نقش فسفیت پتاسیم در فعالیت آنزیم ‎ها ی دفاعی برنج مبتلا به سوختگی غلاف

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: برنج  (Oryza sativa L.)منبع غذایی بیش از نیمی از جمعیت جهان را فراهم می‎کند. بیماری ناشی از solani  Rhizoctonia تولید برنج را به‎شدت محدود کرده و منجر به زیان اقتصادی شدید شده و امنیت غذایی را تهدید کرده است. در حال‎حاضر استفاده از قارچ‎کش‎های تجاری مناسب‎ترین روش برای کنترل این بیماری است اما استفاده از قارچ کش‎ها باعث افزایش هزینه و آسیب‎های زیست محیطی و بهداشتی می‎شود. بر این اساس استفاده از ترکیبات شیمیایی زیست‎سازگار یک استراتژی نوآورانه، در مدیریت یکپارچه محصول و در برابر طیف وسیعی از تنش‎ها موثر است. از جمله این مواد شیمیایی زیست سازگار، می‎توان به فسفیت‎ها اشاره کرد که از طریق اثر مستقیم بر پاتوژن و غیرمستقیم با تحریک پاسخ‎های دفاعی میزبان موجب کاهش بیماری می‎شود. مواد و روش‎ها: بذور رقم‎های طارم محلی و خزر تهیه و به‎منظور تولید گیاهچه‎های همسان و عاری از پاتوژن ضد عفونی گردیدند سپس بذور را جوانه‎دار کرده و به گلدان‎های پلاستیکی حاوی خاک استریل منتقل و گلدان‎ها به اتاقک رشد انتقال یافتند. تعدادی از گیاهچه‎ها با فسفیت پتاسیم تیمار و تعدادی به‎عنوان کنترل مثبت در نظر گرفته شدند. سپس تمام بوته‎ها با.solani Rآلوده گردیدند. نمونه‎برداری از بافت برگی گیاهچه‎های تیمار شده و شاهد به‎ترتیب در بازه‎های زمانی۰، ۲۴، ۴۸، ۷۲ و ۹۶ ساعت بعد از آلودگی انجام گرفت و نمونه‎برداری در بازه زمانی ساعت ۱۲-۱۰ روز انجام گرفت. سپس عصاره برگی استخراج و برای اندازه‎گیری فعالیت آنزیمی (کاتالاز، پلی‎فنول اکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز) استفاده شد. شدت بیماری و فعالیت آنزیمی به‎صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در دو رقم طارم (مقاوم) و خزر (حساس) و دو تیمار فسفیت پتاسیم و .solani Rبا سه تکرار انجام گرفت. یافته‎ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثرات تیمارها در تمامی منابع تغییرات در میزان شدت بیماری و فعالیت آنزیم‎های PPO و SOD معنی‎دار بوده ولی در میزان فعالیت آنزیم CAT اثرات تیمارها در تیمار-رقم غیر معنی‎دار ولی در منابع دیگر معنی‎دار بود. میزان شدت بیماری در گیاهان شاهد (تحت تنش بیمارگر) نسبت به گیاهان تیمار شده با فسفیت پتاسیم و در رقم حساس (خزر) نسبت به رقم مقاوم (طارم) بیشتر و معنی‎دار بود و همچنین در گیاهان شاهد و تیمار شده پیشرفت بیماری ۲۱ روز بعد از آلودگی نسبت به روز یازدهم بیشتر بود. فعالیت آنزیم‎ها در رقم مقاوم (طارم) و حساس (خزر) و بین دو تیمار فسفیت پتاسیم در حضور بیمارگر معنی‎دار بود. بیشترین میزان فعالیت آنزیم‎ها مربوط به رقم طارم محلی و تیمار فسفیت پتاسیم در حضور بیمارگر و کمترین آن مربوط به رقم خزر و تیمار . solani Rبوده است. فعالیت آنزیم کاتالاز در هر دو تیمار و رقم در ۲۴ ساعت بعد از آلودگی افزایش داشته سپس در ساعت ۴۸ و ۷۲ به‎تدریج کم شده ولی در ساعت ۹۶ بیشترین میزان فعالیت را نسبت به زمان صفر داشته است. فعالیت آنزیم پلی‎فنول اکسیداز در تمام بازه‎های زمانی روند افزایشی داشته است و فعالیت سوپر اکسید دیسموتاز به‎تدریج اضافه شده و در ساعت ۷۲ به بیشترین میزان خود رسید و پس از آن در ساعت ۹۶ کاهش یافت. نتیجه‎‎گیری: کاتالاز تبدیل هیدروژن پراکسید به آب و اکسیژن را کاتالیز می‎کند، بنابراین گیاه را در برابر آسیب‎های اکسیداتیو بیمارگرها محافظت می‎نماید. در گیاهان بیمار در حضور فسفیت پتاسیم فعالیت آنزیم به نسبت به گیاهان شاهد آلوده افزایش پیدا کرد که می‎توان نتیجه گرفت فسفیت پتاسیم باعث فعالیت بیشتر آنزیم در گیاهان در برابر پاتوژن می‎شود. پلی‎فنل اکسیدازها اکسیداسیون فنل را به کینون کاتالیز می‎کند و شرایط را برای توسعه پاتوژن نامساعد می‎کند و در تیمار فسفیت پتاسیم با القای مقاومت باعث تولید بیشتر کینون‎ها شده و محیط را برای پاتوژن سمی کرده در نتیجه میزان گسترش بیماری نسبت به تیمار . solani Rکمتر شده است. سوپر اکسید دیسموتاز عملکرد مهمی به‎عنوان سیگنال هایی در مسیرهای انتقال بوده و به ‎عنوان محرک آسیب سلولی در هنگام تولید بیش از حد اکسیژن نقش مهمی در فیزیولوژی گیاه دارد. در گیاهان تیمار شده با فسفیت پتاسیم حداکثر فعالیت آنزیم در ساعت ۷۲ ولی در گیاهان شاهد ۹۶ ساعت بعد از آلودگی بود که می‎توان نتیجه گرفت فسفیت پتاسیم باعث کاهش تنش اکسیدانیو شده و از پیشرفت بیماری وعلائم جلوگیری کرده است. در این پژوهش فعالیت آنزیم‎های کاتالاز، پلی‎فنول اکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز در رقم حساس (خزر) نسبت به رقم (مقاوم) پایین‎تر بوده که نشان دهنده این است در رقم خزر سطح گونه‎های اکسیژن فعال بیشتر بوده در نتیجه گسترش و علائم بیماری بیشتر است. . solani Rبا تولید آنزیم و توکسین باعث مرگ سلولی در گیاه می‎شود ولی فسفیت پتاسیم با افزایش فعالیت آنزیم‎های آنتی‎اکسیدانی کاتالاز، پلی‎فنول اکسیداز و سوپر اکسید دیسموتاز از مرگ سلولی جلوگیری می‎کند در نتیجه مانع پیش‎روی قارچ می‎شود. بنابراین می‎توان از فسفیت پتاسیم به‎عنوان ترکیب شیمیایی زیست سازگار به‎جای قارچ‎کش‎ها در مدیریت یکپارچه بیماری استفاده کرد.

کلیدواژه ها:

Antioxidant Enzymes ، Fungicides ، Induced Resistance ، Reactive oxygen species ، R. solani ، آنزیم‎ های آنتی‎اکسیدانی ، قارچ‎کش ‎ ها ، گونه‎ های فعال اکسیژن ، مقاومت القایی ، R. solani