اثرات 1- متیل‌سیکلوپروپن و اتیلن بر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت و صفات فیزیولوژیکی – بیوشیمیایی گل‌ شاخه‌ بریده میخک رقم ‘Fortune’

Subject Areas : Journal of Ornamental Plants

اعظم رنجبر ¹ ( دانشکده کشاورزی، گروه علوم باغبانی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران )
نورالله احمدی ² ( دانشکده کشاورزی، گروه علوم باغبانی دانشگاه تربیت مدرس، تهران )
ملیحه افتخاری ³ ( دانشکده کشاورزی، گروه علوم باغبانی، دانشگاه تربیت مدرس )

Received: 2015-09-22 Accepted : 2015-11-22 Published : 2015-12-01

Keywords: سوپراکسید دیسموتاز, اتیلن, پراکسیداز, پیری, عمر پس از برداشت,

Abstract :

گل میخک (Dianthus caryophyllus L.) از مهمترین گل‌های شاخه‌بریده در سراسر دنیا محسوب می‌شود. بیشتر ارقام میخک حساس به اتیلن بوده و پس از برداشت دچار تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی متعددی می‌شوند. امروزه استفاده از مواد بازدارنده بیوسنتز و عمل اتیلن جهت حفظ کیفیت و افزایش عمر پس از برداشت محصولات اهمیت خاصی دارند. در این تحقیق به منظور بررسی اثر تیمار 1- ‌متیل‌سیکلوپروپن و اتیلن روی حفظ کیفیت و افزایش عمر گلجای گل‌های شاخه بریده میخک رقم ʼفورچونʻ آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. ابتدا گل‌های شاخه‌بریده با چهار سطح صفر، نیم، یک و یک و نیم میکرو لیتر بر لیتر 1- متیل‌سیکلوپروپن به مدت 24 ساعت تیمار شدند و سپس به مدت 16 ساعت در معرض غلظت یک میکرو لیتر بر لیتر اتیلن قرار گرفتند.تجزیه و تحلیل داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار آماری MSTATC و مقایسه میانگین‌ها بر اساس آزمون LSD در سطوح احتمال یک درصد انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد که تیمار 1-‌ متیل‌سیکلوپروپن اثر معنی‌داری بر روی صفت عمر گلجایی و همچنین صفات بیوشیمیایی از جمله میزان کلروفیل برگ، میزان آنتوسیانین گلبرگ، ثبات غشا گلبرگ و میزان فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت از جمله کاتالاز، پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز داشت. بالاترین عمر گلجایی و بیشترین ثبات غشا مربوط به تیمار یک و نیم میکرو لیتر بر لیتر 1- متیل‌سیکلوپروپن بود که بر اساس آزمون LSD تفاوت معنی‌داری در سطح یک درصد با تیمار شاهد و غلظت نیم میکرو لیتر بر لیتر 1- متیل‌سیکلوپروپن داشت، اگرچه با تیمار یک میکرولیتر بر لیتر 1- متیل‌سیکلوپروپن دارای تفاوت معنی‌داری از لحاظ آماری نبود. بیشترین مقدار کلروفیل و آنتوسیانین در تیمار 5/1 میکرو لیتر بر لیتر1 - متیل‌سیکلوپروپن بدست آمد که اختلاف معنی‌داری در سطح احتمال 1 درصد با سایر تیمارها نشان داد. همچنین بیشترین و کمترین فعالیت آنزیم کاتالاز و پراکسیداز به ترتیب مربوط به تیمار 1- ‌متیل‌سیکلوپروپن با غلظت یک میکرو لیتر بر لیتر و تیمار شاهد بود، بیشترین و کمترین فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز به ترتیب در تیمارهای 1- متیل‌سیکلوپروپن با غلظت یک و نیم میکرو لیتر بر لیتر و تیمار شاهد مشاهده شد. درنتیجه، کاربرد 1- متیل‌سیکلوپروپن شروع علایم پیری را به تاخیر انداخته و باعث افزایش عمر گلجایی گل‌های شاخه بریده میخک ’فورچون‘ شد.

References:

Ahmadi, N., Mibus, H. and Serek, M. 2008. Isolation of an ethylene induced putative nucleotide laccase in miniature roses(Rosa hybrida L.). Plant Growth Regulation, 27: 320–330.

Ahmadi, N., Mibus, H. and Serek, M. 2009. Characterization of ethylene-induced organ abscission in F1 breeding lines of miniature roses(Rosa hybrida L.). Postharvest Biology and Technology, 52: 260–266.

Asil, M., Karimi, M. and Zakizadeh, H. 2013. 1-MCP improves the postharvest quality of cut spray carnation(Dianthus caryophyllus L.)‘Optima’flowers. Horticulture, Environment and Biotechnology.54(1): 58-62.

