تغییرات فصلی در محتوای پروتئین‌های محلول، فنول‌کل و مالون‌دی‌آلدهید و ارتباط آنها با مقاومت به سرمای برخی از ارقام تاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی فضای سبز، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

2 دانشیار گروه علوم باغبانی، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

3 استاد گروه علوم باغبانی، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

4 دانشیار گروه بیوشیمی، دانشکدۀ علوم، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، مقاومت به سرمای 15 رقم تاک با دو روش آزمون رنگ‌آمیزی تترازولیوم و ارزیابی سبز شدن جوانه‌ها پس از انجماد، طی شش ماه از شروع سازگاری به سرما در جوانه‌ها تا زمان خروج از سازگاری بررسی شد. همچنین الگوی تغییرات فصلی غلظت پروتئین‌های محلول، فنول کل و مالون‌دی‌آلدهید طی این مدت بررسی شد. اختلاف معناداری بین مقاومت به سرمای ارقام در تمامی مراحل اندازه‌گیری در سطح 1 درصد مشاهده شد. بیشترین مقاومت به سرمای برآوردشده در دی‌‌ماه مربوط به رقم‌های ’بیدانه‌قرمز‘ و ’خلیلی‘ (‌به‌ترتیب با LT50 برابر با 22- و 6/21- درجۀ سانتی‌گراد) و کمترین مقاومت مربوط به رقم‌های ’روبی‘ و ’پرلت‘ (‌به‌ترتیب با LT50 برابر با 1/16- و 9/16- درجۀ سانتی‌گراد) بود. با افزایش سازگاری به سرما، غلظت پروتئین‌های محلول و فنول کل در ارقام مورد بررسی افزایش یافت و در دی‌ماه به حداکثر رسید. غلظت این ترکیبات در ارقام مقاوم به سرما از قبیل ’بیدانه‌قرمز‘ و ’خلیلی‘ بیش از ارقام دیگر بود که حاکی از ارتباط مثبت این ترکیبات با مقاومت به سرما است. غلظت مالون‌دی‌آلدهید حاصل از پراکسیداسیون لیپیدهای غشا در ابتدا و انتهای فصل رکود کمتر از مقدار آن در دی‌ماه بود. غلظت مالون‌دی‌آلدهید در ارقام مقاوم به سرمای ’خلیلی‘ و ’بیدانه‌قرمز‘ در مرحلۀ رکود عمیق کمتر از ارقام حساس به سرما نظیر ’روبی‘، ’پرلت‘ و ’یاقوتی‘ بود. نتایج تحقیق حاضر نشان می‌دهد که تجمع بیشتر پروتئین‌های محلول و ترکیبات فنولی در ارقام مقاوم، ضمن حفظ پایداری غشا در دمای کم، به افزایش تحمل به یخ‌زدگی در آنها منجر شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Seasonal Changes in Soluble Proteins, Total Phenol and Malondialdehyde Content and Their Relationship with Cold Hardiness of Some Grapevine Cultivars

نویسندگان [English]

  • Rouhollah Karimi 1
  • Ahmad Ershadi 2
  • Mahmoud Esna-Ashari 3
  • Masoud Mashhadi Akbar Boojar 4
4 گروه زیست شناسی، دانشکده دانشگاه خوارزمی، تهران- ایران
چکیده [English]

Screening of native cultivars and understanding of the mechanisms involved in cold hardiness in grapevines is needed to match cultivars appropriately with growing sites and aid in breeding and selecting cultivars with improved freezing tolerance. In this study cold hardiness of fifteen grapevine (Vitis vinifera L.) cultivars were evaluated using tetrazolium stain test and post freezing budbreak assays during six months from acclimation till deacclimation stages. Moreover, seasonal changes pattern in soluble proteins, total phenol and Malondialdehyde (MDA) of buds were measured during this period. Significant differences (P≤0.01) were found among cold hardiness of cultivars in all stages. ‘Bidaneh Ghermez’ and ‘Khalili’ (LT50= -22 and -22.6 ºC in respectively) were the hardiest ‘Ruby’ and ‘Perlette’ (LT50= -16.1 and –16.9 ºC in respectively) were the least hardy cultivars in January. Soluble proteins and total phenol concentrations of buds increased during cold acclimation from November to January then decreased in March. The concentration of these compounds was higher in cold hardy such as ‘Bidaneh Ghermez’ and ‘Khalili’ cultivars than least hardy ones, indicating the positive relationship of these compounds with freezing tolerance. The measured MDA in onset and end of dormancy period was lower than its concentration in deep dormancy in January. Lower MDA concentration was found with cold hardy cultivars ‘Khalili’ and ‘Bidane Ghermez’ in comparison with cold sensitive cultivars, ‘Perlette’ and ‘Yaquti’. Our results indicated that high accumulation of soluble proteins and total phenol in cold hardy cultivars resulted in improved membrane stability and freezing tolerance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Budbreak assay
  • Cold acclimation
  • Freezing tolerance
  • Lipid Peroxidation
  • Tetrazolium

