Download
1 / 43
440 likes | 813 Views
ارزیابی اثرات 1 – متیل سیکلوپروپن و دی اکسید کربن بر تنفس، تولید اتیلن و مواد فرار در گل شاخه بریده میمون. Antirrhinum majus. By: Roycelyn Hill. چکیده کاربرد دو آنتاگونیست اتیلن 1- متیل سیکلو پروپن ( 1-MCP ) کربن دی اکسید ( CO 2 ) فاکتورهای مورد آزمایش و تاثیر آنتاگونیست ها :
E N D
ارزیابی اثرات 1 – متیل سیکلوپروپن و دی اکسید کربن بر تنفس، تولید اتیلن و مواد فرار در گل شاخه بریده میمون Antirrhinum majus By: Roycelyn Hill
چکیده • کاربرد دو آنتاگونیست اتیلن • 1- متیل سیکلو پروپن ( 1-MCP) • کربن دی اکسید ( CO2 ) • فاکتورهای مورد آزمایش و تاثیر آنتاگونیست ها : • جذب آب : هر دو آنتاگونیست سبب بیشترین جذب آب نسبت به شاهد در 3 تا 4 روز اول عمر قفسه ای شدند . • افزایش عمر قفسه ای( shelf-life): هیچ یک سبب توسعه عمر قفسه ای نشدند. • تولید اتیلن: به طور معنی داری پس از 4 روز توسط هر یک از آنتاگونیستها کاهش یافت. • تولید مواد فرار: به مقدار فراوان بعد از تیمار با 1-MCP ساخته شد ( 3- کارن ، بیشترین و معطر ترین).
پژمردگی و ریزش گل: توسط هر دو ماده 1-MCP ( n L\L 50) و CO2 5% و 10% بهتر کنترل می شود. • خمش گراوی تروپیسم : هیچ یک موثر نبودند. • تنفس گلچه ها غیر کلیماکتریک و متاثر از هیچ یک از دو آنتاگونیست نیست. • مقادیر بالای CO2 بین 5 و 50% برای بیش از 48 ساعت اثر منفی دارد.
مرحله برداشت: زمانی که 3/1 تا 2/1 گلچه ها باز شده است ( در مسافت دور با کشتی 3/1 در نظر گرفته می شود). • مسائل پس از برداشت: ( فارنهام و همکاران1980) • ریزش گلچه ها: به دلیل اتیلن داخلی یا خارجی که به آن shattering می گویند. • خمش گراوی تروپیسم منفی: وقتی که گلها در حین جابجایی به صورت افقی قرار گیرند. • گسیختگی نوک گل: به دلیل رقابت برای پیش ماده فنیل پروپانوئید برای لیگنین سازی و پیگمان سازی • فاکتورهای کیفی پس از برداشت گل میمون: طول ساقه، تعداد گلچه ها، وزن ساقه، شیار دار بودن ساقه، رشد عادی و غیر عادی، اختالات فیزیولوژیکی ، آفات و بیماریها، عمر گلدانی و حفظ رنگ گل
نوع تنفس در مقایسه با چند گونه گیاهی دیگر: • میخک: کلیماکتریک( بعد از برداشت کاهش تنفس و افزایش در شروع پیری) • رزها ( کای 1991) : غیر کلیماکتریک ، کاهش تدریجی تنفس ( این کاهش منسوب به محدود شدن سوبستراهای تنفسی است). • کالتالر و استپان کاس (1974) ناشی از عدم توانایی میتوکندری برای استفاده از سوبستراها. • گل میمون : تنفس غیر کلیماکتریک
کنترل تنفسی بهتر ، در گلهایی که در 2% محلول شکر با 8- هیدروکسی کوئی نولین سولفات ( 8-HQS) در مقایسه با آب مقطر( تاثیر قند در محافظت از ساختمان غشا و جلوگیری از نشست یا تراوش سوبسترا(آرتز1957)). • کاهش فعالیت آنزیم های تنفسی توسط کربن دی اکسید • غلظت بالای CO2 فعالیت آنزیمهای تنفسی را از قبیل سوکسینیک دهیدروژناز افزایش می دهد
