اثرات گلیسین بتائین برونزاد بر خصوصیات مورفوفیزیولو‍ژیکی و عملکرد گیاه سویا (Glycine max L. )

الموضوعات :

محمدعلی رضایی ¹ (عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرگان)

تاريخ الإرسال : 11 الأحد , شعبان, 1430 تاريخ التأكيد : 21 الثلاثاء , ذو الحجة, 1430 تاريخ الإصدار : 03 الثلاثاء , رجب, 1431

الکلمات المفتاحية: عملکرد, پرولین, سویا, پروتئین کل, قند‌های محلول, ‌گلایسین بتائین برونزاد,

ملخص المقالة :

از آنجایی که گیاهان در طول چرخه زندگی با انواع استرس‌های محیطی مواجه هستند، کاربرد گلیسین بتائین (GB) برونزاد روی گیاهانی که توان تولید آن را ندارند، موجبات تفوق گیاه بر محدودیت‌های محیطی را فراهم ساخته و منجر به افزایش محصول می‌گردد. بنابراین به منظور بررسی اثر تیمارهای مختلف گلیسین بتائین بر خصوصیات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی دو رقم PER و DPX از سویا، آزمایشاتی به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی و در چهار تکرار در شرایط مزرعه انجام شد. تیمارها شامل کاربرد غلظت‌های صفر، 5/2، 5 و 5/7 و 10 کیلوگرم درهکتار گلیسین بتائین برون‌زاد در دو مرحله شش برگی و نزدیک به گلدهی بود. در طول دوره رشد میزان رنگیزه‌های کلروفیل، میزان پرولین، گلیسین بتائین و قندهای محلول در برگ و میزان پرولین، گلیسین بتائین و پروتئین کل در بذر و فاکتور‌های مورفولوژیکی شامل، تعداد شاخه‌های فرعی، تعداد غلاف در بوته، تعدا دانه در غلاف، وزن هزار دانه اندازه گیری شدند. به طور کلی کاربرد گلیسین بتائین برون‌زاد تفاوت معنی‌داری از نظر میزان کلروفیل ایجاد نکرد. در مرحله ده برگی از نظر میزان گلیسین بتائین درون‌زاد، پرولین و قندهای محلول تفاوت معنی‌داری مشاهده نشد. تمامی غلظت‌های گلیسین بتائین موجب افزایش معنی‌دار تعداد شاخه‌های فرعی و تعداد غلاف در بوته شدند ولی از نظر تعداد دانه در غلاف و وزن هزار دانه تفاوت معنی‌داری مشاهده نشد. افزایش غلظت گلیسین بتائین از طریق افزایش در تعداد شاخه‌های فرعی و تعداد غلاف در بوته موجب افزایش میزان عملکرد گردید. افزایش تیمار گلیسین بتائین موجب افزایش معنی‌دار عملکرد در بوته، بویژه در رقم DPX و در غلظت‌های بهینه 5/7، 10 و 5 از گلیسین بتائین برونزاد شد. میزان پروتئین کل، درصد جوانه‌زنی و سرعت جوانه‌زنی بذرهای برداشت شده در تیمارهای مختلف گلیسین بتائین تفاوت معنی‌داری نکردند.

المصادر:

Arvin, M.J., Kazemi-Pour, N. (2003). Effects of Salinity and Drought Stresses on Growth and Chemical and Biochemical Compositions of 4 Onion (Allium cepa) Cultivars.College of Agric., Univ. of Shahid Bahonar, Kerman, Iran.

Atoshi, S, and Murata, N. (2001). The use of bacterial choline oxidase, a Glycine betaine synthesizing Enzyme , to create stress-resistant transgenic plants.Plant Physiol.125:180-188.

Atsushi, S., and Norio, M., (2001). The use of Bacterial choline Oxidase, a Glycine betaine synthesizinig Enzyme, to Create stress-Resistant Transgenic plants. Planta, 125: 180-185.

