37
BAKI
UNİVERSİTETİNİN XƏBƏRLƏRİ
№3
T
əbiət elmləri seriyası
2012
BİOLOGİYA
UOT 581.11032
HİDROPONİK ŞƏRAİTDƏ PROLİN VƏ ŞƏKƏRLƏRİN BORAGE
BİTKİSİNİN QURAQLIĞA DAVAMLILIĞININ ARTMASINA TƏSİRİ
**S.ZAHED
ÇƏKUVƏRİ, *N.A.QASIMOV, **Ş.ENTEŞARİ
*Bak
ı Dövlət Universiteti, ** İİR-nın Pəyamnour Universiteti
Simin.zahed@yahoo.com
Bu t
ədqiqatda quraqlığın təsiri Borage müalicə bitkisində prolin və şəkərlərin biosintezinə
v
ə onların da həmin stresin mənfi təsirlərinin azaldıması ilə qarşılıqlı əlaqəsi araşdırılmışdır.
Borage bitkisi elmi adı "Borago officinalis L." ilə birillik və ikiləpəlilərə aiddir. Onun çiçəkləri ma-
vi, yarpaqları sadə və tikanlı tüklərlə örtülür. Böyük ehtimalla, bu bitki Afrikanın şimalından başqa
yerl
ərə yayılmışdır və hazırda Aralıq dənizi sahillərində, Afrikanın şimalında və Orta Şərqin bəzi
yerl
ərində bitir. Bitkinin yarpaqları, çiçəkləri və gül başlarının medikal sahələrdə geniş istifadəsi
var. Apardığımız eksperimentdə lazım olan bitki toxumları Nika Tədqiqat Mərkəzindən alınmışdır.
Sonra Benomil (göb
ələk məhvedicisi) ilə dezinfeksiya edilmiş və distillə su ilə yuyulduqdan sonra
cüc
ərmə üçün içərisində vermikulit olan güldanlara köçürülmüş və suvarılmışdır. Cücərmədən
başlayaraq iki yarpaq mərhələsinə qədər langeştan 1/2 məhlulu ilə qidalandırılmışdır. Yarpaqların
sayı dördə çatanda nəzarət və quraqlıq qrupu olmaqla iki hissəyə ayrıldı. Quraqlıq şəraiti suvarma
dövründ
ə növbəti suyun ləğv edilməsi ilə həyata keçirilmişdir. Nəticələrə əsasən, süni quraqlıq ilə
əlaqədar prolin amin turşusu və həllolan şəkərlərin miqdarı kəskin artmışdır.
Açar sözl
ər: Borage, quraqlıq böhranı, prolin, həllolan şəkərlər.
Quraqlıq bitkilərin böyüməsi və inkişafına mane olan faktorlardandır.
Quraqlığa davamlı olan bitkilər müxtəlif turqor təzyiqi mexanizmlərindən
istifad
ə etməklə özlərini qoruyurlar. Bu mexanizmlərdən biri quraqlıq stresi
zamanı hüceyrələrdə osmos potensialın tənzimlənməsi ilə baş verir (7). Osmos
potensialının tənzimləmə qabiliyyəti də bitkinin növündən asılıdır. Bu bitkilər
arasında quraqlığa uyğunlaşma reaksiyaları azot tərkibləri (prolin, aminturşu-
lar v
ə poliaminlər) və hidroksil tərkiblərinə (saxaroza, oliqosaxaridlər və po-
liozlar) aid olan metabolitl
ərin toplandığı yerdədir (5,7). Prolinin düzgün ol-
mayan artımı ən geniş yayılmış və ən ümümi reaksiya olub, suyun azlığı və ya
bakteriyaların Osmos təzyiqinin artmasından bilafasilə bakteriyalar, yosunlar
v
ə ali bitkilər gözə çarpır (1). Osmos tənzimlənməsindən əlavə, prolin enerjili
mole
kul olaraq quraqlığadavamın artmasına səbəb olur. Həmçinin bu, me-
38
tabolit proteinl
ərin tərkibinin möhkəmliyini qoruyur, şəkərlər və digər amin
turşuları ilə birlikdə membranların dağılmasına səbəb olan sərbəst radikalların
m
əhv olunmasında mühüm rol oynayır (3). Bəzi bitkilərdə quraqlıq böhranı
karbon miqdarına təsir etməklə yarpaq səthinin azalmasına və nəticədə də quru
madd
ənin toplanmasının azalmasına səbəb olur (2). Bu tədqiqatın məqsədi
mühüm müalic
ə bitkilərindən sayılan Borage bitkisində quraqlıq böhranının
bitkinin morfoloji v
ə bəzi biokimyəvi parametrlərə təsirinin araşdırılması və
d
əyərləndirilməsidir. Bu bitkidən müalicəvi məqsədindən başqa suyun az
olduğu zonalarda əkilmək üçün də istifadə edilə bilər.