Barth, C., De Tullio, M. and Conklin, P. L. 2006. The role of ascorbic acid in the control of flowering time and the onset of senescence. Journal of Experimental Botany. 57(8): 1657-1665.

Bradford,  M. M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry. 72: 248-254.

Buchanan-Wollaston, V. 1997. The molecular biology of leaf senescence. Journal of Experimental Botany.48(2): 181-199.

Cakmak, I. and Horst, W. J. 1991. Effect of aluminium on lipid peroxidation, superoxide dismutase, catalase, and peroxidase activities in root tips of soybean(Glycine max). Physiologia Plantarum. 83: 463-468.

Cameron, A. C. and Reid, M. S. 2001. 1-MCP blocks ethylene-induced petal abscission of Pelargonium peltatum but the effect is transient. Postharvest Biology and Technology, 22: 169-177.

Chance, B. and Maehly, A. C. 1955. Assay of catalase and peroxidase. Methods in Enzymology. SP Colowick, NO Kaplan, Eds. 2: 764-775.

Chutichudet, P., Chutichudet, B. and Boontiang, K. 2010b. Effect of 1-MCP fumigation on vase life and other postharvest qualities of siam tulip(Curcuma aeruqinosa Roxb.)cv. Laddawan.International Journal of Agricultural Research. 5(1): 1-10.

Daneshi Nergi, M. A. and Ahmadi, N. 2014. Effects of 1-MCP and ethylene on postharvest quality and expression of senescence-associated genes in cut rosecv. Sparkle. Scientia Horticulturae, 166: 78–83.

Das, P. K., Geul, B., Choi, S. B., Yoo, S. D. and Park, Y. I. 2011. Photosynthesis-dependent anthocyanin pigmentation in arabidopsis. Journal of Plant Signaling and Bihavior, 61: 23

Djanaguiraman, M., Prasad, P. and Al-Khatib, K. 2011. Ethylene perception inhibitor 1-MCP decreases oxidative damage of leaves through enhanced antioxidant defense mechanisms in soybean plants grown under high temperature stress. Environmental and Experimental Botany.71(2): 215-223.

Ebeles, F. B., Morgan, P. W. and Sahveit, M. E. 1992. Ethylen in plant biology. Second Edition., 414 p., Academic Press, New York.

Ezhilmathi, K., Singh, V., Arora, A. and Sairam, R. 2007. Effect of 5-sulfosalicylic acid on antioxidant activity in relation to vase life of Gladiolus cut flowers. Plant Growth Regulation.51: 99-108.

Francis, F. J. 1989. Food colorant. Anthocyanins. Critical Reviews in Food Science and Nutrition.28: 273-314.

Gao, C., Wang, Y., Liu, G., Wang, C., Jiang, J. and Yang, C. 2010. Cloning of ten peroxidase (POD) genes from Tamarix  hispida and characterization of their responses to abiotic stress. Plant Molecular Biology Reporter. 28(1): 77-89.

Hassan, F. and Ali, E. 2014. Protective effects of 1-methylcyclopropene and salicylic acid on senescence regulation of gladiolus cut spikes. Scientia Horticulturae. 179: 146-152.

Hershkovitz, V., Saguy, S. I. and Pesis, E. 2005. Postharvest application of 1-MCP to improve the quality of various avocado cultivars. Postharvest Biology and Technology.37(3): 252-264.

In, B. C., Strable, J., Binder, B. M., Falbel, T. G. and Patterson, S. E. 2013. Morphological and molecular characterization of ethylene binding inhibition in carnations. PostharvestBiology and Technology. 86: 272-279.

Jiang, Y. M. and Chen, F. 1995. A study on polyamine change and browning of fruit during cold storage of litchi(Litchi chinensis Sonn.). Postharvest Biology and Technology. 5(3): 245-250.

Jiang, Y.,  Duan, X., Joyce, D., Zhang, Z. and Li, J. 2004. Advance in understanding of enzymatic browning in harvested litchi fruit. Food Chemistry, 88(3): 443-446.

Karimi, M. 2014. Change in ethylene production and ACC content of potted carnation in response to anti-ethylene treatments. International Journal of Biosciences. 4(8): 116-123.

Krizek, D. T., Kramer, G. F., Upadhyaya, A. and Mirecki, R. M. 1993. UV‐B response of cucumber seedlings grown under metal halide and high pressure sodium/deluxe lamps. Physiologia Plantarum. 88: 350-358.

Larrigaudiere, C., Vilaplana, R., Soria, Y. and Recasens, I. 2004. Oxidative behaviour of Blanquilla pears treated with 1‐methylcyclopropene during cold storage. Journal of the Science of Food and Agriculture. 84(14): 1871-1877.

Li, Z., Wang, L., Wang, W. and Zhu, Y. 2007. Physiological effect and application of 1-MCP  on delaying fruit senescence. Journalof Plant Physiology. 43: 201-206.

