‌های مختلف سدیم نیتروپروسید به­ ویژه در غلظت‌ ۵/۱ میلی‌مولار، در سطوح مختلف شوری، تأثیر مثبتی بر بیشتر صفات رویشی ذکر شده داشت به­ طوری که این تأثیر مثبت، در هر دو رقم، مشاهده گردید، اما در بیشتر این شاخص‌ها، کاربرد سدیم نیتروپروسید در سطوح بالای شوری (به­ ویژه در شوری ۱۰۰ میلی‌مولار)، از نظر آماری معنی‌دار نبود و یا این تأثیر، کم رنگ‌تر بود.
به نظر می‌رسد کاهش در مقادیر زیاد یون‌های سمی مانند سدیم (Na⁺) و کلر (Cl^-) و افزایش میزان یون‌های پتاسیم (K⁺)، کلسیم (Ca²⁺) و نیترات (NO₃^-) در ریشه و برگ، از دلایل مهم کاهش تأثیر منفی شوری بر وزن خشک ریشه و شاخساره در اثر کاربرد سدیم نیتروپروسید باشد. تأثیر مثبت سدیم نیتروپروسید در کاهش اثرات منفی شوری در بیشتر صفات رویشی، در رقم قره‌شانی بالاتر از رقم تامپسون­سیدلس بود.
نتایج این پژوهش در مورد تأثیر مثبت سدیم نیتروپروسید در کاهش اثرات منفی شوری بر شاخص‌های رشد، با یافته‌های Wu و همکاران (۲۰۱۱) در گوجه‌فرنگی و همچنین
Shi و همکاران (۲۰۰۷) در خیار، هم‌سو می‌باشد.
۵-۲- ویژگی‌های فیزیولوژیک
۵-۲-۱- تأثیر تیمارهای شوری و اسید سالیسیلیک و سدیم نیتروپروسید بر میزان کلروفیل
در این پژوهش، در هر دو رقم، میزان رنگدانه‌های فتوسنتزی مانند کلروفیل a، کلروفیل b، نسبت کلروفیل و کلروفیل کل در سطوح مختلف شوری به­ ویژه در تیمارهای ۷۵ و ۱۰۰ میلی‌مولار نمک، کاهش معنی‌داری در مقایسه با شاهد داشتند (جدول­های۴-۳ و ۴-۴).
Romero-Aranda و همکاران (۲۰۰۱) بیان نمودند که تغییرات میزان کلروفیل در محیط‌های شور، بستگی به غلظت نمک دارد. در این پژوهش مشاهده شدکه با افزایش سطح شوری، میزان کلروفیل کاهش چشم گیری یافت.
رقم قره‌شانی در تیمارهای مختلف شوری نشان داد که از میزان کلروفیل بیشتری (کلروفیل‌هایa، b، کل) نسبت به رقم تامپسون­سیدلس برخوردار است، این بدین معنی است که رقم قره‌شانی نسبت به تامپسون­سیدلس در شرایط تنش بهتر می تواند کلروفیل خود را حفظ نماید.
کاربرد غلظت‌های مختلف اسید سالیسیلیک بر میزان کلروفیل‌های a، b و کل در سطوح متفاوت شوری، مثبت بود اما این تأثیر با افزایش سطح شوری ضعیف‌تر شد. این نتایج با یافته‌های Zhou و همکاران (۱۹۹۹) که گزارش نمودند میزان رنگدانه‌های فتوسنتزی با کاربرد اسید سالیسیلیک افزایش می‌یابد، کاملاً مطابقت دارد.
تنش شوری، از طریق اعمال اثرات منفی اسمزی و یونی، میزان فتوسنتز و رنگدانه‌های فتوسنتزی گیاهان را تحت تأثیر قرار می‌دهد (Molassiotis et al., 2006). کاهش در میزان کلروفیل، در گیاهان تحت تنش شوری در پژوهش‌های مختلفی گزارش شده و مکانیسم‌های متفاوتی برای آن ذکر گردیده است. یکی از مهم‌ترین مکانیسم‌ها، در کاهش کلروفیل، تخریب غشاء کلروپلاست است (Mane et al., 2010).
