تأثیر گاما آمینو بوتیریک اسید بر بهبود تحمل به تنش کم آبی در سبزی خرفه (Portulaca oleracea)

علوم باغبانی

مقاله 11، دوره 36، شماره 3 - شماره پیاپی 55، آذر 1401، صفحه 683-691   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2022.73535.1106

نویسندگان

نجمه زینلی پور^{* 1}؛ فاطمه عاقبتی²

¹بخش علوم باغبانی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر کرمان

²گروه علوم و مهندسی باغبانی دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران.

چکیده

کمبود آب از تنش‌های مهم غیرزیستی است که رشد گیاه و تولید محصول را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این پژوهش جهت بررسی اثر تیمار‌ گابا (گاما آمینو بوتیریک اسید) در غلظت‌های مختلف بر عملکرد رویشی و برخی خصوصیات فیزیولوژیکی سبزی دارویی خرفه به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی و در سه تکرار در گلخانه سبزی‌کاری دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر کرمان انجام شد. تیمارهای استفاده شده در این آزمایش شامل؛ فواصل آبیاری هر 7 روز (شاهد)، هر 14 روز (تنش متوسط) و هر 21 روز یکبار (تنش شدید) در کرت‌های اصلی و محلول‌پاشی با گابا در سه سطح  صفر، 20 و 40 میلی‌مولار در کرت‌های فرعی بودند. پارامترهایی از جمله؛ ارتفاع بوته، عملکرد رویشی، درصد رطوبت نسبی برگ، میزان پرولین، قندهای محلول، مالون‌دی‌آلدئید، فعالیت آنزیم‌های سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد که تیمار 40 میلی‌مولار گابا و در تنش با دور آبیاری هر 21 روز یکبار موجب حفظ بهتر میزان عملکرد رویشی حدود (19 درصد)، ارتفاع بوته (34 درصد)، رطوبت نسبی برگ (14 درصد)، پرولین برگ (11 درصد) و قندهای محلول (45 درصد) در مقایسه با گیاهان شاهد که گابا دریافت نکرده بودند، شد. هم‌چنین هر دو غلظت کاربردی گابا فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان را در مقایسه با شاهد در همه سطوح آبیاری به کار رفته ارتقاء بخشیدند. بنابراین کاربرد ترکیب زیستی گاما آمینو بوتیریک اسید (گابا) سبب تعدیل اثرات مخرب تنش کم آبی بر سبزی خرفه شده است. در نهایت استفاده از گابای40 میلی‌مولار برای افزایش و حفظ بهتر پارامترهای کمی و کیفی خرفه و ایجاد مقاومت به تنش کم آبی در این گیاه توصیه می­شود.  

