نوع مقاله : پژوهشی- فارسی
نویسندگان
گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم و فناوری های همگرا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
As one of the most important agricultural products, wheat needs care and protection from various pests and diseases. The use of chemical pesticides has led to environmental problems, so the use of biological pesticides has been considered. Therefore, the aim of this study is to observe the antifungal effect of bioactive cyanobacterial compounds from Alborzia kermanshahica on pathogenic fungi of wheat plant. The amount of biomass produced by A. kermanshahica after 30 days of cultivation was measured to be 15.2 mg/ml. The amount of phenolic and alkaloid compounds in the extract of this cyanobacterium was 97.7 and 9.24 mg/g, respectively. The results showed that the fungus Phytophthora nicotianae var showed the highest sensitivity to the cyanobacterial extract (20 mg/ml) of A. kermanshahica (p<0.05), so that its sensitivity was 1.14 times higher than that of Aspergillus terreus. The cyanobacterial extract was able to significantly reduce fungal activity and malondialdehyde production against P. nicotianae var by 1.15 times more than A. terreus and control hydrogen peroxide production by 1.65 times more. The reduction in infection intensity of the stems of plants infected with P. nicotianae var using the cyanobacterial extract was 2.66 times higher than that of plants infected with A. terreus. Also, the reduction in pathogenicity intensity in plants infected with P. nicotianae var was 1.23 times higher compared to A. terreus with cyanobacterial extract. The activities of the enzymes superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase were also observed to be 1.06 and 1.33 times higher in plants infected with P. nicotianae var than in plants infected with A. terreus. The antioxidant activity of the cyanobacterial extract against P. nicotianae var was also reported to be 1.1 times higher than that of Aspergillus terreus. These results show that A. kermanshahica extract can be used as an effective antifungal agent to protect wheat and other agricultural products.
کلیدواژهها [English]
مقدمه
گندم (Triticum L.) یکی از محصولات مهم کشاورزی و اقتصادی است. حفاظت از محصولات زراعی بهویژه گندم در برابر عوامل زنده و غیرزنده برای بهبود بهرهوری کشاورزی اهمیت بسیاری دارد. برخی از گیاهان دارای مکانیسمهای دفاعی و مقاومتی طبیعی هستند؛ با این حال، برای دستیابی به بهرهوری بلندمدت، نیاز به استفاده از عوامل محافظتی خارجی در محصولات کشاورزی احساس میشود (1). تولیدکنندگان عمدتاً بهمنظور دستیابی به حداکثر بهرهوری و تولید محصولات با کیفیت، از کودهای معدنی و آفتکشها بهره میبرند؛ اما استفاده بیشازحد از مواد شیمیایی در کشاورزی برای کنترل بیماریها و آفات، به آلودگی محیط زیست منجر شده است. همچنین نگرانیهایی که توسط رقبای تولیدکنندگان آفتکشهای شیمیایی دربارة مضرات این مواد ایجاد شده، بهطور چشمگیری نگرش عمومی را نسبت به استفاده از سموم شیمیایی در کشاورزی تغییر داده است. این نگرانیها نسبت به استفاده از آفتکشها بهعنوان یک روش پیشگیرانه، موجب افزایش تمایل به استفاده از جایگزینهای آفتکشهای زیستی در برابر پاتوژنهای گیاهی شده است (2). آفتکشهای زیستی معمولاً دارای خواص ضدمیکروبی، آنتیاکسیدانی، ضدویروسی یا ضدقارچی هستند و افزون بر اینکه گیاهان را در برابر عوامل بیماریزا محافظت میکنند، رشد آنها را نیز تقویت میکنند (1).
قارچها بهعنوان عوامل اصلی بیماریزا، بهویژه در بیماریهای نقص ایمنی و سایر بیماریهای جدی از سال ۱۹۸۰ به بعد شناخته شدهاند. با توجه به هزینه بالا و عوارض جانبی داروهای ضدقارچی، محققان بهدنبال ترکیبات جدید و مؤثر با کمترین سمیت هستند (1). Alternaria alternataبهعنوان یک پاتوژن جدی گندم شناخته میشود که خسارات زیادی به محصولات مختلف وارد میکند. این قارچ بیش از ۲۷۵ گونه دارد و A. alternata گونه غالب در اکثر خاکها و بافتهای گیاهی است. این قارچ بهطور جهانی به غلات، گیاهان زینتی، سبزیجات و میوههایی مانند سیب، مرکبات و هلو حمله میکند (3). آلترناریا با ایجاد لکههایی بر روی برگها و قسمتهای سبز گیاه، باعث کاهش فتوسنتز میشود (3). این قارچ با تولید آنزیمهای سلولاز و پکتینمتیلگالاکتوروناز دیواره سلولی گیاهان را تخریب میکند و با تولید اسید آلترناریک، سلولهای میزبان را از بین میبرد و مواد مغذی مورد نیاز خود را جذب میکند. برخی از جدایههای این قارچ غیربیماریزا هستند و بهعنوان ساپروفیت یا اندوفیت بر روی سطح و داخل بافتهای گیاهی رشد میکنند (4).A.terreus برخلاف سایر گونههای Aspergillus، نقش بالقوهای در بیماریزایی و انتشار آلودگی دارد. این قارچ تعداد زیادی متابولیتهای ثانویه و مایکوتوکسینها تولید میکند؛ اگرچه تولید این مواد در شرایط طبیعی هنوز بهخوبی بررسی نشده است (5). علاوه بر این، A. terreus مایکوتوکسینهایی مانند سیتروویریدین، پاتولین، سیترینین و گلیوتوکسین تولید میکند (6). P. nicotianae var نیز یکی از پاتوژنهای مهم گیاهی است که باعث پوسیدگی ریشه، ساقه و میوه گیاهان میشود و میتواند به گیاهانی مانند گوجهفرنگی، تنباکو و برخی گیاهان زینتی آسیب برساند (7).
با توجه به اهمیت این موضوع، ترکیبات زیستفعال موجود در سیانوباکتریها بهعنوان کاندیدهای بالقوه برای مقابله با قارچهای بیماریزا درخور توجه قرار گرفتهاند (8). سیانوباکتریها با تولید ترکیباتی مانند فنولها، پلیساکاریدها و مواد شبه هورمونی میتوانند محافظت کافی از گیاهان در برابر عوامل زیستی و غیرزیستی، ایجاد و رشد گیاهان را نیز تقویت کنند (9, 10). ترکیبات ضدقارچی تولیدشده توسط سیانوباکتریهای مختلف شامل فیشرلین A، هاپالیندول و کارازوستاتین هستند که خواص ضدقارچی خود را علیه گونههای مختلف قارچی نشان دادهاند.
مطالعات متعددی نشان دادهاند سیانوباکتریها با تولید ترکیبات بیواکتیو میتوانند اثرات مثبتی بر گیاهان داشته باشند؛ برای مثال، سیانوباکتریها میتوانند با تولید هورمونهای گیاهی مانند اکسینها و سیتوکینینها به رشد و توسعه گیاهان کمک کنند. همچنین، آنها میتوانند با افزایش دسترسی گیاهان به مواد مغذی ازطریق تشکیل همزیستی با ریشهها، به بهبود سلامت و باروری خاک کمک کنند. همچنین پژوهشها نشان دادهاند استفاده از سویه سیانوباکتری Calothrix elenkenii (کالوتریکس الینکنی) در مزارع برنج غرقابی منجر به افزایش سطح بیان برخی از آنزیمهای دفاعی گیاه شده است. این نتایج نشاندهندة تأثیر مثبت عصاره سیانوباکتری در بهبود پاسخ دفاعی گیاه در برابر تنشهای محیطی هستند (11).
استفاده گسترده از آفتکشهای شیمیایی به مشکلات زیستمحیطی و به ایجاد مقاومت در پاتوژنها منجر میشود؛ بنابراین، جایگزینی این مواد با آفتکشهای زیستی مانند ترکیبات سیانوباکتری میتواند رویکردی پایدار و مؤثر برای کنترل آفات و بیماریهای گیاهی باشد. بهعلاوه، برخی از پژوهشها نشان دادهاند سیانوباکتریها میتوانند با تولید ترکیباتی نظیر فنولها و پلیساکاریدها موجب تقویت دفاع گیاهان در برابر عوامل بیماریزا شوند. نگرانیها دربارة مضرات آفتکشهای شیمیایی، بهویژه باقیماندن آنها روی محصولات کشاورزی، شامل آسیب به سلامت انسان و آلودگی محیط زیست است. ماندگاری این مواد به عوامل محیطی و شیمیایی بستگی دارد و ممکن است حتی پس از شستوشو یا پختوپز نیز باقی بمانند. همچنین، استفاده گسترده از آفتکشها منجر به مقاومت آفات و افزایش خطرات سلامتی مانند مسمومیت و بیماریهای جدی میشود. این تأثیرات منفی تمایل به استفاده از جایگزینهای زیستی در مدیریت آفات را افزایش داده است که علاوه بر کاهش آسیبهای زیستمحیطی، میتواند عملکرد محصولات کشاورزی را بهبود بخشند (12).
