بر‌هم‌کنش ترهالوز و اسیدآسکوربیک در رشد گیاهچه‌های آرابیدوپسیس

نوع مقاله: پژوهشی

چکیده

ترهالوز یک دی‌ساکارید مهم پیام‌رسان است که در زندگی گیاهان نقش‌های فراوانی دارد. این دی‌ساکارید بر فرآیند­هایی مثل رشد گیاه، سهمیه‌بندی1[1] کربن، تخصیص کربن، پاسخ به تنش و فتوسنتز اثر دارد. گیاه جهش یافته آرابیدوپسیس (tps1) که فاقد آنزیم ترهالوز فسفات سنتتاز 1 است دارای مقادیر زیادی اسیدآسکوربیک می‌باشد. افزودن ترهالوز سبب مهار رشد گیاهچه­های آرابیدوپسیس وحشی شده درحالی‌که افزودن اسیدآسکوربیک به محیط این اثر مهاری ترهالوز را برطرف کرده و در تخصیص کربن آن اثر دارد. بنابراین برهمکنش‌هایی رابطه بین ترهالوز و اسیدآسکوربیک در گیاهان وجود دارد. این پژوهش ماهیت این برهمکنش را از طریق سنجش برخی پارامتر­های رشدی و بیوشیمیایی دانه­رست­های آرابیدوپسیس که با سوربیتول (100 میلی­مولار) به‌عنوان شاهد، ترهالوز (100 میلی­مولار)، ترهالوز به‌علاوه اسیدآسکوربیک (1/0 میلی­مولار) و اسیدآسکوربیک به تنهایی تیمار شده ­بودند، بررسی می­کند. افزودن ترهالوز به محیط کشت گیاه آرابیدوپسیس سبب کاهش رشد ریشه و برگ‌ها و افزایش میزان پراکسید هیدروژن، آنتوسیانین و افزایش بیشتر فعالیت آنزیم­های کاتالاز، پراکسیداز و پلی‌فنل اکسیداز همراه با کاهش محتوای کلروفیل شد. برگشت این آثار پس از افزودن اسیدآسکوربیک به گیاه حاکی از وجود استرس اکسیداتیو در گیاهان رشد یافته در محیط حاوی ترهالوز بود. درحالی‌که گیاهان رشد یافته در محیط حاوی سوربیتول (شاهد) در نوک ریشه­ها نشاسته انباشته کردند، نشاسته در گیاهان رشد یافته در محیط حاوی ترهالوز در برگ‌های لپه‌ای انباشته شد. افزودن اسیدآسکوربیک به‌محیط حاوی ترهالوز دوباره سبب انباشته شدن نشاسته در ریشه‌ها گردید. بنابراین ترهالوز در تعیین قدرت منبع- مخزن متابولیکی موثر باشد. احتمالاً تنش اکسیداتیو ایجاد شده در اثر تیمار با ترهالوز سبب کاهش رشد و تقسیم سلول‌های مریستمی ریشه شده و از این‌رو قدرت ریشه‌ها به‌عنوان یک مخزن متابولیکی مهم گیاه در دریافت قند از لپه‌ها کاهش می‌یابد. در چنین شرایطی قند ناشی از گلوکونئوژنز ذخائر روغنی لپه به‌منظور پرهیز از اثرات اسمزی در لپه‌ها به‌صورت نشاسته انباشته می‌گردد. در مقابل افزودن اسیدآسکوربیک سبب برطرف شدن تنش اکسیداتیو و تقسیم سلول‌های ریشه‌ای شده و از این‌رو قدرت این مخزن متابولیکی در دریافت قند از لپه‌ها می­یابد. در این تیمار بنابراین انباشتگی ذخایر کربوهیدراتی به‌صورت نشاسته در ریشه مشاهده گردید. برخلاف انتظار گیاهان تیمار شده با ترهالوز بیشترین میزان اسیدآسکوربیک را داشتند که می‌تواند ناشی از محدودیت استفاده­ از اسیدآسکوربیک برای مقابله با استرس اکسیداتیو باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Interaction of trehalose and ascorbic acid in growing Arabidopsis seedlings

چکیده [English]

Trehalose is an important disaccharide signal metabolite in plants which is involved in various aspects of plant function such as response to stress, photosynthesis and carbon allocation and partitioning. A mutant of Arabidopsis lacking trehalose-6-phosphate synthase activity (tps1) accumulates ascorbate. Exogenous ascorbate Application ameliorates trehalose induced growth inhibition of wild type Arabidopsis seedlings and affects its carbon partitioning. Thus, unknown interactions between trehalose and ascorbate metabolisms are expected. This research has tried to reveal part of these interactive effects by analyzing some growth and biochemical parameters of Arabidopsis seedlings fed with sorbitol (100 mM) as control, trehalose (100 mM), trehalose plus ascorbate (0.1 mM), and ascorbate alone. Trehalose fed plants displayed reduced root and shoot growth and higher levels of hydrogen peroxide, anthocyanins and greater catalase, peroxidase and polyphenol oxidase activities along with reduced chlorophyll contents. Exogenous ascorbate application reversed these effects which suggest the prevailing oxidative stress in trehalose fed plants has probably compromised their growth. Control plants accumulated starch in root tips whereas, trehalose fed plants accumulated starch in cotyledons. The effect of trehalose on carbon allocation, however, was reversed following ascorbate application. It was assumed that trehalose feeding affects plant source-sink relations, thus by imposing oxidative stress on roots it reduces sink strength accompanied with declined withdrawal of carbohydrate from shoot. As a result of oil body mobilization in cotyledons, starch is accumulated in this organ. The exogenous ascorbate, however, by promoting root growth increases sink strength, thus carbon is withdrawn more from cotyledons. This leads to starch build up in roots. Unexpectedly, the greatest level of endogenous ascorbate was found in trehalose fed plants which might imply ascorbate utilization for confronting oxidative stress is somehow restricted.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Arabidopsis
  • ascorbate
  • Carbon allocation
  • Oxidative stress
  • Trehalose