تنشهاي محيطي، انتقال الکترون در مسير فرعي جريان يافته و سبب احياي ناقص اکسيژن و توليد انواع اکسيژن فعال ميشود [Mittler, 2002]. در اين مسير برخلاف مسير اصلي، الكترونها تک تک بر روي اكسيژن منتقل ميگردند، درنتيجه اين عمل، اكسيژن اتمسفري به طور ناقص احيا شده و با گرفتن 2،1 و 3 الکترون به ترتيب سبب تشکيل راديکال سوپراکسيد (O_2^-)، پراکسيد هيدروژن (H_2 O_2) و راديکال هيدروکسيل (?OH?^-) ميشوند [Baek and Skinner, 2003]،(شکل 1-2). فرم ديگر اكسيژن فعال، اكسيژن منفرد است كه در اين فرم، در اثر دريافت انرژي، الكترون به مدار بالاتر رفته و مولكول برانگيخته ميشود [Mittler, 2002].
شکل 1-3- مسيرهاي انتقال الكترون در اندامكهاي سلول گياهي و نحوه احياي اكسيژن اتمسفري[Baek and Skinner, 2003]
انواع اکسيژن فعال برخلاف اکسيژن اتمسفري از ميل ترکيبي بسيار زيادي جهت واکنش با تمامي بيومولکولهاي حياتي نظير ليپيدها، اسيدهاي نوكلئيك و پروتئينها برخوردار بوده و با آسيب رساندن به آنها، به ترتيب سبب پراكسيداسيون ليپيدي، جهش در ساختار DNA و دناتوره شدن پروتئين ميشوند [Quiles and L?pez, 2004].
1-11-1-انواع اکسيژنهاي فعال به عنوان سيگنالهايي در پاسخ به تنشهاي محيطي
تنش خشكي، شوري و سرما همگي تجمع ROS ها مثل سوپر اكسيد، پر اكسيد هيدروژن، و راديكال‌هاي هيدروكسيل را تحريك مي‌كنند [Mahajan and Tuteja, 2007]. اين ROS ها ممكن است، سيگنالهايي باشند كه خنثي كنندههاي ROS و ساير مكانيزم‌هاي حفاظتي مثل عوامل تخريب كننده كه در صدمات ناشي از تنش در گياهان شركت دارند را تحريك مي‌كنند [Xiong et al., 2002]. از آنجايي كه معلوم شده است ABA، توليد H2O2 را تحريك مي‌كند، ROS ها ممكن است، سيگنالهاي مياني براي ABA باشند كه بيان ژن كاتالاز 1 (CAT1) [Xiong et al., 2002]، فعال سازي كانال‌هاي Ca2+ در سلول‌هاي نگهبان [Xiong et al., 2002]، بسته شدن استوماتالها و حتي بيوسنتز ABA [Zhao, 2003]، را وساطت مي‌كنند. واضح است كه ROS ها در آسيب ناشي از تنش‌ها شركت دارند، همانطور كه مشاهدات اثبات كرده‌اند، موتانت‌هايي با خنثي كنندههاي بيشتر ROS ها، تحمل بيشتري به تنش‌هايي محيطي نشان ميدهند [Xiong et al., 2002]. مطالعات نشان داده است، برخي ژن‌هاي مربوط به سيگنال‌دهي تنش اسمزي، بوسيله تنش اكسيداتيو upregulate ميشوند، اين ژن‌ها شامل عامل رونويسي DREB2A و يك هيستيدين كيناز هستند [Xiong et al., 2002]. اينكه آيا ساير هيستيدين كينازها، مثل AtHK1، كه بطور بالقوه در انتقال سيگنالهاي تنش اسمزي درگير هستند، بوسيله تنشهاي اكسيداتيو تنظيم ميشوند يا نه، هنوز معلوم نيست.