مکانیسم دیگر برای کاهش کلروفیل در شرایط تنش شوری، می‌تواند به­ دلیل تغییر متابولیسم نیتروژن (نیتروژن یکی از عناصر مهم در ساختمان کلروفیل است) در رابطه با ساختن ترکیباتی نظیر پرولین باشد که در تنظیم اسمزی بکار می‌روند
(Rosa- Ibara and Maiti, 1995).
Basra و Basra (1997) بیان نمودند که در تنش شوری یا خشکی، فعالیت آنزیم گلوتامات لیگاز برای سنتز کلروفیل کاهش، در مقابل آنزیم گلوتامین­کیناز برای تبدیل گلوتامین به پرولین فعال می‌شود (گلوتامات ماده پیش‌ساز کلروفیل و پرولین است).
Khan و همکاران (۲۰۰۶)، در بررسی‌های خود نشان دادند که کاهش در محتوای کلروفیل ممکن است نتیجه افزایش فعالیت آنزیم کلروفیلاز و یا اثر مستقیم سمیت یونی ناشی از غلظت بالای سدیم باشد. میزان بالای یون‌های سدیم (Na⁺) در یاخته‌ها، باعث از هم پاشیدن رنگدانه‌های فتوسنتزی می‌شود (Soussi et al., 1999).
یافته‌های این پژوهش نشان داد که با افزایش شوری، عناصر مهمی مانند آهن و منیزیم و نیترات در ریشه‌ها و به­ ویژه در برگ‌ها در هر دو رقم کاهش یافتند. همبستگی مثبتی میان میزان کل آهن برگ‌ها و میزان کلروفیل وجود دارد. در برگ‌های سبز در حدود ۸۰ درصد آهن، بدون توجه به وضعیت غذایی آهن در درون کلروپلاست قرار دارد (Marschner, 1995). با توجه به این که آهن در مسیر سنتز کلروفیل برای تشکیل پروتوکلروفیلید لازم است، بنابراین در صورت کمبود آهن، میزان تشکیل کلروفیل کاهش خواهد یافت. همچنین عناصر منیزیم و نیتروژن، جزء اصلی ساختمان مولکول کلروفیل (C₅₅H₇₂O₅N₄Mg) محسوب می‌شوند (Marschner, 1995)، بنابراین با افزایش شوری در این پژوهش، میزان این دو عنصر کم شده و به­دنبال آن میزان کلروفیل­، کاهش داشت.
زمانی که از سدیم نیتروپروسید در هر دو رقم استفاده شد، از تأثیر منفی شوری بر میزان کاهش کلروفیل‌های a و b و کلروفیل کل در مقایسه با شاهد به میزان زیادی کاسته شد اما در بالاترین سطح شوری (۱۰۰ میلی‌مولار)، تأثیر معنی‌داری نداشت. در این مورد به نظر می‌رسد که اثر سدیم نیتروپروسید، به واکنش آن با رادیکال‌های آزاد اکسیژن برمی‌گردد، زیرا رادیکال‌های آزاد اکسیژن، اصلی‌ترین عاملی هستند که در شرایط تنش باعث خسارت و شکستن رنگیزه‌های فتوسنتزی و پروتئین‌های ساختاری دستگاه فتوسنتز می‌شوند. این اثر رادیکال‌های آزاد اکسیژن در سیستم نوری II (دو) و به­ ویژه بر پروتئین D₁ اثبات شده است (Kim and Lee, 2005).
در برخی پژوهش‌ها گزارش شد­ه، که در حضور نیتریک اکسید، دسترسی گیاه به آهن (Fe) بیشتر می‌گردد و این دلیل نیز می‌تواند به عنوان یکی از نقش‌های مهم نیتریک اکسید در حفظ محتوای کلروفیل گیاه باشد (Neill et al., 2003b). در این پژوهش، غلظت­های ۱ و ۵/۱ میلی‌مولار سدیم نیتروپروسید در هر دو رقم، بیشترین تأثیر را بر کاهش اثرات منفی شوری بر میزان کلروفیل گذاشت.
