اثر اسید سالیسیلیک و اسید جاسمونیک در القای تنش اکسیداتیو، افزایش مقاومت و عملکرد در سرخارگل(echinacea purpurea l.)

سابقه و هدف: در زراعت گیاهان دارویی تولید متابولیت‌ها بسیار حائز اهمیت می‌باشد. از این رو استفاده از برخی مواد در جهت افزایش رشد و میزان تولید متابولیت‌های ثانویه مورد توجه واقع شده است. الیسیتور‌ها به طور کارآمدی برای افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه در گیاهان دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرند. الیسیتور‌ها می‌توانند تغییرات فیزیولوژیکی را در گیاه القا نمایند. استعمال خارجی ترکیباتی مثل اسید جاسمونیک و اسید سالیسیلیک باعث القا تنش کاذب در گیاه شده و پاسخ‌های دفاعی آن را بر می‌انگیزد. گیاه در پاسخ به تنش اکسیداتیو ایجاد شده، میزان بیان ژن‌های آنتی‌اکسیدانی را زیاد نموده و بدنبال آن، فعالیت آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی و غیر‌آنزیمی (اغلب جنبه‌ی دارویی دارند) افزایش پیدا می‌کند. بنابراین هدف از انجام این آزمایش، بررسی اثر اسید سالیسیلیک و اسید جاسمونیک در القای تنش اکسیداتیو، و افزایش مقاومت و عملکرد در سرخارگل بود. مواد و روش‌ها: آزمایش حاضر در سال زراعی 1395-1394 در دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی شاهرود در سه تکرار و در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 12 تیمار انجام شد. تیمار‌های آزمایشی شامل محلول‌پاشی با چهار غلظت اسید جاسمونیک (0، 5 20 و 50 میکرومولار)، سه غلظت اسید سالیسیلیک (0، 0.5 و 1 میلی‌مولار) و محلول‌پاشی هر دوی آن‌ها [ (5ja0.5 sa, 20 ja0.5 sa و 50 ja 0.5 sa) و (5ja1 sa, 20 ja1 sa و 50 ja 1sa)] با فاصله زمانی 10 روز از زمان ورود به فاز زایشی بود، که در سه نوبت تکرار گردید.. القای تنش اکسیداتیو از طریق اندازه‌گیری فعالیت nadph اکسیداز و غلظت پراکسید هیدروژن، افزایش مقاومت از طریق اندازه‌گیری فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی از جمله کاتالاز، گایاکول پراکسیداز، پلی‌فنل اکسیداز و آسکوربات پراکسیداز و فعالیت آنتی‌اکسیدان‌های غیر آنزیمی از جمله فنل کل و اسید آسکوربیک گلبرگ نشان داده شد؛ در نهایت تاثیرپذیری پروتئین محلول برگ، کلروفیل a و b، وزن خشک برگ و عملکرد وزن خشک گل از محلول‌پاشی سنجیده شد. یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که محلول‌پاشی کلیه صفات مورد بررسی را به طور معنی‌داری تحت تاثیر قرار داد. بیشترین میزان فعالیت nadph اکسیداز در تیمار 20ja1 sa مشاهده شد که 1.6 برابر شاهد بود. بیشترین غلظت پراکسید‌هیدروژن در تیمار‌های پنج میکرو‌مولار اسید جاسمونیک و نیم میلی‌مولار اسید سالیسیلیک مشاهده شد. بیشترین میزان فعالیت آنزیم کاتالاز در تیمار 20 میکرو‌مولار اسید جاسمونیک با میانگین 0.021 میکرومول بر دقیقه بر گرم وزن تر بافت مشاهده شد. بیشترین و کمترین میزان فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز در برگ به ترتیب در تیمار 20 میکرو‌مولار اسید جاسمونیکیک میلی‌مولار اسید سالیسیلیک و تیمار شاهد با میانگین 0.205 و 0.038 میکرومول بر دقیقه بر گرم بافت بدست آمد. بیشترین میزان فعالیت آسکوربات پراکسیداز به تیمار 20 میکرو‌مولار اسید جاسمونیکیک میلی‌مولار اسید سالیسیلیک با میانگین 0.29 میکرو‌مول بر دقیقه بر گرم بافت تر برگ تعلق داشت که تقریباً 2 برابر شاهد بود. بیشترین میزان فنل کل در تیمار نیم میلیمولار اسید سالیسیلیک مشاهده شد که حدود 3.68 برابر شاهد بود. بالاترین میزان اسید آسکوربیک در شرایط اعمال تیمار پنج میکرو‌مولار اسید جاسمونیک نیم‌میلی‌مولار اسید سالیسیلیک حاصل گردید که 4.68 برابر شاهد بود. نتایج: الیسیتور‌ها شبکه‌ای از ترارسانی علامت را القا می‌کنند که با تشخیص مولکول‌های الیسیتور توسط پذیرنده شروع می‌شوند، بدنبال آن اسیدی شدن سیتوپلاسم و افزایش ph خارج سلول را سبب می‌گردند؛ فعالیت nadph اکسیداز مسئول تولید گونه‌های اکسیژن فعال افزایش یافت و تولید پراکسید هیدروژن یکی از گونه‌های فعال اکسیژن افزایش یافت، فعالیت آنتی‌اکسیدان‌های آنزیمی و غیر‌آنزیمی از جمله میزان فنل‌ها و اسید آسکوربیک افزایش یافت. افزایش فعالیت سیستم‌های دفاعی در گیاه باعث بوجود آمدن شرایط مطلوب برای فعالیت‌های ساخت و ساز گیاه نظیر افزایش میزان کلروفیل‌های a و b و افزایش میزان پروتئین محلول و در نهایت افزایش وزن خشک برگ و گل گیاه گردید.