Ma, N., Tan, H., Liu, X., Xue,  J., Li, Y. and Gao, J. 2006. Transcriptional regulation of ethylene receptor and CTR genes involved in ethylene-induced flower opening in cut rose (Rosa hybrida) cv. Samantha. Journal of Experimental Botany. 57(11): 2763-2773.

Mayak, S., Legge, R. L. and Thompson, J. E. 1983. Superoxide radical production by microsomal membranes from senescing carnation flowers: an effect on membrane fluidity. Phytochemistry. 22(6): 1375-1380.

Miao, L. and St Clair, D. K. 2009. Regulation of superoxide dismutase genes: implications in disease. Free Radical Biology and Medicine.47(4): 344-356.

Richardson, A. D., Duigan, S. P. and Berlyn, G. P. 2002. An evaluation of noninvasive methods to estimate foliar chlorophyll content. New Phytologist. 153: 185-194.

Seglie, L., Martina, K., Devecchi, D., Roggero, C., Trotta, F. and Scariot, V. 2011. The effects of 1-MCP in cyclodextrin-based nanosponges to improve the vase life of Dianthus caryophyllus cut flowers. Postharvest Biology and Technology. 59: 200-205.

Serek, M.,  Jones, R. B. and Reid, M. S. 1994. Role of ethylene in opening and senescence of Gladiolus sp. flowers.American Society for Horticultural Science, 119: 1014-1019.

Serek, M., Praducki, A. and Sisler, E.C. 1998. Inhibitors of ethylene action affect final quality and rooting of cuttings before and after storage. Hort Science, 33: 153-155.

Serek, M. and Sisler, E. C. 2001. Efficacy of inhibitors of ethylene binding in improvement of the postharvest charactericts of potted flowering plants. Postharvest Biology and Technology. 23:161-166.

Singh, K. 1994. Effects of spermidine, IAA, ACC and ethylene on petal longevity in carnation(Dianthus caryophyllus L.). Journal of Phyton. 34,309-313.

Singh, H.,  Hallan, V., Raikhy, G., Kulshrestha, S., Sharma, M., Ram, R., Garg, I. and Zaidi, A., 2005. Characterization of an Indian isolate of carnation mottle virus infecting carnations. Current Science. 88: 594-601.

Spanou, C. I., Veskoukis, A. S., Stagos, D., Liadaki, K., Aligiannis, N., Angelis, A., Skaltsounis, A. L., Anastasiadi, M., Haroutounian, S. A. and Kouretas, D. 2012. Effects of Greek legume plant of extracts on xanthine oxidase, catalase and superoxide dismutase activities. Journal  of Physiology and Biochemistry,68(1): 37-45.

Staskawicz, B. J.,  Ausubel, F. M., Baker, B. J., Ellis, J. G. and Jones, J. D., 1995. Molecular genetics of plant disease resistance. Science, 268(5211):661-667.

Wang, Y., Zhang, L. and Zhu, S. 2014. 1-Methylcyclopropene (1-MCP)-induced protein expression associated with changes inTsai Tai (Brassica chinensis) leaves during low temperature storage. Postharvest Biology and Technology. 87: 120-125.

Xie, M., Zhang, J. and Xie, J. 2003. Relationships between some physio-biochemical changes and senescence during storage in bitter gourd. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica.24(4): 716-719.

Yamane, K., Yamaki, Y. and Fujishige, N. 2004. Effects of exogenous ethylene and 1-MCP on ACC oxidase activity, ethylene production and vase life in Cattleya alliances. Journal of the Japanese Society for Horticultural Science. 73:128-133.

Yang, S. F. and Hoffman, N. E. 1984. Ethylene biosynthesis and its regulation in higher plants. Annual Review of Plant Physiology,35: 155-189.

Yang, X., Song, J., Campbell-Palmer, L., Fillmore, S. and Zhang, Z. 2013. Effect of ethylene and 1-MCP on expression of genes involved in ethylene biosynthesis and perception during ripening of apple fruit. Postharvest Biology and Technology. 78: 55-66.

Yuan, G., Sun, B., Yuan, J. and Wang, Q.2010. Effect of 1-methylcyclopropene on shelf life, visual quality, antioxidant enzymes and health-promoting compounds in broccoli florets. Food Chemistry, 118(3): 774-781.

Zhang, Z., Pang, X., Ji, Z. and Jiang, Y. 2001. Role of anthocyanin degradation in litchi pericarp browning. Food Chemistry,75(2): 217-221.

Zhang, P., Zhang, M., Wang, S. and Wu, Z., 2012. Effect of 1-methylcyclopropene treatment on green asparagus quality during cold storage. International Agrophysics,26(4): 407-411.

Zhou, Q., Ma, C., Cheng, S., Wei, B., Liu, X. and Ji, S., 2014. Changes in antioxidative metabolism accompanying pitting development in stored blueberry fruit. Postharvest Biology and Technology, 88: 88-95.