پژوهشهایی دیگر توسط Hsiao و همکاران انجام شده است که جلبکهای دریایی منابع غنی از ترکیبات زیستی هستند (13). در این راستا، جلبک سبز Ulva lactuca بهعنوان محیطی مناسب برای جداسازی قارچ A. terreus NTU24 انتخاب شد. نتایج این پژوهش نشان میدهند وجود جلبک بهطور چشمگیری تولید ترکیبات فعال زیستی جدید و فعالیتهای ضدمیکروبی این قارچ را افزایش میدهد؛ بهویژه، جلبک به تولید ترکیبات منحصربهفردی همچون aspulvinone S–V کمک میکند و فعالیتهای ضدالتهابی محصولات تخمیرشدة قارچ را بهبود میبخشد. این یافتهها بر تأثیر مثبت جلبک بر تولید متابولیتهای ثانویه و فعالیتهای زیستی قارچ تأکید میکنند. همچنین، Chepsergon و همکاران تأثیر عصاره جلبک سیانوباکتری Desmonostoc alborizicum بر P. nicotianae var, Alternaria alternata, Fusarium oxysporum و A. terreus را بررسی کردهاند (14). در این مطالعه، عصاره جلبک سیانوباکتری بهعنوان یک عامل ضدقارچی مؤثر در مقابله با این قارچها استفاده شد. نتایج نشان دادند این عصاره میتواند فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی را در گیاهان آلوده بهبود بخشد و آسیبهای ناشی از این قارچها را کاهش دهد. این یافتهها نشاندهنده پتانسیل عصاره جلبک در کنترل عفونتهای قارچی و تقویت سیستم دفاعی گیاهان هستند.
با توجه به اینکه در مطالعه نوروزی و همکاران، توانایی ضدمیکروبی نانوذرات بیوسنتزشده توسط سویه A. kermanshahica بسیار چشمگیر بود (15)، در این مطالعه سعی شده است تأثیر ضدقارچی ترکیبات بیواکتیو اگزوپلیساکاریدهای سیانوباکتری A. kermanshahica در کنترل بیماریهای ناشی از قارچهای P. nicotianae var و A. terreus در گیاه گندم ارزیابی شود. در این مطالعه، قابلیت این ترکیبات بهعنوان جایگزینهای زیستی کارآمد برای آفتکشهای شیمیایی نیز بررسی و تأثیر آنها در کاهش شدت آلودگی و بیماریزایی قارچها، تقویت فعالیت آنزیمهای دفاعی مانند سوپراکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز و بهبود سلامت گیاه گندم ارزیابی میشود. نتایج بهدستآمده میتوانند به ارائه راهکارهای مؤثر برای حفاظت پایدار محصولات کشاورزی منجر شوند.
مواد و روشها
کشت سویه سیانوباکتری
سویه سیانوباکتری A. kermanshahica از مجموعه کشت سیانوباکتریهای دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات هرباریوم البرز، دریافت و در محیط کشت مایع Z8 کشت شد (16). سویه مدنظر برای اولینبار بهعنوان جنس جدید از مزارع استان کرمانشاه جداسازی و خالصسازی شد. ترکیبات محیط کشت Z8 شامل چهار محلول استوک است: محلول استوک شماره 1 (MgSO4·7H2O، CaCl2·2H2O و NaCl)، محلول استوک شماره 2 (K2HPO4 و Na2CO3)، محلول استوک شماره 3 (FeCl3·6H2O) و محلول استوک شماره 4 (ترکیباتی نظیر Na2WO4·2H2O، (NH4)6Mo7O24·4H2O، KBr، KI، AgSO4·7H2O، Cd(NO3)2·4H2O، Co(NO3)2·6H2O، CuSO4·5H2O، NiSO4·6H2O، Cr(NO3)3·9H2O و V2O5) که بهعنوان منابع مغذی برای رشد سیانوباکتریها عمل میکنند. ارلنهای حاوی محیط کشت در اتاقک رشد با دمای 28 درجه سانتیگراد و روشنایی ممتد فلورسنت با شدت μE/m2/s 300 قرار داده شدند و بهمدت 30 روز نگهداری شدند. در طول 30 روز، حداکثر مقدار اگزوپلیساکاریدها در سلولهای سیانوباکتریها تولید میشود که منبع ترکیبات مؤثر ضدقارچی هستند. به بیان دیگر، در طول دوره 30 روزه کشت، حداکثر تولید بیومس و متابولیتهای بیواکتیو حاصل میشود. این زمان به سیانوباکتریها اجازه میدهد به مرحله رشد بهینه برسند و تولید ترکیبات مؤثر را افزایش دهند (17).
سنجش میزان وزن خشک، ترکیبات فنلی و آلکالوئیدی
وزن خشک بیومس ازطریق فیلترکردن سوسپانسیونها با فیلترهای واتمن و خشککردن آنها در دمای 100 درجه سانتیگراد تا رسیدن به وزن ثابت اندازهگیری شد. پس از سردشدن فیلترها در دسیکاتور، وزن خشک به میلیگرم بر لیتر سوسپانسیون محاسبه شد (18).
برای تعیین ترکیبات فنلی، 1 میلیلیتر از کشتهای فیلترشده به محلول کربنات سدیم و معرف فولین - سیوکالتیو اضافه شد. پس از 20 دقیقه واکنش در دمای اتاق، میزان جذب در طول موج 127 نانومتر با استفاده از اسپکتروفتومتر اندازهگیری شد. غلظت فنلها با استفاده از منحنی کالیبراسیون با اسید گالیک محاسبه شد؛ درنهایت، ترکیبات فنلی با استفاده از کروماتوگرافی گازی- جرمی(GC-MS) [1] شناسایی شدند. نمونهها پس از فیلترکردن ازطریق غشای 45/0 میکرومتر، به دستگاه کروماتوگرافی تزریق شدند و جداسازی با ستون ODS Hypersil[2] و فازهای متحرک متانول - اسید استیک - آب بهصورت گرادیانی انجام شد. ترکیبات براساس زمان ماند و طیفUV-Vis [3] شناسایی و با استانداردهای شناختهشده مقایسه شدند (19).
برای تخمین ترکیبات آلکالوئیدی، بیومس سیانوباکتریایی در اتانول حاوی اسید استیک گلاسیال استخراج شد. پس از اختلاط و کاهش حجم محلول، هیدروکسید آمونیوم به آن اضافه شد تا رسوب آلکالوئیدها تشکیل شود. رسوبها خشک شدند و میزان آلکالوئیدها با محاسبه اختلاف وزن نمونهها قبل و بعد از استخراج تعیین شد. آنالیز آلکالوئیدها با کروماتوگرافی گازی - جرمی (GC-MS) انجام شد. جداسازی با ستون RP-C18[4] و فازهای متحرک شامل اسید فرمیک و استونیتریل بهصورت گرادیانی صورت گرفت. شناسایی ترکیبات براساس شدت یونهای مولکولی و شبه مولکولی و شدت پیکهای یونی با استانداردها مقایسه شد (19).
جداسازی اگزوپلیساکاریدها
اگزوپلیساکاریدها پس از 30 روز کشت سویه سیانوباکتری استخراج شدند. سلولها از محیط کشتها با استفاده از سانتریفیوژ با سرعت بالا (g 20000) برای 45 دقیقه در 10 درجه سانتیگراد جدا شدند. پس از جداشدن سلولها، مایع رویی که حاوی پلیساکاریدیهای آزادشده است، به یک ارلن جدید منتقل و 700 میلیلیتر استون 80 درصد به آن اضافه شد و تمام شب در 4 درجه سانتیگراد برای رسوبگیری حفظ شد. پس از گذشت 18 ساعت، رسوب حاصله در g 1200 برای 10 دقیقه، سانتریفیوژ و سپس در آب دیونیزه حل شد. نمونه حاصل در 4 درجه سانتیگراد به مدت 18 ساعت با آب مقطر دیالیز شد. بیومسها در انکوباتور 105 درجه سانتیگراد خشک شدند (20).
ارزیابی فعالیت ضدقارچی اگزوپلیساکارید استخراجشده
قارچهای بررسیشده در این مطالعه شامل P. nicotianae var و A. terreus بودند. این قارچها روی محیط آگار دکستروز سیبزمینی کشت داده شدند و پس از کشت، به مدت 7 روز در دمای 25 درجه سانتیگراد در انکوباتور قرار گرفتند. برای تعیین فعالیت ضدقارچی، از غلظتهای 1، 5، 10 و 20 میلیگرم بر میلیلیتر اگزوپلیساکارید استفاده شد. رشد شعاعی قارچها از روز اول تا روز پنجم، ثبت و قابلیت درصد مهار اگزوپلیساکارید مستخرج سیانوباکتری A.kermanshahica در مقابل قارچها با استفاده از معادله (1) محاسبه شد (16, 21).
I: درصد مهار رشد قارچی با اگزوپلیساکارید سیانوباکتری، C: درصد کنترل و T: رشد شعاعی قارچها (21).
کشت بذر گندم
در ابتدا بذرهای گندم با استفاده از ۱/۰ درصد HgCl2 به مدت 10 دقیقه استریل شدند و سپس به مدت 48 ساعت در انکوباتور با دمای 28 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. بذرهای جوانهزده بهطور جداگانه در 10 گلدان پلاستیکی (یک گیاه در هر گلدان) کاشته شدند که حاوی محلول هوگلند (شرکت بیوزیست فناوران پویان) بودند و در فیتوترون با دمای 23 درجه سانتیگراد، رطوبت نسبی 75-70 درصد، شدت نور 130-110 میکرومول بر مترمربع در ثانیه و دوره نوری 15 ساعت روشنایی و 9 ساعت تاریکی برای تحریک جوانهزنی قرار گرفتند. بذرهای جوانهزده سالم، انتخاب و سه بذر در هر گلدان کاشته شدند. آزمایشها در گلخانهای با دماهای روزانه 30-25 درجه سانتیگراد و شبانه 16 درجه سانتیگراد و دوره نوری 12 ساعت روشنایی و 12 ساعت تاریکی انجام شد. گلدانها هر دو روز یکبار آبیاری شدند. استفاده از کلرید جیوه (HgCl₂) بهعنوان ضدعفونیکننده، بهمنظور استریلکردن بذرها بهدلیل اثر قوی آن در از بین بردن میکروارگانیسمهای مضر و بیماریزا بوده است. با اینکه میتوان از ترکیبات با سمیت کمتر نیز استفاده کرد، کلرید جیوه در این مطالعه انتخاب شد تا اطمینان حاصل شود بذرها برای مراحل بعدی تحقیق عاری از آلودگی هستند (22).
