اثر ريزگردها بر مولفه‌هاي فليورسانس كلروفيل و خصوصيات فتوسنتزي گياه نيشكر در اهواز

Effect of dust on chlorophyll fluorescence parameters and photosynthetic characters of sugarcane in Ahvaz

سابقه و هدف: نيشكر با نام علمي(Saccharum officinarum L.) از تيره گندميان گياهي چند ساله و بومي مناطق گرم قاره آسيا مي باشد. نسبت Fv/Fm تخميني از حداكثر عملكرد كوانتومي فتوسيستم دو است. تحت شرايط تنش،Fv/Fm كاهش مي‌يابد، اين كاهش به‌علت فعاليت كم مراكز واكنش فتوشيميايي دو و كاهش پروتيين هاي مسيول حمل الكترون آب به كلروفيلa مي‌باشد. ريزگرد باعث بستن دهانه روزنه شده و باعث افزايش دماي برگ، عدم تهويه مناسب، عدم تعرق و عدم ورود CO2 به برگ مي شود، از طرفي تجمع ريزگرد بر گياه باعث ايجاد حالت سايه بر گياه مي شود و فتوسنتز برگ را كاهش مي دهد. از آن‌جايي كه گياه نيشكر بيشترين سطح زير كشت در منطقه دارد، بنابراين مطالعه و بررسي اثر پديده ريزگرد بر اين گياه در منطقه ضروري به‌نظر مي رسد. مواد و روش‌ها: اين آزمايش با هدف مطالعه اثرات ريزگرد، در محيط كنترل شده گلخانه موسسه تحقيقات نيشكر شركت توسعه نيشكر و صنايع جانبي در سال زراعي 1393-1392 اعمال گرديد. اين آزمايش در قالب طرح بلوك هاي كامل تصادفي در چهار تكرار و چهار تيمار انجام گرفت. تيمارها شامل شاهد (بدون اعمال ريزگرد)، ماهانه يك بار، دو هفته يك بار، هفته اي يك بار اعمال ريزگرد بودند. جهت جداسازي و انجام صحيح ريزگرد روي هر تيمار، از چهار پايه فلزي ساخته شده با لوله هاي نيم اينچ گالوانيزه به ارتفاع 2 متر، طول 3 متر و عرض يك متر، استفاده شد. تيمار موردنظر توسط پلاستيك نازك شفاف پوشانده گرديد و در دو طرف بالاي آن، دو دستگاه فن كار گذاشته شد. براي كاشت، از قلمه هاي رقمCP69-1062 استفاده گرديد. در اين آزمايش، صفات Fv/Fm (بيشينه عملكرد كوانتومي فتوسيستم دو در شرايط سازگار با تاريكي)، NPQ (خاموشي غير فتوشيميايي)، qP (خاموشي فتوشيميايي)، ?PSII (عملكرد كوانتومي فتوسيستم دو در شرايط سازگار با نور)، عدد SPAD، آهنگ فتوسنتز، غلظت CO2زير روزنه اي، شار تعرق، دماي برگ و PAR، آسكوربيت، نشت الكتروليت و درصد قند محاسبه شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه ريزگرد باعث كاهش مقادير Fv/Fm، qP، ?PSII، آهنگ فتوسنتز، شار تعرق، غلظت CO2 زير روزنه اي، PAR و مقدار قند شد ولي مقادير NPQ، عدد SPAD و درجه حرارت برگ را افزايش داد. همبستگي مثبت و معني داري بين رسانايي روزنه اي با فتوسنتز، تعرق و CO2 زير روزنه اي مشاهده شد، كه نشان از محدوديت روزنه اي در ورود گازها به درون سلول داشت. در شرايط شدت نور كم در اثر اعمال ريزگردها، توليد قند كاهش معني داري نشان داد. نتايج نشان داد كه qP همبستگي بالايي با Fv/Fm نشان داد، لذا كاهش qP سبب كاهشFv/Fm شد. نتيجه‌گيري: در اثر تنش ريزگرد و كاهش ظرفيت كيينون A، انتقال الكترون به فتوسيستم يك كاهش يافت و باعث اتلاف انرژي نوراني جذب شده به شكل فليورسانس گرديد و در واقع در جريان برانگيختگي كلروفيل، NPQبر qP غلبه داشت و لذا عملكرد كوانتومي فتوسنتز، كاهش و دماي برگ به سبب بسته شدن روزنه‌ها و كاهش هدايت روزنه اي، افزايش يافت و تلفات انرژي به شكل نور و گرما، افزايش پيدا كرد. كاهش قند به‌اين دليل است كه بسياري از آنزيم هاي درگير در احياي قندها طي چرخه كالوين صرفاَ با شدت نور مناسب، فعال مي گردند. با توجه به اين‌كه مولفه Fv/Fm بيشترين همبستگي را با اغلب صفات مورد بررسي طي تنش نشان داد، لذا مي توان از آن به‌همراه qP و NPQ به‌عنوان شاخص هاي بررسي گياه نيشكر تحت تنش ريزگرد بهره گرفت.

