تاثیر تنش خشکی روی تبادلات گازی، روابط آبی و رنگ‎دانه های فتوسنتزی برگ گیاه دارویی سیاه‎ ولیک

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: خشکی یکی از مهم ترین عوامل موثر بر بقای گیاهان است که می تواند تاثیرات قابل‎ توجهی بر رشد، توسعه و بهره وری آن ها داشته باشد، به‎خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک که تغییرات اقلیمی منجربه تشدید این پدیده شده‎اند. گونه سیاه ‎ولیک (.Waldst. & Kit. ex WilldCrataegus pentagyana ) یکی از گیاهان دارویی ارزشمند در جنگل های شمال ایران است که به‎دلیل توانایی سازگاری با زیستگاه های مختلف، نقش مهمی در حفظ تنوع‎ زیستی و پایداری اکوسیستم های جنگلی ایفا می کند. این گیاه به‎دلیل ارزش های اکولوژیکی بالا، از جمله حفاظت از تنوع ‎زیستی و حیات ‎وحش، به عنوان یک گونه پیش آهنگ و پرستار برای استقرار گیاهان در مرحله توالی اولیه نیز شناخته می شود و به لحاظ توانایی در کنترل آلودگی های شهری اهمیت ویژه ای دارد؛ همچنین، نه‎تنها به‎عنوان یک منبع دارویی ارزشمند شناخته می شود، بلکه به تقویت خاک و بازسازی محیط های تخریب شده کمک می کند. در مجموع، با توجه به اهمیت آن در حفاظت و بازسازی عرصه های جنگلی تخریب ‎یافته مناطق کوهستانی و نیز دره های خشک تا نیمه‎خشک شمال کشور و از طرفی ظهور پدیده‎های خشک‎سالی و گرمایش جهانی در سال‎های اخیر، مطالعه پاسخ های این گیاه به تنش خشکی می تواند راهکاری را برای حفاظت آن در برابر تغییرات اقلیمی و نیز مدیریت منابع آب در نهالستان‎های تولید نهال و احیای جنگل‎های مخروبه ارائه دهد. در واقع، هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر تنش خشکی بر صفات اکوفیزیولوژیکی برگ این گونه است تا واکنش های مربوط به تبادلات گازی، روابط آبی و رنگدانه های فتوسنتزی آن در شرایط قطع شدن طولانی‎مدت آبیاری و پیامدهای آن بر سلامت و بقای نهال مورد شناسایی قرار گیرد. مواد و روش ها: برای انجام این تحقیق در اواخر زمستان ۱۴۰۱، تعداد ۵۴ اصله نهال گلدانی دو ساله و همگن گیاه دارویی سیاه ‎ولیک (به ارتفاع ۵ ± ۵۰ سانتی‎متر و قطر ۲ ± ۵ میلی‎متر)، از نهالستان تولید نهال جنگلی لاجیم سوادکوه تهیه شد. نهال ها پس از انتقال به گلخانه دانشکده منابع طبیعی نور (دانشگاه تربیت مدرس) به ‎دنبال یک ماه آبیاری در شرایط رطوبت مزرعه در شش سطح تیمار و با سه تکرار چهارتایی به‎صورت طرح کاملا تصادفی تحت آزمایش تنش خشکی قرار گرفتند. در واقع، نهال‎ها در معرض قطع آبیاری قرار گرفتند و با توجه به سطوح شش ‎گانه تیمارها، در روزهای سوم، هفتم، چهاردهم، بیست و یکم، بیست و هشتم و سی و پنجم از نظر صفات تبادلات گازی، روابط آبی و رنگدانه های فتوسنتزی اندازه گیری شدند. برای اندازه گیری فتوسنتز و تعرق، از برگ های یک پنجم بالایی نهال به‎‎وسیله دستگاه فتوسنتز متر در شرایط طبیعی دما، نور و رطوبت نسبی هوا (در ساعات ۹/۵ تا ۱۱ صبح) استفاده شد. آنگاه، از هر نهال سه برگ از توسعه ‎یافته ترین و بالغ ترین انتخاب شد و پس از طی فرایندهای لازم و خشک شدن در آون (دمای ۷۰ درجه سانتی گراد به‎مدت ۴۸ ساعت) با استفاده از فرمول تعیین شده