بررسی جوانه ‏زنی و فعالیت آنتی‏اکسیدانت‏های آنزیمی و غیرآنزیمی کلیدی دخیل در زوال بذر نخود در طی انبارداری طبیعی و زوال مصنوعی

شرایط نامناسب محیطی و همچنین شرایط انبارداری بذر می‏تواند زمینه ساز وقوع برخی تنش‏ها از قبیل تنش اکسیداتیو با تولید اکسیژن در بذور و سایر بافت‏های گیاهی گردد. شبکه دفاعی گونه‏های فعال اکسیژن مشتمل بر آنزیم‏های آنتی‏اکسیدانت، آنتی‏اکسیدانت‏های غیرآنزیمی و آنزیم‏های دخیل در تولید گونه‏های فعال اکسیژن بوده که مسئول نگه‏داری این گونه‏های فعال اکسیژن در حد بسیار اندکی بوده و غیر خسارت‏زا می‏باشند. در گیاهان، آنتی اکسیدانت‏ها غیر آنزیمی از قبیل پرولین و آسکوربیک اسید و همچنین آنتی‏اکسیدانت‏های آنزیمی از قبیل سوپراکسید دیسموتاز، پروکسیداز، کاتالاز، آسکوربات پروکسیداز و گلوتاتیون ردوکتاز به عنوان یک تیم دفاعی در این زمینه شناخته شده‏اند که با همکاری هم سلولهای گیاهی را از خسارت اکسیداتیو محافظت می‏کنند. از این رو، این تحقیق به منظور بررسی اثر زوال مصنوعی و انبارداری طبیعی بر کارکرد سامانه‏‏های آنتی‏اکسیدانی آنزیمی و غیرآنزیمی بذور نخود اجرا شد. مواد و روش‏ها: این آزمایش به منظور بررسی اثر زوال مصنوعی و انبارداری طبیعی بر سامانه‏‏های آنتی‏اکسیدانی آنزیمی و غیرآنزیمی بذور نخود در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در سال 1394 انجام شد. آزمایش به صورت طرح کاملا تصادفی با چهار تکرار اجرا گردید. تیمارها شامل انبارداری طبیعی به مدت دو و چهار سال و زوال مصنوعی یک تا پنج روزه از طریق آزمون پیری تسریع شده به همراه تیمار شاهد بودند. برای انجام آزمون تسریع پیری بذرها درون جعبه‏های پلاستیکی و روی توری سیمی قرار گرفته و در شرایط دمای 43 درجه سانتی‏گراد و رطوبت نسبی 100 درصد به مدت یک تا پنج روز قرار گرفتند. برای تیمارهای زوال طبیعی نیز از بذوری که به مدت دو و چهار سال در شرایط طبیعی انبار نگه‏داری شده بودند استفاده گردید. پس از اعمال تیمارها، آزمون جوانه‏زنی انجام و فعالیت آنتی‏کسیدانت‏های آنزیمی و غیرآنزیمی اندازه‏گیری شد. آنالیز آماری داده‏ها نیز با نرم‏افزار sas انجام شد. یافته‏ها: نتایج نشان داد در شرایط زوال مصنوعی با افزایش تعداد روزهای زوال درصد جوانه‏زنی بذور کاهش و پراکسیداسیون لیپید و همچنین تولید پراکسید هیدروژن و هدایت الکتریکی افزایش یافت. درصد جوانه‏زنی در زوال تسریع شده نسبت به انبارداری طبیعی کاهش بیشتری داشت. در شدت‏های پایین زوال مصنوعی تا سه روز تجمع پرولین بیشتر از نمونه‏های مربوط به تیمار انبارداری طبیعی بود ولی میزان تجمع آن در انبارداری طبیعی بیشتر از تیمارهای زوال مصنوعی 4 و 5 روز زوال بود. تولید پرولین در تیمار انبارداری طبیعی با افزایش مدت زمان انبارداری افزایش یافته ولی تولید آسکوربیک اسید در این تیمار کاهش یافت. زوال سبب تغییر در کارکرد آنزیم‏های کاتالاز، پراکسیداز، آسکوربات پروکسیداز، سوپراکسیدیسموتاز و گلوتاتیون ردوکتاز شد. با افزایش شدت زوال مصنوعی تا سه روز فعالیت آنزیم‏های کاتالاز، سوپراکسیدیسموتاز و گلوتاتیون ردوکتاز افزایش یافت. فعالیت آنزیم پروکسیداز و آسکوربات پروکسیداز نیز در زوال‏های کمتر افزایش یافت ولی با ادامه شدت زوال میزان فعالیت آنها کاهش یافت. در تیمارهای انبارداری طبیعی با افزایش مدت زمان انبارداری از میزان فعالیت این آنزیم‏ها کاسته شد. نتیجه‏گیری: با مقایسه زوال مصنوعی و انبارداری طبیعی نتایج نشان داد که شدت‏های کمتر زوال مصنوعی نسبت به انبارداری طبیعی خسارت کمتری را به سامانه آنتی‏اکسیدانی آنزیمی و غیرآنزیمی وارد می‏کند ولی با افزایش شدت زوال مصنوعی تا 5 روز تجمع گونه‏های فعال اکسیژن بر این سامانه‏‏ها غلبه نموده و قادر به پالایش آنها نبوده و خسارت به بذور در این تیمارها بیشتر از تیمارهای انبارداری طبیعی بود. در شرایط انبارداری طبیعی آنزیم‏های سوپراکسید دیسموتاز و گلوتاتیون ردوکتاز نسبت به شرایط زوال مصنوعی 4 و 5 روز فعالیت بیشتری داشته و نقش مهمتری نسبت به سه آنزیم دیگر در سمیت‏زدایی گونه‏های فعال اکسیژن و تخفیف زوال بذور دارند. در زوال مصنوعی 4 و 5 روز فعالیت آنزیم‏های کاتالاز و پراکسیداز نسبت به انبارداری طبیعی بیشتر بوده و نقش آنها در این زمینه پررنگ‏تر می‏شود.