1-11-2-طبقه‌بندي مسيرهاي سيگنال‌دهي تنش:
بسياري از فرآيندهاي انتقال سيگنال وقتي رخ ميدهند كه گياهان در تعارض با تنشهاي محيطي قرار مي‌گيرند. با اين وجود، اتفاق نظري وجود ندارد كه چگونه اين تعداد زياد جريانات سيگنال‌دهي را طبقه‌بندي كنيم. شبكه‌هاي انتقال سيگنال براي تنشهاي سرما، خشكي و شوري را مي‌توان به 3 نوع اصلي سيگنال‌دهي تقسيم كرد (شكل 1-4):
1-سيگنال‌دهي تنش اسمزي/ اكسيداتيو كه از واحدهاي MAPK استفاده مي‌كند؛
2-سيگنال‌دهي وابسته به Ca2+ كه منجر به فعال سازي ژن‌هاي نوع LEA (مثل كلاس ژن‌هاي DRE/CRT) ميشود.
3-سيگنال‌دهي SOS وابسته به Ca2+ كه تعادل يوني را تنظيم مي‌كند (شکل 1-4)،[Xiong et al., 2002].
شكل 1-4- انواع اصلي فرآيندهاي سيگنال دهي در گياهان در طول تنش شوري، سرما و خشكي [Xiong et al., 2002].
سيگنال‌دهي نوع اول، ممكن است در توليد آنتي اكسيدان‌ها و اسموليت‌هاي سازگار شركت كند و همچنين ممكن است مربوط به تنظيم سيكل سلولي تحت تنش اسمزي باشند. موتانت‌هاي نمونه كه ممكن است تحت تأثير اين شيوه سيگنال‌دهي قرار گيرند، شامل موتانت متحمل به يخ زدگي (esk1) eskimo1 و موتانت متحمل به نمك pst1 (photoautotrophic salt tolerance1) هستند. esk1 تجمع مقدار پرولين و قندهاي محلول را افزايش ميدهد، اما بيان ژن‌هاي گروه DRE/CRT تحت تأثير قرار نمي‌گيرد [Xiong et al., 2002]. موتانت pst1، افزايشي در ظرفيت خنثي کردنROS ها نشان ميدهد اما به نظر مي‌رسد تغييري در تجمع Na+ صورت نمي‌گيرد [Ishitani et al., 2007]. سيگنال‌دهي نوع دوم، منجر به فعال سازي ژن‌هاي گروه DRE/CRT و ساير ژن‌هاي شبيه LEA ميشود. موتانت‌هاي ناقص در اين نوع سيگنال‌دهي شامل برخي موتانت‌هاي cos، hos و los بوسيله غربال ژنتيكي تسهيل شده با گزارشگر RD29A-LUC جداسازي شدند[Ishitani et al., 2007]. به نظر مي‌رسد سيگنال‌دهي نوع سوم، براي جنبه‌هاي يوني تنش شوري اختصاصي است. هدف‌هاي اين نوع سيگنال‌دهي، يون ترانسپورترهايي هستند كه تعادل يوني را تحت تنش شوري كنترل مي‌كنند. موتانت‌هاي sos (sos3، sos2 و sos1) جزو اين طبقه هستند. اين موتانت‌ها به تنش شوري فوق حساسيت دارند، اما فعاليت ژن‌هاي گروه DRE/CRT در آنها تغيير نمي‌يابد [Zhu. 2003].
1-11-3-مسير کلي انتقال پيام تنش اسمزي
بطور كلي يك مسير انتقال سيگنال تنش، با دريافت (perception) سيگنال آغاز ميشود، سپس مولكول‌هايي به نام پيام‌برهاي ثانويه (second messengers) توليد ميشوند. پيام‌برهاي ثانويه قادرند ميزان Ca2+ درون سلولي را تعديل كنند كه اغلب اوقات پس از آن يك آبشاره فسفوريلاسيون پروتئين آغاز ميشود. پروتئين‌هاي هدف يا پروتئين‌هايي هستند كه مستقيماً در محافظت سلولي نقش دارند و يا يكسري عوامل رونويسي (Transcription factor) هستند كه بيان ژن‌هاي واكنش دهنده به تنش را كنترل مي‌كنند. محصولات اين ژن‌ها ممكن است در توليد مولكولهاي تنظيم كننده‌اي همچون هورمون‌هاي گياهي نقش داشته باشند. اين مولكولهاي تنظيم كننده ميتوانند دور دومي از سيگنال‌دهي را آغاز كنند(شكلهاي 1-5 و1-6)، [Xiong et al., 2002].