کاربرد خارجی اتیلن و تولید اتیلن • کندی و بام گارتنر ( 1974) : افزایش قابلیت تراوایی تونوپلاست تحت تاثیر اتیلن و افزایش جریان پیش ماده اتیلن از واکوئل به سیستم تولید اتیلن در سیتوپلاسم. • اخیراً یک بازدارنده اتیلن به نام 1-MCP معرفی شده است که برروی: • Dianthus caryophyllus(سیسلر و همکاران1996) • Alstroemeria و Antirrhinum majus(سرک و همکاران 1995) کاربرد دارد. • اثرهای مناسب تجاری 1-MCP : افزایش عمر گلدانی، اصلاح عمر گیاهان زینتی بوسیله حفظ شکوفایی گل و کاهش پژمردگی و کاهش ریزش بدون داشتن اثرات سمی
چگونگی اثر 1-MCP : • پیوند محکم با مولکول اتیلن گازی و مانع شدن از اثرات القایی اتیلن
مواد فرار • ترکیبات خیلی مهم بوی گل • ایزوپرنوئیدها از قبیل هیدروکربن شیرین(C10H16 ) • α- پینن • β – کاریوفیلن • مواد آروماتیکی مثل : • ρ- سیمن • بنزآلدهید • آلیفاتیکها • سولفیدها • ترکیبات محتوی سولفور سبب بوی نامطبوع گلها می شود.
افزایش تنفس مشابه کلیماکتریک اغلب در رابطه با اتیلن خود تحریک شده سنتزی در گل می باشد. • 1-MCP وCO2 ممکن است مانع سنتز خود تحریکی اتیلن بوسیله اثر روی پیوندهای اتیلن و تاخیر پیری شود.
انتخاب خوشه های گل میمون از Oak land نزد یک تولید کننده تجاری • ( گلخانه Visser، Guelph ، Ontario)در روز برداشت از سری سفید زمستانه • انتقال به صورت عمودی در آب با انبار سرد • به محض ورود به آزمایشگاه انتقال به آب مقطر در دمای c° 40-38 • به مدت یک شب در یک جای خنک c° 1±4 • در صبح برگهای اضافی حذف، ساقه ها در طول cm 5/62 بریده ودر داخل اسفنج Oasis • Oasis در داخل آب مقطر خیسانده و در ظرفهای 15 لیتری دارای 1 لیتر آب مقطر قرار داده ( جریان هوا در بالای آن برقرار است)
قرار دادن آنها در مجاورت مجراهایی که با پلی اتیلن متراکم 6 میلی پوشانده شده به صورت لوله های شاخه ای و روزنه ای تا سطح اتمسفر گاز بررسی و تنظیم شود • خوشه های گل در معرض دو اتمسفر از قبل تعیین شده ( 5، 10 و 50% CO2 با 21% O2 و N2 متعارف) برای 24 ساعت در تاریکی در c° 1±4 و گلهایی که در معرض هوای تصفیه شده به عنوان شاهد بودند. • مقدار حجمی کافی از 1-MCP ( Ethyl Blok®) در mL5 آب مقطر در یک شیشه غیر قابل نفوذ به گاز قرار دادند تا غلظت مطلوب 1-MCP بدست آید، و تمام حجم گازی شیشه به فضای اتاقک تزریق شود • یک گرم از Ethyl Blok® به اندازه nL/ L 800 در m³ 1 بازدهی دارد. • 1-MCP { 25، 50 و nL\L 100) برای 24 ساعت در اتاقک و در دمای c° 1±20 • به دنبال آن گلها را در آب مقطر در دمای هوای c ° 1 ±20 و رطوبت نسبی ٪ 5± 60 و 12 ساعت نور ( 15µmol/m²/s) در طول روز و با نور فلورسنت سفید خنک قرار می دهیم .
