بررسی تاثیر اسید آبسیسیک (ABA) در رفع تنش خشکی در سوسن چلچراغ (Lilium ledebourii Boiss) در شرایط درون شیشه‌ای

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی دانشگاه محقق اردبیلی

2 گروه علوم باغبانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ، دانشگاه محقق اردبیلی

3 گروه علوم گیاهی و گیاهان دارویی، دانشکده کشاورزی مشکین شهر، دانشگاه محقق اردبیلی

4 علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی

5 گروه علوم باغبانی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: سوسن چلچراغ گونه‌ای در معرض انقراض، وحشی و بومی نواحی جنگلی و مرطوب ایران است که پتانسیل بسیار بالایی به جهت زیبایی منحصر به فرد در بازارهای گل ایران و جهان دارد. کمبود آب منجر به پاسخ‌های فیزیولوژیکی زیادی در گیاهان می‌شود که در نهایت منجر به کاهش عملکرد و کیفیت محصول می‌شود. عواملی در پاسخ گیاهان نسبت به تنش خشکی دخیل هستند و برخی از مکانیسم‌هایی که گیاه برای مبارزه با اثرات تنش خشکی استفاده می‌کند، توسط اسید آبسیسیک کنترل می‌شود. لذا هدف از این تحقیق بررسی تاثیر این ماده در رفع اثرات تنش خشکی اعمال شده توسط پلی اتیلن گلیکول در گیاه سوسن چلچراغ در شرایط درون شیشه‌ای بود.
مواد و روش‌ها: آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 5 تکرار در آزمایشگاه کشت بافت گروه علوم باغبانی دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی انجام شد. گیاهچه‌های به‌دست آمده در محیط کشت MS بدون هورمون، در محیط کشت MS حاوی غلظت‌های مختلف پلی‌اتیلن گلیکول (0، 15، 30 و 60 گرم بر لیتر) و اسید آبسیسیک (0، 1، 10 و 100 مایکرومولار) کشت شدند. شاخص‌های رشدی مثل تعداد سوخک، وزن‌تر و اندازه سوخک، تعداد و طول ریشه، وزن‌تر گیاه، تعداد برگ و تعداد فلس و همچنین برخی صفات فیزیولوژیک و متابولیت‌های ثانویه شامل محتوی پرولین، محتوی کلروفیل و میزان آنتوسیانین، ترکیبات فنولی و فلاونوئیدها، 70 روز بعد از شروع کشت اندازه‌گیری شدند.
یافته‌ها: نتایج به‌دست آمده نشان داد که تیمار گیاهچه‌ها با PEGو ABA به‌طور معنی‌داری (01/0 p≤) شاخص‌های مورد مطالعه را تحت تاثیر قرار داد. با توجه به مقایسه میانگین داده‌ها با افزایش شدت تنش خشکی، میزان شاخص‌های رشدی گیاه مثل تعداد سوخ، تعداد ریشه، تعداد برگ، قطر سوخ، وزن‌تر سوخ، وزن‌تر گیاه فلس و طول ریشه سوسن چلچراغ کاهش یافت. کاربرد غلظت‌های پایین ABA (1 و 10 مایکرومولار) باعث افزایش رشد گیاه ولی کاربرد غلظت بالاتر این ماده (100مایکرومولار) باعث کاهش رشد تحت شرایط تنش خشکی شد. تجمع ترکیبات فنولی، محتوی آنتوسانین، فلاونوئیدها و پرولین به ترتیب 5/5، 5/4، 15/3، 15/2 برابر نسبت به شاهد بیشتر بود ولی کاهش چشمگیر در میزان کلروفیل برگ گیاهچه‌های درون شیشه‌ای تنش دیده کاهش چشمگیری در مقایسه با شاهد وجود داشت. کاربرد ABA در محیط کشت در شرایط تنش خشکی باعث افزایش غلظت پرولین، میزان آنتوسیانین‌ کل، فلاونوئیدها و میزان ترکیبات فنولی شد. این افزایش غلظت در متابولیت‌های ثانویه و محلول‌های سازگار ممکن است باعث رشد بیشتر گیاهچه‌ها در شرایط تنش خشکی شده است.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که تنش خشکی باعث کاهش رشد و سوخ‌دهی در گیاه سوسن چلچراغ شد. استفاده از ABA در محیط کشت در غلظت‌های کم، سبب افزایش رشد رویشی با افزایش تولید متابولیت‌های ثانویه و محلول‌های سازگار گردید، ولی این ترکیب در غلظت‌های بالاتر اثر بازدارندگی روی گیاهچه‌های درون شیشه‌ای از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effects of ABA on alleviating drought stress in Lilium ledebourii Bioss under in vitro condition