شكل 1-5- مسير كلي انتقال سيگنال تنشهاي سرما، خشكي و شوري در گياهان[Xiong et al., 2002].
شكل 1-6- تكرارپذيري موقت Ca2+ بعد از دريافت سيگنال اوليه[Xiong et al., 2002].
افزايش اوليه در Ca2+ سيتوزولي، توليد مولكولهاي انتقال پيام ثانويه را تسهيل مي كند كه آنها نيز دور دومي از افزايش موقتي Ca2+ را تحريك مي كنند. همانگونه كه در شكل نشان داده شده است، Ca2+ هايي كه از منابع مختلف ترشح شده اند، ممكن است اهميت بيولوژيكي مختلف داشته باشند و خروجي هاي متفاوتي را ايجاد كنند. مولكولهاي انتقال پيام ثانويه مثل ROSها، ميتوانند انتقال سيگنال را مستقيما و بدون واسطه Ca2+ تنظيم كنند [Xiong et al., 2002].
شكل 1-7- مسير كلي انتقال سيگنال در واكنش به تنش اسمزي [Mahajan and Tuteja, 2007].
1-12-اثرات تنش شوري بر خصوصيات رويشي بادام و ساير درختان ميوه
مهمترين واکنش گياهان به افزايش شوري خاک، کاهش آهنگ رشد و کوچک شدن اندازه است. گياهان مبتلا به شوري اغلب ظاهري معمولي دارند ولي عموماً کوتاهتر بوده، برگ آنها ضخيمتر، پر آبتر و به رنگ سبز تيره ميباشد [Mohajan and Toteja, 2005]. شوري باعث کاهش توانايي جذب آب توسط گياه شده و اين امر به سرعت باعث کاهش رشد گياه ميشود ]حيدري شريف آباد، 1380[. در خاکهاي شور، ابتدا رشد رويشي گياهان و توسعه برگها متأثر ميشوند [Mohajan and Toteja, 2005]. در اثر شوري، کاهش رشد رويشي با کاهش در سرعت فتوسنتز و تغيير در متابوليسم پروتئين و اسيدهاي نوکلئيک و فعاليتهاي آنزيمي همراه است [Storey and Walker, 1999] . کاهش رشد رويشي گياهان در شرايط تنش شوري به علت کاهش پتانسيل اسمزي خاک است که باعث کاهش جذب آب توسط ريشه ميشود و در نتيجه با بسته شدن روزنهها، ميزان تعرق و فتوسنتز، کم شده و رشد گياه کاهش مييابد ]بنعاشر و همکاران، 2006[. کاهش هدايت آب توسط ريشه در اثر افزايش غلظت کلريدسديم مربوط به افزايش ضخامت ريشه و کاهش تعداد ريشههاي نازک است[Storey and Walker, 1999] . كاهش رشد ميتواند ناشي از اختلال در فرآيندهاي فيزيولوژيكي از قبيل عدم تعادل يوني، تغيير در وضعيت آب گياه، اختلال در جذب عناصر، اختلال در عمل روزنهها، كاهش كارايي فتوسنتز، كاهش پتانسيل اسمزي محيط ريشه، سميت ويژه يوني و كمبود يون هاي غذايي باشد. حتي اگر ميزان فتوسنتز در واحد سطح برگ در اثر شوري بدون تغيير بماند، ممكن است رشد كاهش يابد. مقدار كاهش رشد گياه تحت شرايط شور بسته به نوع نمك، غلظت نمك، مرحله رشدي گياه و مدت زماني كه گياه در معرض شوري قرار ميگيرد و همچنين گونه گياهي متفاوت است ]حيدري شريف آباد، 1380[. كاهش رشد گياه به علت شوري مي تواند نتيجه كاهش سطح برگ گياه نيز باشد كه اين خود حاصل اختلال در بزرگ شدن و تقسيم سلولي است. برگها در گياهان تحت تنش شوري، کوچک، قطور و برگهاي مسنتر دچار پيري زودرس مي شوند ]حيدري شريف آباد، 1380[.
