جلد 8، شماره 2 - ( (پاییز و زمستان) 1400 )                   سال1400، جلد8 شماره 2 صفحات 40-21 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

latifzadeh Shahkhali M, Ehtehsami S M R, Moradi F. Investigating the Effects of Natural and Artificial Seed Deterioration on Reactive Oxygen Species, Antioxidant Enzymes, and Seed Germination Characteristics in Local and Improved Rice (Oryza sativa) Cultivars Derived from the Farms in Guilan Province. Iranian J. Seed Res.. 2022; 8 (2) :21-40
URL: http://yujs.yu.ac.ir/jisr/article-1-494-fa.html
لطیف زاده شاهخالی محدثه، احتشامی سید محمدرضا، مرادی فواد. بررسی تأثیر زوال طبیعی و مصنوعی بذر بر گونه‌های فعال اکسیژن، آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت و خصوصیات جوانه‌زنی بذر در ارقام محلی و اصلاح‌شده برنج (Oryza sativa) حاصل از مزارع استان گیلان. پژوهشهای بذر ایران. 1400; 8 (2) :40-21

URL: http://yujs.yu.ac.ir/jisr/article-1-494-fa.html


دانشگاه گیلان ، smrehteshami@yahoo.com
چکیده:   (977 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه: زوال بذر با تنش اکسیداتیو و تجمع کنترل‌نشده گونه‌های فعال اکسیژن مرتبط می‌باشد. بذرها گروهی از آنتی‌اکسیدانت‌های آنزیمی و غیرآنزیمی را داشته که از آن‌ها در مقابل گونه‌های فعال اکسیژن محافظت کرده و در حفظ بنیه بذر و حمایت از فرایندهای جوانه‌زنی بذر کمک‌کننده می‌باشند. پاسخ ارقام مختلف به زوال بذر متفاوت می‌باشد. آگاهی از منابع و سازوکار زوال و چگونگی پاسخ ارقام مختلف می‌تواند ما را در انتخاب رقم مناسب منطقه کمک کرده، همچنین در انتخاب و اعمال روش‌های مدیریتی مناسب برای انبارداری و افزایش مدت زمان نگه‌داری بذرها در انبار به‌کار رود.
مواد و روش‌ها: آزمایش به‌صورت فاکتوریل با دو عامل در طرح پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل یک و شش ماه انبارداری (دمای جهار درجه سلسیوس، رطوبت بذر 11 درصد و رطوبت نسبی انبار 60 درصد) و پیری تسریع‌شده (96 ساعت نگهداری بذرها در دمای 45 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 100 درصد) بودند که در چهار رقم برنج (خزر، هاشمی، گیلانه و دمسیاه) اعمال شدند. درصد و سرعت جوانه‌زنی، طول ساقه‌چه و ریشه‌چه، وزن خشک ساقه‌چه و ریشه‌چه و شاخص بنیه گیاهچه، فعالیت آلفاآمیلاز، کاتالاز ((CAT، پراکسیداز ((POX، سوپراکسیددیسموتاز SOD))، محتوای مالون‌دی‌آلدئید (MDA) و پراکسیدهیدروژن ((H2O2 صفات مورد ارزیابی قرار گرفتند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که پیری تسریع‌شده و نگهداری بذرها در انبار به‌مدت شش ماه، درصد و سرعت جوانه‌زنی، طول ریشه‌چه و ساقه‌چه، وزن خشک ریشه‌چه و ساقه‌چه، شاخص بنیه گیاهچه و فعالیت آنزیم آلفاآمیلاز را در هر چهار رقم کاهش دادند. این کاهش همراه با افزایش محتوای MDA و H2O2 و کاهش فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدانت SOD و POX بود. محتوای MDA در بذرهای پیری تسریع‌شده کم‌تر از بذرهای با طول عمر 6 ماه در انبار بود. فعالیت آنزیم CAT بعد از اعمال تیمار زوال افزایش نشان داد، این افزایش در بذرهای دارای طول عمر شش ماه بیش‌تر بود. این بذرها همچنین H2O2 کم‌تری را در مقایسه با بذرهای پیری تسریع‌شده نشان دادند. رقم خزر محتوای H2O2 کم‌تری را در نتیجه فعالیت بیش‌تر آنزیم CAT نشان داد. علاوه بر این، رقم خزر درصد و سرعت جوانه‌زنی بالاتری را بعد از اعمال تیمار زوال در مقایسه با ارقام دیگر نشان داد. افت درصد جوانه‌زنی ناشی از زوال در رقم دمسیاه  بسیار شدید بود. این رقم کم‌ترین درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، بنیه بذر و فعالیت آنزیم آلفاآمیلاز را در تیمار پیری تسریع‌شده نشان داد. رقم گیلانه و هاشمی در ابتدای آزمایش جوانه‌زنی و فعالیت آلفاآمیلاز، سوپراکسیددیسموتاز و پراکسیداز بالاتری را نشان دادند، اما در جریان زوال قابلیت جوانه‌زنی در آن‌ها همسو با فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت کاهش نشان داد.
