تأثیر کاربرد متیل جاسمونات بر کارایی همزیستی Rhizophagus intraradices در گیاه یونجه تحت تنش کم آبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان

2 روه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان

3 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه زنجان، زنجان

4 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان, ایران

چکیده

سابقه و هدف: همزیستی میکوریز آربوسکولار تحمل گیاه به کم‌آبی را افزایش می‌دهد. متیل جاسمونات (MeJA) هورمونی گیاهی مرتبط با فرآیندهای متعدد رشد و توسعه گیاه است که به نظر می‌رسد نقش مهمی در برهمکنش میکوریزی ایفا می‌کند. تنظیم هورمونی و رابطه همزیستی مزایایی را برای گیاه جهت غلبه بر شرایط تنشی فراهم می‌آورد. هدف از این مطالعه ارزیابی تأثیر کاربرد MeJA و همزیستی میکوریزی بر برخی ویژگی‌های رشدی و بیوشمیایی گیاه یونجه تحت تنش کم‌آبی بود.
مواد و روش‌ها: آزمایشی فاکتوریل با سه فاکتور شامل (1) گیاهان تلقیح شده با قارچ میکوریزی (AM)Rhizophagus intraradices و یا تلقیح نشده (NM)، (2) تیمار شده با سطوح صفر و 50 میکرومولار MeJA و (3) سطوح رطوبتی خاک شامل رطوبت ظرفیت زراعی (FC) و 55 درصد FC اجرا شد. نیمی از گیاهان AM و NM، 30 روز پس از رشد توسط اسپری برگی MeJA تیمار شدند و نیمی دیگر به عنوان تیمار بدون کاربرد متیل جاسمونات در نظر گرفته شدند. یک هفته پس از اعمال تیمار MeJA تنش کم‌آبی به مدت چهار هفته اعمال شد. پس از برداشت درصد کلنیزاسیون ریشه‌ها، وزن خشک اندام‌هوایی و ریشه، محتوای کلروفیل کل و کاروتنوئیدها، قندهای محلول، پرولین، نیتروژن و فسفر در گیاه یونجه مورد ارزیابی قرار گرفت.
یافته‌ها: کاربرد تیمار MeJA سبب افزایش معنی‌دار کلروفیل کل در گیاهان AM و NM به ترتیب به میزان 6/76% و 6/106% تحت رطوبت FC گردید ولی تحت تنش کم‌آبی فقط منجر به افزایش معنی‌دار کلروفیل کل در گیاهان NM به میزان 4/116% شد. تنش کم-آبی اثر معنی‌داری بر محتوای کاروتنوئیدها نداشت. نتایج بدست آمده حاکی از هم‌افزایی کاربرد توأم قارچ AM و تیمار MeJA در رطوبت FC بر محتوای کاروتنوئیدها بود. همچنین گیاهان AM تحت تنش کم‌آبی بطور معنی‌داری محتوای کلروفیل کل و کاروتنوئیدها بیشتری در مقایسه با گیاهان NM نشان دادند. وزن خشک بخش هوایی و ریشه‌های گیاهان AM تحت هردو سطح رطوبتی و کاربرد یا عدم کاربرد MeJA بطور معنی‌داری بیشتر از گیاهان NM بود. همچنین کاربرد MeJA سبب تقویت اثر مثبت کلنیزاسیون قارچی بر وزن خشک بخش هوایی و ریشه‌ها در هر دو سطح رطوبتی گردید. وزن خشک بخش هوایی و ریشه‌ها تحت تنش کم‌آبی و کاربرد توأم قارچ و MeJA به ترتیب 4/3 و 8/2 برابر نسبت به گیاهان NM افزایش یافت. وابستگی رشدی میکوریزی تحت تنش کم‌آبی در مقایسه با شرایط بدون تنش 9/86% افزایش یافت ولی کاربرد MeJA تحت تنش کم‌آبی سبب کاهش معنی‌دار این پارامتر گردید. کاربرد MeJA و تنش کم‌آبی اثر معنی‌داری بر درصد کلنیزاسیون ریشه نشان ندادند در حالیکه سبب افزایش معنی‌دار تولید پرولین و قندهای محلول تحت تنش کم‌آبی گردیدند. تیمار MeJAو تلقیح میکوریزی اثر هم‌افزایی در افزایش تجمع پرولین گیاهان تحت تنش داشت و منجر به افزایش معنی‌دار محتوای پرولین به ترتیب به میزان 3/77% و 2/62% در بخش هوایی و ریشه در مقایسه با گیاهان NM تحت تنش کم‌آبی گردید. همچنین کاربرد MeJA سبب افزایش معنی‌دار جذب عناصر نیتروژن و فسفر و نسبت قندهای محلول ریشه به بخش هوایی به ترتیب به میزان 8/77%، 3/64% و 1/35% در گیاهان AM تحت رطوبت FC شد.
نتیجه‌گیری: کاربرد MeJA موجب تغییر معنی‌دار در تخصیص کربوهیدرات‌ها به ریشه‌ها در گیاهان میکوریزی گردید و همچنین کاربرد این هورمون گیاهی تحت شرایط تنش کم‌آبی وابستگی رشدی میکوریزی گیاهان تلقیح شده را کاهش داد. تیمار MeJA و همزیستی میکوریزی پاسخ گیاه یونجه به تنش کم‌آبی را بهبود داد و اثر مثبت تعاملی بین استفاده از فیتوهورمون MeJA و قارچ میکوریزی وجود داشت که موجب کاهش اختلال رشد در شرایط کم‌آبی با تغییر در ویژگی‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه میزبان گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of methyl jasmonate application on Rhizophagus intraradices symbiosis efficiency in alfalfa plant under water deficit stress