Ballantyne,J.S.,Chamberlin, M.E. (1994). Regulation of cellular amino acid levels. In cellular and molecular physiology of cell volum regulation. (K Strang ed) , CRC press, Boca Raton, PP.111-122

Bates L.S, Waldern R. P., and Teare I.D (1973). Rapid determination of free proline for water stress studies, Plant Soil, 39: 205- 207.

Bohnert, H.J., Nelson, D.E., and Jensen, R.C. (1995). Adaptation to environmental stresses.The plant cell, Vol, 7, 1099-1111.

Bruria, H. (2003). Influence of exogenous application of proline and glycinebetaine on growth of salt-stressed tomato plants.Plant Science.165 : 693-699.

Carlos, A.M., Moacyr M., Elisomete G.L., (1996). Invitro salt tolerance and proline accumulation in Andean potato (Solanum spp.) differring in forest resistance . Plant Sci, 116 : 177-184.

Chen, W.P., Li, P.H., Chen, THHH (2000). Glycinebetaine increases chilling tolerance and reduces chilling-induced lipid peroxidation in Zea mays L. Plant Cell Environ 23: 609–618

Davies, W.J., Zhang, J. (1991). Root signals and the regulation of growth and development of plants in drying soil. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 42: 55–76

Ehness, R., Ecker, M., Godt, D., Roitsch, T (2001). Glucose and stress independently regulate source/sink relations and defense mechanisms via signal transduction pathways involving protein phosphorylation. Plant Cell. 9: 1825-1841.

Hanson AD, Wyse R (1982). Biosynthesis, translocation, and accumulation of betaine in sugar beet and its progenitors in relation to salinity. Plant Physiol 70: 1191–1198

Hanson, A.D., Rathina S.R., Chamberlin, R., Gage, D.A. (1991). Comparative Physiological evidence that beta-alanincholine-O-sulfate act as Compatible osmolytes in Limon species. Plant Physiol. 97: 1199-1205.

Harinasut P, Tsutsui K, Takabe T, Nomura M, Takabe T, Kishitani S (1996).Exogenous glycinebetaine accumulation and increased salt-tolerance in rice seedlings. Biosci Biotech Biochem 60: 366–368

Harinasut P, Tsutsui K, Takabe T, Nomura M, Takabe T, Kishitani S (1996).Exogenous glycinebetaine accumulation and increased salt-tolerance in rice seedlings. Biosci. Biotech. Biochem 60: 366–368

Hayashi H, Alia Sakamoto A, NonakaH, Chen THH,MurataN (1998). Enhanced germination under high-salt conditions of seeds of transgenic Arabidopsis with a bacterial gene (codA) for choline oxidase. J Plant Res 111: 357–362

Helluburst J.A. and Craigie J.S (1978). Handbook of Physilogical and Biochemical Method. Cambridge Univ. Press.

Huang, J., Hivji, R., Adam, L., Rozowadowski, K.L., Hammelind, J.K., Keller,W.A., Selvaraj, G. (2000). Genetic engineering of glycine betaine production toward enhancing stress tolerance in plant : Metabolic limitations. Plant Physiol. 122 : 747-756.

Kazuko,Y.S., (2001). Biological function of proline in osmotelerance revealed in Antisense transgenic plants. JIRCAS, new letter, NO 27.

Larher, F., Rotival – Garnier, N., Lemesle P., Plasman, M., Bouchereau, A. (1996). The Glycinebetaine inhibitory effecte on the osmoinduced proline respense of rape leaf discs. Plant Science.113: 21 - 31.

Lawry, O.D, Reserbrough N., Foil A. L. and Romdall R.J. (1951). Protein measurment with the folin phenol reagent. J. Biol. Chem. 193: 265-275.

Makela, P.Peltonen-Sainio, K. Jokinen, E. Pehu, H. Setala, R. Hinkkanen, S. Somersalo,. (1996). Uptake and translocation of foliarapplied glycinebetaine in crop plants, Plant Sci. 121 : 221_230.