نتیجه‌گیری: تیمارهای قراردادن شش ماهه بذرها در انبار و پیری تسریع‌شده، اثرات منفی بر سرعت جوانه‌زنی چهار رقم مورد مطالعه گذاردند. این افت در سرعت جوانه‌زنی همراه با افزایش رادیکال آزاد در بذرها و افت فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدانت SOD و POX بود که این اثرات در رقم خزر با شدت کم‌تر و و در رقم دمسیاه شدیدتر بود که این نتایج اهمیت بیش‌تر شرایط انبار را در نگهداری رقم دمسیاه نشان می‌دهد.

جنبه‌های نوآوری:
1- اثر انبارداری و زوال بذر بر تغییر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانت، گونه‌های فعال اکسیژن و جوانه‌نی بذر برنج بررسی شد.
2- نتایج آزمون پیری تسریع‌شده و طبیعی برای نتیجه‌گیری بهتر در مورد پاسخ ارقام مقایسه گردید.
3- دو رقم اصلاح‌شده با دو رقم محلی (با سطح زیرکشت بالا در منطقه مقایسه شد.
شماره‌ی مقاله: 2
متن کامل [PDF 572 kb]   (101 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: فیزیولوژی بذر
دریافت: 1399/5/12 | پذیرش: 1399/8/6

فهرست منابع
1. Abdul-Baki, A.A. and Anderson, J.D. 1973. Vigor determination in soybean seed by multiple criteria. Journal of Crop Science, 13(6): 630-633. [DOI:10.2135/cropsci1973.0011183X001300060013x]
2. Abeles, F.B. and Biles, C.L. 1991. Characterization of peroxidases in lignifying peach fruit endocarp. Plant Physiology, 95: 269-273. [DOI:10.1104/pp.95.1.269] [PMID] [PMCID]
3. Aebi, H. 1984. Catalase in vitro. Methods in Enzymology, 105: 121-126. [DOI:10.1016/S0076-6879(84)05016-3]
4. Bailly, C., El-Maarouf-Bouteau, H. and Corbineau, F. 2008. From intracellular signaling networks to cell death: the dual role of reactive oxygen species in seed physiology. Comptes Rendus Biologies, 331(10): 806-814. [DOI:10.1016/j.crvi.2008.07.022] [PMID]
5. Barreto, L.C. and Garcia, Q.S. 2017. Accelerated ageing and subsequent imbibition affect seed viability and the efficiency of antioxidant system in macaw palm seeds. Acta Physiologiae Plantarum, 39(3): 72-78. [DOI:10.1007/s11738-017-2367-z]
6. Bijanzadeh, E., Naderi, R., Nosrati, K. and Egan, T.P. 2017. Effects of accelerated ageing on germination and biochemistry of eight rice cultivars. Journal of Plant Nutrition, 40(2): 156-164. [DOI:10.1080/01904167.2016.1201502]
7. Brar, N.S., Kaushik, P. and Dudi, B.S. 2019. Assessment of natural ageing related physio-biochemical changes in onion seed. Agriculture, 9(8): 1-15. [DOI:10.3390/agriculture9080163]
8. Cao, D., Chen, S., Huang, Y., Qin, Y. and Ruan, G. 2019. Effects of artificial aging on physiological characteristics of rice seeds with different dormancy characteristics. Agricultural Biotechnology, 8(1): 52-56.
