دگر آسیبی گیاه آلاله داسی (ceratocephalus falcata) بر فعالیت های آنزیمی بذر برخی از گیاهان زراعی در مرحله جوانه زنی

سابقه و هدف: علف‌های هرز دگر آسیب عمدتاً با انتشار مواد بازدارنده به محیط اطراف خود، رشد و نمو گیاهان هم‌جوار را متاثر می‌سازند. هر چند نحوه‌ی عمل این مواد بسیار پیچیده بوده و مراکز هدف آن‌ها متنوع می‌باشد ولی در غالب موارد بازداری جوانه‌زنی بذر یکی از اهداف مهم آن‌ها به‌شمار می‌رود. در این پژوهش ضمن بررسی توانایی دگر آسیبی گیاه آلاله داسی (ceratocephalus falcata) روی جوانه‌زنی گیاهان ذرت، گندم و آفتابگردان نحوه‌ی عمل آن روی سیستم‌های آنزیمی هیدرولیزگر و آنتی‌اکسیدانت نیز بررسی شد.مواد و روش‌ها: آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در 3 تکرار انجام شد. فاکتورهای مورد آزمایش شامل سه رقم بذر گندم، ذرت و آفتابگردان و غلظت عصاره‌ی آبی آلاله داسی در پنج سطح شاهد (آب مقطر)، 5، 10، 15 و 20 درصد بود.یافته‌ها: نتایج درصد جوانه‌زنی نشان داد که با افزایش سطح غلظت عصاره‌ی آبی گیاه آلاله داسی درصد جوانه‌زنی به‌طور معنی‌دار کاهش یافت. در تمامی گونه‌ها در غلظت‌های 10 درصد و بالاتر جوانه‌زنی مشاهده نشد. بیشترین درصد جوانه‌زنی به‌ترتیب از بذور گندم (88/99 درصد) و ذرت (36/99 درصد) از تیمار شاهد (آب مقطر) حاصل شد. در غلظت 5 درصد عصاره در تمامی گونه‌های مورد مطالعه درصد جوانه‌زنی به زیر 50 درصد کاهش یافت. همچنین فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت و آلفاآمیلاز نیز تحت تاثیر غلظت عصاره و گونه‌ی‌ گیاهی قرار گرفت. در اغلب گونه‌ها فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت تا غلظت 10 درصد عصاره افزایش یافت ولی در غلظت 20 درصد عصاره فعالیت آن‌ها به‌طور معنی‌دار کم شد. بیشترین فعالیت آنزیم سوپراکسیددیسموتاز، کاتالاز، پراکسیداز و پلی‌فنل اکسیداز در بذر ذرت و در سطوح متوسط عصاره‌ی آلاله داسی مشاهده شد در حالی‌که کمترین میزان فعالیت آنزیم سوپراکسیددیسموتاز و کاتالاز در بذر آفتابگردان و در سطح تیماری 20 درصد غلظت عصاره‌ی آبی حاصل گردید. غلظت 20 درصد عصاره‌ی آبی نیز منجر به کمترین فعالیت آنزیم پراکسیداز در بذر گندم شد. همچنین بیشترین و کمترین فعالیت آنزیم پلی‌فنل اکسیداز به‌ترتیب مربوط به تیمار 10 درصد در بذر گندم و غلظت 20 درصد در بذر آفتابگردان بود. در تمامی گونه‌های مورد آزمایش با افزایش غلظت عصاره‌ی آلاله داسی فعایت آنزیم آلفاآمیلاز به تدریج کاهش یافت. نتیجه‌گیری: در کل نتایج نشان می‌دهد آلاله داسی دارای اثر دگر آسیبی بسیار قوی بر جوانه‌زنی گیاهان مورد مطالعه می‌باشد. با توجه به نتایج جوانه‌زنی، گندم دارای حساسیت بالاتری نسبت به دو گیاه دیگر بود. همچنین نتایج نشان می‌دهد مواد دگر آسیب موجود در عصاره‌ی آبی گیاه باعث القا تنش اکسیداتیو در بذور در حال جوانه‌زنی گیاهان می‌شود که افزایش سطوح فعالیت آنزیم‌های آنتیاکسیدانت در غلظت‌های متوسط عصاره بیان کننده‌ی این اتفاق بود. همچنین کاهش فعالیت آنزیم آلفاآمیلاز نشان دهنده‌ی تداخل مواد بازدارنده با انتقال مجدد اندوخته بذر برای جنین در حال رشد می‌باشد. در کل تجمع صدمات وارده‌ی ‌ناشی از تنش اکسیداتیو به ساختارهای بذری و عدم انتقال مجدد اندوخته بذر از دلایل مهم کاهش شدید درصد جوانه‌زنی در بذور مورد مطالعه بود که می‌توان از عصاره‌ی آلاله داسی به‌عنوان علف‌کش زیستی جهت کنترل و مدیریت علف‌های هرز استفاده کرد.

Allelopathy of Ceratocephalus falcata on enzymatic activity of some crops seeds in germination stage

Background and objective: Allelopathic weeds by releasing inhibitors to their environment mainly affect the growth and development of adjacent plants. Although the mode of action of these materials is very complex and their targets are varied, however; seed germination inhibition is one of their important targets in most cases. In the present study, we investigated the allelopathic potential of Ceratocephalus falcata on seed germination of maize, wheat and sunflower plants on their hydrolyzing and antioxidant enzymatic systems.Materials and Methods: The experiment was conducted as factorial in completely randomized design with three replications. Factors included three seed crop varieties of wheat, maize and sunflower (first factor) and the concentration of aqueous extract of C. falcata (second factor) with five levels including control (distilled water), 5, 10, 15 and 20% concentrations.Results: Germination percentage decreased significantly with increasing concentration of aqueous extract of C. falcata. Germination was suppressed in all species at 10% and higher concentrations. The highest germination percentage was obtained from control treatment of wheat (99.88%) and maize (99.36%) treatments, respectively. At 5% concentration of the extract, germination percentage decreased to below 50% in all studied species. The activity of antioxidant and alphaamylase enzymes was also affected proportionally by the concentration of extract and plant species. In most species the activity of antioxidant enzymes increased up to 10% concentration of the extract, however, at 20% concentration of the extract their activity decreased significantly compared to the control treatment. The highest activity of superoxide dismutase, catalase, peroxidase and polyphenol oxidase was observed in maize seed at medium levels of the extract, while the lowest activity of superoxide dismutase and catalase was observed in sunflower seed at 20% treatment. This treatments also resulted the lowest peroxidase activity in wheat seeds. The highest and lowest activity of polyphenol oxidase enzyme was related to 10% treatment in wheat seed and 20% concentration in sunflower seed, respectively. The activity of alphaamylase enzyme decreased gradually with increasing concentration of the extract in all tested species.Conclusion: The results showed that C. falcata had a very strong allelopathic effect on the germination of the studied plants. According to the results of germination, wheat had the higher sensitivity among the tested plants. The results also showed that allelochemical compounds in the aqueous extract at moderate concentrations increased levels of antioxidant activity implying that oxidative stress during seed germination of the crops has been induced. In addition, the decrease in alphaamylase activity indicates the interference of inhibitor components with remobilization of seed storages to support the growing embryo. In general, accumulation of oxidative stress damages to seed structures and blocking of seed reserve remobilization were important reasons for drastic reduction of germination percentage in studied seeds that implies bioherbicide potential of C. falcata.