Effect of salicylic acid and jasmonic acid on induction of oxidative stress, increasing resistance and yield of Echinacea

Background and objectives: The production of metabolites in medicinal plants farming is very important. Therefore, the application of some materials for increasing growth and production of secondary metabolites has driven attention. Elicitors are efficiently applied for increasing secondary metabolites production in medicinal plants. Elicitors can induce physiological changes in plant. Exogenous application of the compounds like jasmonic acid and salicylic acid causes induction of virtual stress in plant and triggers defensive responses. In response to created oxidative stress, plant increases the expression of antioxidant genes followed by an increase in activity of enzymatic and nonenzymatic antioxidants (mostly have medicinal properties). Accordingly, this experiment was aimed at studying the jasmonic acid and salicylic acid effects on induction of oxidative stress and increasing resistance and yield of Echinacea. Materials and methods: The present experiment was conducted as randomized complete blocks design with 12 treatments and three replications in Agriculture Faculty of Shahrood University of Technology in 20152016. Experimental treatments were spraying the jasmonic acid with 4 concentrations (0, 5, 20 and 50 micromolar), the salicylic acid with 3 concentrations (0, 5.0 and 1 milimolar) and spraying both of them [(5ja0.5 sa, 20 ja0.5 sa and 50 ja 0.5 sa) and (5ja1 sa, 20 ja1 sa and 50 ja 1sa)] three times with tenday intervals, starting from reproductive stage initiation. The induced oxidative stress was presented by measuring NADPH oxidase activity and oxygen peroxide concentration, increasing resistance measured by antioxidant enzymes activity including catalase, guaiacol peroxidase, poly phenol oxidase, ascorbate peroxidase, and nonenzymatic antioxidant activity including total phenol and petal ascorbic acid; finally, the reaction of leaf soluble protein, chlorophyll a and b, leaf dry weight and dry flower yield to spraying was measured. Results: The analysis of variance results indicated that spraying affected significantly all studied traits. The highest amount of NADPH oxidase was observed for treatment 20ja1sa which was 1.6 times of control. The highest concentration of oxygen peroxide was seen for treatments 5 micromolar jasmonic acid and 0.5 milimolar salicylic acid. The top amount of catalase enzyme activity was found for 20 micromolar jasmonic acid treatment with an average of 0.021 micromole per minute per gram fresh tissue. The highest and the lowest activity of leaf guaiacol peroxidase were observed for 20 micromolar jasmonic acid1 milimolar salicylic acid and control treatments, with average of 0.205, and 0.038 micromole per minute per gram tissue, respectively. The top value of ascorbate peroxidase activity was found for 20 micromolar jasmonic acid1 milimolar salicylic acid treatment with an average of 0.29 micromole per minute per gram fresh leaf tissue, which was almost twofold of control. The greatest amount of total phenol was obtained for 0.5 milimolar salicylic acid which appeared to be 3.68 times of control. The greatest amount of ascorbic acid was observed for five micromolar jasmonic acid0.5 milimolar salicylic acid treatment which appeared to be 4.68 times of control. Conclusion: Elicitors induce the transduction signal network. Following that, cytoplasm acidification and increase in amount of extra cellular pH take place. The NADPH oxidase activity, responsible for production of reactive oxygen species, increased and production of H2O2, one of the reactive oxygen species, got enhanced. The activity of enzymatic and nonenzymatic antioxidants such as phenols and acid ascorbic concentrations promoted. Increasing the activity of defense systems in plant causes the creation of favorable conditions for construction activities such as enhancing the amount of chlorophyll a and b, and soaring soluble protein content and finally increasing the weight of leaf and flower of plant.