پاسخ‌های متفاوت سیستم ردوکس گیاه سویا به میدان‌های مغناطیسی ایستای 20 و 30میلی‌تسلا

نویسندگان

1 گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 گروه بیوشیمی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده
اهداف: میدان‌های مغناطیسی ایستا (SMF) به‌عنوان یک عامل طبیعی محیطی و نیز عامل خارجی حاصل از پیشرفت تکنولوژی تاثیرات قابل ملاحظه‌ای بر فیزیولوژی گیاهان دارند. تاثیر این میدان‌ها بر تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) در سلول گیاهی مشخص شده است. پژوهش حاضر با هدف بررسی الگوی پاسخ سیستم ردوکس سویا Glycine max)) به دو شدت مختلف میدان مغناطیسی ۲۰ و ۳۰میلی‌تسلا و تعیین سرنوشت جریان الکترون در این میدان‌ها انجام شد.

مواد و روش‌ها: در مطالعه تجربی حاضر بذرهای گیاه سویا رقم در فاز رویشی (۱۴روزه) به‌مدت چهار روز، روزانه ۵ساعت تحت تیمار با میدان مغناطیسی ایستای ۲۰ و ۳۰میلی‌تسلا قرار گرفتند. آزمایش‌ها به‌صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی حداقل با سه تکرار انجام شدند. به‌منظور تحلیل داده‌ها آنالیز واریانس یک‌طرفه و نرم‌افزار SPSS به کار رفتند.

یافته‌ها: تیمار ۳۰میلی‌تسلا منجر به کاهش میزان وزن تر، توان کلی فعالیت سیستم آنتی‌اکسیدانی و توان کلی احیا و افزایش پراکسیدهیدروژن شد، اما تاثیری بر مقدار کلی ترکیبات فنلی و فلاونوئید نداشت. در تیمار ۲۰میلی‌تسلا سطح پراکسیدهیدروژن کاهش، اما وزن‌تر، سطح رادیکال هیدروکسیل، فعالیت سیستم آنتی‌اکسیدانی، مقدار کلی ترکیبات فنلی و فلاونوئید افزایش یافت. مقدار آهن فرو در میدان ۲۰میلی‌تسلا کاهش و در میدان ۳۰میلی‌تسلا افزایش نشان داد.