تنفس • خوشه های گل برای در معرض قرار دادن با 1-MCP و CO2 در طول cm 40 بریده می شود. • عبور خوشه های گل از یک در پوش لاستیکی و سپس قرار دادن آنها در ارلن مایر محتوی mL 50 آب مقطر و قرار دادن مجموعه آنها در یک بطری شیشه ای سایز 12 ( برای هر خوشه) • روزانه به مدت 10 دقیقه در مجاورت اتیلن هوای آزاد • ( ethylene- free air) و بعد برای 4 ساعت ممهور و 12 ساعت در نور • تعیین حجم اولیه و نهایی CO2 و O2 در بطریها با استفاده از گاز کروماتوگرافی شیماوز 8A (GC) • غلظت گازهای تنفسی بر اساس تعداد گلچه های باز شده پژمرده و ریزش کرده به طور روزانه تا 7 روز یادداشت شد. • طرح آزمایشی کاملاً تصادفی با 4 تکرار هر 2 ساقه 1 تکرار • میزان تنفس بصورت mLCO2\g\hr بیان می شود
تولید اتیلن • برای در معرض قرار دادن گلهای میمون با CO2 و 1-MCP ساقه ها مجدداً تا cm 60 بریده • بصورت تک تک در سیلندرهای درجه بندی شده محتوی mL 110 آب مقطر قرار گرفتند ، هر روز یک ساقه انتخاب می شد و گلچه های منفرد از پائین تر از 20 تا 5 سانتیمتری یک خوشه cm 30 از نقطه اتصال دمگل به نهنجقطع شدند • gr5 از گلچه های کامل را در mL 125 از مخزن ارلن مایر، مخزن برای 4 ساعت باز و سپس برای 2 دقیقه در هوای آزاد که از اتیلن پاک شده قرار داده می شود و بعداً در یک بطری با درب لاستیکی برای 2 ساعت قرار می گیرد . • یک نمونه mL 3 از مخزن کاملاً ایزوله با سرنگ برداشته می شود و در داخل Hewlett packad 5880A (HP) دستگاه GC با لوپ نمونه گیری mL 25/0 در ستون Porapak Q فولادی ضد زنگ mm 3 × m 8/1 و یک ردیاب یونیزاسیون جریان H2 ( FID = Flame ionization detector) تزریق می شود.
زمان نگهداری در اتیلن حدود 06/1 دقیقه بود. • داده ها با یک طرح کاملاً تصادفی با 2 تکرار از 5 گرم بافت گلچه که برای هر تیمار بیشتر از یک دوره 5 روزه • تولید اتیلن به صورت pL\g\hr بیان می شود.
تولید هیدروکربن فرار • برای آنالیز هیدروکربن فرار منتشر شده از گل میمون گلچه ها هر دو روز از انتهای 5 تا 10 سانتیمتری در یک دوره بیشتر از 5 روزه از ناحیه بین دمگل و نهنج چیده می شوند . • نمونه ها در مخزن mL 125 ارلن مایر قرار داده می شود بطوریکه بعد از قرار دادن گلچه ها که تقریباً به mL 145 می رسد سر مخزن فضای آزاد داشته باشد . • مخزن با جریان هوای تصفیه شده به مدت 5 دقیقه بعد از اینکه گلچه ها از خوشه جدا شدند به جریان در می آید و سپس برای یک ساعت ممهور می شود • یک رشته 100 میکرویی پلی دی متیل سیکلوکزان (PDMS) سر مخزن بسته می شود تا هیدروکربنهای فرار جذب آن شود . • هیدروکربنهای تولید شده توسط گلچه ها از فیبر بوسیله تزریق به HP5890A سری دو GC تراوش می شود .
مواد فرار با استفاده از ستون موئینه سیلیس گداخته 5 – HP ، mm 25/0 ×m 30 با یک فیلم به ضخامت mµ25/0شستشو می شود. • مواد فرار مقدار آن بر اساس یک واحد اندازه گیری در درجه یکنواختی در فضا ( نسبت فراوانی) محاسبه شده است . یکی از واحدهای اندازه گیری معادل نسبت فراوانی 10³ از هر ماده فرار منتشر شده از 1 گرم گلچه در هر ساعت می باشد . • اسپکترومتر توده ای ( Mass spectrometry) مواد فرار را از هم تشخیص داده است . اسپکترومتر توده ای استفاده شده یک VG-Trio1000 ( یک مدل تولید خلا = Vacuum Generation model )است که در eV 70 کار می کند و به HP5890A GC وصل می شود
تنفس اثرات CO2 • هوا و 5٪ CO2کمترین میانگین تنفس )مقادیر اندک CO2تنظیم کننده میزان تنفس) • 10٪ و 50٪ CO2 بالاترین میانگین فعالیت تنفسی (غلظت های بالاتر ممکن است میزان پیری را تحریک کند ) • کاهش معنی داری در میزان CO2 از حدودL\g\hr µ70-50از روز 1 به روز 3 ظاهر شد . و بیشترین کاهش L\g\hrµ40-30 از روز 3 به روز 7 بود. • در طول دوره پیری کاهش پیوسته ای در میزان تنفس بدون هیچ افزایش کلیماکتریک در همه تیمارها از جمله شاهد • تغییرات معنی داری در تنفس در روز های اول و دوم توسط تیمارها در مقایسه با روزهای بعدی
شکل2-1- تنفس خوشه های گل میمون در c° 20 بعد از تیمار با کربن دی اکسید برای 24 ساعت در c°4 . داده ها میانگین 8 ساقه است. 10% 50% 5% کنترل
اثرات 1-MCP • هیچ اثر معنی داری روی میزان تنفس گل میمون در مقایسه با شاهد نداشته است. • میزان CO2 یک کاهش پی در پی تدریجی را از روز 1 به روز 6 نشان داده است.
