تاثیر پلی‌آمین‌ها بر پاسخ‌های آنتی‌اکسیدانی گیاه گلرنگ (carthamus tinctorius) در شرایط تنش خشکی

سابقه و هدف: خشکی رایج‌ترین عامل تنش‌زای غیر زیستی می‌باشد که بیش از سایر عوامل، رشد و نمو گیاهان را کاهش می‌دهد. از این جهت، شناسایی عوامل موثر در افزایش تحمل گیاهان نسبت به خشکی ضروری است. گیاهان در مقابله با خشکی ترکیبات آنتیاکسیدانی را برای مقابله با تنش اکسیداتیو افزایش می‌دهند. پلی‌آمین‌ها به عنوان تنظیم‌کننده‌های رشد، نقش مهمی در حفظ تمامیت غشاهای سلولی و کاهش تولید گونه‌های اکسیژن فعال در شرایط تنش خشکی دارند. گلرنگ یک گیاه زراعی روغنی، دارویی و صنعتی از تیره آفتابگردان است. بسیاری از مطالعات بر روی گیاهان دیگر نشان داده‌اند که پلی‌آمین‌ها سبب افزایش تحمل به تنش‌های محیطی می‌شوند، اما واکنش گلرنگ به غلظت‌های مختلف پوتریسین+اسپرمین تحت تنش خشکی مشخص نیست. بر همین اساس، این پژوهش برای بررسی تاثیر پلی‌آمین‌های مزبور روی فعالیت آنتی‌اکسیدان‌‌های آنزیمی و غیر آنزیمی، میزان پراکسیداسیون لیپیدی و پایداری غشاها در گلرنگ انجام گرفت.مواد و روش‌ها: این آزمایش در سال 1396-1395 به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه دانشگاه تبریز انجام گرفت. در این پژوهش تاثیر غلظت‌های مختلف پوتریسین+اسپرمین (0+0، 40+40، 40+60 و 60+40 میکرومولار) بر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان (آسکوربات پراکسیداز، کاتالاز، سوپراکسید‌دیسموتاز و پراکسیداز)، غلظت مالون‌دی‌آلدئید، پراکسید هیدروژن و نشت الکترولیت، آنتی‌اکسیدان‌های غیر‌آنزیمی (فنل‌ها، فلاونوئید‌ها و آنتوسیانین‌ها) در گلرنگ تحت آبیاری کامل (100 درصد ظرفیت زراعی) و آبیاری محدود (40 درصد ظرفیت زراعی) مورد بررسی قرار گرفت. گیاهان در مرحله 76 برگی برای اندازه‌گیری‌های مختلف برداشت شدند.یافته‌ها: آبیاری و محلولپاشی پلی‌آمین‌ها، میزان آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی و غبر آنزیمی، غلظت مالون‌دی‌آلدئید، پراکسید هیدروژن و نشت الکترولیت را به طور معنی‌داری تحت تاثیر قرار داد. اثر متقابل این عوامل نیز برای تمام صفات معنی‌دار بود. فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، پراکسیداز و سوپر اکسیددیسموتاز، فلاونوئید کل برگ‌ها و و آنتوسیانین‌ها در اندام هوایی به طور معنی‌داری تحت تیمار خشکی نسبت به گیاهان شاهد افزایش یافت. محلول‌پاشی غلظت‌های 40+60 میکرومولار و 60+40 میکرومولار پوتریسین+اسپرمین در گیاهان تحت تنش سبب افزایش معنی‌دار فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، سوپراکسیددیسموتاز و غلظت آنتوسیانین‌ها گردید. تنش خشکی در برگ‌ها سبب افزایش معنی‌دار محتوای مالون‌دی‌آلدئید، پراکسید هیدروژن و نشت الکترولیت‌ها گردید. غلظت مالون‌دی‌آلدئید و میزان نشت الکترولیت‌ها در نتیجه کاربرد پوتریسین+ اسپرمین به طور معنی‌داری کاهش یافتند. نتیجه‌گیری: تنش خشکی با القاء تنش اکسیداتیو اثر منفی بر رشد گیاه گلرنگ داشت. به طور کلی کاربرد 40+60 میکرومولار و 60+40 میکرومولار پوتریسین+اسپرمین در کاهش گونه‌های فعال اکسیژن ناشی از کمبود آب موثر بودند. محلول‌پاشی برگی 60+40 میکرو‌مولار پوتریسین+اسپرمین، پراکسیداسیون لیپیدها، نشت الکترولیت و غلظت پراکسید هیدروژن را از طریق افزایش ظرفیت آنتی‌اکسیدانی و افزایش فلاونوئیدها و آنتوسیانین‌ها کاهش داد و منجر به افزایش تحمل خشکی گلرنگ گردید. نتایج این مطالعه نشان داد که محلولپاشی 40+60 میکرومولار و 60+40 میکرومولار پوتریسین+اسپرمین می‌تواند برای کاهش اثرات مخرب تنش خشکی در مراحل اولیه رشد گیاه استفاده شود.

