بررسی فعالیت آنزیم کاتالاز و کارایی فتوسنتزی لاین های ذرت تحت آلودگی فوزاریوم (Fusarium verticillioides)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی گروه علوم کشاورزی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.

2 استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مغان، ایران.

3 استادیار پژوهشی، موسسه تحقیقات کشاورزی دیم، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مراغه، ایران.

4 دانشیار، گروه به نژادی و بیوتکنولوژی گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

5 استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات گیاهپزشکی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اردبیل (مغان)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مغان، ایران.

چکیده

چکیده
به منظور بررسی اثر قارچ Fusarium verticillioides بر عملکرد دانه، فعالیت آنزیم کاتالاز و عملکرد کوانتومی لاین­های ذرت، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه­ی بلوک­های کامل تصادفی با پنج تکرار طی سال زراعی 1396 در دانشگاه پیام نور واحد ممقان اجرا شد. عامل اول دو لاین ذرت (MO17 و B73) و عامل دوم تیمار F. verticillioides در دو سطح (شاهد و آلودگی) بودند. نتایج نشان داد عملکرد دانه­ی لاین­های ذرت تحت تنش بیماری فوزاریوم بطور معنی­دار کاهش و فعالیت آنزیم کاتالاز افزایش یافت. همچنین فلورسانس حداقل (Fo) در لاین MO17 کاهش و در مقابل Fo در لاین B73 افزایش پیدا نمود. کارایی کمپلکس تجزیه آب در فتوسیستم II (Fv/Fo) در لاین B73 افزایش و در لاین MO17 کاهش نشان داد. هر چند میزان فلورسانس حداکثر (FM) در هر دو لاین کاسته شد. انرژی لازم برای بسته شدن مراکز واکنشی (SM) و تعداد دفعات اکسیداسیون و احیاء اولین پذیرنده­ی الکترون (QA) تا مرحله­ی فلورسانس حداکثر (FM) در لاین MO17 افزایش و در لاین B73 کاهش یافت. یافته­های این مطالعه مشخص نمود که استفاده از میزان فلورسانس کلروفیل a یک روش سریع و غیر تخریبی برای ارزیابی واکنش ذرت به آسیب حاصل از قارچ فوزاریم می­تواند باشد.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study of Catalase Activity and Photosynthetic Efficiency of Maize Lines under Fusarium Contamination (Fusarium verticillioides)

نویسندگان [English]

  • Farhad Bagheban 1
  • Sajad Mohraminajad 2
  • Ramin Lotfi 3
  • Ali Bandehhagh 4
  • Hosien Karbalaei 5
1 Department of Agricultural Science, Payame Noor University, Tehran, Iran.
2 Research Assistant Professor, Crop and Horticultural Science Research Department, Ardabil Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Moghan, Iran.
3 Research Assistant Professor, Dryland Agricultural Research Institute, Agricultural Research Education and Extension Organization, Maragheh, Iran.
4 Associate Professor, Department of Plant Breeding and Biotechnology, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
5 Research Assistant Professor, Plant Protection Research Department, Ardabil Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Moghan, Iran.
چکیده [English]

Abstract
In order to evaluate the effect of Fusarium verticillioides on seed yield, catalase (CAT) activity on polyacrylamide gel and quantum yield of maize line, a factorial experiment based on randomized complete block design with five replications during 2017 growing season at the Payame Noor University, Mamaghan branch was performed. The experimental factors were two maize lines (B73 and MO17) and two levels of F. verticillioides (control and fusarium contamination). The results indicated that Fusarium verticillioides reduced seed yield, but enhanced CAT acivity in two maize lines. Further more, minimum fluorescence (Fo) in MO17 decreased, and increased in B73. Water splitting complex at donor side of PSII (FV/Fo) in B73 was increased, but was decreased in MO17. The level of maximum fluorescence (FM) in both line decreased. The energy necessary for closing reaction centers in PSII (Sm) and number of the QA reduction during fluorescence from Fo until FM (N) in MO17 were increased, but were decreased in B73. The results of this study revealed++ using from the chlorophyll a fluorescence can be a rapid and non-destructive method for evaluation of the maize reactions to injures caused by fusarium fungi infections.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Antioxidant enzyme
  • Biotic stress
  • Chlorophyll fluorescence
  • Maize leaf
  • Yield