شکل2-2- تنفس خوشه های گل میمون در c° 20 بعد از تیماربا 1-MCP برای 24 ساعت در c° 20 . داده ها میانگین 8 ساقه است.
بازشدن گلچه، پژمردگی و ریزش گل اثرات CO2 • هیچ اثرمعنی داری در پژمردگی و ریزش گلهای میمون نداشت.
جدول 2-1- تنفس ، ریزش گلچه و پژمردگی در گل میمون در c° 20در بیش از 7 روز بعد از 24 ساعت تیمار با CO2 در c°4 . ( داده ها میانگین 4 تکرار با 2 ساقه در هر تکرار، P=0.05)
اثرات 1-MCP باز شدن گلها با ممانعت ریزش افزایش یافت و در همه غلظت های 1-MCP مشابه بود. شکل 2-3- باز شدن گلچه در گل میمون بعد از تیمار با 1-MCP برای 24 ساعت در c° 20 . کنترل 25
ریزش در گلهای شاهد در روز 4 رخ داده است و تقریباً در روز 6 دو برابر شده است ، در حالیکه 1-MCP در کمتر از یک روز ریزش را به تاخیر می اندازد . با افزایش غلظت 1-MCP نسبت ریزش کرده به باز شده در مقایسه با شاهد کمتر است. شکل 2-4- نسبت گلچه های ریزش کرده به باز شده بعد از تیمار با 1-MCP برای 24 ساعت در c° 20 .
کنترل پژمردگی با 1-MCP معنی دار نبود ، بطور نمونه پژمردگی بطور معنی داری از روز 3 به 4 افزایش یافت و سپس در 2 روز آخر عمر گلدانی بالا باقی ماند شکل 2-5- پژمردگی گلچه های باز شده بعد از تیمار با 1-MCP برای 24 ساعت در c° 20 . داده ها میانگین 8 ساقه است.
تولید اتیلن • تولید اتیلن در طول دوره پیری گلچه ها افزایش یافت. در طول روزهای اول تا سوم به دنبال در معرض قرار دادن با 1-MCP و CO2 تولید اتیلن در گلچه های گل میمون کاهش یافت .
شکل 2-6- تولید اتیلن در گلچه های گل میمون بعد از تیمار با 1-MCP برای 24 ساعت در c° 20 .
شکل 2-7- تولید اتیلن در گلچه های گل میمون بعد از تیمار با CO2 بعد از 24 ساعت در c°4 .
جدول 2-3- میانگین تولید اتیلن بعد از تیمار با 1-MCP یا CO2 برای 24 ساعت. • متوسط روزانه تولید اتیلن در روزهای اول تا چهارم برای گلچه های تیمار شده با CO2 به طور معمول 3/1 تا 2/1 اتیلن تولید شده با 1-MCP بود
در هر دو نوع تیمار با افزایش تولید اتیلن افزایش روشنی در میزان پژمردگی گلچه های باز شده درقسمت پائینتر از 5 تا cm 20 خوشه در طول روز 3 تا 5 دیده شد. • با اینحال در آغاز روز دوم پژمردگی گلچه های در معرض قرار گرفته حداقل و ثابت بود
جدول 2-8- درصد گلهای پژمرده پائینتر از 5 تا 20 سانتی خوشه بعد از استفاده با اتیلن (A) بعد از تیمار با 1-MCP در c° 20 برای 24 ساعت (B) CO2 در c° 4 بعد از 24 ساعت.