Material v
ə metodlar:
Prolinin ölçm
əsi
Nika T
ədqiqat Mərkəzindən lazım olan toxumlar alıb, benomil ilə dezin-
feksiya edildikd
ən və distillə su ilə yuyulduqdan sonra, cücərmək üçün daxi-
lind
ə vermikulit olan güldanlara əkildi. Cücərtilər əmələ gəldikdən sonra iki
yarpaq m
ərhələsinə qədər qidalanma lanqştayn 1/2 məhlulu ilə aparılmışdır.
Lanqştayn əsaslı qidalandırma məhlulunun tərkibindəki elementlər hər litrdə
50.6 qr. kalium, 46 qr maqnezium, 52 qr fosfor, 2.5 qr d
əmir, 0.12 qr molibden
v
ə 5.58 qr duzdan ibarətdir. Mikro və makro elementləri təmin etmək üçün 1.7
qr maqn
еzium, 0.29 qr alüminium, 0.25 qr mis, 3.1 qr bor olmaqla NaMoO
R
4
R
,
H
R
2
R
BO
R
2
R
,
CuSO
R
4
R
,
ZnSO
R
4
R
,
MnSO
R
4
R
H
R
2
R
O
,
FeEDTA,
NaHPO
R
4
R
,
MgSO
R
4
R
.7H
R
2
R
O, KNO
R
3
R
, Ca(NO
R
3
R
)
R
2
R
m
ənbələrindən istifadə edilir. Bitkinin
yarpağı dördə çatdıqdan sonra bunlar kontrol və quraqlıq olmaqla iki qrupa
bölündül
ər. Quraqlıq bir suvarma mərhələsini ləğv etməklə əldə edilmişdir.
İstixananın orta temperaturu eksperimentin aparıldığı müddətdə gecə 21±3 °C
v
ə gündüz 24±3 °C olmuşdur. Nisbi rütubət 6.5 – 7% arasında
t
ənzimlənmişdir. H
R
2
R
SO
R
4
R
v
ə KOH qidalanma məhlulu 45 % PH vasitəsilə
olmuşdur. Kulturalarla bağlı iş nəzərdə tutulan parametrlərin ölçülməsi ilə
başlandı. Sonra isə nəzərdə tutulan biokimyəvi faktorlar ölçüldü. Bu məqsədlə
prolinin qiym
ətləndirməsi üçün Bates üsuluna əsasən (Bates et al 1973 üsulu)
lazım olan reaktivlər hazırlandı. Sonrakı mərhələdə nəzərdə tutulan bitkilərdən
lazım olan şirə alındı və prolinin özlülüyü spektofotometr üsulu ilə və standart
əyridən istifadə edilməklə protein ölçüldü. Əldə edilmiş məlumatlara əsasən
v
ə standart əyri SPSS proqramından istifadə edilməklə prolin özlülüyü əmsalı
mü
əyyən edildi.
Şək. 1. Maldili bitkisi quraqlıq əkinlərində.
Karbohidrat m
əhlulunun ölçülməsi üsulu
39
Karbohidrat m
əhlulunun ölçülməsi Fales üsulu (1951) əsasında aparılır.