محتوای نسبی آب برگ محاسبه شد. محتوای نشت الکترولیت (به‎عنوان شاخص آسیب غشای سلولی استفاده شد) نیز از طریق تهیه نمونه های یک ‎سانتی متر مربعی از قسمت میانی برگ های تازه بالغ و سپس به دنبال اندازه گیری هدایت الکتریکی اولیه آنها و قرار گرفتن به‎مدت ۱۲ ساعت در حمام بن ماری (دمای ۸۰ درجه سانتی گراد) و اندازه گیری هدایت الکتریکی کل، مطابق فرمول مربوطه تعیین شد. برای اندازه ­گیری رنگدانه های فتوسنتزی، برگ های منجمد شده بعد از عصاره گیری و مراحل سانتریوفیوژ، مقدار جذب محلول رویی در طول موج های ۴۷۰، ۶۴۵ و ۶۶۳ با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتر قرائت شد. بدین ترتیب، محتوای کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوئید بر حسب میلی گرم بر گرم وزن تر با استفاده از معادلات پیشنهاد شده تعیین گردید. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از نرم‎افزار SPSS۲۶ و رسم نمودارها با نرم‎افزار Excel انجام شد. برای بررسی نرمال‎ بودن داده ها از آزمون کولموگروف-اسمیرنوف، برای تعیین معنی داری داده ها از تجزیه واریانس یک طرفه (one-way-ANOVA) و برای مقایسه میانگین ها از آزمون Tukey (در سطوح اطمینان پنج درصد و یک درصد) استفاده شد. یافته ها: با افزایش شدت خشکی، نرخ فتوسنتز، تعرق و محتوای نسبی آب برگ به‎طور معنی داری کاهش یافت. به عبارتی، فتوسنتز در قطع آبیاری روزهای چهاردهم ۶۲ درصد و سی و پنجم ۹۰/۵ درصد نسبت به قطع آبیاری روز سوم کاهش نشان داد. این کاهش برای تعرق به ترتیب ۱۲/۵ و ۶۸ در صد، برای محتوای نسبی آب ۱۹ و ۶۰/۶ درصد و برای کلروفیل کل ۲۲/۷ و ۶۸/۲ درصد بود. این در حالی است که، نشت الکترولیت در قطع آبیاری روزهای چهاردهم و سی و پنجم به‎ترتیب ۸ و ۱۴/۴ درصد افزایش نشان داد. محتوای کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل، کاروتنوئید، و نسبت کلروفیل کل به کاروتنوئید تحت تاثیر خشکی به‎طور معنی داری کاهش یافتند، طوری که در تنش‎های شدید (قطع آبیاری روزهای بیست و یکم، بیست و هشتم و سی و پنجم) دچار افت قابل ملاحظه ای شدند. نتیجه گیری: تحقیق حاضر نشان می ­دهد که خشکی به‎عنوان یکی از عوامل اصلی استرس زا، تاثیرات قابل‎توجهی بر صفات اکوفیزیولوژیک نهال های گیاه دارویی سیاه ­ولیک دارد طوری که افزایش شدت آن می تواند تاثیر منفی بر سلامت کلی گیاه داشته باشد. در حقیقت، این تحقیق آشکار ساخت که عدم تعادل در سیستم فتوسنتزی و اختلال در تولید و سنتز کلروفیل و به‎طور کلی آسیب‎ پذیری معنی دار نهال سیاه ‎ولیک به تنش خشکی، موقعی که نهال آن بیش از ۱۴ روز از آب محروم شود، اتفاق می افتد. همچنین، این مطالعه اهمیت مدیریت منابع آب در نهالستان‎ های جنگلی و فضاهای سبز شهری و برون‎ شهری و درک بهتر واکنش نهال سیاه ‎ولیک به تنش خشکی را در راستای بهبود عملکرد و نیز حفاظت از آن در برابر تغییرات اقلیمی تاکید می کند.

کلیدواژه ها:

Black hawthorn ، Carotenoids ، Electrolyte leakage ، Photosynthesis ، Relative water content ، Withholding watering ، سیاه ‎ ولیک ، فتوسنتز ، قطع آبیاری ، کاروتنوئید ، محتوی نسبی آب ، نشت الکترولیت