نویسندگان [English]

  • Esmaeil chamani 1
  • saeideh Hosseini Niari 2
  • Hassan Maleki Lajayer 3
  • Younes Poorbeyrami-Hir 4
  • Mousa Torabi Gayklou 5
1 Department of Horticultural Science, Faculty of Agricultural Science and Natural resource, University of Mohaghegh Ardabili
2 Department of Horticultural Science, Faculty of Agricultural Science and Natural resource, University of Mohaghegh Ardabili
3 Dep. of Plant Science and Medicinal Plants, Meshkin-Shahr faculty of Agricultural Science, university of Mohaghegh
4 Department of Horticultural Science, Facolty of Agricultural Science, University of Mohaghegh Ardabili
5 Department of Horticultural Science, Faculty of agricultural Science, University of Mohaghegh Ardabili
چکیده [English]

Background and objectives: The Lilium ledebourii Bioss is an endangered and wild species native to native to forest and moist area of Iran, having a high potential for unique beauty in Iran and world flower market.Water deficit produces a cascade of physiological responses that ends-up in decreased production and reduced crop quality. Some factors involved in plant responses to water stress. Several mechanisms that plants utilize to cope with water stress are mediated by abscisic acid. So, the aims of this study were to assess the effects of ABA in alleviating the adverse effect of polyethylene glycol- indced drought stress in lilium plants under in vitro condition.
Materials and methods: This study was carried out as factorial based on completely randomised design with 5 replications in tissue culture laboratory of Department of Horticultural Science, Faculty of Agricultural Science, University of Mohaghegh Ardabili. In vitro plantlets derived from hormone- free MS medium were cultured on MS medium containing different concentrations of PEG (0, 15, 30, 60 gr/l) and ABA (0, 1, 10, 100 µm). Vegetative traits such as bulblet number, bulblet fresh weight, plant fresh weight, root length and root number, plantlet fresh weight, leaf and scale number, and also some physiological traits in response to drought stress such as proline, chlorophyll, anthocyanins, phenols and flavonoids content were measured after 70 days from the beginning of the culture.
Results: Results showed that application of ABA and PEG into the cultural medium affected all of the studied traits, significantly (p≤0.01). Vegetative parameters of plantlets such as, root number and root length, bulblet fresh weight, bulblet number, bulblet scale, leaf number and plant fresh weight were declined by increasing the severity of drought stress. Application of lower concentrations of ABA (1 and 10 µm) enhanced plant growth rate, but a higher level (100 µm) of this plant hormone reduced growth rate under drought strss. Accumulation of phenolic compounds, anthocyanins, flavonoids and proline in tissues of plantlets subjected to severe drought stress were respectively 5.5, 4.5, 3.15 and 2.15 times more than control. While, there was a cosiderable drop in leaf chlorophyll content of stressed plantlts compared to the control. Moreover, application of ABA into cultural medium under drought stress condition, increased proline content, anthocyainins, flavonoids and phenolic compounds in the leaves. This increased concentrations of these secondary metabolytes and osmolytes might resulted in an increased plantlet growth under drought stress.
Conclusion: Accordinig to the results it can be deduced that growth rate and bulblet formation in lilium plantlet were reduced as a result of drought stress. However, using ABA at lower concentrations in cultural medium enhanced plantlet growth rate by increasing secondary metabolites and osmolytes. While, this compound at higher concentrations showed an inhibitory effect on in vitro plantlets.