1 . حقی ح (1390) اثر تغذیۀ برگی سولفات روی و پتاسیم در مقاومت به سرمای زمستانه انگور رقم ’بیدانه‌سفیدا‘. دانشگاه بوعلی‌ سینا. همدان. پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد.

2 . نجاتیان م ع (1390) ارزیابی صفت تحمل به سرمای زمستانه در کلون‌های برخی ارقام دانه‌دار انگور ایران. علوم باغبانی ایران. 42(2): 113-126.

3 . نجاتیان م ع (1391) گزینش کلون­های متحمل به سرما در ارقام انگور بی‌دانۀ ایران. نهال و بذر. 28(3): 519-524.

4 . عراقی ح، تهرانی­فر ع، شور م و عابدی ب (1390) تأثیر تنش یخ‌زدگی بر نشت الکترولیتی، پرولین و رابطۀ آن با رشد مجدد در برخی ارقام انگور. میوه‌های ریز. 1(1): 15-22.

 

5 . Abd El-All AH (1996) Bud behaviorand productivity of Flame Seedless grapevines (Vitis vinifera L.) as affected by Dormex. Minia University, Egypt, Ph.D. Dissertation.

6 . Balasundram N, Sundram K and Samman S (2007) Phenolic compounds in plants and agri-industrial by products: Antioxidant activity, occurrence, and potential uses. Food Chemistry. 99: 191-203.

7 . Bradford MM (1976) A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytic Biochemistry. 72: 248-254.

8 . Buege JA and Aust SD (1978) Microsomal lipid peroxidation. Methods of Enzymology. 52: 302-310.

9 . Campos P, Quartin, V, Ramalho JC and Nunes MA (2003) Electrolyte leakage and lipid degradation account for cold sensitivity inleaves of Coffea sp. Plants. Journal of Plant Physiology. 160: 283-292.

10 . Chalker-Scott L (1988) Relationships between endogenous phenolic compoundsof rhododendron tissues and organs and coldhardiness development. Oregon State University, USA, Ph.D. Dissertation.

11 . Close TJ (1997) Dehydrins: a commonalty in the response of plantsto dehydration and low temperature. Physiology of Plant. 100: 291-296.

12 . Codignola A, Maffel M and Fieschi M) 1988) Phenols and bud dormancy,qualitative variationin endogenous phenols in dormant buds of Fagus sylvatica L., New Phytology. 108: 473-477.

13 . Eris A, Gulen H, Barut E and Cansev A (2007) Annual patterns of total soluble sugars and proteins related to cold-hardiness in olive (Olea europaea L. ‘Gemlik’). Journal of Horticultural Science and Biotechnology. 82: 597-604.

14 . Fennell A (2004) Freezing tolerance and injury in grapevines. Journal of Crop Improvement. 10: 201-235.

15 . Fry JD, Lang NS, Clifton RP and Maier FP (1993) Freezing tolerance and carbohydrate content of low temperature acclimated and non-acclimated centipedegrass. Crop Science. 33: 1051-1055.

16 . Fryer MJ, Andrews JR, Oxborough KD, Blowers A and Baker NR (1998) Relationship between CO2 assimilation, photosynthetic electron transport and active O2 metabolism in leaves of maize in the field during periods of low temperature. Plant Physiology. 116(2): 571-580.

17 . Gao JC, Wang HX and Li XX (2010) Relationship between soluble protein, MDA, andjujube (Ziziphus mauritiana) tree cold hardiness. Beifang Yuanyi (Northern Horticulture). 23: 18-20.

18 . Ghasemi AA, Ershadi A and Fallahi E (2012) evaluation of cold hardiness in seven Iranian commercial pomegranate (Punica granatum L.) Cultivars. HortScience. 47: 1821-1825.

19 . Goffinet MC (2004) Anatomy of grapevine winter injury and recovery. New York StateAgricultural Experiment Station, Geneva, New York, 21 pp.