کلیدواژه‌ها

پرولین؛ سوپراکسید دیسموتاز؛ قندهای محلول؛ کربوهیدرات؛ گابا

مراجع

1. Abdel-Monaim, M.F. (2013). Improvement of biocontrol of damping-off and root rot/wilt of faba bean by salicylic acid and hydrogen peroxide. Journal of Mycobiology 41(5): 47-55. (In Persian with English abstract). https://doi:10.5941/MYCO.2013.41.1.47
2. Afshar, M., Tarzi, B., Gharachoorloo, M., & Bakhoda, H. (2006). Evaluation and comparison of chemical compounds and fatty acids in the leaves of two samples of Iranian portulaca oleraceae belonging to the north and south. Food Science and Nutrition Journal 3(1): 59-64. (In Persian with English abstract)
3. Asada, K. (1999). The water-water cycle in chloroplasts: scavenging of active oxygen and dissipation of excess photons. Journal of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 50(1): 601-639. https://doi: 10.1146/annurev.arplant.50.1.601.
4. Bates, L.S., Waldren, R.P., & Teare, I.D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Journal of Plant and Soil 39(1): 205-207. https://doi.org/10.1007/BF00018060.
5. Blum, A. (2005). Drought resistance, water-use efficiency, and yield potential are they compatible, dissonant, or mutually exclusive. Australian Journal of Agricultural Research 56(1): 1159-1168. https://doi:10.1071/AR05069.
6. Bouche, N., & Fromm, H. (2004). GABA in plants: just a metabolite. Trends Plant Science 9(1): 110-115. https://doi:10.1016/j.tplants.2004.01.006.
7. Chance, B., & Maehly, A.C. (1955). Assay of catalase and peroxidase. Methods in Enzymology 2(1): 764-775. http://dx.doi.org/10.1016/S0076-6879(55)02300-8.
8. Chevone, B.I., Seiler, J.R., Melkonian, J., & Amundson, R.G. (1990). Ozone-water stress interactions, adaptation and acclimation mechanisms. (ed. by Ruth G. Alscher, Jonathan R. Cumming). Wiley-Liss, U.S.A. Plant Biology Stress Responses in Plants 21(1): 311-328.
9. Delauney, A.J., & Verma, D.P.S. (1993). Proline biosynthesis and osmoregulation in plants. Plant Journal 4(2): 215-223. https://doi:10.1046/j.1365-313X.1993.04020215.x.
10. Efeoglu, B., Ekmekci, Y., & Cicek, N. (2009). Physiological responses of three maize cultivars to drought. Journal of Phytotherapy Research 16(3): 240-244.
11. Emam, Y., & Avareh, M. (2005). Drought tolerance in higher plants. Tehran University Publishing Center Publication 186. (In Persian)
12. Eyidogan, F., & Tufanoz, M. (2007). Effect of salinity on antioxidant responses of chickpea seedlings. Journal of Acta Physiologia Plantarum 29(1): 485-493. https://doi:10.1007/s11738-007-0059-9.
13. Fait, A., Fromm, H., Walter, D., Galili, G.,& Fernie, A. (2007). Highway or byway: the metabolic role of the GABA shunt in plants. Elsevier Ltd 13(1): 9-14. https://doi:10.1016/j.tplants.2007.10.005.
14. Fattolahi, A., Ghahremani, Z., Barzegar, T., & Safari, M. (2015). Effect of GABA on Morphological indices of Cucumber cultivars under dehydration. Third Conference on New Findings in Environment and Agricultural Ecosystems 3(1): 139-148.
15. Galmes, J., Flexas, J., Save, R., & Medrano, H. (2007). Water relations and stomatal characteristics of Mediterranean plants with different gowth forms and leaf habits. Responses to water stress and recovery. Journal of Plant Soil 290(1): 139-155. https://doi:10.1007/s11104-006-9148-6.
16. Giannopolitis, C.N., & Ries, S.K. (1977). Superoxide dismutase, occurrence in higher plants. Journal of Plant Physiology 59(2): 309-314. https://doi:10.1104/pp.59.2.309.
17. Gill, S., & Tuteja, N. (2010). Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Journal of Plant Physiology and Biochemistry 48(12): 909-930. https://doi:10.1016/j.plaphy.2010.08.016.
18. Hasandokht, M. (2012). Vegetable production technology. Selseleh Publication. (In Persian)
19. Heath, R.L., & Packer, L. (1969). Photoperoxidation in isolated chloroplast. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Journal of Biochemistry and Biophysiology 125(1): 189-198. https://doi:10.1016/0003-9861(68)90654-1.
20. Inanlufar, M., Omidi, H., & Pazoki, A. (2012). Morphological, agronomical changes and oil content in Purslane (Portulaca oleracea) under drought stress and biological/chemical fertilizer of nitrogen. Journal of Medicinal Plants 12(48):170-184. (In Persian with English abstract) https://doi:20.1001.1.2717204.2013.12.48.17.4.
21. Irigoyen, J.J., Emerich, D.W., & Sanchez-Diaz, M. (1992). Water stress induced changes in concentrations of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa (Medicago sativa) plants. Journal of Plant Physiology 84(1): 55-60. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1992.tb08764.x.
22. Jami^_al^_ahmadi, M., Kafi, M., & Nasiri Mahalati, M. (2004). Salinity effects on germination properties of Kochia scoparia. Iranian Journal of Field Crops Research 2(2): 151-159. (In Persian with English abstract)
