تاثير ارتفاع بر تغييرات روزانه ظرفيت آنتي اكسيداني و مهار نوري موقتي در گياه Marrubium vulgare

Effects of the altitudinal gradient on the daily rhythm of antioxidant capacity and dynamic photoinhibition in Marrubium vulgare

پژوهشهاي زيادي به ظرفيت آنتياكسيداني گياهان دارويي پرداختهاند ولي اطلاعات كمي درباره نوسان روزانه ظرفيت آنتياكسيداني و واكنشهاي فتوشيميايي در اين گياهان وجود دارد. از اينرو، در اين تحقيق، تغييرات روزانه در مقدار فنليك اسيدها، عملكرد فتوسيستم II و فعاليت آنزيمهاي آنتياكسيداني گياه فراسيون (Marrubium vulgare L.) در ارتفاع 1100 و 2200 متري در شرايط طبيعي مورد مطالعه قرار گرفت. برداشت برگ گياهان در ساعات مختلف روز انجام گرفت و نمونه هاي برگي بلافاصله به نيتروژن مايع منتقل گرديدند. گياهان در ارتفاع بالاتر نسبت به گياهان ارتفاع پايينتر داراي مقادير بيشتري تركيبات فنلي و كاروتنوييد بودند و بيشترين فعاليت آنزيم فنيل آلانين آمونيالياز را بروز دادند. نتايج، افزايش معنيدار مقدار مطلق فعاليت آنزيمهاي آنتياكسيداني را با افزايش ارتفاع نشان داد. برگهاي گياهان ارتفاع بالاتر، كاهش موقتي مقدار بيشينه عملكرد كوانتومي فتوسيستم II (مهار نوري ديناميك) را به عنوان يكي از سازوكارهاي حفاظت نوري در ساعات بعدازظهر بروز دادند كه با افزايش معنيدار ضريب فروكش غيرفتوشيميايي (kN) در اين برگها همراه بود. جالب آنكه فعاليت آنزيمهاي آنتي اكسيداني، انباشت مقدار پراكسيد هيدروژن و ميزان درصد مهار راديكالهاي آزاد دي فنيل پيكريل هيدرازين برگهاي گياهان ارتفاع بالاتر يك نوسان روزانه را نشان دادند. نتايج ما نشان دادند كه در ساعاتي از روز كه شدت تابش نور خورشيد بيشتر است، مهار نوري ديناميك مهمترين سازوكار حفاظت نوري گياهان فراسيون ساكن ارتفاع بالا محسوب مي شود.

Several studies have been conducted focusing on antioxidant capacity of medicinal plants; however, information is lacking on the daily rhythm of antioxidant capacity as well as photochemical reactions in medicinal plants under natural conditions. Thus, in this study, changes in phenolic acids, PSII functioning and antioxidant enzymes activities in Marrubium vulgare L. in response to low (1,100 m) and high (2,200 m) elevation sites were investigated. Plants were harvested and analyzed in a temporal manner. The leaf samples were frozen immediately in liquid N2 and stored in it until assay. High-altitude plants exhibited higher phenolics and carotenoids than that in low-altitude plants, which was associated with higher phenylalanine ammonia-lyase (PAL) activity. Results indicated that the absolute amounts of antioxidant enzymes activities were considerably greater in high-altitude plants than low-altitude plants. The high-altitude plants showed rapidly reversible inhibition of PSII reaction centers (dynamic photoinhibition) associated with an increase in the non-photochemical rate constant (kN), which was an important photoprotection mechanism under high-mountain conditions. Surprisingly, the activities of antioxidative enzymes, the accumulation of hydrogen peroxide (H2O2), and the free radical scavenging activities in the leaves of high-altitude plants showed diurnal rhythm during the course of a day. Finally, we found that the ability of dynamic photoinhibition was an important photoprotection process during periods of high solar radiation in the high-altitude Marrubium vulgare plants.