آلودگی با قارچ
قبل از کاشت بذرها، محیط کشت با سوسپانسیون اسپور آلوده شد. به این ترتیب، اسپورها از کشت یک هفتهای قارچ روی محیط کشت PDA[5] در یک محیط کاملاً استریل جدا شدند و غلظت سوسپانسیون به ۱۰5 اسپور در هر میلیلیتر تنظیم شد. سپس ۵۰ میلیلیتر از سوسپانسیون اسپور به هریک از گلدانهایی با قطر ۱۵ سانتیمتر، اضافه و با بستر مخلوط شد (23).
آزمایشات تلقیح با اگزوپلیساکارید سیانوباکتری
در مرحله V3 (هفته دوم رشد)، گیاهان گندم که با محلول یک میلیلیتری اگزوپلیساکارید A. Kermanshahica و غلظت 20 میلیگرم بر میلیلیتر بهازای هر گیاه اسپری شدند. سپس گیاهان گندم به 8 گروه تقسیم شدند (شکل 1):
اندازهگیری غلظت مالون دیآلدئید در مقابل قارچهای بیماریزای گندم P. nicotianae var و A. terreus
ابتدا 3/0 گرم از بافت گیاه گندم وزن شد و در هاون چینی بـا 5 میلـیلیتـر اسـید تـریکلرواسـتیک 1/0 درصد ساییده شد. این آزمایش در چهار گروه مختلف انجام شد. محلول عصـاره و تریکلرواستیک اسید در سانتریفیوژ به مدت 10 دقیقه با سرعت rpm 4000 سانتریفیوژ شد. سوپرناتانت از پلیت جدا شد و به 1 میلیلیتر از آن معرف تیوباربیتوریک اسید 5 درصد اضافه شد. محلول حاصل در بنماری با دمای 90 درجه سانتیگراد بهمدت 30 دقیقه قرار گرفت و پس از سردشدن توسط اسپکتروفتومتر در طول موج 530 نانومتر شدت جذب خوانده و گزارش شد. ماده مدنظر برای جذب در این طول مـوج کمـپلکس قرمـز - نارنجی (MDA-TBA)[6] است (24).
شکل 1: تصاویر گیاه گندم در تیمارهای مختلف (a) کشت گیاهان گندم (b) تلقیح عصاره سیانوباکتری (c) تلقیح قارچ (d) گیاهان گندم آلوده به قارچ همراه با عصاره سیانوباکتری (تظاهرات قارچی مشاهده نشده است (e) گیاه آلوده به قارچ A. terreus بدون عصاره سیانوباکتری (f) گیاه آلوده به قارچ P. nicotianae var بدون عصاره سیانوباکتری
اندازهگیری غلظت پراکسید هیدروژن (H2O2) در مقابل قارچهای بیماریزای گندم P.nicotianae var و A. terreus
اندازهگیری غلظت پراکسید هیدروژن (H2O2) در چهار گروه مختلف انجام شد. ابتدا محلولهای اسید تریکلرو استیک 1 درصد، یدید پتاسیم 1 مولار و بافر فسفات پتاسیم 10 میلیمولار (pH=7) تهیه شدند. 3/0 گرم برگ گیاه در نیتروژن مایع، ساییده و با 2 میلیلیتر بافر فسفات مخلوط و سانتریفیوژ شد. سپس 1 میلیلیتر اسید تریکلرو استیک، اضافه و مجدداً سانتریفیوژ شد. به 5/0 میلیلیتر محلول رویی، 5/0 میلیلیتر بافر فسفات و 1 میلیلیتر یدید پتاسیم افزوده شد. محلولهای استاندارد H2O2 با غلظت 2-10 میلیمولار، تهیه و نمودار استاندارد رسم شد. جذب نمونهها در طول موج 390 نانومتر با اسپکتروفتومتر اندازهگیری و گزارش شد (5).
شدت بیماری ساقه گیاه گندم به قارچهای A. terreus و P. nicotianae var
شدت بیماری ساقههای گیاه گندم بهصورت میانگین درصد مناطق عفونیشده در روزهای 0، 15 و 30، ارزیابی و براساس یک مقیاس 0 تا 4 بیان میشود. در این مقیاس، عدد 0 نشاندهندة عدم وجود عفونت، عدد 1 به معنای عفونت در 1 تا 25 درصد از ساقهها، عدد 2 نشاندهندة عفونت در 26 تا 50 درصد از مناطق ساقه، عدد 3 بیانکنندة عفونت در 51 تا 75 درصد مناطق ساقه و عدد 4 به معنای عفونت در 76 تا 100 درصد از مناطق ساقه است (25).
درصد کاهش شدت بیماری براساس معادله (2) محاسبه و گزارش شد (25). این روش در چهار گروه مختلف انجام شد.
اندازهگیری فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز(SOD) [7] در مقابل قارچهای بیماریزای گندم A. terreus و P. nicotianae var
فعالیت آنزیم SOD به روش اسپکتروفتومتری با ارزیابی توانایی آن در مهار کاهش فتوشیمیایی NBT[8] (نیتروبلاو تترازولیوم) در محلول آبی در طول 30 روز با فواصل 5 روز اندازهگیری شد. مخلوط واکنش شامل 70 میلیمولار بافر فسفات (pH 7.8)، 13 میلیمولار متیونین، 75 میلیمولار NBT، 0/1 میلیمولار EDTA[9]، عصاره آنزیم و 2 میلیمولار ریبوفلاوین بود. این مخلوط در زیر یک لامپ فلورسنت 30 واتی به فاصله 30 سانتیمتر از لوله آزمایش آغاز شد و به مدت 15 دقیقه ادامه یافت. اندازهگیری با استفاده از اسپکتروفتومتری نور مرئی انجام شد؛ درنهایت، مقدار آنزیم لازم برای مهار 70 درصدی کاهش NBT بهعنوان یک واحد فعالیت SOD بیان شد (26).
اندازهگیری فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز (GPx)[10] در مقابل قارچهای بیماریزای گندم A.terreus و P. nicotianae var
برای اندازهگیری فعالیت GPx، مخلوط واکنش شامل 5 میلیلیتر بود که حاوی 4/0 مولار بافر فسفات سدیم (pH 7.0)، 10 میلیمولار سدیم آزید، 4 میلیمولار گلوتاتیون کاهشیافته، 5 میلیمولار پراکسید هیدروژن و عصاره آنزیم بود. واکنش به مدت 0، 30، 60 و 90 ثانیه انکوبه شد و سپس با اسید تریکلرواستیک 10 درصد (17) متوقف و سانتریفیوژ شد. پس از آن، 2 میلیلیتر از سوپرناتانت با 3 میلیلیتر بافر فسفات و 1 میلیلیتر معرف DTNB[11] (04/0 درصد DTNB در 1 درصد سیترات سدیم) مخلوط شد. جذب محلول در طول موج 412 نانومتر با استفاده از اسپکتروفتومتر اندازهگیری شد (27).
سنجش فعالیت آنتیاکسیدانی با روش DPPH[12] در مقابل قارچهای A. terreus و P. nicotianae var
فعالیت آنتیاکسیدانی با استفاده از روشی انجام شد که شامل مخلوطکردن اگزوپلیساکارید سیانوباکتری در سه غلظت فسفات 02/0، 04/0 و 08/0 گرم در لیتر با 002/0 درصد DPPH در متانول، انکوبهکردن به مدت 30 دقیقه در تاریکی و در دمای محیط، و اندازهگیری جذب در 517 نانومتر است. اسید آسکوربیک بهعنوان کنترل مثبت استفاده شد و میزان فعالیت آنتیاکسیدانی با استفاده از معادله (3) ارزیابی شد (نتایج براساس میکروگرم بر میلیلیتر، محاسبه و در روزهای 15 و 30 گزارش شدند) (25).
فعالیت مهار رادیکالها (%) = 100 ×
AS = جذب نمونه، AC = جذب کنترل، AB = جذب بلانک
تجزیه و تحلیل آماری
تجزیه و تحلیل دادهها با استفاده از آزمون واریانس یکطرفه (one-way anova) و آزمون تعقیبی چند دامنهای دانکن با نرمافزار SPSS نسخه 26 تحلیل شدند. سطح معناداری 05/0 p ≤ در نظر گرفته شد.
نتایج
کشت سویه سیانوباکتری A. Kermanshahica
کشت به مدت 30 روز در اتاقک کشت، انجام و درنهایت بیومس خشکشده تهیه شد (شکل 2، a و b).
نتایج حاصل از اندازهگیری وزن خشک بیومس، تخمین کل ترکیبات فنلی و ترکیبات آلکالوئیدی عصاره سیانوباکتری
میزان بیومس تشکیلشده از سیانوباکتری A. Kermanshahica بعد از کشت 30 روزه در شرایط آزمایشگاهی 2/15 میلیگرم بر میلیلیتر اندازه گیری شد. میزان ترکیبات فنلی کل شناساییشده در عصاره سیانوباکتری A. Kermanshahica به میزان 7/97 میلیگرم به دست آمد.
