بررسی فیزیولوژیک و بیوشیمیایی تحمل تنش سرما و یخ زدگی در گیاه جو (.Hordeum vulgar L)
عنوان اصلي به زبان ديگر
.Physiologycal and biochemical study of cold and freezing stress in barley ( Hordeum vulgar L.) cultivars
نام نخستين پديدآور
/ارشد جودمند
وضعیت نشر و پخش و غیره
نام ناشر، پخش کننده و غيره
: علوم طبیعی
تاریخ نشرو بخش و غیره
، ۱۳۹۷
نام توليد کننده
، راشدی
یادداشتهای مربوط به نشر، بخش و غیره
متن يادداشت
چاپی - الکترونیکی
یادداشتهای مربوط به پایان نامه ها
جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن
دکتری
نظم درجات
زیست شناسی گیاهی-گرایش فیزیولوژی
زمان اعطا مدرک
۱۳۹۷/۰۸/۱۹
کسي که مدرک را اعطا کرده
تبریز
یادداشتهای مربوط به خلاصه یا چکیده
متن يادداشت
تنش دمای پایین یکی از مهمترین تنشصهای غیر زیستی است که سبب بروز آسیب و خسارت فراوان به گیاهان زراعی و غیر زراعی میصشود .تنش دمای پایین به صورت تنش سرمازدگیC) (>۰و انجمادC) (<۰سبب تولید انواع رادیکالصهای فعال اکسیژن (ROS) و آسیب اکسیداتیو، آسیب به غشاهای سلولی، تنش آبصزدایی، اختلال در متابولیسم و بر هم خوردن توازن بین جذب و مصرف انرژی نوری در فتوسنتز میصشود .بومصپذیری به سرما در گیاهان در طی اصابت دمای پایین غیرمنجمد کننده، بواسطه تغییرات فیزیولوژیک، بیوشیمیایی و فیزیکی روی داده و سبب افزایش تحمل به تنش انجماد میصشود .در این پژوهش در قالب چهار بخش، تاثیر فرآیند بومصپذیری به سرما و کاربرد عوامل زیستی و غیر زیستی با منشاء بیرونی بر ارتقای تحمل به تنش دمای پایین در گیاه جو (.(Hordeum vulgar L بعنوان گونه مدل مورد بررسی قرار گرفت .در بخش اول، ضمن غربال دوازده رقم گیاه جو نسبت به تنش دمای پایین، تاثیر تنش دمای پایین و بومصپذیری به سرما بر فرآیندهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی ارقام انتخاب شده شامل آبیدر، نیک) اختیاری(، ریحان، و ترکمن) بهاری (مورد بررسی قرار گرفت .نتایج این آزمایش نشان داد که تنش سرمازدگی ضمن کاهش وزن خشک و نسبت فلورسانس متغیر به فلورسانس بیشینه( Fv/Fm) ، سبب افزایش نشت الکترولیتصها گردید، درحالیکه بومصپذیری به سرما ضمن کاهش دمای کشنده(Lt۵۰) ، سبب افزایش درصد زندهصمانی، انباشت اسمولیتصهایی مانند پرولین و قندهای محلول، پروتئین در آپوپلاسم و ظهور پروتئینصهای ضد انجماد) در ژل الکتروفورزPAGE ) -SDSگردید .رقم نیک در بین ارقام مذکور با کمترین درصد زندهصمانی و بیشترین مقدارLt۵۰ ، بعنوان رقمی حساس به سرما ظاهر شد در حالی که رقم آبیدر به عنوان یک رقم مقاوم به سرما عمل کرد .در بخش دوم این پژوهش نشان داده شد که کاربرد عنصر سیلیکون(Na۲SiO۳ ، ( ۵۶ mg Si L۱با افزایش فتوسنتز و جذب عناصر سبب افزایش رشد گیاه گردید .همصچنین تیمار سیلیکون با تاثیر بر آپوپلاسم گیاه، اثر تخفیف دهندگی سرما را اعمال کرد .سیلیکون با افزایش فعالیت سیستم آنتی اکسیداتیو در آپوپلاسم و کاهش نشت الکترولیتصها، سبب افزایش درصد زندهصمانی و کاهش Lt۵۰ شد .اثر سیلیکون در تغییر شاخصصهای متحمل کننده فوق بحدی قابل توجه بود که با اثر بومصپذیری به سرما در تیمارهای فاقد سیلیکون قابل قیاس بود .با توجه به نقش مثبت همزیستی قارچصهای میکوریز در افزایش تحمل گیاه میزبان به تنشصهای زیستی و غیر زیستی، در بخش سوم، اثر تیمار با دو گونه قارچص میکوریزی (Glomus versiforme و Rhizophagus irregularis) بر افزایش تحمل به تنش دمای پایین در چها رقم جو مورد بررسی قرار گرفت .تیمار با این قارچصها ضمن افزایش تحمل دمای پایین، سبب افزایش تولید ماده خشک، کاهش غلظت اکسیدانت ها، انباشت اسمولیتصهای آلی و انگیزش آنزیمصهای مسیر بیوسنتز ترکیبات فنولی گردید .در فیلوسفر، باکتریصهای هستهصگذار یخ از گروه پسودوموناسصها یکی از عوامل افزایش آسیب انجماد در گیاهان محسوب میصشوند بنابراین کاربرد آنتاگونیستصهای این باکتری-ها می تواند موجب ممانعت از گسترش جمعیت آنها، و کاهش آسیب انجماد گردد .با اینحال نتایج بخش چهارم این پژوهش نشان داد که جدایه فیلوسفر گیاه جو تاثیری بر بروز آسیب انجماد در این گیاه ندارد، از اینرو استفاده از آنتاگونیستصها بعنوان افکتورهای زیستی و راهکار کاهش آسیب انجماد در مورد این گیاه پیشنهاد نمیصشود .در این پژوهش نشان داده شد که نقش افکتورهای غیر زیستی) سیلیکون (و زیستی) قارچ میکوریزا (قابل مقایسه با تیمار بوم پذیری به سرما است و با سازوکار مشابهی موجب افزایش تحمل انجماد در گیاه جو شده و کاربرد هر دو تیمار با اثر افزایشی موجب حصول بیشترین توانایی در گیاه برای مقاومت در برابر دمای پایین می گردد .استفاده از این دو افکتور برای کاهش خسارت ناشی از انجماد در گیاه جو در مناطق کشت سردسیری این گونه مهم زراعی در کشور توصیه می شود
