Effects of Rhizobium inoculation on Trifolium resupinatum antioxidant system under sulfur dioxide pollution

اثرات تلقيح ريزوبيوم بر سيستم آنتي‌اكسيداني گياه شبدر تحت آلودگي گاز دي ‌اكسيد گوگرد

مقدمه: ريزوباكتري‌هاي محرك رشد گياه، باكتري‌هاي مفيدي هستند كه مي‌توانند سبب مقاومت گياهان به تنش‌هاي مختلف شوند. يكي از اين تنش‌ها، آلودگي SO2 هوا است. دي‌اكسيدگوگرد به عنوان يك آلاينده آسيب‌رسان قوي هوا شناخته شده كه رشد گياهان را محدود مي‌كند. هدف از اين مطالعه ارزيابي اثرات تلقيح باكتريايي با ريزوبيوم استاندارد و بومي بر رشد ريشه و فعاليت و كارايي آنتي‌اكسيدان‌هاي شبدر ايراني تحت آلودگي SO2 هوا است. مواد و روش‏‏ها: در اين پژوهش، گياهان 31 روزه (تلقيح‌شده و تلقيح‌نشده با ريزوبيوم) در معرض غلظت‌هاي مختلف گاز SO2 (صفر به عنوان شاهد، 5/0، 1، 5/1 و ppm 2) به مدت 5 روز متوالي و هر روز 2 ساعت قرار گرفتند. نتايج: نتايج نشان داد كه غلظت‌هاي مختلف SO2 اثرات معني‌داري بر وزن ريشه و سيستم آنتي‌اكسيدانتي شبدر دارد. با افزايش غلظت SO2، به طور معني‌داري نسبت به كنترل وزن تر و خشك كاهش، ميزان فعاليت آنتي‌اكسيداني (I% ) افزايش، ظرفيت آنتي‌اكسيداني (IC50)كاهش و فعاليت SOD، CAT و GPX افزايش يافت. تلقيح شبدر با ريزوبيوم بومي و استاندارد وزن ريشه را افزايش داد و اثر معني‌داري بر فعاليت و كارايي آنتي‌اكسيدانت‌ها نشان نداد؛ ولي اثرات متقابل تلقيح ريزوبيومي و تيمار SO2 بطور معني‌داري اثرات منفي غلظت‌هاي بالاي گاز را بر رشد ريشه، فعاليت و كارايي آنتي‌اكسيدان‌ها كاهش داد. شدت تغيير سيستم آنتي‌اكسيدانتي تحت تنش آلودگي SO2 در گياهان تلقيح‌شده كمتر از گياهان تلقيح‌ نشده بود. بحث و نتيجه‏گيري: در نتيجه، افزايش غلظتSO2 سبب كاهش وزن ريشه، افزايش فعاليت و كارايي آنتي‌اكسيدانتي شبدر شد. تلقيح با ريزوبيوم با افزايش رشد ريشه، اثرات آلودگي SO2 بر سيستم آنتي‌اكسيداني را كاهش مي‌دهد. واژه‏هاي كليدي: آلودگي SO2، ريزوبيوم، شبدر، فعاليت آنتي‌اكسيدانت، كارايي آنتي‌اكسيدانت

Introduction: Plant growth stimulating rhizobacteria are beneficial bacteria that can cause resistance to various stresses in plants. One of these stresses is SO2 air pollution. SO2 is known as a strong damaging air pollutant that limits growth of plants. The aim of this study is evaluation of the effects of bacterial inoculation with native and standard Rhizobium on Persian clover root growth and antioxidants activity and capacity under air SO2 pollution. Materials and methods: In this study, 31 days plants (no-inoculated and inoculated with two strains of Rhizobium) exposed to the different concentrations of SO2 (0 as a control, 0.5, 1, 1.5 and 2 ppm) for 5 consecutive days and 2 hours per day. Results: Results showed different concentrations of SO2 had a significant effect on Persian clover root weight and antioxidant system. Increasing SO2 stress decreased root fresh and dry weight and antioxidant capacities (IC50) and increased antioxidant activities (I%) of Persian clover leaves significantly in comparison to the control plants (under 0 ppm) and increased SOD, CAT and GPX activity. Inoculation of Persian clover plants with native and standard Rhizobium increased root weight and did not show a significant effect on antioxidants activity and capacity, but interaction between Rhizobium inoculation and SO2 treatment reduced significantly the stress effects of high concentration of SO2 on root growth and antioxidants activity and capacity. In fact, level of this change of root growth and antioxidant system under SO2 pollution stress in inoculated plants was lower than in the non-inoculated plants. Discussion and conclusion: As a result, an increase in SO2 concentration caused a decrease in root weight, increase in antioxidants activity and capacity of Persian clover. Inoculation with Rhizobium strains could alleviate the effect of SO2 pollution on antioxidant system by effects on root growth.