نویسندگان [English]

  • Setareh Amanifar 1
  • Zeynab Hajiloo 2
  • Elaheh Vatankhah 3
  • Elham Malekzadeh 4
1 Dept. of Soil Science, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan , Iran
2 Dept. of Soil Science, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan , Iran
3 Dept. of Biology, Faculty of Science, University of Zanjan, Zanjan , Iran
4 Dept. of Soil Science, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources
چکیده [English]

Background and objectives: The arbuscular mycorrhizal symbiosis enhances plant tolerance to water deficit. Methyl jasmonate (MeJA) is a phytohormone related to multiple developmental and growth processes, which might play an important role in the mycorrhizal interaction. Hormonal regulation and the symbiotic relationship provide benefits for plants to overcome stress conditions. The aim of this study was to evaluate the effects of MeJA application and mycorrhizal symbiosis on some growth and biochemical properties of alfalfa plant under water deficit stress.
Materials and methods: A combined factorial design was performed with three factors: (1) plants non-inoculated (NM) or inoculated with the mycorrhizal fungus Rhizophagus intraradices (AM) (2) untreated plants and plants treated with 50 μm MeJA, and (3) soil moisture levels including field soil capacity (FC) and 55% FC. Half of the plants received a MeJA treatment through foliar spray 30 days after growth and the other half of the plants were considered as not- MeJA treated. Water deficit treatment was applied one week after hormone applying for four weeks. After harvest, root colonization percentage, dry weight of shoots and roots, total chlorophyll and carotenoids contents, soluble sugars and proline contents, as well as P and N contents, were assessed.
Results: MeJA application significantly increased total chlorophyll content of AM and NM plants at FC moisture by 76.6% and 106.6%, respectively. MeJA caused a significant increase only in chlorophyll content of NM plants under water deficit stress by 116.4%. Water deficit stress had no significant effect on carotenoids content. Obtained results indicated synergistic effect of the co-treatment of mycorrhiza and MeJA on carotenoids content at FC moisture. In addition, the content of total chlorophyll and carotenoids significantly were higher under water deficit stress in AM plants than NM plants. Dry weights of shoot and root of AM plants under all soil moisture and MeJA treatments were significantly higher than NM plants. Moreover, the application of MeJA augmented the positive effect of mycorrhizal colonization on shoot and root dry weights under both moisture levels. Shoot and root dry weights under water deficit stress and co-treatment of mycorrhiza and MeJA increased 3.4 and 2.8-folds, respectively, compared to NM plants. Mycorrhizal growth dependency (MGD) was increased by 86.9% under water deficit stress condition compared with the non-stressed condition. However, MGD was decreased significantly by MeJA application in stressed-plants. MeJA application and water deficit stress did not exhibit a significant effect on mycorrhizal colonization rate while they increased proline and soluble sugar production. Co-treatment of mycorrhiza and MeJA had a significant synergistic effect on proline accumulation in shoots and roots of stressed plants by 77.3% and 62.2% respectively compared with stressed NM plants. Furthermore, MeJA application caused a significant increase in N and P contents, and root to shoot ratio of soluble sugars of AM plants by 77.8%, 64.3% and 35.1% respectively at FC moisture level.
Conclusion: MeJA application induced a significant change in carbohydrate allocation to roots in mycorrhizal plants and also decreased MGD of stressed plants. MeJA treatment and mycorrhizal symbiosis improved plant response to water deficit stress, and there was an interactive positive effect between MeJA and mycorrhizal fungi which alleviated growth impairment under water deficit conditions by modifying the physiological and biochemical properties of the host plant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Osmolyte
  • Proline
  • Carotenoids
  • Nitrogen
  • Phytohormone