20 . Goldsmith LT (2009) Freezing tolerance and dehydrin protein expression in ‘Frontenac’ and ‘Seyval blanc’ grapevine bark and xylem cane tissues during acclimation, midwinter, and deacclimation. Iowa State University, USA, M.Sc. Dissertation.

21 . Huang Y and Wang Z (1982) Cytological determination of cold resistance in fruit trees (Malus). Acta Horticulture. 9: 23-30.

22 . Hubackova M (1982) Effect of the lignification of grapevine shoots on the resistance of buds in winter. Vitis. 9: 271-274.

23 . Johnson-Flanagan AM and Owens JN (1985) Peroxidase activity in relation to suberization andrespiration in white spruce (Picea glauca Voss) seedling roots. Plant Physiology. 79:103-107.

24 . Kezeli TA and Beridze AG (1986) Structural andhistochemical changes in one-year grapevine shoots inrelation to frost resistance. Fiziol. Morozoustoich.Vinograd. Lozy. Pp. 84-97.

25 . Mills LJ, Ferguson JC and Keller M (2006) Cold hardiness evaluation of grapevine buds and cane tissues. American Journal of Enology and Viticulture. 57(2): 194-200.

26 . Nzokou P and Nikiema P (2008) The influence of three plant growthregulators on susceptibility to coldinjury following warm winter spellsin fraser fir )Abies fraseri( and colorado blue spruce) Picea pungens.(. Horticultural Science. 43(3): 742-746.

27 . Pakkish Z, Rahemi M and Baghizadeh A )2009 (Seasonal changes of peroxidase, polyphenol oxidase enzyme activity and phenol content during and after rest in pistachio (Pistacia vera L.) Flower Buds. World Applied Sciences. 6(9): 1193-1199.

28 . Paroschy JW, Meiering AG, Peterson RL, Hostetter G and Neff A (1980) Mechanical winter injury in grapevine trunks. American Journal of Enology and Viticulture. 31: 227- 232.

29 . Renaut J, Lutts S, Hoffman L and Hausman JF (2004) Responses of poplar to chilling temperatures: proteomic and physiological aspects. Plant Biology. 6: 81-90.

30 . Rivero RM, Ruiz JM, Garcıa PC, Lopez-Lefebre LR, Sanchez E and Romero L (2001) Resistance to cold and heat stress: accumulation of phenolic compounds in tomato and watermelon plants. Plant Science. 160: 315-321.

31 . Santini J, Giannettini J, Pailly O, Herbette S, Ollitrault P, Berti L and Luro F (2013) Comparison of photosynthesis and antioxidant performance of several Citrus and Fortunella species (Rutaceae) under natural chilling stress. Trees Structure and Function. 13: 1-8.

32 . Shinozaki K and Yamaguchi-Shinozaki K (2000) Molecular responses to dehydration and low temperature: differences and cross-talk betweentwo stress signaling pathways. Current Opinion in Plant Biology. 3: 217-223.

33 . Steponkus PL and Lanphear FO (1967) Refinement of the triphenyl tetrazolium chloride method of determining cold injury. Plant Physiology. 42: 1423-1426.

34 . Takeda F, Arora R, Wisniewski ME, Davis GA and Warmund MR (1993) Assessment of freeze injury in ‘BoskoopGiant’ black currant buds. HortScience. 28(6): 652-654.

35 . Tamura F, Tanabe K, Itai A and Tanaka H (1998) Protein changes in the flower buds of Japanese Pear during breaking of dormancy by chilling or high-temperature treatment. American Society for Horticultural Sciences. 123(4): 532-536.

36 . Thomashow MF (1999) Plant cold acclimation: freezing tolerance genes and regulatorymechanisms. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 50: 571-599.

37 . Uemura M and Steponkus PL (1994) A contrast of the plasma membrane lipid composition of oat and ryeleaves in relation to freezing tolerance. Plant Physiology. 104: 479-496.

38 . Uemura M, Tominaga Y, Nakagawara C, Shigematsu S, Minami A and Kawamura Y (2006) Responses of the plasma membrane to low temperatures. Physiologia Plantarum. 126: 81-89.

39 . Velioglu YS, Mazza G, Gao L and Oomah BD (1998) Antioxidant activity and total phenolics in selected fruits, vegetables and grain products. Journal of Agriculture and Food Chemistry. 46: 4113-4117.

40 . Zhang J, Wu X, Niu R, Liu Y, Liu N, Xu W and Wang Y (2012) Cold resistance evaluation in 25 wild grape species.Vitis. 51(4): 153-160.