بررسي تغييرات آنزيمي و بيوشيميايي در گياه خيار تيمارشده با فسفيت پتاسيم در شرايط تنش قارچ Fusarium oxysporum f. sp. radicis-cucumerinum

Study on enzymatic and biochemical changes in cucumber plant treated with potassium phosphite under Fusarium oxysporum f. sp. radicis-cucumerinum stress

در اين تحقيق تأثير پنج سطح تيمار فسفيت پتاسيم (KH2PO3) روي القاي مقاومت القايي فراگير (سيستميك) و فعاليت آنزيم‌هاي دفاعي و متابوليت‌هاي مرتبط در پنج زمان مختلف در گياه خيار تلقيح‌شده با Fusarium oxysporum f. sp. radicis-cucumerinum در قالب آزمايش اسپليت پلات در زمان بر پايۀ طرح كاملا تصادفي با سه تكرار بررسي شد. پس از القاي تنش قارچي، فعاليت آنزيم‌هاي دفاعي شامل گاياكول پراكسيداز (GPX)، كاتالاز (CAT)، سوپراكسيد ديسموتاز (SOD) و همچنين ميزان متابوليت‌هايي چون مالون د‌آلدئيد (MDA) و پراكسيد هيدروژن (H2O2) در يك بازۀ زماني يازده روزه بررسي شد. نتايج نشان داد، در مقايسه با گياهان شاهد، فعاليت همۀ آنزيم‌هاي دفاعي و متابوليت‌هاي مورد بررسي در نتيجۀ تيمارهاي مختلف فسفيت پتاسيم و قارچ افزايش معني‌داري يافته است. بيشترين ميزان فعاليت آنزيم‌ CAT (protein 1- U mg18/7) در تيمار 4 گرم بر ليتر فسفيت پتاسيم (KPhi4)در روز پنجم پس از تلقيح با قارچ مشاهده شد كه افزايش 2/81 برابري در مقايسه با شاهد (گياه بدون تيمار قارچ) داشت. همچنين بيشترين فعاليت آنزيم‌هاي GPX(protein 1- U mg233) و SOD (protein 1- U mg10/8) به ترتيب با 2/21 و 1/45 برابر افزايش نسبت به شاهد، در روز سوم پس از تلقيح با قارچ و در تيمار KPhi4 مشاهده شد. از سوي ديگر ميزان فعاليت H2O2 در بافت‌ها و نيز زمان آن با آنزيم‌هاي دفاعي CAT، GPX و SOD همخواني داشته و افزايش آن‌ها با هم متوازن بوده كه مي‌تواند بيانگر توليد H2O2به‌عنوان پيش زمينۀ سنتز آنزيم‌هاي دفاعي باشد. همچنين نتايج نشان داد، ميزان فعاليت MDA در تيمار KPhi4كمتر از ديگر تيمارها بوده است كه نشان‌دهندۀ كاهش آسيب بافتي و كنترل تقريبي بيماري است.

In this study, we evaluated the effects of five levels of potassium phosphite (KH2PO3) on Induced Systemic Resistance (ISR), and also defense related enzymes and metabolites activities during different days in cucumber plants inoculated with Fusarium oxysporum. The experiment was designed as a split-plot in time based on a completely randomized design with three replications. The activity of defense-related enzymes including, catalase (CAT), guaiacol peroxidase (GPX), superoxide dismutase (SOD) and also the accumulation of secondary metabolites such as lipid peroxidation (MDA) and hydrogen peroxide (H2O2), were evaluated in a period of 11 days after pathogen inoculation. Results revealed that defense enzymes activities and metabolites accumulations were significantly increased in plants treated with potassium phosphite in comparison to control. The highest concentration of CAT enzyme (18.7 U mg-1 protein) was measured in plants treated with 4 gr l-1 potassium phosphite (KPhi4) and 5 days after inoculation, that showed 2.81 fold increase in comparison with control (no inoculate with the pathogen). Also the highest concentration of enzymes GPX (233 U mg-1 protein) and SOD (10.8 U mg-1 protein) were recorded at 3 days after inoculation in plants treated with KPhi4 in comparison with control plants. Results showed that accumulation of H2O2 in plant tissues and it's time was in accordance with increasing of defense enzymes CAT, GPX and SOD and it would indicate that the H2O2 production is the prerequisite for production of defense-related enzymes. It was also revealed that MDA accumulation in KPhi4 treatment was less than other treatments, indicating reduced tissue damage and alleviated disease symptoms.