بررسی اثر قارچ Serendipita indica بر فعالیت برخی از آنزیم‌های‌آنتی اکسیدانی و میزان پراکسیداسیون لیپیدها در سه هیبرید مختلف ذرت تحت تنش گرمایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، خوزستان، ایران.

2 دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، خوزستان، ایران.

3 استادیار، گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، خوزستان، ایران.

چکیده

هدف: قارچ اندوفیت Serendipita indica (Piriformospora indica) قابلیت همزیست‌شدن با گستره وسیعی از گیاهان از جمله ذرت را دارا است. گزارش­‌های زیادی از تاثیر مثبت این قارچ بر روی افزایش رشد گیاه و نیز افزایش تحمل گیاه به تنش‌­های زیستی و غیر زیستی وجود دارد. در این تحقیق تاثیر قارچ S. indica بر میزان فعالیت آنزیم کاتالاز و گایاکول پراکسیداز و نیز میزان پراکسیداسیون لیپیدها در سه هیبرید مختلف ذرت در پاسخ به تنش گرمایی در مرحله گلدهی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین وجود یا عدم وجود اثر متقابل بین ژنوتیپ گیاه و قارچ که از لحاظ به‌نژادگران با اهمیت است، مورد مطالعه قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با 3 تکرار شامل دو فاکتور رقم (هیبرید سینگل کراس کارون 701 مقاوم به خشکی و گرما، رقم سینگل کراس AS71 و رقم سینگل کراس704) و قارچ (تلقیح و عدم تلقیح با قارچ) که در دو تاریخ کشت (کشت تابستانه و کشت زودهنگام تابستانه) اجرا گردید. برای اعمال تنش گرما از کشت زودهنگام تابستانه استفاده شد تا هیبریدهای ذرت در هنگام گرده‌افشانی با تنش گرمایی ماه­‌های مرداد و شهریور در استان خوزستان برخورد کنند.
نتایج: در مجموع بر اساس نتایج حاصل از تجزیه مرکب، قارچ S. indica سبب کاهش میزان مالون­دی­آلدئید و افزایش فعالیت آنزیم‌های گایاکول پراکسیداز و کاتالاز در گیاهان تلقیح شده نسبت به گیاهان تلقیح نشده گردید. اما واکنش ژنوتیپ‌های مختلف ذرت در همزیستی با این قارچ یکسان نبود که حاکی از اثر متقابل بین قارچ و ژنوتیپ گیاه است. بر پایه فعالیت دو آنزیم گایاکول پراکسیداز و کاتالاز، ژنوتیپ مقاوم به گرما و خشکی کارون نسبت به دو ژنوتیپ دیگر همزیستی موثرتری را با قارچ ایجاد کرد. از میان ارقام مورد بررسی رقم کارون دارای بیشترین فعالیت آنزیمی بود و کمترین میزان مالون‌دی‌آلدئید را در هر دو شرایط تنش و غیر‌تنش دارا بود.
نتیجه‌گیری: یافته‌های این پژوهش نشان داد که میزان اثر S. indica بر گیاه ذرت تحت تأثیر ژنوتیپ می‌باشد. چنانچه اثر متقابل قارچ و ژنوتیپ بر صفات زراعی مهم ذرت تایید شود، ادغام این قارچ در برنامه‌های به‌نژادی ذرت می‌تواند به‌طور موثری در بهبود توسعه‌ هیبریدهایی با تحمل بالاتر نسبت به تنش‌های غیرزیستی کمک کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the effects of Serendipita indica on antioxidant enzyme activity and lipid peroxidation in three maize hybrids under heat stress

نویسندگان [English]

  • Edris Sayadian 1
  • Mohammad Farkhari 2
  • Babak Pakdaman Sardrood 3
1 MSc Graduate, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan, Mollasani, Khuzestan, Iran. University of Khuzestan, Mollasani, Iran
2 Associate Professor, Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan, Mollasani, Khuzestan, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan, Mollasani, Khuzestan, Iran.
چکیده [English]

Objective
The endophytic fungus Serendipita indica (formerly Piriformospora indica) can establish symbiotic relationships with various plants, including maize. Numerous studies have highlighted its positive effects on plant growth and enhancing tolerance to biotic and abiotic stresses. This study aimed to evaluate the impact of S. indica on catalase (CAT) and guaiacol peroxidase (GPO) enzyme activities and lipid peroxidation levels in various maize hybrids under heat stress during the flowering stage. The potential interaction between plant genotype and fungal symbiosis, which is important in plant breeding, was also investigated.
Materials and Methods
The experiment used a factorial arrangement based on a randomized complete block design (RCBD) with three replications. Treatments consisted of two factors: maize hybrids (drought- and heat-tolerant single-cross Karun 701, single-cross AS71, and common single-cross 704) and fungal inoculation (inoculated and non-inoculated with S. indica) under two planting dates (early summer and summer). Heat stress was induced by early summer planting, which exposed maize hybrids to high temperatures during August and September in Khuzestan Province, coinciding with the pollination stage.
Results
Combined analysis revealed that S. indica inoculation significantly reduced malondialdehyde (MDA) levels and enhanced CAT and GPO enzyme activities in inoculated plants compared to non-inoculated controls. However, maize genotypes responded differently to the fungal symbiosis, indicating a significant genotype × fungus interaction. Among the hybrids, Karun 701 showed the most effective symbiotic relationship with S. indica, exhibiting the highest enzyme activity and the lowest MDA content under stress and non-stress conditions.
Conclusion
The findings suggest that response of maize plant to S. indica is genotype-dependent. Integrating this fungus into maize breeding programs can contribute significantly to developing hybrids tolerant to abiotic stresses, provided that genotype × fungus interaction on important agronomic traits in maize is confirmed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Piriformospora indica
  • Zea mays
  • Antioxidant enzymes
  • Malondialdehyde
  • Heat stress