اثر سرما روی تخریب اکسیداتیو و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت در برگ چای شمال ایران

نویسندگان

1 گروه زیست شناسی، دانشکدۀ علوم، دانشگاه گیلان، رشت

2 گروه زیست شناسی، دانشکدۀ علوم، دانشگاه پیام نور شرق تهران، تهران

چکیده
هدف این تحقیق بررسی چگونگی ایجاد پروتئین ضدیخ (AFP)، تغییرات فعالیت آنزیم­ های سوپراکسید دیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز و کاتالاز در تیمارهای دمایی (20، صفر، 2-، 5- و8-) و مقدار پراکسیداسیون لیپیدی در برگ­ های چای شمال ایران است. گیاهچه­ های هشت تا ده­ برگی چای با مقاومت سرمایی متوسط از چند مزرعه چای لاهیجان تهیه شدند و در گلدان­ های حاوی ماسه و پرلیت ضد عفونی و به نسبت 1: 4 کاشته شدند. سپس حدود ده روز در اتاق رشد آزمایشگاه در 20 درجه سانتی­ گراد، رطوبت نسبی 75 درصد و طول روز 16 ساعت با شدت نوری برابر حدود 1600 لوکس نگهداری شدند. از محلول هوگلند، برای آبیاری و تغذیه گیاهچه­ ها و از کود آهن (نیم­گرم در لیتر) به شکل اسپری استفاده شد. تنش سرمایی به ­تدریج و طی برنامه مشخص دماهای صفر، 2- و 5- و 8- درجۀ سانتی­ گراد اعمال شد و گیاهچه­ ها برای مراحل بعدی مهیا شدند. سپس بررسی ایجاد پروتئین ضد­یخ و تعیین فعالیت آنزیم­ های آنتی­ اکسیدان براساس روش­ های مربوط انجام گرفت. نتایج نشان داد که در اثر اعمال دماهای زیر صفر پروتئین ضدیخ با وزن مولکولی حدود 20 کیلو دالتون در برگ­ های چای شمال کشور برای مقابله با استرس ناشی از یخ زدگی تولید شد. هم­چنین با کاهش دما فعالیت آنزیم­های SOD، APX و CAT در برگ چای افزایش یافت. فعالیت SOD تا دمای 8- درجۀ سانتی­ گراد افزایش داشتند درحالی­که فعالیت APX و CAT تا دمای 5- درجه سانتی­ گراد افزایش یافت. ازطرفی، مقدار مالون دی آلدئید MDA، فاکتور نشان­ دهندۀ میزان پراکسیداسیون لیپیدی، افزایشی اندک در اثر کاهش دما نشان داد. براساس نتایج مزبور می­توان جمع­ بندی کرد که برگ­ های همیشه سبز گیاه چای با ایجاد پروتئین ضد­یخ خاص و افزایش فعالیت­های آنتی­ اکسیدانی تنش­ های سرمایی را به­ خوبی تحمل می­کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

The effect of cold temperature on oxidative damage and activity of oxidative enzymes in tea leaves from northern Iran

نویسندگان English

Reyhaneh Sariri 1
Adeleh Raeofi Masooleh 2
Gholam Reza Bakhshi Khaniki 2
1 Department of Biology, Faculty of Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
2 Department of Biology, Tehran Shargh Branch, Payam Nour University, Tehran, Iran
چکیده English

Tea was planted in Lahijan by Kashefalsataneh in 1930. The main concern about important commercial plants such as tea is the formation of ice crystals in low temperatures. This can damage the live cells leading to lowering the quality of the plant and eventually its death. Formation of reactive oxygen species (ROS) and oxidative stress is the result of various environmental stresses leading to freezing. Investigating the variations in any of these factors could help to understand the mechanism of freeze resistance in ever-green plants. The aim of the present research was to investigate lipid peroxidation, the presence of antifreeze protein and variations in the activity of some antioxidant enzymes, including superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidize (APX) and catalyse (CAT) in tea leaves subjected to 20, 0, -2, -5 and -8°C in tea leaves from the north of Iran. The results showed formation of an antifreeze protein with MW of about 20 KD in response to cold stress. It was also found that the activity of SOD, APX and CAT increased in tea leaves due to cold stress. The activity of SOD increased down to -8°C. APX and CAT increased their activity down to -5°C. On the other hand, the lipid per oxidation factor, MDA, was also elevated in response to the cold stress.

کلیدواژه‌ها English

antifreeze protein
Ascorbate peroxidase
Cold stress
catalyse
lipid per oxidation superoxide dismutase
Almeida, A.S., Cavieres, L.A. and Bravo, L.A. 1999. Freezing resistance of high-elevation plant species is not related to their height or growth-form in the central Chilean Andes. – Environmental and Experimental Botany 69: 273-278.
Alscher, R.G., Erturk, N. and Heath, L.S. 2002. Role of superoxide dismutases (SODs) in controlling oxidative stress in plants. – Journal of Experimental Botany 53: 1331-1341.
Bradford, M.M. 1976. Rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. – Anal. Biochem. 72: 248-254.
Bunkelmann, J.R. and Trelease, R.N. 1996. Ascorbate peroxidase. A prominent membrane protein in oilseed glyoxysomes. – Plant Physiol. 110: 589-598.
Burke, M.J., Gusta, L.V., Quamme, H.A., Weiser, C.J. and Li, P.H. 1976. Freezing and injury in plants. – Annual Reviews in Plant Physiology 27:507-528.
Cattivelli, L. 2011. More cold tolerant plants for warmer world. – Plant Science 180: 1-2.
Clare, D.A., Rabinowitch, H.D. and Fridovich, I. 1984. Superoxide dismutase and chilling injury in Chlorella ellipsopides. – Arch. Biochem. Biophys. 231:158-163.
Corpas, F.J., Corpas, F.J., Fernández-Ocaña, A., Carreras, A., Valderrama, R., Luque, F., Esteban, F.J., Rodríguez-Serrano, M., Chaki, M., Pedrajas, J.R., Sandalio, L.M., del Río, L.A. and Barroso, J.B. 2006. The expression of different superoxide dismutase forms is cell-type dependent in olive (Olea europaea L.) leaves. – Plant Cell Physio. 47: 984-997.
Danyluk, J., Rassart E. and Sarhan, F. 1991. Gene expression during cold and heat shock in wheat. – Biochem. Cell Biol. 69: 383-391.
El-hilali, F., Ati-oubahou, A., Remah, A. and Akhayat, O. 2003. Chilling injury and peroxidase activity changes in fortune mandarine fruit during low temperature storage. – BULG. J Plant Physiol. 29: 44-54.
García-Varela, S. and Fermín, R. 2003. Freezing avoidance mechanisms in juveniles of giant rosette plants of the genus Espeletia. – Acta Oecologica 24: 165-167.
George, M.F. and Burke, M.J. 1984. Super cooling of tissue water to extreme low temperature in overwintering plants. – Trends in Biochemical Sciences 9: 211-214.
Gilmour, S.J. and Thomashow, M.F. 1991. Cold acclimation and cold-regulated gene expression in ABA mutants of Arabidopsis thaliana. – Plant Mol. Biol. 17: 1233-1240.
Graham, H.N. 1992. Green tea composition, consumption, and poly-phenol chemistry. – Preventive Medicine 21: 334-350.
Griffith, M., Antikainen, M., Hon, W.C., Pihakaski-Maunsbach, K., Yu, X.M., Chun, J.U. and Yang, D.S.C. 1997. Antifreeze proteins in winter rye. – Physiologia Plantarum 100: 327-332.
Lang, P.C.K., Zhang, R.C., Ebel Dane, F. and Dozier, W.A. 2005. Identification of cold acclimated genes in leaves of citeus unshiu. by mRNA differential display. – Gene 359: 111-118.
Liu, S.C., Lin, J.T., Wang, C.K., Chen, H.Y. and Yang, D.J. 2009.Antioxidant properties of various solvent extracts from lychee (Litchi chinenesis Sonn.) flowers. – Food Chem. 114: 577-581.
Lynch, D.V. and Steponkus, P.L. 1987. Plasma membrane lipid alterations associated with cold acclimation of winter rye seedlings (Secale cereale L. cv. Puma). – Plant Physiol. 83: 761-767.
Maehly, A.C. and Chance, B. 1954. The assay of catalases and peroxidases. – Methods of Biochemical Analysis 1: 357-424.
McKersie, B.D.M., Chen, Y., de Beus, M., Bowley, S.R., Bowler, C., Inzé, D., D'Halluin, K. and Botterman, J. 1993. Superoxide dismutase enhances tolerance of freezing stress in transgenic alfalfa (Medicago sativa L.). – Plant Physiol. 103: 1155-1163.
Nguyen, T.B.T., Ketsa, S. and Doorn, W.G.V. 2003. Relationship between and the activities of polyphenol oxidase and phenylalnine ammonia-lyase in banana peel during low temperature storage. – Postharvest Biology and Technology 30:187-193.
Olien, C.R. and Clark, J.L. 1995. Freeze-induced changes in carbohydrates associated with hardiness of barley and rye. – Crop Sci. 35:496-502.
Prasad, T.K. 1997. Role of catalase in inducing chilling tolerance in pre-emergent maize seedlings. – Plant Physiol. 114:1369-1376.
Sabehat, A., Weiss, D. and Lurie, S. 1996. The correlation between heat-shock protein accumulation and persistence and chilling tolerance in tomato fruit. – Plant Physiol. 110: 531-537.
Sala, J.M. and Lafuente, M.T. 1999. Catalase in the heat-induced chilling tolerance of cold-stored hybrid Fortune mandarin fruits. – J. Agric Food Chem. 47: 2410-2414.
Saruyama, H. and Tanida, M. 1995. Effect of chilling on activated oxygen-scavenging enzymes in low temperature-sensitive and tolerant cultivars of rice (Oryza sativa L.). – Plant Sci. 109: 105-113.
Yelenosky, G. 1985. Cold hardiness in citrus. In: Janick, G. (ed). Horticultural Review. – Timber Press. pp: 201-238.
Yelenosky, G. and Guy, C.L. 1982. Seasonal variations in physiological factors implicated in cold hardiness of citrus trees. – Academic Press New York. pp: 561-573.

  • تاریخ دریافت 18 خرداد 1405
  • تاریخ انتشار 18 خرداد 1405