بررسي تغييرات فيزيولوژيكي و بيوشيميايي در برگ و ساقه گياه استويا تحت تنش دماي پايين

the identification of physiological and biochemical changes in leave and shoot of stevia under low temperature

دماي پايين يكي از فاكتورهاي مهم محدود كننده رشد، نمو و پراكنش گياهان است. استويا (Stevia rebaudiana) يك گياه علفي دارويي شيرين است كه در بسياري از مناطق جهان كشت مي‌شود و ممكن است تنش دماي پايين را در زمستان تجربه كند. در اين مطالعه، تغييرات فيزيولوژيكي و بيوشيميايي كه در گياهان استويا تحت تنش دماي پايين رخ مي‌دهد و باعث بقاء آنها مي‌شود مورد بررسي قرار گرفت. استويا براي يك ماه تحت تيمارهاي دمايي 5، 10 و 25 درجه سانتيگراد قرار داده شد و شاخص‌هاي فيزيولوژيكي و بيوشيميايي در برگ و ساقه اندازه‌گيري شد. در دماي پايين محتوي كلروفيل a، كلروفيل b، كلروفيل كل و كاروتنوئيدها در برگ كاهش پيدا كرد. به علاوه، تجمع افزايش يافته پراكسيد هيدروژن و مالون دآلدئيد در برگ و ساقه استويا در معرض تنش دماي پايين مشاهده شد. تنش دماي پايين فعاليت آنزيم‌هاي سوپراكسيد ديسموتاز، كاتالاز، آسكوربات پراكسيداز، گاياكول پراكسيداز و پلي‌فنل اكسيداز را در برگ و ساقه استويا افزايش داد. تنش دماي پايين به تجمع متابوليت‌هاي ثانويه (تركيبات فنلي، فلاونوئيدها و آنتوسيانين‌ها) و فعاليت افزايش يافته آنزيم‌هاي كليد مسير بيوسنتزشان (پلي‌فنيل آمونيالياز و تيروزين آمونيالياز) در برگ و ساقه استويا منجر شد. در پاسخ به تنش دماي پايين، استويا تجمع قند محلول كل، قند احياء آمينواسيد كل و پرولين را در برگ و ساقه افزايش دادند. به طور كلي، براي غلبه بر آسيب‌هاي ناشي از تنش دماي پايين، مجموعه‌اي از مكانيسم‌هاي فيزيولوژيكي و بيوشيميايي در گياه استويا فعال شد كه اين مكانيسم‌ها مي‌توانند براي شناسايي رقم‌هاي استويا مقاوم به دماي پايين استفاده شوند.

Low temperature is one of the important limiting factors of growth, development and distribution of plants. Stevia (Stevia rebaudiana) is a sweet medicinal herb that is cultivated in many parts of world and may experiences low temperature in winter. In this study, we aimed to identify physiological and biochemical changes that occur in Stevia exposed to low temperature and enable the plants to survive at low temperature. Stevia grown in vitro and incubated under controlled conditions at 5, 10 and 25 ºC for one month and then physiological and biochemical indicators in leave and shoot were measured. Low temperature decreased the contents of chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll and carotenoids in the leaves. In addition, we observed increased accumulation of hydrogen peroxide and malondialdehyde in leaves and shoot of Stevia exposed to low temperature. Low temperature increased the activities of Superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase, polyphenol oxidase and guaiacol peroxidase in leaves and shoot of Stevia. Low temperature lead to increased accumulation of secondary metabolites (phenoloc compounds, flavonoids and anthocyanins) and also increased activities of the enzymes of their biosynthesis pathway (phenylalanine ammonia lyase and Tyrosine ammonia lyase) in leaves and shot of Stevia plants. In response to low temperature, Stevia plant increased the accumulation of total soluble sugar, reducing sugar, total amino acids and proline in their leaves and shoot. In general, to cope with low temperature, Stevia evolved a variety of physiological and biochemical mechanisms that can be suggested to use for identifying cold-tolerant stevia cultivars.