Changes in Antioxidant Enzymes Activity and Physiological Traits of Wheat Cultivars in Response to Arbuscular Mycorrhizal Symbiosis in Different Water Regimes

Document Type: Full Article

Authors

1 Department of Crop Production and Plant Breeding, College of Agriculture, Shiraz University, I.R. Iran

2 Department of Soil Science, College of Agriculture, Shiraz University, I.R. Iran

3 Department of Plant Sciences, University of Arizona, Tuscan, Arizona, 85721, USA

Abstract

This study was conducted to evaluate changes in antioxidants, free proline, relative water content and determination of root colonization of four commercial wheat (Triticum aestivum L.) cultivars (Azar2, Darab2, Shiraz, and Falat) inoculated with the fungus Glomus intraradices, under four water regimes of 100, 75, 50, and 25% of field capacity in the year 2010 at the School of Agriculture, Shiraz University. The means for leaf area, shoot fresh weight, root fresh weight, shoot dry weight and root/shoot ratio were 6.0, 10.2, 15.6, 25.2, and 10.31% respectively higher in the mycorrhizal as compared to non-mycorrhizal cultivars. Water deficit stress reduced root colonization percentage and the highest root colonization (28.10%) was observed in the cultivar Azar2. Compared to the non-mycorrhizal plants, inoculation increased the average values for relative water content, proline content, total chlorophyll content, total protein, superoxide dismutase, peroxidase, and catalase activities of mycorrhizal plants by 5.5, 35.6, 13.8, 21.6, 22.5, 22.7, and 15.5%, respectively. The highest peroxidase (9.77 U mg-1), catalase (9.82 U mg-1), and super oxide dismutase (19.80 U mg-1) activities were obtained by Azar2. The results indicated that inoculation with Glomus intraradices alleviated the deleterious effects of water deficit stress on wheat cultivars via proline accumulation and increased antioxidant activities. The cultivars Azar2 and Darab2 had higher values for most of the antioxidants and root colonization. Consequently, these cultivars could be used in wheat breeding programs for better symbiosis and drought tolerance.

Keywords


Article Title [Persian]

تغییرات درکارکرد آنزیم‏های آنتی‏اکسیدان و صفات فیزیولوژیک ارقام گندم در پاسخ به همزیستی Arbascular mycorrchizalدر رژیم‏های مختلف آبیاری

Authors [Persian]

  • آرمین ساعد-موچشی 1
  • بهرام حیدری 1
  • مهدی زارعی 2
  • یحیی امام 1
  • محمد پسرکلی 3
1 بخش زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، جمهوری اسلامی ایران
2 بخش علوم خاک دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، جمهوری اسلامی ایران
3 دانشکده علوم گیاهی، دانشگاه آریزونا، ایالات متحده آمریکا
Abstract [Persian]

این تحقیق به منظور ارزیابی تغییرات در کارکرد آنزیم‏های آنتی اکسیدان، پرولین، محتوای نسبی آب و تعیین کلنیزاسیون ریشه در چهار رقم تجارتی گندم (Triticum aestivum L) شامل آذر-٢، داراب٢، شیراز و فلات در همزیستی با قارچ Glomus intraradices تحت چهار تیمار آبیاری100، 75، 50 و ٢٥ درصد ظرفیت مزرعه‏ای (FC) در سال 1389-1388 در  دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز طرح‏ریزی گردید. در ارقام تلقیح شده میانگین سطح برگ، وزن تر اندام هوایی، وزن تر ریشه و وزن خشک اندام هوایی به ترتیب 0/6، 2/10، 6/15 و 2/15 درصد بیشتر از ارقام تلقیح نشده بود. کمبود آب درصد کلنیزاسیون ریشه را کاهش داد و بیشترین مقدار کلنیزاسیون (10/28 درصد) در رقم آذر-٢ مشاهده گردید. در مقایسه با ارقام تلقیح نشده، تیمار تلقیح با قارچ میانگین محتوای آب نسبی، پرولین، مقدارکلروفیل، پروتئین کل، آنزیم‏های سوپراکسید ‏دیسموتاز، پرواکسیداز وکاتالاز را در ارقام میکوریز به ترتیب به مقدار 5/5، 6/35، 8/13، 6/21، 5/22، 7/22 و 5/15 درصد افزایش داد. بیشترین کارکرد آنزیم‏های پراکسیداز (U mg-1 77/9)، کاتالاز (U mg-182/9) و سوپراکسید دیسموتاز (U mg-180/19) در رقم آذر-٢ به دست آمد. نتایج تحقیق نشان داد که تلقیح با قارچ Glomus intraradices آثار مضر تنش کمبود آب بر ارقام گندم را از طریق افزایش تجمع پرولین و کارکرد آنتی‏اکسیدان‏های آنزیمی کاهش داد. ارقام آذر-٢ و داراب-٢ مقادیر بالاتری را برای آنزیم‏ها و کلنیزاسیون ریشه در مقایسه با سایر ارقام نشان دادند. بنابراین، از این ارقام می‏توان در برنامه‏های به‏نژادی برای همزیستی بهتر و تحمل خشکی در گندم استفاده کرد.

Keywords [Persian]

  • آنزیمهای‏آنتیاکسیدان
  • رژیمهای‏آبیاری
  • گندم
  • همزیستی
  • Glomus intraradices