همچنین ترکیبات فنلی عصاره سیانوباکتری با کمک دستگاه GC-MS نشان داد از میان این ترکیبات، بهترتیب کوماریک اسید (50/19 میلیگرم)، کوئرستین (27/14 میلیگرم) و روتین (51/16 میلیگرم) دارای بیشترین میزان ترکیبات فنلی بودند و کافئیک اسید (13/9 میلیگرم) کمترین میزان شناسایی شد.
میزان ترکیبات آلکالوئیدی شناساییشده در عصاره سیانوباکتری A. Kermanshahica به میزان 24/9 میلیگرم گزارش شد. همچنین ترکیبات آلکالوئیدی عصاره سیانوباکتری شناساییشده توسط دستگاه GC-MS، 4 ترکیب 1,2-dideuterio-1-deuteriooxy-N-methyl-1-phenylpropan-2-amine;hydrochloride، Ephedrine، Pseudoephedrine و Buphedrone racephedrine یافت شدند؛ از این میان، ترکیب افدرین بیشترین غلظت (25/165 میلیگرم) و Buphedrone racephedrine کمترین میزان غلظت (15/31 میلیگرم) را داشت (جدول 1).
شکل 2: کشت سویه تکسلولی A. Kermanshahica در اتاقک کشت به مدت 30 روز (a) و آماده سازی بیومس خشک (b)
|
|
وزن خشک بیومس |
ترکیبات فنلی کل |
ترکیبات آلکالوئیدی کل |
|
A. Kermanshahica |
2/15±015/0 (میلیگرم بر میلیلیتر) |
7/97±021/0 (میلیگرم) |
24/9±01/0 (میلیگرم) |
نتایج فعالیت ضدقارچی اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. Kermanshahica در مقابل قارچهای بیماریزای گندم P. nicotianae var و A. terreus
بررسی نتایج فعالیت ضدقارچی نشان داد غلظتهای مختلف سیانوباکتری تأثیر معناداری در فعالیت ضدقارچی دارد. کمترین مقدار عدم هاله رشد قارچهای بیماریزا A. terreus و P. nicotianae var در غلظت ۱ میلیگرم بر میلیلیتر اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. kermanshahica مشاهده شد. با افزایش غلظت اگزوپلیساکارید سیانوباکتری، حساسیت قارچهای بیماریزا بیشتر شد؛ بهطوریکه در غلظت ۲۰ میلیگرم بر میلیلیتر اگزوپلیساکارید سیانوباکتری، بیشترین حساسیت قارچ A. terreus یا بیشترین عدم هاله رشد مشاهده شد (p<0.05). همچنین، در غلظتهای ۱۵ و ۲۰ میلیگرم بر میلیلیتر اگزوپلیساکارید سیانوباکتری، بیشترین حساسیت در مقابل P. nicotianae var یا بیشترین قطر عدم هاله رشد مشاهده شد (p<0.05). علاوه بر آن، نتایج نشان دادند P. nicotianae var حدود 14/1 برابر حساسیت بیشتری را در مقابل اگزوپلیساکارید سیانوباکتری (20 میلیگرم بر میلیلیتر) نسبت به A.terreus نشان داده است (جدول 2).
نتایج اندازهگیری میزان مالون دیآلدئید در چهار گروه تیمار در مقابل قارچهای بیماریزای گندم P. nicotianae var و A. terreus
بررسی نتایج حاصل از اندازهگیری میزان مالون دیآلدئید در چهار گروه مختلف نشان داد اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. kermanshahica تأثیر معنیداری بر کاهش فعالیت مالون دیآلدئید ناشی از قارچهای A. terreus و P. nicotianae var داشته است (p<0.05).
این یافته نشاندهندة توانایی اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. kermanshahica در کنترل فعالیت قارچی است. کمترین و بیشترین میزان مالون دیآلدئید بهترتیب در تیمارهای شاهد (فاقد قارچ و اگزوپلیساکارید) و گیاهان آلوده با قارچهای بیماریزا مشاهده شد. استفاده از اسپری محلول اگزوپلیساکارید روی ساقه گیاه گندم تیمارشده با قارچهای بیماریزا A. terreus و P. nicotianae var نشان داد اگزوپلیساکارید سیانوباکتری بهطور معناداری (p<0.05) توانسته است فعالیت قارچی و بهدنبال آن تولید مالون دیآلدئید را در مقابل P. nicotianae var به میزان 15/1 برابر بیشتر از A. terreus کنترل کند (شکل 3).
|
غلظت اگزوپلیساکارید استخراجشده |
1 mg/ml |
5 mg/ml |
10 mg/ml |
15 mg/ml |
20 mg/ml |
|
A. terreus |
31/3±02/0 a |
51/4±61/0 b |
1/6±31/0 c |
65/7±41/0d |
45/8±56/0e |
|
P. nicotianae var |
57/0 ± 33/5 c |
57/0 ± 66/6 b |
57/0 ± 66/7 b |
57/0 ± 33/9 a |
۵۷/۰ ± 66/9 a |
نتایج اندازهگیری میزان پراکسید هیدروژن در چهار گروه تیمار در مقابل قارچهای بیماریزای گندم P. nicotianae var و A.terreus
بررسی نتایج حاصل از اندازهگیری میزان پراکسید هیدروژن در چهار گروه مختلف نشان داد اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. kermanshahica تأثیر معنیداری بر کاهش فعالیت پراکسید هیدروژن ناشی از قارچهای A. terreus و P. nicotianae var داشته است (p<0.05).
این یافته نشاندهندة توانایی اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. kermanshahica در کنترل فعالیت قارچی است. کمترین و بیشترین میزان پراکسید هیدروژن بهترتیب در تیمارهای شاهد (فاقد قارچ و اگزوپلیساکارید) و گیاهان آلوده با قارچهای بیماریزا مشاهده شد. استفاده از محلول اگزوپلیساکارید روی ساقه گیاه گندم تیمارشده با قارچهای بیماریزا A. terreus و P. nicotianae var نشان داد اگزوپلیساکارید سیانوباکتری بهطور معناداری (p<0.05) توانسته است فعالیت قارچی و بهدنبال آن تولید پراکسید هیدروژن را در مقابل P. nicotianae var به میزان 65/1 برابر بیشتر از A. terreus کنترل کند (شکل 4).
نتایج شدت آلودگی ساقه گیاه گندم به قارچ A. terreus و P. nicotianae var
بررسی میزان شدت آلودگی ساقه گیاه گندم آلوده به قارچهای A. terreus و P. nicotianae var نشان داد شدت آلودگی از روز 15 خود را نشان داد و در روز 30 به بیشترین میزان خود رسید.
علاوه بر آن، بیشترین میزان شدت آلودگی در گیاهان تیمارشده با A. terreus در روز 30 به میزان 14/3 ± 55/75 گزارش شد (P<0.05)؛ با این حال، تیمار گیاه گندم با اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. kermanshahica بهطور معناداری توانست از شدت آلودگی ساقههای گندم جلوگیری کند (P<0.05). میزان کاهش شدت آلودگی با تفاوت معناداری در مقابل P. nicotianae var، به میزان 36/1 ± 33/13 در روز 30 گزارش شد. شدت آلودگی ساقه گیاهان آلوده به قارچ P. nicotianae var به میزان 66/2 برابر بیشتر نسبت به A. terreus با اگزوپلیساکارید سیانوباکتری کاهش یافت (جدول 3).
نتایج کاهش شدت بیماریزایی ساقه گیاه گندم با کمک اگزوپلیساکارید سیانوباکتری برای قارچهای A. terreus و P. nicotianae var
بررسی میزان کاهش شدت بیماریزایی ساقه گیاه گندم آلوده به قارچهای A. terreus وP. nicotianae var در جدول 4 نشان داده شده است. تیمار گیاه گندم با اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. Kermanshahica بهطورمعناداری توانست شدت آلودگی ساقههای گندم به قارچهای A. terreus و P. nicotianae var را نسبت به نمونه فاقد تیمار با اگزوپلیساکارید کاهش دهد (P<0.05). با گذشت زمان میزان شدت بیماریزایی با تفاوت معناداری بیشتر میشود و این افزایش در مقابل A. terreus با تفاوت معناداری بیشتر است؛ درحالیکه بیشترین میزان کاهش شدت بیماریزایی در مقابل قارچ P. nicotianae var گزارش شد. نتایج نشان دادند کاهش شدت بیماریزایی در مقابل P. nicotianae var 23/1 برابر بیشتر از A.terreus با اگزوپلیساکارید سیانوباکتری بوده است.