مراجع

Ashraf M, 2010. Inducing drought tolerance in plants: some recent advances. Biotechnology Advances. 28: 169-183.
Baghbani F, Lotfi R, Moharramnejad S, Bandehagh A, Roostaei M, Rastogi A and Kalaji HM, 2019. Impact of Fusarium verticillioides on chlorophyll fluorescence parameters of two maize lines. European Journal of Plant Pathology. 153 (2): 337-346. 
Baker NR and Rosenqvist E, 2004. Applications of chlorophyll fluorescence can improve crop production strategies: an examination of future possibilities. Journal of Experimental Botany. 55: 1607-1621.
Balabanova DA, Paunov M, Goltsev V, Cuypers A, Vangronsveld J and Vassilev A, 2016.  Photosynthetic performance of the imidazolinone resistant sunflower exposed to single and combined treatment by the herbicide imazamox and an amino acid extract. Frontiers in Plant Science. 7: 151-159.
Dayan FE and Zaccaro MLM, 2012. Chlorophyll fluorescence as a marker for herbicide mechanisms of action. Pesticide Biochemistry and Physiology. 102: 189-197.
Fandohan PK, Hell WFO, Marasas W and Wingfield MJ, 2003. Infection of maize by Fusarium species and contamination with fumonisin in Africa. African Journal of Biotechnology. 2:570-579.
FAO, 2017. http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC/visualize.
Goncalves JFC, Santos UM, Nina A and Chevreuil LR 2007. Energetic flux and performance index in copaiba (Copaifera multijuga Hayna) and mahogany (Swietenia macrophylla King) seedling grown under two irradiance environments. Brazilian Journal of Plant Physiology. 19: 171-184.
Kalaji HM, Oukarroum A, Alexandrov V, Kouzmanova M, Brestic M, Zivcak M, Samborska IA, Cetner MD, Allakhverdiev SI and Goltsev V, 2014. Identification of nutrient deficiency in maize and tomato plants by in vivo chlorophyll a fluorescence measurements. Plant Physiology and Biochemistry. 81: 16-25.
Lotfi R, Pessarakli M, Gharavi-Kouchebagh P and Khoshvaghti H, 2015. Physiological responses of Brassica napus to fulvic acid under water stress: Chlorophyll a fluorescence and antioxidant enzyme activity. The Crop Journal. 3: 434-439.
Magbanua ZV, Moraes CMD, Brooks TD, Williams WP and Luthe DS, 2007. Is catalase activity one of the factors associated with maize resistance to Aspergillus flavus? Molecular Plant Microbe Interact. 20: 697-706.
Maksimov E, Klementiev K, Shirshin E, Tsoraev G, Elanskaya I and PaschenkoV, 2015. Features of temporal behavior of fluorescence recovery in Synechocystis sp. PCC6803. Photosynthesis Research. 125: 167-178.
Mehta P, Jajoo A, Mathur S, and Bharti S, 2010. Chlorophyll a fluorescence study revealing effects of high salt stress on Photosystem II in wheat leaves. Plant Physiology and Biochemistry. 48: 16-20.
Mishra A, Heyer AG and Mishra KB, 2014. Chlorophyll fluorescence emission can screen cold tolerance of cold acclimated Arabidopsis thaliana accessions. Plant Methods. 10: 38-45.
Moharramnejad S, Sofalian O, Valizadeh M, Asgari A and Shiri MR, 2016. Response of antioxidant defense system to osmotic stress in maize seedlings. Fresenius Environmental Bulletin. 25: 805-811.
Santiago LV, Cervantes-Chavez AC, Leon-Ramırez CG and Ruiz-Herrera J, 2012.
Polyamine metabolism in fungi with emphasis on phytopathogenic species. Review article. Journal
of Amino Acids. 2: 1-13.
Valizadeh M, Moharamnejad S, Ahmadi M and Mohammadzadeh JalalyH, 2013. Changes in activity profile of some antioxidant enzymes in alfalfa half-sib families under salt stress. Journal of Agricultural Science and Technology. 15: 801-809.
Walter S, Nicholson P and Doohan FM, 2010. Action and reaction of host and pathogen during
fusarium head blight disease review. New Phytologist. 185: 54-66.
Zhou WC, Kolb FL and Riechers DE, 2005. Identification of proteins induced or upregulated
by fusarium head blight infection in the spikes of hexaploid wheat (Triticum aestivum). Genome. 48: 770-780. 
پژوهش های کاربردی در گیاهپزشکی
دوره 8، شماره 3
آذر 1398
صفحه 13-23

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 01 دی 1398
  • تاریخ پذیرش: 01 دی 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار