اثر محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک، گلایسین بتائین و گاما آمینو بوتیریک اسید بر فعالیت آنتی‌اکسیدانی گیاه کارلا تحت تنش کم‌آبی

محورهای موضوعی : مجله علمی- پژوهشی اکوفیزیولوژی گیاهی

افسون رضایی علولو ¹ , عزیزاله خیری ² , محسن ثانی خانی ³ , مسعود ارغوانی ⁴

1 - دانشجویی کارشناسی ارشد گیاهان دارویی، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، ایران
2 - استادیار گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
3 - استادیار گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
4 - استادیار گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

تاریخ دریافت : 1397/02/28 تاریخ پذیرش : 1398/05/07 تاریخ انتشار : 1399/01/01

کلید واژه: کاتالاز, فنل کل, پراکسیداز, ویتامین ث,

چکیده مقاله :

به‌منظور ارزیابی اثر کاربرد‌برگی اسید سالیسیلیک، گلایسین بتائین و گاما آمینوبوتیریک اسید بر فعالیت آنتی-اکسیدانی آنزیمی وغیرآنزیمی گیاه دارویی کارلا (Momordica charantia L.) تحت شرایط تنش کم‌آبی آزمایشی به‌صورت کرت‌های خرد شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1396 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه زنجان اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل سه سطح آبیاری (50، 75 و 100 درصد ظرفیت زراعی) به‌عنوان فاکتور اصلی و دو سطح اسید سالیسیلیک (2 و 4 میلی‌مولار)، گلایسین بتائین (50 و 100 میلی‌مولار) و گاما آمینوبوتیریک اسید (گابا) (10 و 20 میلی‌مولار) به‌همراه شاهد به‌عنوان فاکتورهای فرعی به‌کار برده شدند. نتایج آزمایش نشان داد که با افزایش شدت تنش کم‌آبی به‌طور معنی‌داری میزان فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، پراکسیداز، فعالیت آنتی‌اکسیدانی برگ و همچنین محتوای فنل و فلاونوئید کل و نیز فعالیت آنتی‌اکسیدانی میوه افزایش، ولی میزان ویتامین ث کاهش یافت. اثر متقابل رژیم آبیاری با تیمارهای مورد استفاده موجب افزایش معنی‌داری در صفات مورد اندازه‌گیری شد. بالاترین میزان فعالیت آنتی‌اکسیدانی برگ و میوه به ترتیب با کاربرد 4 میلی‌مولار اسید سالیسیلیک و 100میلی‌مولار گلایسین در تنش کم‌آبی 75 درصد ظرفیت زراعی حاصل شد. با توجه به این‌که در این بررسی گیاهان تیمار شده با اسید سالیسیلیک، گلایسین بتائین و گابا در رژیم‌های آبیاری مختلف، نسبت به گیاهان شاهد از فعالیت آنتی‌اکسیدانی آنزیمی و غیرآنزیمی بالاتری برخوردار بودند، لذا به نظر می‌رسد کاربرد این مواد می‌تواند در ایجاد مقاومت به تنش کم‌آبی گیاه کارلا موثر باشد.

چکیده انگلیسی:

In order to evaluate the effect of salicylic acid, glycine betaine and gamma_ aminobutyric acid foliar spray on anti-oxidant activity of enzymes and non-enzymatic agents of Carla (Momordica charantia L.) under water deficit stress, an experiment was conducted as split plots based on randomized complete blocks design with three replications at Research Farm University of Zanjan during 2017. The treatments consisted of three levels of irrigation (50, 75 and 100% field capacity) as the main plots and two levels of salicylic acid (2 and 4 mM), glycine betaine (50 and 100 mM), and gamma aminobutyric acid (GABA) (10 and 20 mM) plus control were used as sub plots. Based on the results, increasing of water deficit stress, significantly increased the activity of catalase, peroxidase and antioxidant activity of leaf, as well as total phenol and flavonoid content and antioxidant activity of fruit, but the amount of vitamin C decreased. The interaction of irrigation regimes with experimental treatments caused a significant increase in measured traits. The highest level of leaf and fruit antioxidant activity was obtained using 4 mM salicylic acid and 100 mM glycine, respectively, in 75% field capacity. Considering that in this study, plants treated with salicylic acid, glycine betaine and GABA in different irrigation regimes had higher enzymatic and non-enzymatic antioxidant activity than control plants, therefore it seems that application of these materials can be effective in producing Carla under water deficit stress resistance.

منابع و مأخذ:

قربانلی، م. 1387. جذب و انتقال در گیاهان. انتشارات دانشگاه پیام نور. صفحه 30.

احمدپور دهکردی، س. بلوچی، ح. 1391. اثر پرایمینگ بذر بر آنزیم های آنتی اکسیدانی و پراکسیداسیون لیپیدهای غشای سلول گیاهچه سیاهدانه ( Nigella sativa L.) تحت تنش شوری و خشکی. مجله تولید گیاهان زراعی. شماره4: 63-85..

زند، ب. ع.سروش زاده، ف. قناتی و ف. مرادی، ف. 1388. اثر محلول­پاشی روی (Zn) و اکسین (IBA) بر فعالیت برخی آنزیم­های آنتی­اکسیدانت در ذرت دانهالی.مجله زیست شناسی گیاهی ایران شماره 1: 48-35.

A.O. A. C. 2000. Association of official analytical chemists. Washington D. C. 12: 377-378.

Ali, Q. and M. Ashraf. 2011. Exogenously applied glycine betaine enhances seed and seed oil quality of maize (Zea mays L.) under water deficit conditions. J. Environ. Exp. Bot. 71: 249- 259.

Anliakumar, K. R., G. P. Kumar and N. Ilaiyaraja. 2015. Nutritional, pharmacological and medicinal properties of Momordica charantia. J.Nutrition Food Sci. 4: 75-83.

Ashraf, M. and M. R. Foolad. 2007. Role of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. J. Environ. Exp. Bot. 59: 206-216.

Bettaieb, I., I. Hamrouni-Sellami, S. Bourgou, F. Limam and B. Marzouk. 2010. Drought effects on polyphenol composition and antioxidant activities in aerial parts of Salvia officinalis L. J. Acta. Physiol. Plant. 33: 1103-1111.

Brand-Williams, W., M. E. Cuvelier, and C. L. W. T. Berset. 1995. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT- Food Sci Technol. 28: 25-30.

Chang, C., M. Yang, H. Wen and J. Chern. 2002. Estimation of total flavonoid content in pro polis by two complementary colorimetric methods. J. Food and Drug Anal. 10: 178-182.

Chang, W.C., S. C. Kim, S. S. Hwang, B. K. Choi and S. K. Kim. 2002. Antioxidant activity and free radical scavenging capacity between Korean medicinal plants and flavonoids by assay-guided comparison. J. Plant Sci. 163: 1161-1168.

Demiral, T and I. Türkan. 2004. Does exogenous glycine betaine affect anti oxidative system of rice seedlings under Na Cl treatment?. J. Plant Physiol. 161: 1089-100.

Dhindsa, R. S., P. Plumb‐Dhindsa and T. A. Thorpe. 1981. Leaf senescence: correlated with increased levels of membrane permeability and lipid peroxidation, and decreased levels of superoxide dismutase and catalase. J. Exp. Bot. 32: 93–101.

Fang, C. X., J. Xiong, L. Qiu, H. B. Wang, B. Q. Song, H. B. He, R. Y. Lin and W. X. Lin. 2009. Analysis of gene expression associated with increased allele pathy in rice (Oryza sativa L.) induced by exogenous salicylic acid. J. Plant Growth Regul. 57: 163-172.

Hayat, S and A. Ahmad. 2007. Salicylic Acid: A plant hormone. Springer Publishers, Dordrecht, the Netherlands.

Hoque, M.M. 2002. Effect of CI-IAA, GABA and TNZ-303 on growth, yield and contributing characters of wheat. MS Thesis, Department of Crop Bot., Bangladesh Agriculture University, Mymensingh.

Hoque, M. A, M. N. A. Banu and E. Okuma. 2007 a. exogenous proline and glycine betaine increase NaCl-induced ascorbate-glutathione cycle enzyme activities, and proline improves salt tolerance more than glycine betaine in tobacco Bright Yellow-2 suspension-cultured cells.J. Plant Physiol.164: 1457-1468.

Hoque, M. A., E. Okuma, M. N. A. Banu,Y. Nakamura, Y. Shimoishi and Y. Murata. 2007 b. exogenous proline mitigates the detrimental effects of salt stress more than exogenous betaine by increasing antioxidant enzyme activities. J. Plant Physiol. 164: 553-561.

Hoque, M. A., M. N. A. Banu, Y. Nakamura, Y. Shimoishi and Y. Murata. 2008. Proline and glycine betaine enhance antioxidant defense and methylglyoxal detoxification systems and reduce NaCl-induced damage in cultured tobacco cells. J. Plant Physiol. 165: 813– 824.

Jahangir, M., I. Bayoumi Abdel-Farid, H. Kim. Y, Chio and R. Verpoorte. 2009. Healthy and unhealthy plants. The effect of stress on the metabolism of Brassicaceae. J. Environ. Exp. Bot. 67: 23-33.

Kalarani, M. K., M. Thangaraj, R. Sivakumar and R. Mallika. 2002. Effects of salicylic acid on tomato (Lycopersicon esculentum Mill) productivity.J. Crop Research. 23: 486-492.

Koc, E., C. İslek and A. S. Üstun. 2010. Effect of cold on protein, proline, phenolic compounds and chlorophyll content of two pepper (Capsicum annuum L.) varieties. J. Sci. 23: 1-6.

Linster, C. L and S. G. Clarke. 2008. L-Ascorbate biosynthesis in higher plants: the role of VTC2. J. Plant Sci 13: 567-573.

Luqman, M., B. Shahbaz, T. Ali and M. Iftikhar. 2013 .Critical analysis of rural development initiatives in Pakistan: implications for sustainable development. S. J. Rural Development 4: 67-74.

Meda, A., C. E. Lamien, M. Romito, J. Millogo and O.G. Nacoulma. 2005. Determination of the total phenolic, flavonoid and pralin contents in Burkina Fasan honey, as well as their scavenging activity. J. Food Chem. 91: 571-577.

Miller, G., N. Suzuki and S.Ciftci‐Yilmaz.2010.Reactive oxygen species homeostasis and signaling du-ring drought and salinity stresses. J. Plant Cell and Environ. 33: 453-467.

Mittler, R. 2002. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. J. Trends Plant Sci. 7: 405- 410.

Munger, H. M, and R. W. Robinson. 1991. Nomenclature of (Cucumis melo L). Cucurbit. Genet. Cooperative Reputation 14: 53-64.

Quiroga, M., C. Guerrero. M.A, Botella. A. Barcelo. I. Amaya. M. I. Medina. F. J. Alonso. S. M. De Forchetti. H. Tigier. And V. Valpuesta. 2000. A tomato peroxidase involved in the synthesis of lignin and Suberin. J. Plant Physiol. 122: 1119-27.

Rubinowska, K., E. Pogroszewska and W. Michalek. 2012. The effect of polyamines on physiological Parameters of post-harvest quality of cut Stems of Rosa ‘red berlin. J. Acta Sci. Pol. Hortoru. 11: 81-93.

Sakihama, Y., M. Coheno, S. Grace and H. Yamasaki. 2002. Plan phenolic antioxidant and prooxidant activities phenolic-induced oxidative damage mediated by metals in. J. Plant. Toxi. 177: 67-80.

Senaratna, T., D. Touchell, E. Bunn and K. Dixon. 2000. Acetyl salicylic acid (Aspirin) and salicylic acid induce multiple stress tolerance in bean and tomato plants. J Plant Growth Regul. 30: 157-161.

Seyoum, A. K. Asres and F. K. El-Fiky. 2006. Structure radical scavenging activity relationships of flavonoid. J Phytochemistry. 67: 2058-2070.

Sharma, P., A. Jha, R. Dubey and M. Pessarakli. 2012. Reactive oxygen species, oxidative damage, and anti-oxidative defense mechanism in plants under stress full conditions. J Bot. 14: 1-26.

Shehab, G.G., O. K. Ahmad and H. S EL-Beltagi. 2010. Effects of various chemical agents for alleviation of drought stress in rice plants Notulea Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 38: 130-148.

Shelp, B. J., A. W. Bown and M. D. Michael. 1999. Metabolism and functions of gamma-aminobutyric acid. J. Trends Plant Sci. 4: 446-452.

Soleymani Aghdam, M., F. Razavi and K. Fatemeh. 2015. Maintaining the postharvest nutritional quality of peach fruits by γ-Aminobutyric acid. I. J. Plant Physiol. 5:1457- 1463.

Tari, I., L. M. Simon, K. A. Deér, J. Csiszár, S. Z. Bajkán, G. Y. Kis and A. Szepesi. 2004. Influence of salicylic acid on salt stress acclimation of tomato plants: oxidative stress responses and osmotic adaptation. J. Acta Physiol. Plant. 26: 237-244.

Tusar, K., S. B. Behera and L.K. Bharathi. 2010. Bitter Gourd: Botany, Horticulture, Breeding. Edited by Jules Janick Horticultural Reviews. 37: 101-141.

Wang, C.Y., L. Q. Fan, H. B. GAO, X. L. wu, J. R. Li, G. Y Lv and B.B. Gong. 2014. Polyamine biosynthesis and degradation are modulated by exogenous gamma-aminobutyric acid in root-zone hypoxia-stressed melon roots. J. Plant Physiol. Biochem. 82: 17-26.

Wang, L., S. H, Chen. W. Kong, S. H. Li and D. Archbold. 2006. Salicylic acid pretreatment all eviates chilling injury and affects the antioxidant system and heat shock proteins of peaches during col d storage. J. Postha. Biol. 41: 244-251.

Wang, S.Y and H. S. Lin. 2000. Antioxidant activity in fruits and leaves of blackberry, raspberry, and straw berry varies with cultivar and developmental stage. J. Agri. Food. Chem. 48: 140–146.

Wen, P. F., J. Y. Chen, S. B. Wan, W.F. ong, P. Zhang, W. Wang, J. Zhan, Q. H. Pan and W. D. Hung. 2005. Salicylic acid activates phenylalanine ammonia-lyase in grape berry in response to high temperature stress. J. Plant. Growth. Regul. 55: 1-10.

Wisniewska, H and J. Chelcowski. 1999. Influence of exogenic salicylic acid on Fusarium seedling blight reduction in barley. J. Acta Physiolo Plant. 21: 63-66.

Wu, S. J and L. T. Ng. 2008. Antioxidant and free radical scavenging activities of wild bitter melon (Momordica charantia Linn. var. abbreviata Ser.). in Taiwan. J. Food Sci Technol. 41: 323-330.

Wyn Jones, R.G and R. Storey. 1981. Betaines. In: The physiology and Biochemistry of Drought Resistance in Plants. (Eds. L. G. Paleg. and D. Aspinall).Pp.171-204, Academic Press. Sydney, pp. 171-204.

Yang, A. P., S.F. Cao, Z. F. Yang, Y.T. Cai and Y. H. Zheng. 2011. C Aminobutyric acid treatment reduces chilling injury and activates the defense peach fruit. J. food Chim. 129: 1619-1622.

Yang, W. J., P. J. Rich, J. D. Axtell, K. V. Wood, C. C. Bonham, G. Ejeta, M. V. Mickelbart and D. Rhodes. 2003. Genotypic variation for glycine betaine in sorghum. J. Crop. Sci. 43: 162–169.

Zahoor, A. S and A. Faheem 2009. Amelioration of salinity tolerance in Solanum tuberosum L. by exogenous application of ascorbic acid. In Vitro Cellular and Developmental Biology-Plant. 45: 540-549.