|
آلودگی به قارچ |
تیمار |
روز 0 |
روز 15 |
روز 30 |
|
A. terreus |
شاهد (فاقد قارچ و اگزوپلیساکارید) |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
|
+ اگزوپلیساکارید |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
|
|
+ قارچ |
00/0 ± 00/0 Aa |
14/3 ± 55/35 Bb |
14/3 ± 55/75 Cb |
|
|
+ قارچ+ اگزوپلیساکارید |
00/0 ± 00/0 Aa |
84/3 ± 77/17 Bc |
16/3 ± 55/35 Cc |
|
|
P. nicotianae var |
شاهد (فاقد قارچ و اگزوپلیساکارید) |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
|
+ اگزوپلیساکارید |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
|
|
+ قارچ |
00/0 ± 00/0 Aa |
36/1 ± 66/11 Bb |
75/۰ ± 22/32 Cb |
|
|
+ قارچ+ اگزوپلیساکارید |
00/0 ± 00/0 Aa |
36/1 ± 00/5 Bc |
36/1 ± 33/13 Cc |
|
|
تیمار |
شاهد (فاقد قارچ و اگزوپلیساکارید) |
+ اگزوپلیساکارید |
+ قارچ |
+ قارچ+ اگزوپلیساکارید |
|
A. terreus |
روز 0 |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
|
روز 15 |
00/0 ± 00/0 Ca |
00/0 ± 00/0 Ca |
06/0 ± 06/16 Ab |
04/0 ± 01/7 Bb |
|
|
روز 30 |
00/0 ± 00/0 Ca |
00/0 ± 00/0 Ca |
04/0 ± 15/95 Ac |
01/0 ± 05/44 Bc |
|
|
P. nicotianae var |
روز 0 |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
00/0 ± 00/0 Aa |
|
روز 15 |
00/0 ± 00/0 Ca |
00/0 ± 00/0 Ca |
36/1 ± 66/11 Ab |
34/1 ± 00/5 Bb |
|
|
روز 30 |
00/0 ± 00/0 Ca |
00/0 ± 00/0 Ca |
14/3 ± 55/75 Ac |
14/3 ± 55/35 Bc |
نتایج اندازهگیری میزان آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در چهار گروه تیمار در مقابل قارچهای بیماریزای گندم A. terreus و P. nicotianae var
بررسی نتایج حاصل از اندازهگیری میزان آنزیمهای سوپراکسید دیسموتاز در چهار گروه در طول 30 روز با فواصل 5 روزه، در جدول 5 نشان داد استفاده از اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. Kermanshahica تأثیر معناداری بر فعالیت هر دو آنزیم داشت (p<0.05)؛ بهطوریکه میزان این آنزیم در مقابل قارچ P. nicotianae var با تفاوت معناداری بیشتر بود. تلقیح A. terreus باعث افزایش معنادار فعالیت آنزیم SOD در گیاه گندم تا روز ۱0 شد (p<0.05) و سپس تا روز ۳۰ کاهش معناداری داشت. همچنین، تیمار گیاهان با قارچ و اگزوپلیساکارید سیانوباکتری بهطور معناداری فعالیت آنزیم SOD را تا روز 10 افزایش داد (p<0.05) و پس از آن، تا روز ۳۰ این روند کاهشی شد؛ درحالیکه در گیاهان آلوده با P. nicotianae var فعالیت آنزیم SOD تا روز 15 به حداکثر خود رسید (p<0.05) و بعد از روز 15 روند کاهشی یافت. علاوه بر این، نتایج نشان دادند در گیاهان آلوده به قارچ P. nicotianae var، فعالیت آنزیم SOD با اگزوپلیساکارید سیانوباکتری تا 06/1برابر بیشتر از گیاهان آلوده به قارچ A. terreus بود.
|
|
تیمار |
شاهد (فاقد قارچ و اگزوپلیساکارید) |
+ اگزوپلیساکارید |
+ قارچ |
+ قارچ+ اگزوپلیساکارید |
|
A. terreus |
روز 0 |
88/0 ± 63/38 Aa |
40/0 ± 53/39 Aa |
40/0 ± 88/37 Aa |
44/0 ± 39/37 Aa |
|
روز 5 |
58/0 ± 79/39 Aa |
66/0 ± 96/40 Aa |
66/0 ± 72/76 Bb |
29/0 ± 63/85 Bc |
|
|
روز 10 |
44/0 ± 53/41 Aa |
88/0 ± 32/42 Aa |
70/۰ ± 67/114 Cb |
88/۰ ± 33/139 Cc |
|
|
روز 15 |
58/0 ± 91/38 Aa |
70/0 ± 56/41 Aa |
20/1 ± 85/106 Db |
58/0 ± 19/125 Dc |
|
|
روز 20 |
۴۴/0 ± 83/38 Aa |
۴0/0 ± 96/41 Aa |
۹0/0 ± 9۴/9۴ Eb |
۴۴/0 ± 35/۱0۸ Ec |
|
|
روز 25 |
29/0 ± 20/40 Aa |
40/0 ± 21/43 Aa |
20/1 ± 87/73 Bb |
29/0 ± 17/87 Bc |
|
|
روز 30 |
88/0 ± 99/38 Aa |
66/0 ± 26/44 Ab |
10/2 ± 88/67 Fc |
88/0 ± 98/70 Fc |
|
|
P. nicotianae var |
روز 0 |
44/0 ± 39/60 Aa |
40/0 ± 50/64 Aa |
88/0 ± 54/64 Aa |
40/0 ± 93/64 Aa |
|
روز 5 |
29/0 ± 45/69 Ba |
66/0 ± 76/73 Bb |
58/0 ± 98/104 Bc |
66/0 ± 16/108 Bc |
|
|
روز 10 |
88/0 ± 98/73 Ca |
70/0 ± 07/79 Cb |
44/۰ ± 61/111 Cc |
88/۰ ± 12/119 Cd |
|
|
روز 15 |
58/0 ± 71/81 Da |
70/0 ± 02/90 Db |
20/1 ± 14/120 Dc |
58/0 ± 83/130 Dd |
|
|
روز 20 |
۴۴/0 ± ۲۱/۷۸ Ea |
۴0/0 ± ۳۱/۸۰ Ca |
۹0/0 ± ۸۴/۱۱۴ Eb |
۴۴/0 ± ۶۴/۱۱۸ Cc |
|
|
روز 25 |
29/0 ± 74/80 Da |
40/0 ± 05/83 Ea |
20/1 ± 00/110 Ca |
29/0 ± 48/113 Ea |
|
|
روز 30 |
88/0 ± 48/81 Da |
66/0 ± 61/84 Fa |
10/2 ± 72/96 Fb |
88/0 ± 83/112 Ec |
نتایج اندازهگیری میزان آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز در چهار گروه تیمار در مقابل قارچهای بیماریزای گندم A. terreus و P. nicotianae var
بررسی نتایج حاصل از اندازهگیری میزان آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز در چهار گروه طی 30 روز با فواصل پنج روز در جدول 6 نشان داد استفاده از اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. Kermanshahica تأثیر معنیداری بر فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز ناشی از آلودگی گندم با قارچها داشت (p<0.05). درواقع، نوع تیمار و مدت زمان نگهداری نیز تأثیر معناداری بر فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز داشتند (p<0.05).
در گیاهان تلقیحشده با A. terreus و اگزوپلیساکارید سیانوباکتری، افزایش معنادار در فعالیت آنزیم تا روز 30 مشاهده شد؛ درحالیکه در گیاهان آلوده با P. nicotianae var، روند افزایشی در فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز تا روز 15 مشاهده شد و سپس کاهش معناداری تا روز 30 مشاهده شد. علاوه بر آن، نتایج نشان دادند فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز با اگزوپلیساکارید سیانوباکتری در برابر P. nicotianae var 33/1 برابر بیشتر از A. terreus بوده است.
|
|
تیمار |
شاهد (فاقد قارچ و اگزوپلیساکارید) |
+ اگزوپلیساکارید |
+ قارچ |
+ قارچ+ اگزوپلیساکارید |
|
A. terreus |
روز 0 |
55/3 ± 18/2013 a |
80/2 ± 03/213 a |
57/4 ± 62/213 a |
00/2 ± 73/213 a |
|
روز 5 |
1/1 ± 9/2013 a |
10/1 ± 4/213 a |
57/4 ± 2/290 b |
19/2 ± 13/223 b |
|
|
روز 10 |
05/1 ± 18/2014 b |
20/0 ± 99/213 a |
57/4 ± 12/299 c |
00/1 ± 23/250 c |
|
|
روز 15 |
55/0 ± 18/2014 b |
550/0 ± 7/214 b |
57/4 ± 32/313 d |
00/2 ± 63/267 d |
|
|
روز 20 |
55/2 ± 18/2015 c |
440/0 ± 03/215 c |
57/4 ± 52/330 e |
01/6 ± 03/290 e |
|
|
روز 25 |
01/3 ± 12/2019 d |
330/0 ± 88/216 d |
57/4 ± 72/350 f |
10/8 ± 53/310 f |
|
|
روز 30 |
34/4 ± 80/220 e |
14/4 ± 51/217 e |
75/2 ± 91/373 g |
74/5 ± 88/338 g |
|
|
P. nicotianae var |
روز 0 |
80/0 ± 97/306 Aa |
40/4 ± 46/306 Aa |
40/5 ± 88/300 Aa |
10/6 ± 44/306 Aa |
|
روز 5 |
90/0 ± 80/321 Aa |
90/3 ± 79/317 Aa |
20/3 ± 00/350 Bb |
20/3 ± 57/418 Bc |
|
|
روز 10 |
30/1 ± 42/318 Aa |
90/2 ± 27/316 Aa |
90/7 ± 00/370 Cb |
80/3 ± 58/434 Cc |
|
|
روز 15 |
90/۱ ± ۴۹/۳۱۷ Aa |
10/7 ± 94/313 Aa |
40/8 ± 00/390 Db |
30/8 ± 10/451 Dc |
|
|
روز 20 |
20/4 ± 16/313 Aa |
20/3 ± 19/311 Aa |
20/3 ± 00/400 Eb |
10/2 ± 38/438 Ec |
|
|
روز 25 |
90/3 ± 54/316 Ba |
10/4 ± 62/326 Aa |
10/8 ± 00/420 Fb |
10/3 ± 03/421 Bb |
|
|
روز 30 |
40/6 ± 10/320 Ba |
80/3 ± 21/331 Aa |
10/1 ± 00/410 Gb |
90/2 ± 83/415 Bb |
ارزیابی نتایج فعالیت آنتیاکسیدانی به روش DPPH برای قارچهای A. terreus و P. nicotianae var
نتایج حاصل از آنالیز آماری واریانس یکطرفه و آزمون توکی با سطح احتمال کمتر از 05/0 در جدول 7 برای قارچهای A. terreus و P. nicotianae var در روزهای 15 و 30 نشان دادند بیشترین فعالیت آنتیاکسیدانی در تیمار گیاه شاهد + قارچ و اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. kermanshahica در روزهای 15 و 30 با تفاوت معناداری مشاهده شد (p<0.05).