نتیجه‌گیری: در سیستم ردوکس سویا میدان ۲۰میلی‌تسلا مسیر جریان الکترون‌ها را به سمت ترکیبات احیاکننده مفید مثل ترکیبات فنلی هدایت می‌کند و سبب تحریک رشد می‌شود، در صورتی که میدان ۳۰میلی‌تسلا سبب گسیل الکترون‌های مازاد به سمت ترکیبات مخرب مثل آهن فرو شده و رشد را کاهش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Maffei ME. Magnetic field effects on plant growth, development, and evolution. Front Plant Sci. 2014;5:445. [Link] [DOI:10.3389/fpls.2014.00445]
Blumenthal NC, Ricci J, Breger L, Zychlinsky A, Solomon H, Chen GG, et al. Effects of low-intensity AC and/or DC electromagnetic fields on cell attachment and induction of apoptosis. Bioelectromagnetics. 1997;18(3):264-72.
https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-186X(1997)18:3<264::AID-BEM10>3.0.CO;2-P [Link] [DOI:10.1002/(SICI)1521-186X(1997)18:33.0.CO;2-P]
Kopczewski T, Kuźniak E. Redox signals as a language of interorganellar communication in plant cells. Cent Eur J Biol. 2013;8(12):1153-63. [Link] [DOI:10.2478/s11535-013-0243-4]
Blokhina O, Fagerstedt KV. Oxidative metabolism, ROS and NO under oxygen deprivation. Plant Physiol Biochem. 2010;48(5):359-73. [Link] [DOI:10.1016/j.plaphy.2010.01.007]
Potters G, Horemans N, Jansen MA. The cellular redox state in plant stress biology--a charging concept. Plant Physiol Biochem. 2010;48(5):292-300. [Link] [DOI:10.1016/j.plaphy.2009.12.007]
Xia L, Guo J. Effect of magnetic field on peroxidase activation and isozyme in Leymus chinensis. Ying Yong Sheng Tai Xue Bao. 2000;11(5):699-702. [Chinese] [Link]
Sahebjamei H, Abdolmaleki P, Ghanati F. Effects of magnetic field on the antioxidant enzyme activities of suspension-cultured tobacco cells. Bioelectromagnetics. 2007;28(1):42-7. [Link] [DOI:10.1002/bem.20262]
Yano A, Ohashi Y, Hirasaki T, Fujiwara K. Effects of a 60 Hz magnetic field on photosynthetic CO2 uptake and early growth of radish seedlings. Bioelectromagnetics. 2004;25(8):572-81. [Link] [DOI:10.1002/bem.20036]
Eşitken A, Turan M. Alternating magnetic field effects on yield and plant nutrient element composition of strawberry (Fragaria x ananassa cv. camarosa). Acta Agric Scand Sect B Soil Plant Sci. 2004;54(3):135-9. [Link] [DOI:10.1080/09064710310019748]
Carbonell V, Flórez M, Martínez E, Maqueda R, Amaya JM. Study of stationary magnetic fields on initial growth of pea (Pisum sativum L.) seeds. Seed Sci Technol. 2011;39(3):673-9. [Link] [DOI:10.15258/sst.2011.39.3.15]
Vashisth A, Nagarajan S. Exposure of seeds to static magnetic field enhances germination and early growth characteristics in chickpea (Cicer arietinum L.). Bioelectromagnetics. 2008;29(7):571-8. [Link] [DOI:10.1002/bem.20426]
Payez A, Ghanati F, Behmanesh M, Abdolmaleki P, Hajnorouzi A, Rajabbeigi E. Increase of seed germination, growth and membrane integrity of wheat seedlings by exposure to static and a 10-KHz electromagnetic field. Electromagn Biol Med. 2013;32(4):417-29. [Link] [DOI:10.3109/15368378.2012.735625]
Rajabbeigi E, Ghanati F, Abdolmaleki P, Payez A. Antioxidant capacity of parsley cells (Petroselinum crispum L.) in relation to iron-induced ferritin levels and static magnetic field. Electromagn Biol Med. 2013;32(4):430-41. [Link] [DOI:10.3109/15368378.2012.736441]
Hoagland DR, Arnon DI. The water-culture method for growing plants without soil. C347th Volume. Berkeley: College of Agriculture, University of California; 1950. p. 34. [Link]
Dubois M, Gilles KA, Hamilton JK, Rebers PA, Smith F. Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Anal Chem. 1956;28(3):350-6. [Link] [DOI:10.1021/ac60111a017]
Lichtenthaler HK, Wellburn AR. Determinations of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents. Biochem Soc Trans. 1983;11(5):591-2. [Link] [DOI:10.1042/bst0110591]
Velikova V, Yordanov I, Edreva A. Oxidative stress and some antioxidant systems in acid rain-treated bean plants: Protective role of exogenous polyamines. Plant Sci. 2000;151(1):59-66. [Link] [DOI:10.1016/S0168-9452(99)00197-1]
Tiedemann AV. Evidence for a primary role of active oxygen species in induction of host cell death during infection of bean leaves with Botrytis cinerea. Physiol Mol Plant Pathol. 1997;50(3):151-66. [Link] [DOI:10.1006/pmpp.1996.0076]
Hajnorouzi A, Vaezzadeh M, Ghanati F, Jamnezhad H, Nahidian B. Growth promotion and a decrease of oxidative stress in maize seedlings by a combination of geomagnetic and weak electromagnetic fields. J Plant Physiol. 2011;168(10):1123-8. [Link] [DOI:10.1016/j.jplph.2010.12.003]
Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilsizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem. 1976;72(1-2):248-54. [Link] [DOI:10.1016/0003-2697(76)90527-3]
Cakmak I, Horst WJ. Effect of aluminium on lipid peroxidation, superoxide dismutase, catalase, and peroxidase activities in root tips of soybean (Glycine max). Physiologia Plantarum. 1991;83(3):463-8. [Link] [DOI:10.1111/j.1399-3054.1991.tb00121.x]
Abdolmaleki P, Ghanati F, Sahebjamei H, Sabet Sarvestani A. Peroxidase activity, lignification and promotion of cell death in tobacco cells exposed to static magnetic field. Environ. 2007;27(4):435-40. [Link] [DOI:10.1007/s10669-007-9080-1]
Pirie A, Mullins MG. Changes in anthocyanin and phenolics content of grapevine leaf and fruit tissues treated with sucrose, nitrate, and abscisic acid. Plant Physiol. 1976;58(4):468-72. [Link] [DOI:10.1104/pp.58.4.468]
Krizek DT, Britz SJ, Mirecki RM. Inhibitory effects of ambient levels of solar UV-A and UV-B radiation on growth of cv, new red fire lettuce. Physiologia Plantarum. 1998;103(1):1-7. [Link] [DOI:10.1034/j.1399-3054.1998.1030101.x]
Oyaizu M. Studies on products of browning reaction--antioxidative activities of products of browning reaction prepared from glucosamine. Jpn J Nutr (Eiyogaku zasshi). 1986;44(6):307-15. [Japanese] [Link] [DOI:10.5264/eiyogakuzashi.44.307]
Katyal JC, Sharma BD. A new technique of plant analysis to resolve iron chlorosis. Plant Soil. 1980;55(1):105-19. [Link] [DOI:10.1007/BF02149714]