هیدروکربنهای فرار • از لحاظ دو فاکتور میزان تولید و انتشار بررسی شدند. • 3- کارن یکمونوترپنبیشترین میانگین تولید را در همه تیمارها دارد • بعد از تیمار با CO2 میزان متوسط انتشار نصف گلچه های تیمار شده با 1-MCP بود. • کاهش درمیزان پخش بعضی مواد فرار دیگر بعد از در معرض قرار دادن با CO2 وجود دارد که ممکن است به دلیل بعضی پاسخهای تنشی باشد . • پیک 3 ، 11 و 17 فقط بعد از تیمار 1-MCP ظاهر شدند که احتمالاً از مسیر سنتز de-novo متابولیسم سلولی یا احتمالاً از ترکیباتی که در طول پیری احیاء شدند آشکار شده است.
جدول 2-5- میزان تولید بیشترین مواد فرار برای بیش از 5 روز بدنبال 24 ساعت در معرض قرار دادن با دو آنتاگونیست اتیلن ، مواد فرار بوسیله GC-FID تشخیص داده شد.
تنفس • تنفس تمام گل آذین به طور معنی داری در طول روزهای اول تا سوم کاهش یافت و سپس به حالت ثابت پائینتر از میزان CO2 در انتهای آزمایش رسید • نبود یک پیک تنفسی در طول پیری خوشه ها اشاره به این دارد که گلهای میمون غیرکلیماکتریک هستند • کاهش سریع در میزان تنفس بویژه در روزهای اول تا سوم ممکن است منعکس کننده مصرف سوبستراهای تنفسی در زمان فرسودگی یا ممکن است همچنین در نتیجه ناتوانی تصاعدی میتوکندری در استفاده از سوبسترا باشد، که همانند کالتالر و استپان کاس (1976) که در مورد رزهای شاخه بریده بیان کردند می باشد.
تولید اتیلن • افزایش در تولید اتیلن می تواند مربوط به تنش های بافتی القا شده توسط پژمردگی ، کاتالیز ( شکست سلولی ) و تغییر وضعیت متابولیتها باشد. ممکن است در پاسخ به ازدست دادن بخش های سلولی و پیشرفت کمبود آب در گلچه های باز قطع شده باشد. ریزش گل • 10٪ و 50٪ CO2 افزایش ناپایدار در تنفس می دهد که ممکن است به عنوان یک پاسخ استرسی به CO2 در طول در معرض نهادن با تیمارها رخ دهد و به دنبال این دوره تنفس کاهش می یابد اما غلظتهای پائین ریزش گل را به تاخیر می اندازد. انتشار مواد فرار • تفاوت در میزان انتشار فقط تحت تاثیر مسیرهای بیوسنتتیک نیست که در بافت گل رخ می دهد ، لیکن ممکن است به سبب مقاومت به مسیر انتشار در مکانهای بیوسنتزی باشد
کاهش یکنواختی در تنفس متناسب با سن خوشه ها ایجاد شد ، این پاسخ نوعی از محصولات غیر کلیماکتریک است که از گیاهان سالم برداشت شده اند • 1-MCP اثرات اتیلن داخلی را فقط طی 24 ساعت اول بهتاخیر می اندازد در حالیکه CO2 قادر است تولید اتیلن را برای 4 روز اول در مقایسه با شاهد کاهش دهد. این ممکن است ناشی از اثرات بازدارنده CO2 روی آنزیمها در مسیر بیوسنتز اتیلن یا در پاسخ به اثرات ثانویه pH باشد. • مونوترپن 3- کارن بیشترین فراوانی را داشته است که در یک نسبت 2:1 با تیمار 1-MCP در مقایسه با تیمار CO2 افزایش داشته است • این ترکیب به عنوان ماده پایه ترکیبات معطر و حضور خودش به عنوان یک ترکیب مفید برای افزایش عطر بویژه بعد از تیمار با 1-MCP در گل میمون و به خصوص شاخه بریده های دیگر تشخیص داده شده است.