Study on germination and key enzymatic and nonenzymatic antioxidants involved in chickpea seed ageing during natural storage and accelerate ageing

Background and objective: Unfavorable environmental conditions and seed storage can cause some stresses such as oxidative stress in seeds and other plant tissues by reactive oxygen species production. ROS defense network, composed of antioxidant enzymes, antioxidants and ROSproducing enzymes, is responsible for maintaining ROS levels under nontoxic tight control. In plant cells, non enzymatic antioxidant as proline and ascorbic acid and antioxidant enzymes, such as superoxide dismutase, peroxidase, catalase, ascorbat peroxidase and glutathione reductase are considered to form a defensive team, whose combined purpose is to protect cells from oxidative damage. So this experiment laid out to study on effect of accelerate and natural ageing on enzymatic and non enzymatic antioxidant systems in chickpea seeds. Material and methods: The study was laid out in order to evaluate the effects of artificial ageing and natural storage on enzymatic and non enzymatic antioxidant systems in chickpea seeds in Gorgan University of Agricultural Science and Natural Resources at 2015. The experiment was conducted in completely randomized design with four replications. Treatments were 2 and 4 year natural storage as long term storage and 15 day artificial aging with control. For accelerated aging the seeds were placed in polyethylene dishes, on metal sieve into water bath at 43°C, and relative humidity of 100% for 15 days. For natural aging seeds was stored for two and four years at natural condition. After treatments, germination and, enzymatic and non enzymatic antioxidant activities measured. Statistical analysis was performed by SAS software. Results: Results showed that, in accelerated ageing condition, with increasing of ageing days, germination percentage, lipid peroxidation, hydrogen peroxide production and electrolyte leakage increased. Germination percentage in accelerate ageing was lower than natural storage. In lower levels of accelerate ageing until 3 days proline accumulation was higher than natural storage but, in natural storage was higher than 4 and 5 days of accelerate ageing. With increasing of natural storage period proline production increased but ascorbic acid decreased. Ageing changed activity of catalase, peroxidase, ascorbat peroxidase, superoxide dismutase and glutathione reductase enzymes. With increasing of accelerate ageing levels until 3 days catalase, superoxide dismutase and glutathione reductase activity increased. In lower ageing levels peroxidase and ascorbat peroxidase activity increased but in high ageing levels their activity decreased. In natural storage treatments with increasing of storage period catalase activity decreased. Conclusion: Accelerate and natural ageing comparison showed that lower accelerate ageing levels had damaging on enzymatic and non enzymatic antioxidant systems less than natural storage treatments but in 5 days treatment reactive oxygen species accumulation over come on these systems and do not can to remove them and had more losses than natural storage treatments. In natural storage condition superoxide dismutase and glutathione reductase had more activity than 4 and 5 days accelerate aging and had more efficient than others in removing of reactive oxygen species and slowing of seed ageing. In 4 and 5 days accelerated ageing treatments catalase and peroxidase activity was more than natural storage and had a bold role in this matter.