فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدان در ژنوتیپ‌های برنج تحت اسپورزایی بیمارگر بلاست

مقدمه: برنج (oryza sativa l.) تامین کننده غذای اصلی بیش از نیمی از جمعیت دنیا می باشد. در بین تنش های زیستی مختلف، بیمارگر بلاست به عنوان مخرب ترین بیمارگر برنج شناخته می شود و عملکرد آن را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. میزان خسارت آن به عوامل محیطی متعددی بستگی دارد که منجر به از دست دادن 10 تا 30 درصد از عملکرد جهانی برنج می شود. زمانی که گیاهان تحت تنش قرار دارند، سطح گونه های فعال اکسیژن در سلول افزایش می یابد که باعث آسیب سلولی و منجر به مرگ می شود. گیاهان جهت مهار و کنترل میزان سطح گونه های فعال اکسیژن به هنگام تنش، از سازوکار هایی مانند سیستم های دفاع آنتی اکسیدانی آنزیمی و غیر آنزیمی استفاده می کنند. بررسی واکنش ژنوتیپ های مختلف از لحاظ فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی و تغییرات آن ها می تواند در شناسایی ارقام از لحاظ میزان مقاومت به بیماری کمک کننده باشد. بر این اساس تحقیق حاضر طراحی شد.مواد و روش‌ها: به منظور بررسی تغییرات فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان تحت اسپورزایی بیمارگر بلاست، در ژنوتیپ های برنج در زمان های مختلف نمونه برداری، پژوهش حاضر در سال 1401 و در گلخانه گروه گیاه پزشکی دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان اجرا شد. مواد گیاهی آزمایش 19 ژنوتیپ برنج شامل 13 رگه خویش آمیخته نوترکیب انتخاب شده از یک جمعیت f11 مشتق از تلاقی ارقام شاه‎پسند و ir28 بودند، که به همراه والدین جمعیت و ارقام درفک، صدری و هاشمی به همراه یک ژنوتیپ هوازی ir 82639-b-b-140-1  (18a) مورد ارزیابی قرار گرفتند.یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد اسپور بیمارگر بلاست روی فعالیت آنزیم ها و همچنین رنگیزه های فتوسنتزی اثر معنی داری داشت. نتایج مقایسه میانگین ها، حاکی از افزایش فعالیت آنزیم های پراکسیداز و کاتالاز در اکثر ژنوتیپ های مورد مطالعه تحت تنش ناشی از اسپورپاشی بیمارگر بلاست بود. حداکثر فعالیت آنزیم های پراکسیداز و کاتالاز متعلق به رقم ir28 به ترتیب با 46/81 و 74/433 واحد بر میلی گرم پروتئین در دقیقه در زمان پیش از اعمال تنش به دست آمد. همچنین تنش در بازه های متفاوت زمانی در اغلب ژنوتیپ های مقاوم و نیمه مقاوم به بلاست، باعث افزایش فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیا لیاز شد، درحالی که ژنوتیپ های حساس به بلاست، رفتارهای متفاوت از یکدیگر را نشان دادند. بیش ترین فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیا لیاز مربوط به رگه l132 (64/2658 واحد بر میلی گرم پروتئین در دقیقه) در زمان پیش از اعمال تنش بود. تنش در ژنوتیپ های مقاوم سبب کاهش فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز شد، در ژنوتیپ های نیمه مقاوم، رفتاری متفاوت مشاهده شد و در ژنوتیپ های حساس نیز موجب افزایش فعالیت آنزیمی در بازه های زمانی مختلف در مقایسه با زمان پیش از اعمال تنش شد. همچنین تنش حاوی اسپورهای بیمارگر بلاست، باعث کاهش محتوای رنگیزه های فتوسنتزی در ژنوتیپ های مقاوم، نیمه مقاوم و حساس شد.نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد تنش ناشی از اسپورپاشی بیمارگر بلاست سبب فعال شدن سیستم آنتی اکسیدان در ژنوتیپ های برنج مورد مطالعه شد. اگرچه فعالیت آنزیم های پراکسیداز و کاتالاز در اکثر ژنوتیپ های برنج افزایش یافت، اما تغییر فعالیت اکثر آنزیم های مورد مطالعه در ژنوتیپ های مختلف در مراحل نمونه برداری مختلف متفاوت بود که نشان دهنده  سازوکار های پیچیده و در عین حال مختلف و متنوع ژنوتیپ های برنج در واکنش به بیمارگر بلاست می باشد.

activity of antioxidant enzymes in rice genotypes under blast pathogen sporulation

introduction: rice (oryza sativa l.) is the primary food source for more than half of the world's population. among the various biological stresses، the blast pathogen is recognized as the most destructive for rice، significantly reducing its yield. the extent of its damage depends on various environmental factors، leading to a 10-30% loss in global rice yield. under stress، plants experience increased levels of reactive oxygen species (ros)، causing cellular damage and potentially death. plants utilize enzymatic and non-enzymatic antioxidant defense systems to mitigate ros levels during stress.  investigating the responses of different genotypes in terms of antioxidant enzyme levels and changes can help identify disease-resistant varieties. this research was designed based on this premise.materials and methods: to investigate the changes in the activity of antioxidant enzymes during blast pathogen sporulation in rice genotypes in different sampling times، the present research was conducted in 2022 in the greenhouse of the department of plant protection، faculty of agricultural sciences، university of guilan. the experimental plant materials were 19 rice genotypes، including 13 recombinant inbred lines selected from an f11 population derived from the crossing of shahpasand and ir28 varieties، which، together with the parents of a population and dorfak، sadri and hashemi varieties along with an aerobic rice genotype ir 82639-b-b- 1-140 (18a) were evaluated.results: the analysis of variance showed that blast pathogen spore had a significant effect on the activity of enzymes and photosynthetic pigments. the mean comparison results indicated the increase in the activity of peroxidase and catalase enzymes in most of the studied genotypes under stress induced by blast pathogen sporulation. the highest peroxidase and catalase activities were observed in ir28، with 81.46 and 433.74 units/mg of protein per minute، respectively، before stress. also، the stress in different sampling times in most blast-resistant and semi-resistant genotypes increased the activity of the phenylalanine ammonia-lyase enzyme. while blast disease sensitive genotypes showed different behaviors from each other. before stress، the highest phenylalanine ammonia-lyase activity was in line l132 (2658.64 units/mg protein. min). in resistant genotypes، stress decreased superoxide dismutase activity، while semi-resistant genotypes showed varied responses and sensitive genotypes exhibited increased enzyme activity at different sampling times than before stress. furthermore، stress containing blast pathogen spores reduced the content of photosynthetic pigments in resistant، semi-resistant، and sensitive genotypes.conclusion: the results indicated that the stress induced by blast pathogen sporulation activated the antioxidant system in the studied rice genotypes. while the activities of peroxidase and catalase enzymes increased in most genotypes، the changes in enzyme activities varied across different genotypes and sampling times. this suggests complex and diverse mechanisms by which rice genotypes respond to blast pathogen.