علاوه بر آن، بیشترین فعالیت آنتیاکسیدانی اگزوپلیساکارید سیانوباکتری در مقابل P. nicotianae var در روز 30 مشاهده شد؛ درحالیکه بیشترین فعالیت آنتیاکسیدانی در مقابل A. terreus در روز 15 گزارش شد. علاوه بر آن، نتایج نشان دادند فعالیت آنتیاکسیدانی در برابر P. nicotianae var 18/1 برابر بیشتر از A. terreus با اگزوپلیساکارید سیانوباکتری بوده است.
|
|
تیمار |
شاهد (فاقد قارچ و اگزوپلیساکارید) |
+اگزوپلیساکارید |
+ قارچ |
+ قارچ+ اگزوپلیساکارید |
|
A. terreus |
روز 15 |
07/1 ± 33/66 Aa |
07/1 ± 67/43 Ba |
08/0 ± 01/41 Ca |
05/0 ± 01/19 Da |
|
روز 30 |
07/0 ± 00/97 Ab |
7/2 ± 00/88 Bb |
4/1 ± 02/45 Cb |
2/0 ± 10/24 Db |
|
|
P. nicotianae var |
روز 15 |
57/0 ± 33/56 Aa |
57/0 ± 67/33 Ba |
88/0 ± 00/30 Ca |
52/1 ± 00/20 Db |
|
روز 30 |
577/0 ± 00/88 Ab |
57/0 ± 00/58 Bb |
154/1 ± 00/41 Cb |
85/1 ± 00/16 Da |
بحث
اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. kermanshahica تفاوت معناداری بر پاتوژنهای بررسیشده نشان داد و بهخوبی ممانعت از رشد قارچهای بررسیشده در این تحقیق را کاهش داد. مطابق با نتایج، بیشترین مقاومت به اگزوپلیساکارید سیانوباکتریA. kermanshahica را قارچ A. terreus نشان داد؛ با این حال، P. nicotianae var حساسیت بیشتری نسبت به A.terreus نشان داد. این تفاوت در حساسیت ممکن است به ترکیبات زیستفعال خاص موجود در اگزوپلیساکارید A. kermanshahica مربوط باشد.
ازجمله فعالیتهای مختلف سیانوباکتریها، کارایی آنها در برابر رشد کلنیهای قارچی پاتوژنهای مختلف گیاهی است. مطالعات مختلف Nostofungicidine (نوستوفونجیسیدین)، آمینو-6-هیدروکسی استئاریک اسید، Microviridins (میکروویریدینها)، نوستوپپتولیدها و نوستوسیکلوپپتیدها ترکیبات ضدقارچی شناساییشده در اگزوپلیساکارید سیانوباکتریهای خانواده Nostoc sp. را نشان دادهاند (10). همچنین در میان ترکیبات سنتزشده توسط سیانوباکتریها، همولوگهای کیتوزاناز، اندوگلوکاناز و اسید بنزوئیک شناسایی شدند و حضور آنها با فعالیت در برابر قارچها مرتبط بود (28).
همراستا با نتایج ما، Ismail و همکاران (2021)، به بررسی فعالیت ضدقارچی برخی از گونههای قارچ Gloeotrichia virens (گلئوتریچیا ویرنس)، Trichoderma hamatum (تریکودرما هاماتوم)، Gliocladium hamatum (گلیوکلادیوم هاماتوم)، Trichoderma harzianum (تریکودرما هارزیانوم)، deliquescens (دلیکوئسنس) و سیانوباکتری علیه Rhizoctonia solani (ریزوکتونیا سالانی) بهعنوان عامل پوسیدگی ریشه سویا پرداختند و نشان دادند T. harzianum بهترین قارچ آنتاگونیست بود؛ درحالیکه Nostoc entophytum (نوستوک انتوفیتوم) بهعنوان سیانوباکتری فعالیت ضدقارچی بالاتری نسبت به Nostoc muscurum (نوستوک موسکوم) نشان داد، اثر مهاری وابسته به نوع عامل زیستی بود (29).
Tiwari و همکاران (2013)، با بررسی فعالیت ضدقارچی Anabaena Variabilis (آنابانای واریابیلیس) در برابر پاتوژنهای گیاهی مشاهده کردند عصارههای تهیهشده از A. variabilis قادر به کاهش رشد و توسعه بیشتر سویههای قارچی بیماریزای گیاهی Aspergillus niger (آسپرژیلوس نیگر) و Rhizopus stolonifer(ریزوپوس استولونیفر) بودند. براساس تشکیل ناحیه بازدارنده، نتیجهگیری شد عصاره Anabaena اثر ضدقارچی چشمگیری دارد و علت آن به وجود پپتید حلقوی، آلکالوئیدها و لیپوپلیساکاریدها نسبت داده شد (30). نتایج حاضر نیز مشابه این یافتهها بود؛ با این تفاوت که در مطالعه حاضر P. nicotianae var بیش از A.terreus به اگزوپلیساکارید پاسخ داد. این نتیجه میتواند به تنوع ترکیبات فعال موجود در اگزوپلیساکارید A. kermanshahica و تأثیرات خاص آنها بر انواع مختلف قارچها اشاره کند. همچنین، Shishido و همکاران (2013) خاصیت ضدقارچی ترکیبات سیانوباکتریها را بررسی کردند. این محققان تولید گلیکولیپوپپتید ضدقارچی هاسالیدین را در گونههای Anabaena spp. BIR JV1 و HAN7/1 و در Nostoc spp. 6sf Calc و CENA2019 شناسایی و گزارش کردند تمام سویههای نشان داده شده در این مطالعه که ترکیبات ضدقارچی تولید میکنند، متعلق به راستههای سیانوباکتری Nostocales (نوستوکالها) یا Stigonematales (استیگونماتالها) هستند (31). این نتایج با مطالعه حاضر همخوانی دارد؛ زیرا فعالیت ضدقارچی A. kermanshahica نیز ممکن است بهدلیل وجود ترکیبات زیستفعال مشابه باشد.
Petrova و همکاران (2020) طی بررسی ضدقارچی سیانوباکتریهای Arthronema africanum Lukavsky (آرترونما آفریقانوم لوکاوسکی) و Nostoc commune Vaucher (نوستوک کومیون ووشه) در برابر 9 سویه باکتری (2 سویه گرم مثبت و 7 سویه گرم منفی) و سویه قارچی albicans Candida (کاندیدا آلبیکنس) نشان دادند که عصاره آبی بهدستآمده از زیستتوده Vaucher N. commune در برابر بسیاری از میکروارگانیسمهای آزمایش بسیار مؤثر بود؛ با این حال، در مطالعه حاضر از عصاره حلال متانول: کلروفرم (1:1) برای تهیه عصاره سیانوباکتری و فعالیت ضدقارچی استفاده شد (32).
Ismail و همکاران (2021) طی بررسی تأثیر عصاره سیانوباکتری بر بهبود تنش ناشی از کادمیوم ذرت نشان دادند کاربرد عصاره سیانوباکتری بهطور چشمگیری رشد ذرت را بهبود بخشید و تجمع کادمیوم را کاهش داد. نتایج نشان دادند عدم تعادل بین رادیکالهای آزاد و آنتیاکسیدانهای کادمیوم بهطور چشمگیری نسبت -GSH/GSSG[13]، گلوتاتیون ردوکتاز، سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز را افزایش میدهد؛ درحالیکه فعالیتهای خاص آسکوربات پراکسیداز و گایاکول پراکسیداز را کاهش میدهد. این نتایج با نتایج حاصل از این مطالعه مغایرت داشت؛ بهطوریکه میزان فعالیت آنزیمهای گایاکول پراکسیداز، سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز و گلوتاتیون پراکسیداز با اضافهشدن عصاره سیانوباکتری در هنگام تنش قارچی بهطور معناداری کاهش یافت که تأثیر ترکیبات بیواکتیو مؤثر در سیانوباکتریها را در مقابله با قارچها نشان داد (29). در مطالعه حاضر نیز افزایش فعالیت آنزیمهای SODو GPX در گیاهان آلوده به P. nicotianae var نسبت به A.terreus مشاهده شد؛ اما میزان افزایش در مطالعه حاضر نسبت به سایر مطالعات کمتر بود. این تفاوت ممکن است ناشی از ترکیبهای شیمیایی متفاوت بین گونههای سیانوباکتری باشد.
افزایش فعالیت آنزیمهای سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و گلوتاتیون پراکسیداز (GPX) در گیاهان تحت تیمار با اگزوپلیساکارید A. kermanshahica نشاندهندة تقویت سیستم دفاعی گیاهان در برابر آسیبهای اکسیداتیو است.