متن يادداشت
Low temperature (LT) is one of the most important stress factors that limits growth and causes yield losses in crop and non-crop plants. LT stress consisting chilling (>0C) and freezing (<0C) stresses results in production of reactive oxygen species (ROS), membrane damage, cell dehydration, metabolic perturbations and disturbances between light energy perception and utilization in the photosynthesis. Cold acclimation in plants during low but non-freezing temperatures results in the enhancement of frost tolerance through some physiological and biochemical modifications in plant. In this research the effects of cold acclimation and some exogenous abiotic and biotic factors (as effectors) on the LT tolerance were investigated in barley (Hordeum vulgare L.) as a model plant. In the first part of this work, in addition to screening of twelve different barley cultivars for LT stress response, effect of LT and cold acclimation on physiological and biochemical parameters were studied in four selected cultivars, Abidar and Nik (facultative cultivars), Reyhan and Torkaman (spring cultivars). It was demonstrated that chilling stress reduced biomass production, Fv/Fm and increased membrane leakage while cold acclimation decreased LT50, increased plants survival after frost and caused accumulation of osmolytes such as proline, soluble sugars, proteins and appearance of antifreeze proteins in the apoplasm (observed in SDS-PAGE). Nik was the most susceptible cultivar with the highest LT50 while Abidar was the most tolerant one to LT stress in our study. In the second part of our work, application of Si (56 mg Si L1 as Na2SiO3) improved plants growth via enhancement of photosynthesis and nutrients uptake. Si treatment ameliorated LT stress via its effect on the leaf apoplasm. Treatment of plants with Si increased activity of antioxidative enzymes in the apoplasm, decreased membrane leakage and LT50 and increased plants survival rate. Si effect was similar with the effect of cold acclimation in the increasing plants survival after frost. Plants association with rbuscular mycorrhizal fungi (AMF) improves tolerance to abiotic and biotic stress factors. In the third part of this work we studied the effect of two AMF species (Glomus versiforme, Rhizophagus irregularis) on the LT stress in four barley cultivars. AMF association improved plants LT tolerance and biomass production, reduced concentration of oxidants, caused accumulation of osmolytes and activation of enzymes of phenolics metabolism. Ice nucleation activity (INA+) of some phyllosphere bacteria including Pseudomonas increases frost damage in plants. Application of antagonist bacteria could hinder their proliferation and cause reduction of damage. In this work, however, we could not find any INA+ in the barley phyllosphere and thus, application of antagonists could not be suggested as a strategy for increasing frost damage in this crop plant under field conditions. Taken together, our results demonstrated that the effects of Si (as an abiotic effector) and AMF (as a biotic effector) in the improvement of LT stress were similar with cold acclimation treatment with an additive effect. Si and AMF increased frost tolerance in barley plants through similar metabolic adjustments. Application of these two factors is recommended for reduction of frost damage and yield losses for barley cultivated under in cold climatic conditions in the country
عنوان اصلی به زبان دیگر
عنوان اصلي به زبان ديگر
.Physiologycal and biochemical study of cold and freezing stress in barley ( Hordeum vulgar L.) cultivars
نام شخص به منزله سر شناسه - (مسئولیت معنوی درجه اول )