0.1 qram bitki nümun
əsini 5 CC 80 %-li etanolla həvəngin içərisində döyülə-
r
ək kütlə halına gətirilir. Əldə edilmiş şirə isti su hamamında 90˚ C tempera-
turda 60 d
əqiqə müddətində (30 saniyəlik iki mərhələdə) saxlanıldı. İki mərhə-
l
ə arasındakı müddətdə sınaq şüşələrinin ağzı açıq qoyularaq 80 % etanolun
buxarlanması miqdarı artırıldı. Sonra əldə edilmiş kütlə 1-ci vatman süzgəc
kağızı ilə süzgəcdən süzüldü və spirtin uçmasına imkan verildi. Əldə edilmiş
çöküntünü 2.5 CC distill
ə edilmiş suya qoyduq. Hər nümunədən 200 mikrolitr
sınaq şüşəsinə töküb hər birinin üzərinə 5 CC antiron reaktivi əlavə etdik və 17
d
əqiqə müddətində 90 dərəcə Selsidə su hamamında saxladıq. Buz üzərində
soyuyandan sonra nümun
ələrin udulma miqdarının spektrofotometr aparatında
nanometrin 625 dalğa uzunluğunda ölçüldü.
Antron reaktivi:
0.4 qram antron tozunu 200 CC 85 %-
li sulfat turşusunun üzərinə töküb
t
ədricən həll etdikdən sonra içərisində 60 CC distillə edilmiş su və 15 CC 95
%-
li etanol olan şüşəyə töküb tamamilə soyuyana qədər qarışdırdıq. Əldə
edilmiş standart əyrisi karbohidrat məhlulu üçün :
Y=0.0X-0.088
(1)
0,088
0,0196
Y
X
+
=
( 2)
İkinci düsturda y yerinə udulma şiddətini qoyaraq x-si əldə edirik. x -
litr/ milli mollarla
şəkər məhlulunun miqdarını göstərir:
100
A B C
X
DW
× ×
=
×
Burada A h
əmin əldə etdiyimiz x olub, standart əyridə litr/milli mollarla
karbohidrat miqdarını göstərir. B, 62.5 olmaqla diqqət koeffisientini, C, döy-
m
ək məqsədilə nümunələrə əlavə edilmiş 80 %-lik etanol, DW, 0.1 qram ol-
maqla nümun
ənin quru çəkisini, X, milli qramla bitkinin quru toxumalarının
ç
əkisində karbohidrat məhlulunun miqdarını göstərir.
N
əticələr
Stres dövründ
ə prolin miqdarının dəyişiklik səviyyəsi
N
əzarət və quraqlıq bitkilərnin yerüstü hissələrində ölçülmüş prolinin miq-
darının müqayisəsi göstərmişdir ki, quraqlıq torpaq bitkinin yerüstü hissəsindəki
prolin miqdarına etibarlı təsir göstərir (cədvəl 1). Nəzarət bitkiləri və quraqlıq
kultura bitkil
ərinin kökündəki ölçülmüş prolin miqdarının müqayisəsi göstərir ki,
quraqlıq əkin kökdəki prolin miqdarına da anlamlı təsir göstərir (1).
Bitkil
ərin yerüstü və kök hissəsindəki karbohidrat məhlulunun miqdarı
ölçüldü. N
əzarət və quraqlıq bitkilərinin yerüstü hissəsində ölçülmüş karbo-
hidrat miqdarlarının müqayisəsi göstərdi ki, quraqlıq kultura bitkinin yerüstü
hiss
əsindəki karbohidrat miqdarına etibarlı təsir göstərir (cədvəl 1). Nəzarət və
quraqlıq bitkilərdə ölçülmüş şəkər miqdarlarının müqayisəsi də göstərir ki, 3,
40
5, 7 nömr
əli bitkilərdəki şəkər miqarı nəzarət bitkilərindəki şəkər nisbətən
artmaq yerin
ə azalmışdır.