کلیدواژه‌ها [English]

  • bublet
  • chlorophyll
  • Proline
  • secondary metabolites
1.Aguilar, M., Espadas, F., Coello, J.,
Maust, B., Trejo, C., Robert, M. and
Santamaria, J. 2000. The role of abscisic
in controlling leaf water loss, survival and
growth of micropropagated Tagetes
erecta plants when transferred directly to
the field. J. Exp. Bot. 51: 352. 1861-1866.
2.Amobeigi, M. and Razavizadeh, R. 2013.
Effects of drought stress and PBA on
falvnoide accumulation and minerals in
Brassica napus, J. Plant Echophysiol.
8: 31. 12-22. (In Persian)
3.Aran, M., Abedi, B., Tehranifar, A. and
Parsa, M. 2017. Effect of drought stress
on morphological and physiological traits
of grape. J. Hortic. Sci. 31: 2. 315-326.
(In Persian)
4.Azimzadeh, Z., Mohebodini, M.,
Chamani, E. and Erfani, M. 2018. The
influence of ultrasound and growth
regulators on in vitro production of
Lilium ledebourii. The Plant Prod.
40: 4. 12-22. (In Persian)
5.Bano, A., Ullah, F. and Nosheen, A.
2012. Role of absicisic acid and drought
stress on the activities of antioxidant
enzymes in Wheat. Plant Soil Environ.
58: 4. 181-185.
6.Bates, L.S., Waldren, R.P. and Teare, I.D.
1973. Rapid determination of free proline
for water stress study. Plant and Soil.
39: 205-207.
7.Bolli, R. and Dalmear, S. 2010. Effect of
exogenous abscisic acid and drought
stress on growth maize. Plant Physiol.
99: 762-764.
8.Deliri, R., Shokrpoor, M., Asghari, A.,
Esfandiari, A. and Seid-Sharifi, R. 2011.
Evaluation of different Silybum marianum
L. ecotypes with respect to drought
tolerance in hydroponic culture. J. Sci.
Tech. Green. Cul. 1: 1. 9-17. (In Persian)
9.Hassanpour, H., HamidOghli, Y., Hajilo,
J. and Abdipour, M. 2012. Antioxydant
capacity and phytochemical properties of
cornelian cherry genotypes in Iran. Sci.
Hortic. 129: 459-463.
10.Heidari-Sharifabad, H. 2001. Plants,
aridity and drought research. Inst.
Forest. Rang. Press. 200p. (In Persian)
11.Hu, X., Jian, M., Zhang, A. and Lu, J.
2005. Abscisic acid-induced apoplastic
H2O2 accumulation up-regulates the
activities of chloroplastic and cytosolic
antioxidant enzymes in maize leaves.
Planta. 223: 57-68.
12.Izadi, N., Mashayekhi, K., Chamani, E.
and Kamkar, B. 2011. The influence of
B5 basal medium on morphological
behavior of lily bulblets. J. Plant Prod.
Res. 18: 1. 119-132. (In Persian)
13.Javaheri, S.H., Nogabi, M.A., Kashani,
A. and Habibi, D. 2009. Evaluation of
the relationship between leaf chlorophyll
and sugar concentration in beetroot by
chlorophyll meter (SPAD). New. Find.
Agri. 5: 4. 355-365. (In Persian)
14.John, J.F. and Jones, M.L. 2010.
Abscisic Acid Application Enhances
Drought Stress Tolerance in Bedding
Plants. Hortic. Sci. 45: 3. 409-413.
15.Kazemi, K.H. and Saberi, V. 1998.
Lilium ledebouri as national heritage of
ecosystems. Guilan Echo. Organ. Press.
54p.
16.Kutchan, T.M. 2001 Echological arsenal
and developmental dispatcher. The
paradigm of secondary metabolism.
Plant Physiol. 125: 58-60.
17.Mansoori, H. and Asrar, Z. 2013. Effects
of ABA on pigments of Cannabis during
reproductive stage. IRI. J. Biol. 1: 82-89.
(In Persian)
18.Memar-Moshrefi, M., Moeini, A. and
Tavasolian, A. 2004. Effects of NAA, IBA,
scale position on lilium propagation. J.
Agric. Sci. 35: 4. 1033-1041. (In Persian)
19.Nishiuchi, Y. 2012. Multiplication of
tulip bulb by tissue culture In-vitro. Acta
Hortic. 177: 56-69.
20.Peppi, M.C., Fidelibus, M.W. and
Dokoozlian, N. 2007. Application