علاوه بر آن، Hamed و همکاران (2020) طی بررسی پاسخهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی دو گونه سیانوباکتری Anabaena laxa (آنابانای لاکسا) و N. muscorum نسبت به سمیت R-metalaxyl نشان دادند که سیانوباکتری A. laxa برای کاهش سمیت R-metalaxyl، تولید ترکیبات پلیفنولها، فلاونوئیدها، توکوفرولها و گلوتاتیون و همچنین سطوح پراکسیداز، گلوتاتیون پراکسیداز، گلوتاتیون ردوکتاز و گلوتاتیون ترانسفرازها را القا کرد. در مقابل، القای درخور توجهی از آنتیاکسیدانها در N. muscorum به فعالیت آنزیم آسکوربات، کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز، دهیدروآسکوربات ردوکتاز محدود شد (33). در مطالعه حاضر نیز نشان میدهد اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. kermanshahica با افزایش سطح تولید ترکیبات آنتیاکسیدانی و آنزیمهای دفاعی در گیاهان آلوده به قارچهای P. nicotianae var و A. terreus، به کاهش آسیبهای ناشی از تنش اکسیداتیو و بهبود مقاومت گیاه کمک میکند. این نتایج بیانکنندة توانایی A. laxa در تولید ترکیبات دفاعی است و نشان میدهند اگزوپلیساکارید سیانوباکتری مطالعهشده نیز میتواند بهعنوان یک استراتژی مؤثر برای کاهش آسیبهای ناشی از تنشهای محیطی و عفونتهای قارچی عمل کند.
Prasannabalaji و همکاران (2017) طی بررسی استفاده از سویه سیانوباکتری C. elenkenii در مزرعه برنج غرقابی نشان دادند استفاده از عصاره سیانوباکتری منجر به افزایش سطح بیان برخی از آنزیمهای دفاعی گیاه شد (11). نتایج حاصل نیز حاکی از آن هستند که اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. kermanshahica بهطور مؤثر فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی مانند سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و گلوتاتیون پراکسیداز (GPX) را در گیاهان آلوده به قارچهای بیماریزای P. nicotianae var و A. terreus افزایش داده است؛ این افزایش فعالیت آنزیمی نشاندهنده توانایی اگزوپلیساکارید در تقویت سیستم دفاعی گیاه و کاهش آسیبهای اکسیداتیو ناشی از عفونت قارچی است که مشابه نتایج گزارششده توسط Prasannabalaji و همکاران است.
Gaafar و همکاران (2022) نشان دادند در گیاهان گندم، القای آنزیمهای دفاعی آنتیاکسیدانی مانند SOD، CAT[14]، GPX، GST[15] و مولکولهای غیرآنزیمی GSH[16] با تیمار عصاره Arthrospira platensis (آرتروسپیرا پلتنسس) افزایش یافت (34).
Mutale-joan و همکاران (2021) طی بررسی عصاره استخراجی سیانوباکتریهای Chlorella ellipsoidea (کلرلا الیپسوئیدیا)، Aphanothece sp (آفانوتهسه)، Arthrospira maxima (آرتروسپیرا ماکسیما) و Dunaliella salina (دونالیلا سالینا) بر تحمل گیاه سیبزمینی نسبت به عوامل تنشزای محیطی نشان دادند پراکسیداسیون لیپیدی برگ ازطریق تنش اکسیداتیو ROS [17]با افزایش فعالیتهای CAT و SOD در گیاهان تیمارشده با عصاره سیانوباکتریها بهطور چشمگیری کاهش یافت؛ این عصارهها باعث کاهش قابلتوجهی در محتوای اسیدهای چرب شدند که نشاندهندة تبدیل اسید چرب به سایر اشکال لیپیدی مانند آلکانها است که در سنتز موم کوتیکولی گیاهان تحت تنش هیدریک ضروری است (35). نتایج بهدستآمده نیز نشان میدهند اگزوپلیساکارید A. kermanshahica قادر است تولید مالون دیآلدئید (MDA[18]) را در گیاهان آلوده به قارچ کاهش دهد که این کاهش، نشاندهنده کنترل مؤثر پراکسیداسیون لیپیدها و حفاظت از غشاهای سلولی در برابر آسیبهای اکسیداتیو است؛ همچنین، اگزوپلیساکارید سیانوباکتری مطالعهشده منجر به افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی مانند SOD و CAT در گیاهان تحت تأثیر قارچ شد. بهطور کلی، یافتههای ما با نتایج Mutale-joan و همکاران همسو هستند و نشان میدهند اگزوپلیساکاریدهای سیانوباکتری علاوه بر اینکه به تقویت سیستم دفاعی گیاهان کمک میکنند، در مدیریت تنشهای محیطی و کاهش آسیبهای اکسیداتیو ناشی از عفونتهای قارچی نیز مؤثر هستند.
Silva و همکاران (2019) نشان دادند تولید ROS توسط گیاهان یک پاسخ دفاعی قوی به عفونت پاتوژن است؛ با این حال، تجمع آنها در بافتهای گیاهی میتواند به سلولها آسیب برساند و باعث عفونت توسط پاتوژنهای نکروتروف شود. آنزیمهای آنتیاکسیدانی APX[19]، CAT، POX[20] و SOD از سلولها در برابر آسیب اکسیداتیو ایجادشده در طول عفونت توسط پاتوژنها محافظت میکنند (36). نتایج مطالعه روی سیانوباکتری بررسیشده نیز بهطور مشابه نشان میدهند اگزوپلیساکاریدA. kermanshahica توانسته است تولید مالون دیآلدئید (MDA) را در گیاهان آلوده به قارچهایP. nicotianae var وA. terreus به میزان چشمگیری کاهش دهد؛ در این راستا، اگزوپلیساکارید سیانوباکتری مطالعهشده باعث کاهش عفونتهای ناشی از این قارچها شده است و بهطور مؤثری فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی مانند SOD و CAT را در گیاهان تحتتأثیر این قارچها افزایش داده است. این یافتهها نشان میدهند اگزوپلیساکارید A. kermanshahica میتواند بهعنوان یک عامل بیواکتیو در حفاظت از گیاهان در برابر استرسهای اکسیداتیو و عفونتهای قارچی مؤثر باشد.
Quintana و همکاران (2017) گزارش کردند تولید ROSهایی مانند H2O2 توسط گیاهان یک پاسخ دفاعی قوی به عفونت پاتوژن است؛ با این حال، تجمع آنها در بافتهای گیاهی منجر به استرس اکسیداتیو میشود که میتواند به سلولها آسیب برساند و باعث عفونت توسط پاتوژنهای نکروتروف شود. آنزیمهای آنتیاکسیدانی APX، CAT، POX و SOD از سلولها در برابر آسیب اکسیداتیو ایجادشده در طول عفونت توسط پاتوژنها محافظت میکنند (7). نتایج بهدستآمده نشان دادند اگزوپلیساکاریدA. kermanshahica با کاهش سطح H2O2 و افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی میتواند به بهبود سیستم دفاعی گیاهان کمک کند و بهطور مؤثری استرس اکسیداتیو ناشی از عفونتهای قارچی را کاهش دهد.
Mai و همکاران (2017) نشان دادند تلقیح عصاره سیانوباکتری Nostoc spبه گیاه گندم که حاوی آنتیاکسیدانهای آنزیمی و غیرآنزیمی مختلف است، پتانسیل سازگاری را برای محافظت از گیاه گندم در برابر عدم تعادل بین رادیکالهای آزاد و آنتیاکسیدانها، تقویت و به افزایش مقاومت گیاه کمک میکند (24). نتایج سیانوباکتری مطالعهشده نیز نشان میدهند اگزوپلیساکاریدA. kermanshahica بهطور مشابه میتواند با تأمین ترکیبات بیواکتیو و افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی به بهبود مقاومت گیاهان در برابر استرسهای اکسیداتیو ناشی از عفونتهای قارچی کمک کند و بهعنوان یک روش مؤثر برای مدیریت بیماریهای گیاهی در کشاورزی پایدار به کار رود.
Karthika و Muruganandam (2019) گزارش کردند مکانیسم اثر فنول در جلبکها بهویژه Chlorella sp نشان میدهد مواجهه جلبکها با فنول منجر به تولید راژکتو اکسیدانی (ROS) میشود که آسیبهای جدی به غشای سلولی، وارد و زمینه را برای رشد قارچها فراهم میکند. جلبکها برای مقابله با این آسیبها به فعالیت آنزیمهای ضد اکسیدانی مانند سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، کاتالاز (CAT) و پراکسیداز(POX) روی میآورند. افزایش فعالیت این آنزیمها منجر به کاهش میزان مالون دیآلدئید (MDA) بهعنوان نشانگر آسیب اکسیداتیو در جلبکهای مقاومتر میشود؛ همچنین، کاهش آسیب اکسیداتیو به حفظ کارایی فتوسنتز جلبکها کمک میکند و به آنها این امکان را میدهد که با اثرات منفی فنول و رشد قارچها مقابله کنند؛ این فرآیندها به جلبکها کمک میکنند تا بهطور مؤثری با چالشهای ناشی از فنول و قارچها دستوپنجه نرم کنند (37). نتایج تحقیق حاضر نشان میدهند میزان ترکیبات فنلی کل در عصاره سیانوباکتری A. kermanshahica به مقدار 7/97 میلیگرم گزارش شده است. این ترکیبات شامل کوماریک اسید (19/50 میلیگرم)، کوئرستین (14/27 میلیگرم) و روتین (16/51 میلیگرم) هستند که میتوانند به حفظ کارایی فتوسنتز جلبکها و مقابله مؤثر با اثرات منفی فنول و رشد قارچها کمک کنند. این نتایج نشان میدهند ترکیبات فنلی موجود درA. kermanshahica، بهعنوان عوامل مؤثر در کاهش آسیبهای اکسیداتیو نقش کلیدی در توانایی این جلبکها برای مقابله با استرسهای محیطی و بیماریهای قارچی دارند.