C
ədvəl 1
Yerüstü v
ə kök hissələrində prolinin miqdarı
Nümun
ənin
nömr
əsi
N
əzarət
kulturasındakı
yerüstü hiss
ədə
prolinin miqdarı
µm/gdw
Quraql
ıq
kulturasındakı
yerüstü hiss
ədə
prolinin miqdarı
µm/gdw
N
əzarət
kulturasındakı
kökd
əki prolinin
miqdarı µm/gdw
Quraqlıq
kulturasındakı
kökd
əki prolinin
miqdarı µm/gdw
9
96/88
Orta qiym
ət
Şək. 2. Yerüstü hissədə prolinin miqdarı Şək. 3. Kök hissəsində prolinin miqdarı
C
ədvəl 2
Bitkinin yerüstü v
ə kök hissələrində şəkər məhlulunun miqdarı
Müzakir
ə
Prolin v
ə şəkər məhlulu miqdarının artması səbəbi bu iki maddənin Os-
mosun t
ənzimlənməsi və onun qorunmasında oynadığı roldur. Nəticə etibarilə
bu iki madd
ənin miqdarı nə qədər çox olarsa, bitkinin dehidrativ streslər qarşı-
Nümun
ənin
nömr
əsi
N
əzarət kultura-
sındakı yerüstü
hiss
ədə şəkər məh-
lulunun miqdarı
µm/gdw
Quraqlıq
kulturasındakı
yerüstü hiss
ədə
şəkər məhlulunun
miqdarı µm/gdw
N
əzarət
kulturasındakı kök
hiss
ədə şəkər məh-
lulunun miqdarı
µm/gdw
Quraqlıq
kulturasındakı kök
hiss
ədə şəkər məh-
lulunun miqdarı
µm/gdw
59/78
Orta qiym
ət
41
sında olan davamlılığı da artır. Prolinin artması su çatışmazlığı şəraitində pro-
teinl
ərin bölünməsidir. Çoxsaylı tədqiqatçılar bitkidə toplanan prolini tədqiq
etmiş və böhran şəraitində bitkidə onun bir neçə dəfə artdığını göstərmişlər.
Şək. 3.Yerüstü hissədə şəkər məhlulunun Şək. 4. Kök hissəsində şəkər miqdarı
m
əhlulunun miqdarı
Su böhranının təsiri altında 49 noxud sortunda prolinin miqdarı göstərir
ki, bu 4-40 d
əfəyə bərabər olur (10). Buna oxşar, müxtəlif növlərdə və kultura-
lar
da prolinin miqdarının 3-300 dəfə artdığı da müşahidə edilmişdir (4).
Hazırkı tədqiqatın nəticələri göstərir ki, məhlul karbohidratların miqdarı su
böhranının təsiri ilə artır (şəkil 4). Quraqlıq şəraitində məhlul halında olan
karbohidratları artırmaq üçün müxtəlif faktorlar göstərilmişdir. Məlumatlar
göst
ərir ki, quraqlıq şəraitində mürəkkəb karbohidratların sadə karbohidratlara
parçalanması da mümkündür. Saxarozanın nişastaya nisbətinin artması və
nişastanın parçalanması şəraitində, həmçinin saxarozanın yarpaqlardan xaricə
ötürülm
əsinin azalması məhlul halında olan karbohidratların artmasına səbəb
olur. Bel
ə bir proses uzunmüddətli və qısamüddətli su azlığının təsiri altında
da baş verir və Osmosun tənzimlənməsində mühüm rol oynayır (9). Su böhra-
nına cavab olaraq turqor təzyiqinin qorunub saxlanması üçün yarpaq Osmosu
potensialının azalması ağacşəkilli otların çoxunda müşahidə edildiyi qeyd
olunur (10). Karbohidrat v
ə amin turşuları kimi üzvü tərkiblərin sitoplazmada
toplanması otların Osmosun tənzimlənməsində mühüm rol oynayır (8).
Karbohidratların toplanmasının Osmosun tənzimlənməsində prolinə nis-
b
ətən daha çox payı olması mümkündür (12). Alma ağaclarının yarpaqlarında
su böhranının təsiri ilə bütün karbohidratların, bərpa olunmuş şəkərlərin və
sorbitalın toplanmasının nəzarət kulturası ilə (yaxşı suvarılmış) müqayisədə
mü
əyyən qədər artması müşahidə edilir (13).