9. Chandel, R K., Khan, Z.and Gandotra, S. 2015. Alterations in protein and isozymes profiles during accelerated ageing in soybean (Glycine Max (L.) Merrill). Journal of Functional and Environmental Botany, 5(1): 64-69. [DOI:10.5958/2231-1750.2015.00010.4]
10. Chauhan, D.S., Deswal, D.P., Dahiya, O.S. and Punia, R.C. 2011. Change in storage enzymes activities in natural and accelerated aged seed of wheat (Triticum aestivum). Indian Journal of Agricultural Sciences, 81(11): 1037-1040.
11. Chen, D., Li. Y., Fang, T. Shi, X. and Chen, X. 2016. Specific roles of tocopherols and tocotrienols in seed longevity andgermination tolerance to abiotic stress in transgenic rice. Plant Science, 244: 31-39. [DOI:10.1016/j.plantsci.2015.12.005] [PMID]
12. Copeland, L. and MaDonald, M.B. 2008. Principles of Seed Science and Technology. (Translated: Akram Ghaderi, F., Kamkar, B. and Soltani, A). Ferdowsi University of Mashhad Publication. 511p. [In Persian].
13. Dantas, A.F., Fascineli, M.L., Jose, S.C.B.R., Padua, J.G., Gimenes M.A. and Grisolia, C.K. 2019. Loss of genetic integrity in artificially aged seed lots of rice (Oryza sativa L.) and common bean (Phaseolus vulgaris L.). Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 846: 1-6. [DOI:10.1016/j.mrgentox.2019.07.008] [PMID]
14. Dey, G., Bhupinder, S. and Banerjee, R. 2003. Immobilization of alpha-amylase produced by Bacillus circulans GRS 313. Brazilian Archives of Biology and Technology, 46(2): 167-176. [DOI:10.1590/S1516-89132003000200005]
15. Fu, H., Cao, D.D., Hu, W.M., Guan, Y.J., Fu, Y.Y., Fang, Y.F. and Hu, J. 2017. Studies on optimum harvest time for hybrid rice seed. Journal of the Science of Food and Agriculture, 97(4): 1124-1133. [DOI:10.1002/jsfa.7838] [PMID]
16. Gao, J., Fu, H., Zhou, X., Chen, Z., Luo, Y., Cui, B., Chen, G. and Liu, J. 2016. Comparative proteomic analysis of seed embryo proteins associated with seed storability in rice (Oryza sativa L.) during natural aging. Plant Physiology and Biochemistry, 103: 31-44. [DOI:10.1016/j.plaphy.2016.02.026] [PMID]
17. Ghasemi, E., Goodarzian Ghahfarokhi, M., Darvishi, B. and Heidari kazafi, Z. 2014. The effect of hydro-priming on germination on characteristics, seedling growth and antioxidant activity of accelerated aging wheat seeds. Cercetari Agronomice in Moldova, 4: 41-48. [DOI:10.1515/cerce-2015-0003]
18. Ghassemi-Golezani, K., Khomari, S., Dalil, B., Hosseinzadeh-Mahootchy, A. and Chadordooz-Jeddi, A. 2010. Effects of seed aging on field performance of winter oilseed rape. Journal of Food, Agriculture and Environment, 8(1): 175-178.
19. Giannopolitilis, C.N. and Ries, S.K. 1997. Superoxide dismutase.o.purification and quantitative relationship with water soluble protein in seedlings. Journal of Plant Physiology, 59: 315-318. [DOI:10.1104/pp.59.2.315] [PMID] [PMCID]
20. Goel, A., Goel, A.K. and Sheoran, I.S. 2003. Changes in oxidative stress enzymes during artificial ageing in cotton (Gossypium hirsutum L.) seeds. Journal of Plant Physiology, 160: 1093-1100. [DOI:10.1078/0176-1617-00881] [PMID]
21. Goodarzian Ghahfarokhi, M., Ghasemi, E., Saeidi, M. and Heidari Kazafi, Z. 2014. The effect of accelerated aging on germination characteristics, seed reserve utilization and malondialdehyde content of two wheatcultiars. Journal of Stress Physiology and Biochemistry, 10(2): 15-23.
