مطالعه پتانسیل دگرآسیبی ترکیب فنلی حاصل از عصاره متانولی علف‌هرز سوروف (echinochlea crus-galli) بر صفات جوانه‌زنی و رفتارهای سیتوژنتیک برنج

مقدمه: بدون شک دگرآسیبی گیاهان یکی از عوامل مهم در مشخص نمودن توزیع و فراوانی بعضی از گونه‌ها در داخل جامعه گیاهی است. هدف از این آزمایش، ارزیابی اثر ترکیب فنلی حاصل از عصاره متانولی علف‌هرز سوروف بر صفات جوانه‌زنی و رفتارهای سیتوژنتیک برنج است.مواد و روش‌ها: این آزمایش به‌منظور بررسی پتانسیل دگرآسیبی غلظت‌های مختلف (0، 0.024، 0.048، 0.076 و 0.1 میلی‌مولار) ترکیب فنلی به‌دست آمده از عصاره متانولی کل اندام سوروف (echinochloa crusgalli ) بر صفات جوانه‌زنی برنج و همچنین تقسیم میتوزی سلول‌های مریستمی ریشه‌چه به‌صورت طرح کاملاً تصادفی به اجرا درآمد. استخراج ترکیب فنلی از روش عصاره‌گیری گرم با کمک حلال متانول انجام شد. به‌منظور مطالعه تقسیم میتوزی، ابتدا بذور برنج جوانه‌دار گردید. سپس بر روی قسمت انتهایی ریشه‌چه‌ها هر یک از مراحل نظیر تثبیت، هیدرولیز، رنگ آمیزی، له نمودن و بررسی میکروسکوپی نمونه‌ها انجام شد. شاخص‌های میتوزی و درصد ممانعت میتوزی محاسبه و هم‌چنین درصد هر کدام از ناهنجاری‌های کروموزومی در چهار مرحله پروفاز، متافاز، آنافاز و تلوفاز نسبت به کل سلول‌ها محاسبه شد.یافته‌ها: کمترین میزان درصد و سرعت جوانه‌زنی و درصد جوانه‌زنی نسبی مربوط به دو غلظت 0.076 و 0.1 میلی‌مولار ترکیب فنلی سوروف بود، به‌طوری‌که در این تیمارها جوانه‌زنی مشاهده نشد. در این مطالعه، تقسیم میتوز در نمونه‌های شاهد کاملاً طبیعی بود. طوری‌که گیاه برنج، 12 کروموزوم را در مرحله متافاز نشان داد. هم‌چنین کروموزوم‌ها در مرحله تلوفاز نیز حالت طبیعی داشتند و بی‌نظمی‌های کروموزومی در سلول‌های مریستمی نوک ریشه‌چه در تیمار شاهد مشاهده نشد. کمترین میزان شاخص‌های میتوزی و تعداد سلول‌های در حال تقسیم مربوط به غلظت 0.048 میلی‌مولار به‌ترتیب 30.19 و 385 سلول بود. در مطالعه حاضر، میزان بی‌نظمی‌های کروموزومی در مراحل متافاز، آنافاز و تلوفاز با افزایش غلظت‌های ترکیب فنلی افزایش نشان داد، به گونه‌ای که در تیمار با غلظت 0.048 میلی‌مولار ترکیب فنلی به‌ترتیب 28.85 و 16.95 درصد بود. بیشترین بی‌نظمی‌های کروموزومی از نوع چسبندگی و کرموزوم‌های سرگردان مربوط به غلظت 0.048 میلی‌مولار ترکیب فنلی به‌ترتیب 39.83 و 32.25 درصد بود. از طرفی بیشترین پل‌های کروموزومی و توده‌ای شدن کروموزوم‌ها در تیمار 0.024 میلی‌مولار ترکیب فنلی به‌ترتیب، 19.27 و 29.83 درصد به‌دست آمد.نتیجه‌گیری: در این مطالعه، ترکیب فنلی حاصل از عصاره متانولی سوروف اثر بازدارندگی معنی‌داری بر صفات جوانه‌زنی بذر، تقسیم میتوزی در سلول‌های نوک ریشه‌چه برنج داشتند. لذا در کشت مستقیم و یا نشایی برنج می‌بایست میزان بقایای حاصل از علف‌هرز سوروف را در مزرعه مورد کاشت این گیاه مد نظر قرار داد.

Studying the Hetrotoxicity Potential of the Phenolic Composition Obtained from the Methanolic Extract of Echinochola crus-galli Weed on Germination Traits and Cytogenetic Behavior of Rice

DOR: 98.1000/23831251.1399.7.67.13.1.1605.1580Extended abstractIntroduction: Without a doubt, plant hetrotoxicity is one of the important factors in determining the distribution and abundance of some species in plant communities. Thus, the purpose of this experiment was to evaluate the effect of phenolic composition obtained from the methanol extract of Echinochola crusgalli on germination traits and cytogenetic behavior of rice.Materials and methods: This experiment was done to assess hetrotoxic potential of various concentrations (0, 0.024, 0.048, 0.076 and 0.1 mM) of the phenolic composition obtained from the methanol extract of wholeorgan of E. crusgalli on germination traits of rice as well as mitosis division of meristematic cells of radicle in a completely randomized design. To extract thephenolic composition, warm extraction method using a methanol solvent was used. For studying mitosis division, first rice seeds were germinated. Then, each of the steps such as fixation, hydrolysis, staining, squashing and microscopic studies were done on the end of the radicle. Mitosis indices and percentage of mitosis inhibition were calculated and also percentage of each of chromosomal abnormalities at four stages of prophase, metaphase, anaphase and telophase as compared to total cells was calculated.Results: The lowest percentage and rate of germination and relative germination were found in two concentrations of the 0.076 and 0.1 mM of phenolic composition of E. crusgalli, so that no germination was observed in these treatments. In this study, mitosis division was normal in control samples, so that the rice plant included 12 chromosomes in the metaphase stage. Also the chromosomes were normal in the telophase stage and chromosomal abnormalities were not observed in meristem cells of radicle tip of the control. The lowest value of mitosis indices and the number of dividing cells were related to the concentration of 0.048 mM wuth 30.19 and 385 cells, respectively. In the present study, chromosomal abnormalities in the stages of metaphase, anaphase and telophase were increased with increasing concentration of phenolic composition, and were 28.85 and 16.95% in 0.048 mM concentration of phenolic composition, respectively. The most chromosomal abnormalities were of sticky and laggard type, which were related to the concentration of 0.048 mM of phenolic composition with 39.83 and 32.25%, respectively. The highest number of chromosomal bridges and clumping were obtained in 0.024 mM of phenolic composition with about 19.27 and 29.83%, respectively.Conclusion: In this study, phenolic composition obtained from the methanol extract of E. crusgalli had asignificant inhibitory effect on germination traits and mitosis division in root tip cells of rice. Thus, the amount of E. crusgalli residues in the field should be considered in direct and indirect cultivation of rice.Highlights:1Difference in impact of the phenolic composition obtained from the methanol extract of Echinochola crusgalli on germination and reduced cytogenetic behavior of rice is related to their threshold concentration.2 It is advised to cultivate varieties of rice resistant to the remnants of harmful compounds of E. crusgalli as direct cultivation or under nursery condition.