تحقيقات متعددي نشان دادهاند که آستانه تحمل به شوري اكثر درختان ميوه هستهدار از جمله بادام نسبت به تنش شوري پايين است بطوريکه تا هدايت الكتريكي 5/1 دسيزيمنس بر متر كاهشي در عملكرد آنها مشاهده نميشود، در حاليكه در شوري 8/2 دسيزيمنس بر متر، به ميزان 25 درصد، و در شوري 1/4 دسيزيمنس بر متر به ميزان 50 درصد و سرانجام در شوري 8/6 دسيزيمنس بر متر تا ميزان 100 درصد از عملكرد آن كاسته ميشود [Hassan and El- Azayem, 1990; Maas and Hoffman, 1977; Ottman and Byrne, 1988] .
پژوهشهاي انجام يافته، نشان ميدهد که شاخصهاي رشدي بادام از جمله رشد طولي، قطر تنه، ضخامت برگها و حوزه گسترش ريشهها با افزايش شوري، کاهش مييابند که علت اين كاهش رشد و عملكرد را به غلظت كل نمكهاي محلول و پتانسيل اسمزي محلول خاك نسبت دادهاند [Rahemi et al., 2008; Munns and Tester, 2008]. مطالعاتي كه در مورد تأثير سطوح شوري صفر، 8/1 و 6/3 گرم در ليتر کلريد سديم روي ارقام مختلف بادام انجام شده است، نشان داده است که ارقام بادام عكس العمل متفاوتي به سطوح مختلف شوري نشان ميدهند1997] [Noitsakis et al…
در تحقيقي، اثر شوري آب آبياري در 4 سطح 0، 4، 8 و 16 دسي زيمنس بر متر بر خصوصيات مورفولوژي برخي از ارقام ديرگل بادام که روي پايه GF677 پيوند شده بودند مورد بررسي قرار گرفت و مشخص شد که با افزايش سطح شوري، شاخصهاي رشدي گياهان به طور معنيداري کاهش مييابند و کمترين ميزان رشد و درصد نکروزه شدن برگ در سطوح شوري 8 و 16 دسي زيمنس بر متر به ترتيب در ارقام آراز، اسکندر و نانپاريل و بيشترين درصد نکروزه شدن برگ به ترتيب در رقمهاي منقا، سهند و آذر مشاهده شد ]باي بوردي، 1392[. مقايسه تحمل به شوري رقمهاي باغي و وحشي بادام نيز نشان داده است که با افزايش سطوح شوري، نشانه سوختگي در حاشيه برگ بادامهاي باغي به تدريج ظاهر و با حالت پيش رونده در طول زمان، باعث پژمردگي و در نهايت ريزش کامل آنها ميشود، در حاليکه بادامهاي وحشي چنين علائمي را بروز ندادند [Rahmani et al., 2003]. بروز سوختگي حاشيهاي در برگهاي گونههاي باغي حساس به شوري، به کاهش محتواي نسبي آب و پتانسيل اسمزي، و تجمع يونها و عناصر سمي از قبيل کلر و سديم نسبت داده شده است [Karakas et al., 2000].
اثر تنش شوري روي دانهالهاي 4 رقم بادام (تونو، سهند، نانپاريل و آذر) بررسي و گزارش شد که شوري باعث کاهش آهنگ رشد گياهان ميشود. طول ساقه، وزن تر و خشک کل گياهچه، شاخساره و ريشه در هر چهار رقم کاهش يافت. مقدار کاهش در اين شاخصها متناسب با غلظت شوري بود. بيشترين کاهش مربوط به غلظت 100 ميليمول در ليتر بود. آنان بيان کردند که علت کاهش زيست توده، کاهش فتوسنتز در اثر شوري است ]گريگوريان و همکاران، 1381[.
در تحقيق ديگري، اثر تنش شوري روي 47 ژنوتيپ گزينش شده بادام بذري منطقه آذربايجان به منظور دستيابي به ژنوتيپ هاي متحمل به شوري بررسي و گزارش شد که آستانه تحمل