22. Heath, R.L. and Packer, L. 1968. Photoperoxidation in isolated chloroplasts: I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Archives of Biochemistry and Biophysics, 125(1): 189-198. [DOI:10.1016/0003-9861(68)90654-1]
23. Kapoor, N., Arya, A., Siddiqui, M.A., Amir, A. and Kumar, H. 2010. Seed deterioration in chickpea (Cicer arietinum L.) under accelerated aging. Asian Journal of Plant Sciences, 9(3): 158-162. [DOI:10.3923/ajps.2010.158.162]
24. Kaur, H., Petla, B.P., Kamble, N.U., Singh, A., Rao, V., SalviGhosh, P. and Majee, M. 2015. Differentially expressed seed aging responsive heat shock protein OsHSP18.2 implicates in seed vigor, longevity and improves germination and seedling establishment under abiotic stress. Frontiers in Plant Science, 6: 713-713. [DOI:10.3389/fpls.2015.00713] [PMID] [PMCID]
25. Kavoosi, M. and Allahgholipour, M. 2017. Effect of rate and split application of nitrogen fertilizer on growth and grain yield of rice (Oryza sativa L.) cvs. Gilaneh and Abjiboji. Iranian Journal of Crop Sciences, 19(2): 165-180. [In Persian with English Summary].
26. Kibinza, S., Bazin, J., Bailly, C., Farrant. J.M., Corbineau, F. and El-Maarouf-Bouteau, H. 2011. Catalase is a key enzyme in seed recovery from ageing during priming. Plant Science, 181: 309-315. [DOI:10.1016/j.plantsci.2011.06.003] [PMID]
27. Kibinza, S., Vinel, D., Côme, D., Bailly, C. and Corbineau, F. 2006. Sunflower seed deterioration as related to moisture content during ageing, energy metabolism and active oxygen species scavenging. Physiologia Plantarum, 128(3): 496-506. [DOI:10.1111/j.1399-3054.2006.00771.x]
28. Kong, Q., Mao, P., Yu, X. and Xia, F. 2014. Physiological changes in oat seeds aged at different moisture contents. Seed Science and Technology, 42(2): 190-201. [DOI:10.15258/sst.2014.42.2.08]
29. Lee, S.S. and Kim, J.H. 2000. Total sugers, -amylase activity, and germination after priming of normal and aged rice seeds. Korean Journal of Crop Science, 45(2): 108-111.
30. Lee, Y.P., Baek, K.H. Lee, H.S., Kwak, S.S., Bang, J.W. and Kwon, S.Y. 2010. Tobacco seeds simultaneously over-expressing Cu/Znsuperoxide dismutase and ascorbate peroxidase display enhanced seed longevity and germination rates under stress conditions. Journal of Experimental Botany, 61(9): 2499-2506. [DOI:10.1093/jxb/erq085] [PMID] [PMCID]
31. Leprince, O., Pellizzaro, A. Berriri, S. and Buitink, J. 2016. Late seed maturation: drying without dying. Journal of Experimental Botany, 68(4): 827-841. [DOI:10.1093/jxb/erw363] [PMID]
32. Li, Y., Wang, Y., Xue, H. Pritchard, H.W. and Wang, X. 2017. Changes in the mitochondrial protein profile due to ROS eruption during ageing of elm (Ulmus pumila L.) seeds. Plant Physiology and Biochemistry, 114: 72-87. [DOI:10.1016/j.plaphy.2017.02.023] [PMID]
33. Maguire, J.D. 1962. Speed of germination-aid in selection and evaluation for seedling emergence and vigor. Crop Science, 2(2): 176-177. [DOI:10.2135/cropsci1962.0011183X000200020033x]
34. McDonald, M.B. 1999. Seed deterioration: physiology, repair and assessment. Seed Science and Technology, 27(1): 177-237.
35. Monajem, S., Zeinali, E., Ghaderi-Far, F., Soltani, E. and Hosseini Chaleshtari, M. 2016. Evaluation of the seed vigour diversity of rice genotypes (Oryza sativa. L.) Journal of Crop Porduction, 8(4): 121-142.
36. Petla, B.P., Kamble, N.U., Kumar, M.,Verma, P., Ghosh, S., Singh, A., Rao, V., Salvi, P., Kaur, H., Saxena, S.C. and. Majee, M. 2016. Rice protein L isoaspartyl methyltransferase isoforms differentially accumulate during seed maturation to restrict deleterious isoAsp and reactive oxygen species accumulation and are implicated in seed vigor and longevity. New Phytologist, 211: 627-645. [DOI:10.1111/nph.13923] [PMID]
37. Rabiei, B. and Mohit, A. 2013. Analysis of Statistical Designs in Agricultural Research (with Emphasis on SAS Software). University of Guilan Press. 427p. [In Persian].