M
əhlul halında olan karbohidratların miqdarındakı bu artım Osmosu
potensialının azalmasında və son olaraq da bitki və torpaq arasında münasib
uyğunlaşmanın əmələ gəlməsində mühüm rol oynayır və suyun udulmasının
42
artmasına səbəb olur. Çünki karbohidratlar Osmosu tənzimləyicisi kimi mü-
hüm rol oynayır. Quraqlıq kulturalarındakı nümunələrdə məhlul halında olan
şəkərin artması qişaları qoruya biləcək itirilmiş su protoplazmasında
(Viterous) şəffaf layın (fazanın) əmələ gəlməsinə səbəb olur. Eyni zamanda
şəkərin iona olan nisbətinin artması zəhərlilik və xaotropik (Chaotropic)
v
əziyyətdə olur. Bu artım quraqlıq böhranı müddətinin davamlılığına səbəb
olur v
ə uyğunlaşma məhlullarının təsirinin azalmasına imkan yaradır. Əlbəttə,
h
ədsiz quraqlığa dözümlülük birinci iki fazada və təxirlə baş verir. Birinci
fazada z
əruri proteinlərin məcmusu quraqlıq stresi müqabilində müdafiə
reaksiyası göstərir. Sonrakı faza saxaritlərin səviyyəsini yüksəldir. Proteinlərlə
yenid
ən birləşməsi və onlarla əlaqə quraqlığa dözümlülüyü artırır.
Başqa bir məlumatda (11) göstərilir ki, osmolitlərin, o cümlədən, prolin
v
ə şəkərlərin toplanması ilə bitkilərin qeyri-təbii böhranlar qarşısında mü-
qavim
ətinin artması arasında birbaşa əlaqə vardır. Eyni zamanda bu tədqiqatın
n
əticələri göstərir ki, Osmosun tənzimlənməsində karbohidratların toplanma-
sının payı prolinə nisbətən daha çox ola bilər. Məhlul halında olan karbohid-
ratların artması osmos potensialının azalmasında və son olaraq da bitki və tor-
paq arasında münasib əlaqənin yaranmasında olduqca mühüm rol oynamaqla
suyun udulmasının artmasına səbəb olur.
ƏDƏBİYYAT
1.
Aspinall D., pleg,L.G.Physiology and biochemistry of drought resistances in plant
(Paleg,L.G.& Aspinal,D.eds). American press new York. 1981, p.2-3.
2.
Hanson A .A.,Barnes D.K, Hill, J.R.alfa alfa, alfalfa improvement. American society of
Agronomy Inc.publishes Madison wisconsion,USA., 2001, p.219-221.
3.
Irigoyen J.J. Emerich D.W, Sanchez Diaz, M. Water stress induced changes in concen-
trations of proline, total soluble sugars in nadulated alfa allfa plants, physiol.1992, plant.
84:55-60.
4.
Delauney A.J.,and,D.P.S. Proline biosynthesis and osmoregulation in plants. 1993. Plant
J. 4:215-223.
5.
Kramer P.J. Cell water reactions, (in) water relations of plants, Kramer,p. (ed)
Academiced press new York. 2 00, p 55.
6.
Mc cu K.F, Hanson A.D.Drought and salt toleranc: Toward under standing and appli-
cation. Trends Biotechnol. 2005, p.358-362.
7.
Morgan J.M. Osmregulation and water stress in higher plants, Annual Rew of plant
physiology, 1984.v.35,p.299-319.
8.
Morgan J.M..Osmregulation and water stress in higher plants, Annual Rew of plant
physiology, 1984 .v.35,p.299-339.
9.
Pereira J.S., Chaves, M.M..ecosystems. In: water Deficits and plant Growth. Eds. By
kozlowski T.T. Academic press new York . 1993. v.15,p.237-251.
10.
Sanchez F.J, Maria,M.,de Andres E.F.,Tenorio J.L., Ayerbe L. Turger maintenance,
osmotic adjustmen and soluble sugar and proline accumulation in 49 pea cultivars in
respose to water seress.Field crops Research .2000,v.56,p.225-235.
