پاسخ فیزیولوژیکی، آنتی‌اکسیدانی و عملکرد سه ژنوتیپ‌ رازیانه به استعمال خارجی پرولین در شرایط تنش رطوبتی

نقش اسید آمینه پرولین به عنوان یک ملکول تعدیل کننده تنش های محیطی از جمله تنش خشکی در گیاهان بسیار حائز اهمیت است. به منظور مطالعه اثر استعمال خارجی پرولین بر پاسخ به تنش خشکی در گیاه رازیانه، اثر دو سطح آبیاری شاهد (بدون تنش) و تنش خشکی (به ترتیب 35 تا 45 و 75 تا 85 درصد تخلیه مجاز رطوبت خاک)، دو سطح پرولین (شاهد (صفر) و 20 میلی مولار) بر سه ژنوتیپ رازیانه (ارومیه، شیراز و کرمان) به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار به صورت گلدانی بررسی شد. تنش خشکی سبب کاهش غلظت رنگیزه های فتوسنتزی، محتوای نسبی آب برگ، فعالیت آسکوربات پراکسیداز و پراکسیداز، عملکرد بیولوژیک و دانه تک بوته و پتانسیل آب برگ، و افزایش غلظت پلی فنل ها و پرولین و فعالیت کاتالاز شد. استعمال پرولین سبب افزایش شاخص پایداری غشا، محتوای نسبی آب برگ، پتانسیل آب برگ، غلظت پلی فنل ها و پرولین، فعالیت آسکوربات پراکسیداز، عملکرد بیولوژیک و دانه تک بوته و کاهش فعالیت کاتالاز و پراکسیداز شد. ژنوتیپ ارومیه از بیشترین محتوای رنگیزه های فتوسنتزی، شاخص پایداری غشا، فعالیت کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز برخوردار بود. در شرایط تنش تجمع پرولین درونزاد همبستگی مثبت و معنی داری با عملکرد بیولوژیک و دانه تک بوته نشان داد. اثر پرولین خارجی بر غلظت رنگیزه های فتوسنتزی بسته به سطح آبیاری و بر عملکرد بیولوژیک و دانه تک بوته بسته به ژنوتیپ متفاوت بود. استعمال پرولین باعث افزایش عملکرد دانه تک بوته ژنوتیپ های ارومیه (5/1 برابر) و شیراز (1/1 برابر) و کاهش آن در ژنوتیپ کرمان (5/42 درصد) شد. می توان چنین نتیجه گرفت که اگر چه تنش خشکی اثر منفی بر بسیاری از صفات رازیانه دارد ولی استعمال پرولین می تواند اثرات نامطلوب تنش را از طریق افزایش غلظت رنگیزه های فتوسنتزی، پلی فنل ها و پرولین و بهبود روابط آبی و فعالیت آنتی اکسیدانی در ژنوتیپ هایی نظیر ارومیه و شیراز تعدیل کند.

Physiological, antioxidative and yield responses of three fennel genotypes to exogenous proline under drought stress condition

Proline is an amino acid with a crucial role in ameliorating environmental stresses, including drought. In order to study the effect of external proline on the response of fennel to drought stress, three fennel genotypes (namely Urmia, Shiraz, and Kerman) were exposed to two levels of irrigation, i.e. control (3445% of maximum allowable depletion in soil water) and drought (7585% of maximum allowable depletion in soil water) and two levels of foliarapplied proline (0 and 20 mM) in a 4replicate factorial randomized complete block pot experiment. Drought led to significant decreases in chlorophyll (Chl) and carotenoids (Cars) concentrations, leaf relative water content (RWC), ascorbate peroxidase (APX) and peroxidase (POX) activities, leaf water potential (ѱw), plant dry mass (DM) and seed weight and significant increases in leaf proline and polyphenols concentrations, and catalase (CAT) activity. Foliarapplied proline resulted in significant increases in membrane stability index (MSI), RWC, ѱw, proline and polyphenols concentrations, APX activity, plant DM and seed weight but it led to significant decreases in CAT and POX activities. Genotype Urmia outnumbered the remaining genotypes in terms of Chl and Cars concentrations, MSI, CAT and APX activities. There were significant correlations between leaf proline concentration and plant DM and seed weight under drought condition. Foliarapplied proline affected Chl and Cars differently in the droughtstressed and nonstressed plants. Furthermore, it affected plant seed weight in a genotypedependent manner, as evidenced by 150% and 110% increases in Urmia and Shiraz and a 42.5% decrease in Kerman. It may be concluded that drought suppresses fennel growth, but foliarapplied proline is potent to mitigate the depression through increasing the leaf Chl, Cars, proline, and polyphenols concentrations, RWC and certain antioxidative enzymes activities in genotypes such as Urmia and Shiraz.