38. Rajjou, L. and Debeaujon, I. 2008. Seed longevity: survival and maintenance of high germination ability of dry seeds. Comptes Rendus Biologies, 331(10): 796-805. [DOI:10.1016/j.crvi.2008.07.021] [PMID]
39. Salvi, P., Saxena, C.S., Petla, B.P., Kamble, N.U., Kaur, H., Verma, P., Rao, V., Ghosh, S. and Majee, M. 2016. Differentially expressed galactinol synthase(s) in chickpea are implicated in seed vigor and longevity by limiting the age induced ROS accumulation. Scientific Reports, 6(1): 1-15. [DOI:10.1038/srep35088] [PMID] [PMCID]
40. Shaaban, M., Ghaderifar, F., Sadeghipour, H. and Yamchi, A. 2017. Ageing mechanisms in chickpea seeds: relationship of sugar hydrolysis and lipid peroxidation with amadori and millard reactions. Iranian Journal of Plant Biology, 9(1): 1-20. [In Persian with English Summary].
41. Sun, Q., Wang, J. and Sun, B. 2007. Advances on seed vigor physiological and genetic mechanisms. Agricultural Sciences in China, 6(9): 1060-1066. [DOI:10.1016/S1671-2927(07)60147-3]
42. Sung, J.M. and Chiu, C.C. 1995. Lipid peroxidation and peroxide-scavenging enzymes of naturally aged soybean seed. Plant Science, 110: 45-52. [DOI:10.1016/0168-9452(95)91223-J]
43. Tilebeni, H.G. and Golpayegani, A. 2011. Effect of seed ageing on physiological and biochemical changes in rice seed (Oryza sativa L.). International Journal of AgriScience, 1(3): 138-143.
44. Velikova, V., Yordanov, I. and. Edreva, A. 2000. Oxidative stress and some antioxidant system in acid-treated bean plants: Protective role of exogenous polyamines. Plant Science, 151(1): 59-66. [DOI:10.1016/S0168-9452(99)00197-1]
45. Walters, C., Ballesteros, D. and Vertucci, V.A. 2010. Structural mechanics of seed deterioration: Standing the test of time. Plant Science, 179: 565-573. [DOI:10.1016/j.plantsci.2010.06.016]
46. Yao, Z., Liu, L., Gao, F., Rampitsch, C., Reinecke, D.M., Ozga, J.A. and Ayele, B.T. 2012. Developmental and seed aging mediated regulation of ntioxidative genes and differential expression of proteins during pre- and post-germinative phases in pea. Journal of Plant Physiology, 169(15): 1477-1488. [DOI:10.1016/j.jplph.2012.06.001] [PMID]
47. Yin, G., Xin. X., Song,C., Chen, X., Zhang, J., Wu, S., Li, R., Liu, X. and Lu, X. 2014. Activity levels and expression of antioxidant enzymes in the ascorbateeglutathione cycle in artificially aged rice seed. Plant Physiology and Biochemistry, 80: 1-9. [DOI:10.1016/j.plaphy.2014.03.006] [PMID]
48. Zamani, A., Nouri, S.A.S. Afshari, R.T., Nezhad, H.I., Akbari, G.A. and. Tavakoli, A. 2010. Lipid peroxidation and antioxidant enzymes activity under natural and accelerated aging in safflower (Carthamus tinctorius L.) seed. Iranian Journal of Field Crop Science, 41(3): 545-554. [In Persian with English Summary].
49. Zhang, Y.X., Xu, H.H., Liu, S.J., Li, N., Wang, W.Q., Møller, I.M. and Song, S.Q. 2016. Proteomic analysis reveals different involvement of embryo and endosperm proteins during aging of Yliangyou 2 hybrid rice seeds. Frontiers in Plant Science, 7: 1-17. [DOI:10.3389/fpls.2016.01394]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله پژوهشهای بذر ایران می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2022 CC BY-NC 4.0 | Iranian Journal of Seed Research

Designed & Developed by : Yektaweb

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.