Plant Process and Function

fa بررسی اثر عصاره جلبک تک‌ سلولی Dunaliella بر رشد و پاسخ به استرس شوری در گیاه برنج Effect of Dunaliella algal extracts on growth and salt stress response in rice plants تنش شوري Salt Stress پژوهشي Research شوری یک تهدید بزرگ برای تولید محصولات زراعی و امنیت غذایی جهانی است. جلبک‌ها و عصاره‌های آن‌ها حاوی ترکیبات فعال زیستی هستند که می‌توانند تحمل گیاهان را به تنش‌های غیرزنده از جمله تنش شوری افزایش دهند. در مطالعه حاضر اثر عصاره ریز‌جلبک‌های دانالیلا سالینا و دانالیلا بارداویل در بهبود تحمل گیاهان برنج طی تنش شوری مورد ارزیابی قرار گرفت. این تحقیق طی دو مرحله آزمایش انجام شد. در آزمایش اول آستانه مقاومت به تنش شوری در گیاهان برنج (Oryza sativa) تعیین شد که بدین منظور پنج غلظت نمک (صفر، 50، 100، 150 و 200 میلیمولار نمک‌) مورد ارزیابی قرار گرفت و پس از بررسی شاخص‌های رشدی، غلظت 150 میلیمولار انتخاب گردید. در آزمایش دوم غلظت‌های 1/0‌، 1 و 2 درصد از عصاره جلبک‌های دانالیلا سالینا (Dunaliella salina) و دانالیلا بارداویل (Dunaliella bardawil) به صورت جداگانه تهیه و در چهار مرتبه و به فاصله زمانی 2 روز یکبار به برگ گیاهچه‌ها اسپری گردید. سپس گیاهان به مدت 14 روز تحت تنش شوری 150 میلیمولار نمک قرار گرفتند. در پایان آزمایش نمونهبرداری از گیاهان انجام شد و شاخص‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مورد سنجش قرار گرفت. نتایج نشان داد که پس از اعمال تنش شوری، گیاهانی که عصاره دو گونه جلبک را دریافت کردند، رشد قابل توجهی در زیستتوده ساقه و ریشه و میزان سبزینگی برگ‌ها نسبت به گیاهان شاهد که فاقد تیمار جلبک بودند را نشان دادند. همچنین افزایش رنگیزه‌های فتوسنتزی و میزان کاروتنوئیدها، میزان محتوای آب نسبی، پرولین، گلایسین- بتائین و کربوهیدرات‌های محلول شد. از طرفی به علت تنش اکسیداتیو و پراکسیدشدن لیپید‌های غشاء در شرایط تنش شوری و در حضور عصاره جلبک مقادیر مالون دیآلدهید افزایش یافت که به دنبال این افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتیاکسیدانی از جمله کاتالاز نیز افزایش پیدا کرد. عصاره ریزجلبک‌ها باعث حفظ محتویات درون سلولی با کاهش نشت الکترولیت از غشا در شرایط تنش شوری شدند. از نتایج حاصل مشخص شد که عصاره ریز‌جلبک‌ها احتمالاً به علت دارابودن مواد مغذی و محرک رشد عملکرد گیاهان را تحریک نموده و رشد و تحمل گیاهان را در شرایط تنش‌های محیطی افزایش داده است. بدین منظور به نظر میرسد یک راه جایگزین در کشاورزی ارگانیک استفاده از عصاره ریزجلبک‌ها به خصوص در غلظت‌های بالاتر تحت عنوان کودهای زیستی به جای کودهای شیمیایی باشد. Salinity is a major threat to crop production and global food security. Algae and their extracts containing bioactive compounds can increase plants' tolerance to abiotic stress, including salt stress. This research was conducted in two stages of experiments. In the first stage, five different salt concentrations (0, 50, 100, 150, and 200 mM NaCl) were applied to rice plants. According to the growth indicators evaluations, 150 mM NaCl concentration was selected. In the second stage, concentrations of 0.1, 1, and 2% of Dunaliella bardawil algae and Dunaliella salina algae extracts were prepared separately. The plant leaves were sprayed four times, once a day. Then the plants were subjected to 150 mM salt stress for 14 days. Then, the leaf sampling was done, and some physiological and biochemical indicators were measured. The results indicated that after applying the salt stress, the plants treated with the algal extracts showed significant growth in the stem and root biomass and the relative chlorophyll content (SPAD) of the leaves compared to the control, which were not treated with algal extracts. The use of microalgae extracts following salinity stress caused an increase in photosynthetic pigments, carotenoids, and relative water content, and also increased the accumulation of compatible osmolytes such as proline, glycine-betaine, and soluble carbohydrates. The amount of malondialdehyde, as a membrane lipid peroxidation indicator, increased in plants under salt stress. Algal extracts decreased the malondialdehyde elevation and increased the activity of two antioxidant enzymes, catalase and ascorbate peroxidase. Microalgae extracts preserve intracellular contents by reducing electrolyte leakage from the membrane under salt stress conditions, which indicates the active role of Dunaliella salina and Dunaliella bardawil extracts in re-establishing ion homeostasis. In general, it was found that the extract of microalgae, probably due to the presence of nutrients and growth stimulants, improved the plant growth, performance, and tolerance under salt stress conditions. It seems that an alternative way in organic agriculture is to use the microalgae extract, especially in higher concentrations, as biofertilizers instead of chemical fertilizers. دانالیلا سالینا, دانالیلا بارداویل, تنش شوری, برنج Dunaliella salina, Dunaliella bardawil, Salt tension, Rice 1 18 http://jispp.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-28-5&slc_lang=fa&sid=1 Masoumeh Sharifi معصومه شریفی teacher.sharifi73@gmail.com No Department of Plant and Aninmal Biology, Faculty of Science and Technology, University of Isfahan, Iran دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی، گروه زیست‌شناسی گیاهی و جانوری، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران Mansour Shariati منصور شریعتی mansour@sci.ui.ac.ir Yes Department of Plant and Aninmal Biology, Faculty of Science and Technology, University of Isfahan, Iran دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی، گروه زیست‌شناسی گیاهی و جانوری، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران Seyed Ali Hosseini Tafreshi سید علی حسینی تفرشی sa_hosseini@yahoo.com No Department of Biotechnology, Faculty of Chemistry, University of Kashan, Iran دانشکده شیمی، گروه بیوتکنولوژی، دانشگاه کاشان، کاشان، اصفهان، ایران