Makela, P, Peltonensainio P, Jokinen K, Pehu E, Seta¨la¨ H, Hinkkanen R, Somersalo S (1996). Uptake and translocation of foliar- applied glycinebetaine in crop plants. Plant Sci 121: 221–234

Makela, P, Konttur M, Pehu E, Somersalo S (1999).Photosynthetic response of drought- and salt-stressed tomato and turnip rape plants to foliar-applied glycinebetaine. Physiol Plant 105: 45–50

McNeil, S.D., Nuccio, M.L., Hanson, A.D. (1999). Betaines and related osmoprotectants : Targets for metabolic engineering of stress resistance.Plant Physiol. 120 : 945 - 949.

Naidu, B.P., Cameron, D.F. and Konduri S.V. (2002). Improving drought toloerance of cotton by Glycine betaine applicatien and selection.CSIRO, Tropicul Agriculture, Cunnigham Laboratory , St Lucia , Qid. 4067. Australian, Agronomy Conferance. Papers.

Nuccio, M.L., Rhodes, D., McNeil, S.D., and Hanson, A. (1999). Metabolic engineering of plant for Osmotic stress resistance. Curr. Opin . plant Biol. 2: 128-134.

Oliveira,C.F. Neto, A.K.S. Lobato, R.C.L. Costa, W.J.M.S. Maia, B.G. Santos Filho, G.A.R. Alves, B. Brinez, H.K.B. Neves, M.J. Santos Lopes, F.J.R. Cruz. (2009).Nitrogen compounds and enzyme activities in sorghum induced to water deficit during three stages. Plant Soil Environ., 55, (6) : 238–244.

Perg, Z., Lu, Q., Verma, D.P., (1996). Reciprocal regulation of delta- pyrroline – S – carboxylate synthetase and proline dehydrogenase genes control proline level during and after osmotic stress in plants. Mol. Gen. Genet. 253 : 334- 341.

Prabhjot, K.G., Arun, D.S., Prabhjeet,. S., Singh, B (2001). Effects of various abiotic stress on the growth, soluble sugars and water relations of sorghum seedling grown in light and darkness. Bulg. J. Plant Physiol. 27: 72-84.

Rhodes, D., Hanson, A.D. (1993). Quaternary ammonium and tertiary sulfonium compounds in higher plants. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 44: 357-384.

Rhodes D., Rich P.J., Brunk D.G., Ju G.C., Rhodes J.C., Pauly M.H., Hansen L.A. (1989). Development of two isogenic sweet corn hybrids differing for glycinebetaine content. Plant Physiol, 91: 1112–1121

Sairam, R.K., Rao K.V. Srivastava G.C. (2002). Diferential response of wheat genotypes to long term salinity stress in relation to oxidative stress, antioxidant activity and osmolyt concentration. Plant Sci.163 : 1037 – 1046

Sakamoto, A, Murata, N. (2000). Genetic engineering of glycinebetaine synthesis in plants: current status and implications for enhancement of stress tolerance. J Exp Bot 51: 81–88

Sakamoto, A., Murata, N. (2002). The role of glycine betaine in the protection of plants from stress: clues from transgenic plants. Plant Cell Environ 25: 163–171

Scott, D. M., Michael L. N., and Andrew, D. H. (1999). Betaines and Related Osmoprotectants. Targets for Metabolic Engineering of Stress Resistance..Plant Physiol. 120: 945-949.

Somero, G.N,, (1986). Protons , osmolytes , and Fitness of internal milieu for protein function . Am. J. physiol. 251 : R197- R213.

Wintermans J. F. G. M. and Motes A. De. (1965). Spectrophotometric characterestics of cholorophyll a and b and their pheophitin in ethanol, Biochem. Biophys. Acta. 109:440- 452.

Xinghong, Y. and Congming L. (2005). Photosynthesis is improved by exogenous glycinebetaine in salt-stressed maize plants. Physiologia Plantarum 124: 343–352.

Yancey, P.H (2005). Organic osmolytes as compatible metabolites and counteracting cytoprotectant in high osmolarity and other stresses. journal of experimental biology. 208. P. 2819–2830.