Effect of polyamines on antioxidative responses of safflower (Carthamus tinctorius) under drought stress

Background and objectives: Drought stress is the most common abiotic factor which reduces the plant growth and development more than other factors. Thus, identification of the effective factors to increase drought tolerance of plants is necessary. The plants increase antioxidant compounds to overcome the oxidative stress. Polyamines as growth regulators play important roles in maintaining cell membrane stability and reducing ROS generation under drought stress. Carthamus tinctorius is an industrial, medicinal and oil crop from Asteraceae family. Many studies on other plants showed that polyamines increase plants tolerance to environmental stresses, but response of safflower to different concentrations of putrscine+spermine under drought stress is not clear. Therefore, this research was conducted to investigate the effect of these polyamines on enzymatic and nonenzymatic antioxidants activities, lipid peroxidation and membrane stability of safflower. Materials and methods: This experiment was carried out as a factorial arrangement based on randomized complete block design with three replications in a greenhouse at the University of Tabriz in 20162017. In this research, the effect of different putrescine+spermine concentrations (0 + 0, 40 + 40, 40 + 60, and 60 + 40 µM) on the activities of antioxidant enzymes (APX, CAT, SOD and POX), MDA and H2O2 contents and electrolyte leakage, nonenzyme antioxidants (phenols, flavonoids and anthocyanins) in safflower were studied under wellwatering (100% field capacity) and limitedwatering (40% field capacity). The plants were harvested at 67 leaves stage for different measurements. Results: Irrigation and foliar application of polyamines had significant effects on enzymatic and nonenzymatic antioxidants, MDA, H2O2 contents and electrolyte leakage. Interaction of these factors was significant for all traits. Activities of enzymes such as CAT, POX and SOD, total flavonoid of leaves and anthocyanins of shoots were significantly increased in stressed than in nonstressed plants. Moreover, spray of 40+60 µM and 60+40 µM putrescine+spermine, significantly enhanced the activity of CAT and SOD and anthocyanins contents in stressedplants. Drought stress increased malondialdehyde, H2O2 and electrolyte leakage in leaves. MDA and electrolyte leakage significantly diminished as a result of putrescine+spermine application. Conclusion: Water deficit had a negative effect on the growth of safflower via induction of oxidative stress. In general, the application of 40+60 µM and 60+40 µM putrescine+spermine were effective in reducing ROS caused by water deficit. Foliar spray of 60+40 µM putrescine+spermine reduced lipid peroxidation, electrolyte leakage and H2O2 content through increasing antioxidant capacity and flavonoids and anthocyanins, leading to improve drought tolerance of safflower. The results of this study showed that foliar application of 40+60 µM and 60+40 µM putrescine+spermine can be used to mitigate harmful effects of drought stress at early stages of plant growth