۵-۲-۲- تأثیر تیمارهای شوری و اسید سالیسیلیک و سدیم نیتروپروسید برمیزان فتوسنتز
در هر دو رقم (به­ ویژه در رقم تامپسون­سیدلس)، با افزایش سطح شوری، کاهش معنی‌داری در میزان فتوسنتز خالص، هدایت روزنه‌ای و تعرق در مقایسه با شاهد مشاهده گردید (شکل­های ۴-۱ تا ۴-۶). Hoffman و همکاران (۲۰۰۶) در پژوهش‌های خود بیان نمودند که میزان هدایت روزنه‌ای، تعرق و غلظت دی­اکسیدکربن درون برگ تحت تأثیر تنش شوری شدید، کاهش می‌یابد.
فتوسنتز، یکی از مهم‌ترین مسیرهای بیوشیمیایی در گیاهان محسوب شده که موادغذایی را برای رشد گیاهان فراهم می کند. در این پژوهش تنش شوری از طریق تأثیر منفی بر تعداد و سطح برگ و میزان کلروفیل، بازده فتوسنتز را در هر دو رقم کاهش داد و در نتیجه با کاهش مواد فتوسنتزی تولید شده توسط برگ‌ها، رشد رویشی را کاهش داد.
عوامل مهم دیگری مانند کاهش پتانسیل آب برگ (Silva et al., 2008) ، برهم‌خوردن تعادل بین یون‌های سدیم و کلر با عناصر غذایی ضروری (Keutgen and Pawelzik, 2009) و نیز بسته شدن روزنه‌ها (Steduto et al., 2000) می‌تواند دلایل روشن دیگری برای کاهش بازده فتوسنتزی در این پژوهش در اثر تنش شوری باشد.
تنش شوری، باعث عدم انتقال الکترون فتوسنتزی، کاهش هدایت روزنه‌ای و افزایش تولید انواع رادیکال‌های آزاد اکسیژن (ROS) شده که باعث آسیب اکسیداسیونی به سیستم‌های نوری ۱و ۲ فتوسنتز می‌شود, ۲۰۰۶) (Tabatabaei. هم­چنین نشان داد که کاهش شدت فتوسنتز ناشی از تنش شوری، به­ دلیل عوامل متعددی نظیر دی هیدراتاسیون غشاء یاخته‌ای و در نتیجه کاهش نفوذپذیری دی­اکسید کربن، سمیت ناشی از نمک، کاهش میزان دی اکسید کربن به­ دلیل بسته شدن روزنه‌ها، تسریع در فرایند پیری در نتیجه شوری، تغییر فعالیت آنزیم‌ها به­ دلیل ساختاری در سیتوپلاسم و بازخورد منفی به­ دلیل کاهش فعالیت منبع می‌باشد, ۲۰۰۶) (Tabatabaei.
هم‌چنین، در پژوهش دیگری، بیان شد که تنش شوری، منجر به افزایش رادیکال‌های آزاد اکسیژن (ROS) در کلروپلاست شده و در نتیجه غشاء کلروپلاست آسیب دیده و قابلیت حیاتی خود را از دست می‌دهد و بدین ترتیب فتوسنتز خالص کاهش می‌یابد (Zhang et al., 2003).
افزایش رادیکال‌های آزاد اکسیژن در کلروپلاست، در اثر شوری، به احتمال فراوان می‌تواند از دلایل بسیار مهم کاهش فتوسنتز در هر دو رقم انگور باشد. کاربرد اسید سالیسیلیک باعث کاهش گونه‌های فعال اکسیژن شده است (Sixto et al., 2005). از طرف دیگر سیستم نوری II فتوسنتز، نسبت به شوری حساس می‌باشد. بدین ترتیب تنش شوری باعث تغییراتی در ساختار کلروپلاست شده و در نتیجه باعث کاهش میزان فتوسنتز می‌گردد (Vlot et al., 2009).
در پژوهش حاضر، در هر دو رقم، با افزایش سطوح شوری (به­ ویژه در ۷۵ و ۱۰۰ میلی‌مولار) کاهش معنی‌داری در میزان فتوسنز خالص، هدایت روزنه‌ای و تعرق در مقایسه با شاهد مشاهده گردید. در سطوح بالای شوری، کاهش در فتوسنتز خالص و هدایت روزنه‌ای همگام با کاهش در کلروفیل بود.