timing and concentration of abscisic acid
affect the quality of ‘Redglobe’ grapes.
J. Hortic. Sci. Biotechnol. 82: 304-310.
21.Rock, C.D. and Quatrano, R.S. 1995.
Plant hormones physiology, Biochemistry
and Molecular Biology. The Netherlands.
Kluwer Acad. Publish. 611p.
22.Saeidi-Fard, M., Hosseini, M. and
Padasht, M. 2008. Modeling of spatial
distribution of rare plant Lilium
ledeburri. Rostaniha. 6: 2. 137-150.
23.Salhjak-Yakovlev, S., Peccenini, S.,
Muratovic, E., Zoldos, V. and valles, J.
2003. Chromosal differentiation and
genome size in three European
mountains lilium species. Plant. Syst.
Evol. 236: 165-173.
24.Salma, U.K., Khatun, F., Bhuiyan,
M.J.H., Yasmin, S. and Khan, T.H. 2016.
In vitro screening for drought tolerance of
some chickpea varieties in Bangladesh.
Progres. Agric. 27: 2. 110-118.
25.Sharkey, T.D. and Seemann, J.R.
2005. Mild water stress effect on
carbon-reduction-cycle intermediates,
Ribulose Bisphosphate Carboxylase
activity and spatial homogeneity of
photosynthesis in intact leaves. Plant
Physiol. 89: 1060-1065.
26.Sharma, N., Abrams, S.R. and Waterer,
D.R. 2006. Evaluation of abscisic acid
analogs as holding agents for bedding
plant seedlings. Hortic. Tech. 16: 71-77.
27.Sharp, R.E. and Noble, M.E. 2002.
ABA, ethylene, and the control of shoot
and root growth under water stress. J.
Exp. Bot. 53: 366. 33-37.
28.Shimasaki, K. and Fukurnoto, Y. 2013.
In-vitro bulbing in Lilium × formolongi
hort seedlings. Inter. Hortic. Cong.
Pp: 520-536.
29.Turan, T.O. and Ekmekci, Y. 2009.
Effect of water deficit induced by PEG
and NaCl on chickpea (Cicer arietinum
L.) cultivars and lines at early seedling
stages. Gazi. Uni. J. Sci. 22: 1. 5-14.
30.Turrizo, L.B. and Zapata, F.J. 1986.
Anther culture in rice the effect abscisic
on plant regeneration. Plant. Cell.
Report. Pp: 136-1369.
31.Turtola, S., Manninen, A., Rikala, R. and
Kainulainen, P. 2003. Drought stress alters
the concentration of wood terpenoids in
scots pine and Norway spruce seedling. J.
Chem. Eco. 29: 1981-1995.
32.Waśkiewicz, A., Beszterda, M. and
Goliński, P. 2013 ABA: Role in Plant
Signaling Under Salt Stress. Salt Stress
in Plants. Springer. Pp: 175-196.
33.www.irimo.ir/far/services/climate/795.
34.Yan-Lun, J., Min, L., Hui, Z., Jiang-Fei
M. and Yu-Lin F. 2016. Effect of
exogenous abscisic acid and aethyl
aasmonate on anthocyanin aomposition,
fatty acids,and volatile compounds of
cabernet sauvignon (Vitis vinifera L.)
grape berries. Molecul. 21: 2-15.
35.Younesnia, F., Chamani, E. and Tahami,
K. 2014. Effects of Polyamines on salt
tolerance of Lilium ledebourii under in
vitro condition. M.Sc thesis. University
of Mohaghegh Ardabili. (In Persian)
36.Youngjae, S., Rui Hai, L., Jaqueline, F.,
Nockc, D.L. and Chridtopher, B.W.
2007. Temprature and relative humidity
effects on quality, total ascorbic acid,
phenolics and flavonoids concentration
and antioxidant activity of strawberry,
Postharvest Biol. Technol. 45: 349-357.
37.Zeevart, J.A.D., Zhaolong, W., Huang,
B. and Qingzhang, X. 2003. Effect of
abscisic acid on drought responses of
Kentucky bluegrass. AMER. Soc.
Hortic. Sci. 128: 1. 36-41.
38.Zhang, J., Jia, W., Yang, J. and Ismail,
A.M. 2006: Role of ABA in integrating
plant responses to drought and salt
stresses. Field Crop Res. 97: 111-119.
39.Zhang, X., Wang, T. and Li, C. 2005.
Different responses of two contrasting
wheat genotypes to abscisic acid
application. Biol. Plantarum. 49: 613-616.