Background and Objectives: Sugarcane (Saccharum officinarum L.) is from poaceae trible and perennial native plant of Asia continent warm areas. Ratio Fv/Fm estimates the maximum quantum yield of photosystem II. Under conditions of stress Fv/Fm decreased, this decreasing is due to low activity of reaction of photosynthesis centers and reducing of proteins that are responsible for water electron transport to chlorophyll a. Dust closed the pore openings and increased leaf temperature, lack of heat exchange, lack of transpiration and loss of the entry of CO2 to leaves, on the other hand dust accumulation on plant also creates a shadow on plant and decreases leaf photosynthesis. Since the maximum area under cultivation of sugarcane is in the region, studying the effects of dust on this growing phenomenon in the region seems to be necessary. Materials and methods: This study aimed to examine the effects of dust, in a controlled environment greenhouse Development Research Institute of sugarcane in the 2013-2014. In this experiment, dust courses and various concentrations of artificially applied. The experimental design was a randomized complete block design with 4 replications and 4 treatments. Treatments were: control (without dust), once a month, twice week, weekly dust apply. To isolate and correct actions dust on each treatment, the stool is made of metal with a half-inch galvanized pipe to a height of 2 meters, 3 meters in length and a width of one meter, was applied. The stool was covered by a thin translucent plastic all interior and on both sides of it. The planting of cuttings CP69-1062 was used. Values of Fv/Fm (maximum quantum yield), NPQ (non photochemical quenching), qP (photochemical quenching), ?PSII (efficiency of Photosystem two), SPAD number, photosynthesis rate, transpiration, leaf temperature, under stomatal CO2 concentration, electrolyte leakage, ascorbate levels, PAR and sugar content were measured. Results: The results showed that the dust decreases the values of Fv/Fm, qP, ?PSII, photosynthesis rate, transpiration flux, under stomatal CO2 concentration, PAR and sugar content but increases the amount of NPQ, SPAD number and leaf temperature. A significant positive correlation between stomatal conductivity with photosynthesis, transpiration and CO2 under stomata were observed that showed restrictions on the entry of gases into the cell. Sugar production showed a significant decline. qP had highly correlated with Fv/Fm, and qP reducing, cause to reduce Fv/Fm. Conclusion: The result of dust stress and reducing of QA capacity, electron transfer into photosystem I reduced and causes a loss of light energy absorbed in the form of chlorophyll fluorescence excitation. In fact, during the excitation of chlorophyll, NPQ prevailed qP, and therefore, the quantum yield of photosynthesis reduced and the temperature of leaf increased because of stomatal closure and reduction stomatal conductivity and losses of energy in the form of light and heat grew. Sugar decreases because many enzymes involved in the sugars revival of the Calvin cycle are activated only with appropriate light intensity. Since the Fv/Fm component showed the highest correlation with most of the measured characters, so it can be used as a criteria along to the qP and NPQ for sugarcane studies under dust stress.