اثر بازدارندگی عصاره ریشه گیاه آلاله داسی (ceratocephalus falcata) بر برخی از شاخص‌های جوانه‌زنی، رشد گیاهچه و فعالیت آنزیمی بذر گندم

مقدمه: یکی از دلایل عمده کاهش محصول در گیاهان زراعی هجوم علف‌های هرز است. دگرآسیبی یکی از توانایی‌های علف‌های هرز است که معمولاً با اثرات بازدارندگی، بر رفتار جوامع گیاهی تاثیر می‌گذارد؛ بنابراین بررسی تاثیر دگرآسیبی بر گیاهان زراعی از اهمیت خاصی برخوردار است. همچنین استفاده از گیاهان دگرآسیب و شناسایی ترکیبات زیست‌فعال آن‌ها می‌تواند راه‌کارهای مناسبی برای مدیریت علف‌های هرز نشان دهد؛ بنابراین در این تحقیق ضمن بررسی تاثیر مواد دگرآسیب موجود در ریشه گیاه آلاله داسی روی شاخص‌های جوانه‌زنی بذرگندم، نحوه عمل آن بر برخی از فعالیت‌های آنزیمی مطالعه و ترکیبات احتمالی شرکت‌کننده در دگرآسیبی این گیاه، شناسایی و گزارش شده است.مواد و روش‌ها: آزمایش‌های جوانه‌زنی و رشد گیاهچه بذر گندم رقم سرداری تحت تاثیر تیمار عصاره آبی ریشه آلاله داسی در پنج سطح، شاهد (آب مقطر)، 5، 10، 15 و 20 درصد عصاره به صورت طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار در آزمایشگاه پژوهشی تولید و ژنتیک گیاهی دانشگاه مراغه طی سال 1397 انجام شد. هم‌زمان با بررسی اثر تیمار بر مجموعه صفات جوانه‌زنی و گیاهچه، تغییر در فعالیت آنزیم‌های آلفا آمیلاز، کاتالاز، پراکسیداز، سوپر اکسید دیسموتاز و فنل اکسیداز نیز در این مرحله بررسی شدند. همچنین، شناسایی ترکیبات شیمیایی عصاره متانولی ریشه توسط gc/ms انجام شد.یافته‌ها: با توجه به نتایج، با افزایش غلظت عصاره ریشه آلاله داسی درصد و سرعت جوانه‌زنی بذر گندم به‌طور معنی‌دار کاهش یافت و در غلظت بیش از 15 درصد جوانه‌زنی متوقف شد. نتایج رشد گیاهچه حاکی از بازدارندگی شدید عصاره ریشه بر رشد اندام‌های ریشه‌چه و ساقه‌چه گندم بود که با کاهش معنی‌دار در طول و وزن این اندام‌ها همراه شد که درنهایت قدرت گیاهچه را کاهش داد. همچنین عصاره ریشه، فعالیت آنزیم آلفا آمیلاز را به‌طور معنی‌دار کاهش داد ولی فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت در سطوح پایین عصاره افزایش و در سطوح بالاتر کاهش یافتند. در تجزیه شیمیایی، ترکیبات octadecatrienal، dihydro4hpyrazolo[3,4d]pyrimidin4one، hexadecanoic acid، hexadecanoic acid, 2hydroxy1(hydroxymethyl)ethyl ester، isopropyl isothiocyanate و cyclohexanone با مقادیر بالا شناسایی شدند که بازدارنده جوانه‌زنی نیز هستند.نتیجه‌گیری: عصاره ریشه آلاله داسی اثر بازدارندگی بسیار قوی روی قوه و قدرت نامیه بذر گندم داشت. بر اساس یافته‌های پژوهش نحوه عمل ترکیبات دگرآسیب آلاله داسی از طریق القاء تنش اکسیداتیو و ممانعت از تحریک مواد اندوخته بذری در هنگام جوانه‌زنی می‌باشد. حساسیت بالای فعالیت آنزیم آلفاآمیلاز به مواد دگرآسیب در این آزمایش ردیابی شد. همچنین کاهش فعالیت تمامی آنزیم‌های مورد مطالعه در غلظت‌های بالا قابل توجه بود. مشتقات مربوط به اسید استئاریک و اسید پالمتیک در حدود 30 درصد ترکیبات را به خود اختصاص دادند که با احتمال بسیار قوی تداخل آنها با فعالیت آنزیم‌ها وجود دارد.

Inhibitory Effects of Root Extract of Ceratocephalus falcata on Some Germination Indices, Seedling Growth, and Enzymatic Activities of Triticum aestivum var. Sardary

Extended AbstractIntroduction: The weed invasion is one of the main yieldreducing factors in crops. They are potent competitors on vital resources which limits the availability of the resources for crops. Allelopathy is one of the weedschr('39') abilities that commonly with inhibitory influences, affects plant communitieschr('39') behavior. Therefore, the evaluation of these compoundschr('39') effects is important on crop plants. Also, the identification of allelopathic plants and their bioactive compounds can be a suitable approach to weed management. Thus, the aim of this study was the evaluation of the allelopathic potential of C. falcate on germination indices of wheat seeds and the mode of action of the extract on some enzyme activities. Furthermore, secondary metabolites in methanolic root extract were identified and reported.Materials and methods: Germination and seedling experiments of Triticum aestivum var. Sardary seeds were tested by 0, 5%, 10%, 15%, and 20% concentrations of C. falcata root extracts based on CRD with four replications at the research laboratory of Maragheh University during 201819. Also, the influence of the extract was studied on enzyme activities of alphaamylase, catalase, peroxidase, superoxide dismutase, and polyphenol oxidase. Furthermore, chemical compounds of the root methanolic extract identified by GC/MS instruments.Results: Germination percentage and germination rate decreased significantly with the increase in the concentration of the extract, and germination stopped at concentrations above 15%. The results of seedling growth showed severe inhibitory effects of the extract on radicle and shoot organs of wheat seedlings that associated with reducing of the lengths and weights of the organs, and consequently, the vigor of seedling declined. The extract significantly reduced the activity of alphaamylase, however, the activities of antioxidant enzymes first increased at low and medium concentrations but at high concentrations, the activities declined. The phytochemical analysis identified 62 compounds in the root of this plant that Octadecatrienal, Dihydro4Hpyrazolo [3, 4d] pyrimidin4one, Hexadecanoic acid, Hexadecanoic acid, 2hydroxy1 (hydroxymethyl) ethyl ester, Isopropyl isothiocyanate, and Cyclohexanone could be effective compounds on seed germination.Conclusion: C. falcata had a very strong inhibitory effect on the seed viability and seed vigor of the wheat seeds. According to the results, the mode of action of the allelopathic compounds is induced by induction of oxidative stress and inhibition of seed reserves remobilization during germination. The high sensitivity of alphaamylase activity to allelochemicals was detected in this experiment. The decrease in the activity of all studied enzymes at high concentrations of C. falcata root extract was also significant. Stearic acid and palmitic acid derivatives accounted for about 30% of the compounds, which are very likely to interfere with the activity of the enzymes. Highlights:Allelopathy effects of C. falcata root extract on germination indices of wheat were studied.Chemical compounds identified were in methanol extract of the plant roots of C. falcate.Oxidative stress is induced by the allelochemicals of C. falcata.