23. Javanmardi, Sh., Fotovat, R., & Saba, J. (2010). relationship between osmotic adjustment with soluble carbohydrates and proline and role of osmotic adjustment in grain yield of wheat lines under drought stress. Journal of Agricultural Science and Technology 14(53): 65-73. (In Persian with English abstract). https://doi: 20.1001.1.24763594.1389.14.53.6.3.
24. Kinnersley, A.M., & Lin, F. (2000). Receptor modifiers indicate that γ-aminobutyric acid (GABA) is a potential modulator of ion transport in plants. Journal of Plant Growth Regulators 32(1): 65-76. https://doi.org/10.1023/A:1006305120202.
25. Krishnan, S., Laskowski, K., Shukla, V., & Merewitz, E. (2013). Mitigation of drought stress damage by exogenous application of a non-protein amino acid γ–aminobutyric acid on perennial ryegrass. Journal of Plant, Soil, and Microbial Sciences 138(5): 358-366. https://doi:10.21273/JASHS.138.5.358.
26. Liu, C.L., Zhao, L., & Yu, G.H. (2011). The dominant glutamic acid metabolic flux to produce gamma-amino butyric acid over proline in Nicotiana tabacum leaves under water stress relates to its significant role in antioxidant activity. Journal of Integrative Plant Biology 53(8): 608-618. https://doi:10.1111/j.1744-7909.2011.01049.x.
27. Manivannan, P., Jaleel, C.A., Sankar, B., Kishurekumar, A., Lakshmanan, G.M., & Panneerselvam, R. (2007). Growth, biochemical modifications and proline metabolism in Helianthus annuus L. as induced by drought stress. Journal of Colloids and Surfaces, Biointerfaces 59(2): 141-149. https://doi:10.1016/j.colsurfb.2007.05.002.
28. Monakhova, O.F., & Chernyadev, I. (2002). Protective role of kartolin-4 in wheat plants exposed to soil drought. Applied Biochemistry and Microbiology 38(4): 373-380. https://doi:10.1023/A:1016243424428.
29. Norooz pour, Gh., & Rezvani moghadam, P. (2005). The effect of different irrigation intervals and plant density on oil yield and essential oil of black seed (Nigella sativa L.). Journal of Research and Construction in Agriculture and Horticulture 3(2): 305-315. (In Persian with English abstract). https://doi:10.22067/gsc.v3i2.1313.
30. Okafor, I.A., Ayalokunrin, M.B., & Orachu, L.A. (2014). A review on Portulaca oleracea (purslane) plant-its nature and biomedical benefits. International Journal of Biomedia Research 5(2): 75-80. https://doi.org/10.7439/ijbr.v5i2.462.
31. Sedighi Moshkenani, F., Niknam, V., Sharifi, G., & Seifi Kalhor, M. (2020). An investigation of GABA effect on drought stress tolerance improvement in cultivated saffron (Crocus sativus L.). Journal of Plant Process and Function 9(39): 29-50. (In Persian with English abstract). https://doi:20.1001.1.23222727.1399.9.39.10.9.
32. Shang, H., Cao, S., Yang, Z., Cai, Y., & Zheng, Y. (2011). Effect of exogenous γ-aminobutyric acid treatment on proline accumulation and chilling injury in peach fruit after long-term cold storage. Journal of Agricultural and Food Chemistry 59(4): 1264-1268. https://doi:10.1021/jf104424z.
33. Shi, S.Q., Shi, Z., Jiang, Z.P., Qi, L.W., Sun, X.M., & Li, C.X. (2010). Effects of exogenous GABA on gene expression of Caragana intermedia roots under NaCl stress: regulatory roles for H₂O₂ and ethylene production. Journal of Plant, Cell Environment 33(2): 149-162. https://doi:10.1111/j.1365-3040.2009.02065.x.
34. Shulaev, V., & Oliver, D.J. (2006). Metabolic and proteomic markers for oxidative stress. New tools for reactive oxygen species research. Journal of Plant Physiology 141(2): 367-372. https://doi:10.1104/pp.106.077925.
35. Song, H., Xu, X., Hua, W., Wang, H., & Tao, Y. (2010). Exogenous γ-aminobutyric acid alleviates oxidative damage caused by aluminium and proton stresses on barley seedlings. Journal of Science Food Agriculture 90(9):1410-1416. https://doi.org/10.1002/jsfa.3951.
36. Verbruggen, N., & Hermans, Ch. (2008). Proline accumulation in plants: a review. Journal of Amino acids 35(4): 753-759. https://doi:10.1007/s00726-008-0061-6.
37. Virgona, J.M., & Barlow, E.W.R. (1991). Drought stress induces changes in the non-structural carbohydrate composition of wheat stems. Journal of Functional Plant Biology 18(3): 239-247. https://doi:10.1071/pp9910239.
38. Wang, Y., Luo, Z., & Huang, H. (2014). Effect of exogenous γ-aminobutyric acid (GABA) treatment on chilling injury and antioxidant capacity in banana peel. Scientia Horticulturae 168(4): 132-137. https://doi: 10.1016/j.scienta.2014.01.022.
39. Xu, K., Chen, S., Li, T., Ma, X., Liang, X., Ding, X., & Liu, H. (2015). OsGRAS23 a rice GRAS transcription factor gene, is involved in drought stress response through regulating expression of stress responsive genes. Journal of Plant Biology 15(13): 141-154. https://doi.org/10.1186/s12870-015-0532-3.