اثرات محلول پاشي سديم نيترو پروسايد بر فعاليت آنزيم هاي آنتي اكسيدانت و عملكرد ماده موثره ماريتيغال تحت تنش خشكي

Exogenous Sodium nitroprusside application on the antioxidant enzymes activity and active substance yield in milk thistle under drought stress

سابقه و هدف: ماريتيغال گياه دارويي است كه براي توليد سيليمارين و روغن كشت مي‌شود. سيليمارين تركيبي از فلاونوليگنان‌هاي مختلف مي‌باشد كه براي درمان بيماري‌هاي كبدي و بسياري از بيماري‌هاي ديگر مورد استفاده قرار مي‌گيرد. تنش‌ خشكي در اين گياه ضمن كاهش عملكرد دانه، عملكرد متابوليت‌هاي ثانويه را نيز تحت تاثير قرار مي‌دهد. اين پژوهش به منظور بررسي اثرات سديم نيتروپروسايد بر فعاليت آنزيم‌هاي آنتي اكسيدانت و عملكرد ماده موثره ماريتيغال در شرايط كمبود آب انجام شد. مواد و روشها: آزمايش به صورت كرت‌هاي دو بار خرد شده در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي با سه تكرار در مزرعه تحقيقاتي دانشگاه زنجان در سال 1392 انجام گرفت. در اين آزمايش سديم نيتروپروسايد (SNP) در سه سطح صفر، 100 و 200 ميكرومول در ليتر بعنوان فاكتور اصلي، تنش خشكي در سه سطح شاهد، قطع آبياري از مرحله ساقه‌روي و قطع آبياري از مرحله گرده‌افشاني بعنوان فاكتور فرعي و دو ژنوتيپ ماريتيغال (مجاري و ساري) بعنوان فاكتور فرعي‌فرعي در نظر گرفته شدند. صفات اندازه‌گيري شامل فعاليت آنزيم‌هاي كاتالاز، پراكسيداز و آسكوربات پراكسيداز، محتواي نسبي آب برگ، پايداري غشاء سلولي، درصد و عملكرد سيليمارين و عملكرد دانه بود. يافته‌ها: تنش خشكي از مرحله ساقه‌روي محتواي نسبي آب برگ و از هر دو مرحله قطع آبياري پايداري غشاء سلولي را كاهش داد، در صورتيكه محلول‌پاشي با سديم نيترو پروسايد از كاهش بيشتر محتواي نسبي آب برگ در شرايط تنش جلوگيري و پايداري غشاء سلولي را بهبود داد. قطع آبياري از مرحله ساقه‌روي فعاليت آنزيم كاتالاز را در هر دو ژنوتيپ بطور معني‌داري افزايش داد، در حاليكه فعاليت آنزيم پراكسيداز و آسكوربات پراكسيداز را در رقم مجاري كاهش و در اكوتيپ ساري فعاليت آسكوربات پراكسيداز را افزايش و بر فعاليت پراكسيداز تاثيري نداشت. كاربرد SNP فعاليت آنزيم‌هاي آنتي اكسيدانت را در رقم مجاري بطور معني‌داري بوِيژه در مرحله تنش ساقه‌روي افزايش داد، اما در اكوتيپ ساري فقط در تنش گرده‌افشاني سبب افزايش فعاليت آنزيم آسكوربات پراكسيداز گرديد در صورتيكه در تنش ساقه‌روي سبب كاهش معني‌دار آنزيم كاتالاز شد و تاثيري نيز بر فعاليت آنزيم پراكسيداز نداشت. با افزايش شدت تنش محتواي سيليمارين دانه بطور معني‌داري افزايش يافت، ولي تاثيري بر عملكرد سيليمارين نداشت. كاربرد 100 ميكرومولار SNP اثر افزايشي بر درصد سيليمارين دانه داشت و نيز عملكرد سيليمارين را در هر دو مرحله قطع آبياري نسبت به گياهاني كه فقط تحت تيمار خشكي بودند بهبود داد. همچنين عملكرد دانه تحت تاثير تنش بطور معني‌داري كاهش پيدا نمود در حالي كه اين كاهش با محلول‌پاشي 100 ميكرومولار SNP در مرحله تنش ساقه‌روي و گرده‌افشاني جبران گرديد. نتيجه‌گيري: نتايج اين تحقيق نشان داد كه محلول‌پاشي گياهان با SNP بويژه در سطح 100 ميكرومولار با افزايش فعاليت آنزيم‌هاي آنتي اكسيدانت و بهبود كارايي مصرف آب و تروايي غشاء سلولي از افت عملكرد دانه در شرايط كمبود آب جلوگيري و درصد و عملكرد ماده موثره ماريتيغال را افزايش مي‌دهد.

Background and objectives: Milk thistle is a medicinal plant that is cultivated for the production of silymarin and oil. Silymarin composed of a different flavonolignans that have been used in treating liver disorders and other diseases. Although grain yield in the milk thistle decreases under drought stress, it may influenced on secondary metabolites yield. This study was conducted to investigate the effects of sodium nitroprusside on the enzymes antioxidant activity and active substance yield in milk thistle in the water deficit conditions. Materials and Methods: The experiment was conducted in split-split plot restriction in a randomized complete block design with three replications. Foliar spray with sodium nitroprusside (SNP) at three levels of 0,100 and 200 µmol l–1 was considered as the main factor, while drought stress at three levels of control, withholding of irrigation at stem elongation and withholding of irrigation at anthesis stage were regarded as secondary factors. Finally two genotypes of milk thistle (Hungarian and Sari) comprised the sub-sub factors. Measured traits were catalase, ascorbate peroxidase and peroxidase enzymes activity, RWC, cell membrane stability, silymarin yield and content and grain yield. Results: Drought stress decreased leaf relative water content since stem elongation and cell membrane stability during both times of withholding irrigation. Moreover, exogenous of sodium nitroprusside prevented from a further reduction RWC in stress conditions and improved cell membrane stability. Withholding irrigation enhanced catalase enzyme activity during stem elongation stage in both genotypes, While, drought stress in the Hungarian cultivar peroxidase and ascorbate peroxidase activity decreased and in Sari ecotype ascorbate peroxidase activity increased and had no effect on the peroxidase activity. Application of SNP in in the Hungarian cultivar particularly at the time of stem elongation stress significantly increased enzymes antioxidant activity. However in Sari ecotype, only led to a significant increase of ascorbate peroxidase activity during anthesis stress while, it caused a significant decrease in catalase in the stage of stem elongation stress and did not have any effect on peroxidase activity. By increasing the intensity of stress, silymarin content increased, but had no influence on the silymarin yield. Application of up to 100 µM SNP had a increasing effect in silymarin content and improved silymarin yield in both withholding irrigation stages than plants which were solely under drought stress and did not receive SNP. Also drought stress significantly decreased grain yield while this decrease was compensated by exogenous application of 100 µM SNP in the stages of stem elongation and anthesis stress. Conclusion: The results showed that SNP foliar application, particularly at the level of 100 µM increased activity of antioxidant enzymes and improved water use efficiency and stability of cell membrane. Hence prevented grain yield drop in water deficit conditions and enhanced milk thistle's active substance yield and content.