Youssef و Simal-Gandara (2021) گزارش کردند آلکالوئیدها بهعنوان متابولیتهای ثانویه از گونههای مختلف قارچهای دریایی استخراج شدند که نوعی جلبک هستند؛ مانند crostalagmus، Arthrinium، Chaetomium،Cladosporium وConiothyrium . این آلکالوئیدها بهدلیل مکانیسم عمل خود که شامل اختلال در متابولیسم میکروارگانیسمها و آسیب به غشای سلولی است، مدنظر قرار گرفتهاند. خواص بیولوژیکی این ترکیبات شامل فعالیتهای ضدباکتریایی، ضدقارچی و آنتیاکسیدانی درخور توجهی است که آنها را به منابع ارزشمندی برای کشف داروهای جدید تبدیل میکنند (38). نتایج بهدستآمده از مطالعه سیانوباکتری A. Kermanshahica نشان دادند میزان ترکیبات آلکالوئیدی در این عصاره به 9/24 میلیگرم رسیده است. چهار ترکیب الکالوئیدی شناساییشده شامل 1,2-dideuterio-1-deuteriooxy-N-methyl-1-phenylpropan-2-amine;hydrochloride، Ephedrine، Pseudoephedrine و Buphedrone racephedrine بودند. از میان آنها، افدرین با 165/25 میلیگرم بالاترین غلظت و Buphedrone racephedrine با 31/15 میلیگرم کمترین غلظت را داشتند.
Rezayian و همکاران (2019) گزارش کردند گونههای واکنشپذیر اکسیژن (ROS) در جلبکها بهعنوان پیامرسانهای ثانویه تولید میشوند و تحت استرسهای غیرزیستی، تعادل بین تولید و مهار آنها به هم میخورد که میتواند به اجزای سلولی آسیب برساند و بهویژه در برابر عفونتهای قارچی تأثیرگذار باشد؛ در این راستا، سه مکانیسم اصلی برای بررسی آسیبهای اکسیداتیو شامل مالون دیآلدئید (MDA)، پراکسید هیدروژن (H2O2) و سوپراکسید دیسموتاز وجود دارند. MDA بهعنوان یک محصول نهایی پراکسیداسیون لیپید شناخته میشود و افزایش سطوح آن نشاندهندة شدت آسیب اکسیداتیو در اثر عفونتهای قارچی است. H2O2 که از کاهش اکسیژن تولید میشود، میتواند آسیب بیشتری به غشاهای سلولی در برابر قارچها وارد کند. همچنین، سوپراکسید دیسموتاز نقش کلیدی در تبدیل سوپراکسید به H2O2 دارد و از این طریق، بهعنوان یک آنتیاکسیدان آنزیمی در سیستم دفاعی جلبکها عمل میکند و مانع از گسترش عفونتهای قارچی میشود. این مکانیسمهای آنتیاکسیدانی به کاهش آسیبهای اکسیداتیو و حفاظت از سلولها در برابر عفونتهای قارچی کمک میکنند (39). نتایج حاصل نشان دادند اگزوپلیساکارید سیانوباکتری A. kermanshahica فعالیت مالون دیآلدئید و پراکسید هیدروژن ناشی از قارچهای A. terreus و P. nicotianae var را کاهش میدهد و تولید این ترکیبات را در مقابل P. nicotianae var بهترتیب 15/1 و 65/1 برابر بیشتر از A. terreus کنترل میکند. همچنین، نتایج آنالیز واریانس نشان دادند بیشترین فعالیت آنتیاکسیدانی در تیمار گیاه شاهد + قارچ و اگزوپلیساکارید A. kermanshahica در روزهای 15 و 30 مشاهده شده و فعالیت آنتیاکسیدانی در برابر P. nicotianae var، 18/1 برابر بیشتر از A. terreus بوده است؛ درنهایت، استفاده از این اگزوپلیساکارید فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز (SOD) را افزایش داد و در گیاهان آلوده به P. nicotianae var، فعالیت این آنزیم 06/1 برابر بیشتر از گیاهان آلوده به A. terreus بود.
Zhang و همکاران (2023) تحقیقی را ارائه کردند که در آن نقش گلوتاتیون پراکسیدازها در دفاع گیاهان و جلبکها در برابر قارچها را بررسی کردند. گلوتاتیون پراکسیدازها (EC 1.11.1.9 و EC 1.11.1.12) آنزیمهایی هستند که با استفاده از گلوتاتیون کاهشیافته (گلوتاتیون یک تریپپتید حاوی سه آمینواسید گلیسین، سیستئین و گلوتامیک اسید است که بهعنوان یک آنتیاکسیدان قوی عمل میکند و نقش مهمی در دفع سموم و حفاظت از سلولها در برابر آسیبهای اکسیداتیو دارد)، H2O2 و هیدروپراکسیدهای آلی را به آب یا الکلها کاهش میدهند و در این فرایند به دیگلوتاتیون تبدیل میشوند. این آنزیمها بهویژه در دفاع گیاهان و جلبکها در برابر قارچها نقش مهمی دارند و بهدلیل رویدادهای تکاملی مستقل، شامل تکرار و از دست دادن ژن، به شکلهای مختلفی در موجودات زنده تکامل یافتهاند. مکانیسم گلوتاتیون پراکسیداز شامل کاتالیز کاهش پراکسیدها به آب یا الکلها است که با اکسید شدن گلوتاتیون کاهشیافته (GSH) همراه است. همچنین، بخش عمدهای از گلوتاتیون پراکسیدازهای جلبکی بهعنوان یک گروه مستقل با توالیهای GPx از Kinetoplastida مرتبط هستند که نشاندهندۀ یک منشأ تکاملی بسیار قدیمی است (40). نتایج حاضر نشان میدهند با بررسی اگزوپلیساکارید A. kermanshahica، این ماده تأثیر چشمگیری بر فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز در گیاهان آلوده به قارچها دارد. بهطور خاص، در گیاهان آلوده به A. terreus، فعالیت این آنزیم بهطور پیوسته افزایش یافت؛ درحالیکه در گیاهان آلوده به P. nicotianae var، روند افزایشی فعالیت آنزیم تنها تا روز 15 ادامه داشت و سپس کاهش نشان داد. همچنین، فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز ناشی از وجود اگزوپلیساکاریدها در برابر P. nicotianae var 33/1 برابر بیشتر از A. terreus بود. این نتایج نشان میدهند اگزوپلیساکارید A. kermanshahica میتواند بهعنوان یک عامل حمایتی در افزایش فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز بهویژه در برابر A. terreus عمل کند.
نتیجهگیری
مطالعه حاضر نشان داد اگزوپلیساکارید سیانوباکتریA. kermanshahica به عنوان یک منبع بیواکتیو مؤثر در مدیریت بیماریهای قارچی گندم عمل میکند. میزان بیومس تولیدشده از این سیانوباکتری پس از 30 روز کشت، 2/15 میلیگرم بر میلیلیتر بود که نشاندهنده رشد مناسب در شرایط آزمایشگاهی است. ترکیبات فنلی و آلکالوئیدی عصاره بهترتیب 7/97 و 24/9 میلیگرم اندازهگیری شدند که نشاندهندة غنیبودن عصاره از ترکیبات فعال است. نتایج آزمایشات نشان دادندP. nicotianae var بیشترین حساسیت را به اگزوپلیساکارید A. kermanshahica نشان داد؛ بهطوریکه حساسیت آن 14/1 برابر بیشتر از A. terreus بود. اگزوپلیساکارید سیانوباکتری توانست فعالیت قارچی و تولید مالون دیآلدئید را در برابر P. nicotianae var به میزان 15/1 برابر بیشتر ازA. terreus کاهش دهد و تولید پراکسید هیدروژن را به میزان 65/1 برابر بیشتر کنترل کند. همچنین، شدت آلودگی ساقه گیاهان آلوده به P. nicotianae var با استفاده از اگزوپلیساکارید سیانوباکتری 66/2 برابر بیشتر کاهش یافت.
افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی مانند سوپراکسید دیسموتاز (SOD) و گلوتاتیون پراکسیداز در گیاهان آلوده به P. nicotianae var با اگزوپلیساکارید سیانوباکتری، بهترتیب 06/1 و 33/1 برابر بیشتر از گیاهان آلوده بهA. terreus بود. این افزایشها نشاندهندة بهبود چشمگیر در سیستم دفاعی گیاهان و کاهش آسیبهای اکسیداتیو ناشی از عفونت قارچی هستند.
نتایج تحقیق نشان میدهند اگزوپلیساکارید A. kermanshahica میتواند بهعنوان یک ضدقارچ زیستی مؤثر در کنترل بیماریهای قارچی گندم و بهبود سلامت گیاهان کشاورزی استفاده شود. این تحقیق نشان میدهد استفاده از ترکیبات بیواکتیو در مدیریت آفات و بیماریهای گیاهی میتواند بهعنوان یک رویکرد پایدار و مؤثر در کشاورزی مدرن در نظر گرفته شود .
[1] Gas Chromatography-Mass Spectrometry
[2] Octadecyl Silane Hypersil
[3] Ultraviolet-Visible Spectroscopy
[4] Reversed-Phase C18 (Octadecylsilane)
[5] Potato Dextrose Agar
[6] Malondialdehyde-Thiobarbituric Acid
[7] Superoxide Dismutase
[8] Nitroblue Tetrazolium
[9] Ethylenediaminetetraacetic acid
[10] Glutathione Peroxidase
[11] 5,5'-Dithiobis(2-nitrobenzoic acid)
[12] 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl
[13] Reduced Glutathione/Oxidized Glutathione
[14] Catalase
[15] Glutathione S-Transferase
[16] Glutathione
[17] Reactive Oxygen Species
[18] Malondialdehyde
[19] Ascorbate Peroxidase
[20] Peroxidase
)