11.
Tasgin E.Itici o, Nalbantoglu B. Effects of salicylic acid and cold on freezing tolerance
in winter wheat leaves.plant growth Regulation. 2006, v.41, p.231-236
12.
Watanabe Sh., Kojima k.I de, Y., Sasaki, S. Effects of saline and osmotic stress on
proline and sugar accumulation in populous euphratica in vitro.plant cell, Tissue and
organ culture. 2000 , v.63, p.199-206.
13.
Xu Y.C ; LI. S.H; Cai.c.l.; Liu.G.J; Chen s.w. carbohydrate metabolism in source leaves
43
of Jonagold apple tree under water stress and after stress relief. Journal of fruit
science, 2001.v.18,p.1-6.
ВЛИЯНИЕ ПРОЛИНА И САХАРОВ НА ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬ
РАСТЕНИЙ КАКТУСА ЕВРОПЕЙСКОГО (BORAGO OFFICINALIS)
С.ЗАХЕД ЧАКУВАРИ, Н.А.КАСУМОВ, Ш.ЭНТЕШАРИ
РЕЗЮМЕ
В растениях кактуса европейского было исследовано влияние засухи на био-
синтез пролина и сахаров, а также их связь с уменьшением отрицательного действия этого
стресса. Научное название этого растения «Borago officinalis», оно- однолетнее и дву-
дольное растение. Его цветки голубые, листья простые и покрыты колючими волосками. По
всей вероятности это растение распространилось с севера Африки и в настоящее время
растет на берегах Средиземного моря, на севере Африки и в некоторых vtcnfö Среднего
Востока. Листья, цветки и соцветия широко используются в разных для проводимого
эксперимента семена растения были получены из Ника Исследовательского Центра. Семена
были продизенфицированы Беномилом (губительный для грибов), промыты дистилли-
рованной водой, затем для проращивания были помещены в цветочные горшки с
вермикулитом и политы. Начиная с прорастания и до фазы двух листьев подкармливали ½
раствором лангештана. Когда образовалось четыре листочка были разделены на две группы
-
контрольная и засухоустойчивая. Условия засухи были получены ликвидацией очередного
полива. Согласно результатам, в условиях искуcственной засухи резко увеличилось ко-
личество аминокислоты пролина и растворимых сахаров.
Ключевые слова: кактус европейский, кризис засухи, пролин, растворимые сахара.
THE INFLUENCE OF DROUGHT STRESS ON CONTENTS OF PROLINE AND
SOLUBLE SUGARS IN THE MEDICINAL PLANT BORAGO OFFICINALIS UNDER
HYDROPONIC CONDITIONS
S.ZAHED CHAKOVARİ, N.A.GASIMOV, Sh.ENTESHARI
SUMMARY
In this study, the effect of drought stress was investigated on contents of Proline and
soluble sugars in Borage. This plant (Borago officinalis) is an annual Eudicotyledon herb.
Also, its leaves are alternate, simple and bristly and flowers are most often blue in color. The
origin is probably of North African but nowadays is found in Mediterranean region of North
Africa and some parts of Middle East. The flower, leaf and floral twigs of Borage have
medicinal uses. For this study, Borage seeds were obtained from Neka Research Center. After
applying Benomyl fungicide on them, the seeds were rinsed with distilled water and irrigated
following planted in vermiculite. After germination and appearance of two leaves, the plants
were nourished by 0.5 Longstein solution. In 4-leaves stage, the plants were divided into two
groups; control and drought. Drought treatment was performed by skipping one irrigation
cycle. During drought treatment, contents of proline and soluble sugars were measured re-
gularly. Based on the results, the contents of proline and soluble sugars increased after
decreasing irrigation water significantly. Also, it was concluded that Borage was able to resist
against stress due to an increase in the contents of these compounds under limited irrigation.
Key words: Borago officinalis, drought stress, proline, soluble sugars.
44
Redaksiyaya daxil oldu: 14.09.2012-ci il
Çapa imzalandı: 23.10.2012-ci il
Dostları ilə paylaş: |