توصيفگر ها :
جدول زندگي , آنزيمهاي آنتياكسيداني , دما , آلودگي قبلي , شته سبز گندم
چكيده فارسي :
شته سبز گندم (Rondani) Schizaphis graminum يكي از مخربترين شتههاي غلات در سراسر جهان است كه از شيره گياهي تغذيه كرده و توانايي انتقال ويروسهاي گياهي را نيز دارد. تغذيه اين آفت ميتواند سبب ايجاد كلروز در برگ، كاهش كيفيت و حتي مرگ گياه شود. با توجه به اين كه آفات سيستم دفاعي گياه را تحتتاثير قرار ميدهند، آلودگي قبلي گياهان به شتهها ميتواند جمعيتهاي بعدي آنها را تحتتاثير قراردهد. آلودگي قبلي ممكن است با فعال كردن سيستم دفاعي سبب القا مقاومت در گياه شده و يا با سركوب موضعي دفاع سبب افزايش عملكرد آفات شود. دما يكي از فاكتورهاي محيطي مهم است كه حشرات از جمله شتهها را به عنوان موجوداتي خونسرد تحتتاثير قرار ميدهد. تغييرات دمايي ميتواند از طريق تغيير كيفيت بافت گياه ميزبان به طور غيرمستقيم بر حشرات تاثير بگذارد و يا به طور مستقيم بيولوژي آنها تحتتأثير قرار دهد. هدف از اين پژوهش، بررسي تاثير دما (21 و 25 درجه سلسيوس) و مدت زمان تغذيه شته S. graminum (24، 48 و 72 ساعت) بر پارامترهاي بيوشيميايي مرتبط با دفاع آنتياكسيداني گياه گندم بود. براي دستيابي به اين هدف، محتواي هيدروژن پراكسيد (H2O2)، مالونديآلدئيد (MDA) و فعاليت آنزيمهاي آنتياكسيداني كاتالاز (CAT)، گاياكول پراكسيداز (GPX) و گلوتاتيوناس ترانسفراز (GST) در برگ گياه گندم بررسي شد. همچنين، تاثير دو تراكم متفاوت آلودگي قبلي (5 و 10 شته روي هر گياه) بر برخي از پارامترهاي جدول زندگي شته S. graminum مورد ارزيابي قرار گرفت. بررسي پارامترهاي جدول زندگي نشان داد كه طول دوره پورگي شته S. graminum در گياهان داراي آلودگي قبلي (هر دو تراكم) در مقايسه با گياهان فاقد آلودگي قبلي (شاهد) به طور معنيداري كاهش يافت. افزايش طول عمر حشرات كامل S. graminum در گياهان داراي آلودگي قبلي با تراكم ده شته نسبت به شاهد مشاهده شد. آلودگي قبلي منجر به كاهش كل دوره قبل از پورهزايي شته S. graminum شده و ميزان باروري آن را به طور معنيداري افزايش داد. نرخ ذاتي و متناهي افزايش جمعيت شتههاي S. graminum تحتتاثير آلودگي قبلي قرار گرفت و بيشترين مقدار آنها در تيمار داراي آلودگي قبلي با تراكم پنج شته مشاهده شد. بيشترين و كمترين مقدار نرخ خالص و ناخالص توليدمثل نيز به ترتيب براي تيمار داراي آلودگي قبلي با تراكم پنج شته و شاهد ثبت گرديد. ارزيابي پارامترهاي بيوشيميايي گياهان گندم تحت تنش شته S. graminum نشان داد كه در دماي 21 درجه سلسيوس محتواي H2O2 از دماي 25 درجه سلسيوس بيشتر ولي ميزان MDA كمتر بود. در دماي 21 درجه سلسيوس محتواي H2O2 و MDA در زمانهاي 24 و 48 ساعت پس از آلودگي نسبت به شاهد افزايش يافت اما در دماي 25 درجه سلسيوس، تنها در تيمار 24 ساعت پس از آلودگي، افزايش ميزان هر دو پارامتر نسبت به شاهد مشاهده شد. همچنين، تغذيه شته S. graminum از گياه گندم اغلب با افزايش فعاليت آنزيمهاي CAT، GPX و GST همراه بود. فعاليت تمامي آنزيميهاي مورد بررسي در دماي 25 نسبت به 21 درجه سلسيوس بيشتر بود. در دماي 25 درجه سلسيوس روند تغيير در محتواي H2O2 و فعاليت آنزيمهاي CAT و GST مشابه يكديگر بود اما فعاليت آنزيم GPX بر خلاف محتواي H2O2 در تيمار 48 ساعت به مقدار قابلتوجهي افزايش يافت. در دماي 21 درجه سلسيوس افزايش ميزان H2O2 در هر دو تيمار، سبب افزايش فعاليت آنزيمهاي GPX و GST گرديد اما افزايش فعاليت آنزيم CAT تنها در تيمار 24 ساعت ثبت شد. در نتيجه، اين پژوهش نشان داد كه پاسخهاي دفاعي گياه گندم به شته S. graminum تحتتاثير دما، تغذيه شته و مدت زمان تغذيه قرار ميگيرد.
چكيده انگليسي :
Abstract
The greenbug (Schizaphis graminum Rondani) is one of the most destructive cereal aphids worldwide, which feeds on phloem sap and has the ability of transmitting plant viruses. Greenbug feeding can induce leaf chlorosis, reduction of plant quality and even plant death. Considering the effect of herbivores on plant defense system, the plant pre-infestation with aphids can affect their subsequent populations. Pre-infestation could either induce resistance in plants by activating defense system or increase pests’ performance by local defense suppression. Temperature is an important environmental factor which affects insects, including aphids, as poikilothermic organisms. Temperature change affects insects not only directly via insects’ biology but also indirectly by altering the nutritional quality of host plant. The aim of this study was to investigate the effect of temperature (21 and 25º C) and feeding duration of S. graminum (24, 48 and 72 hours) on antioxidant defense related biochemical parameters in wheat plant. To achieve this goal, the content of hydrogen peroxide (H2O2), malondialdehyde (MDA) and the antioxidant enzyme activity of catalase (CAT), guaiacol peroxidase (GPX) and glutathione S-transferases (GST) were measured in wheat leaves. Also, the effect of two different densities of previous infestation (5 and 10 aphids per plant) on some life table parameters of S. graminum was evaluated. Assessment of life table parameters showed that nymphal period of S. graminum was significantly reduced in pre-infested plants (both densities) compared to control. An increase in the adult longevity of S. graminum was observed in 10-aphid pre-infested plants compared to control. Previous infestation caused a significant reduction in the total pre-oviposition period of S. graminum and a rise in its fecundity compared to the control. The intrinsic and finite rate of increase in S. graminum were affected by pre-infestation and their highest levels were observed in the 5-aphid pre-infested plant treatment. The highest level of net and gross reproductive rates were recorded in 5-aphid pre-infested plant treatment, whilst the lowest levels were observed in control. evaluation of wheat biochemical parameters under S. graminum stress showed that, H2O2 content was higher at 21º C in comparison to 25º C as oppose to MDA content which was higher at 25º C. H2O2 and MDA contents increased 24 and 48 hours after infestation at 21º C compared to control, but at 25º C these increases were observed only 24 hours after infestation. S. graminum feeding on wheat plant increased CAT, GPX and GST enzyme activities majority of the time. The activity of all investigated enzymes were higher at 25º C vs 21º C. The changes in H2O2 content and CAT and GST enzyme activities were similar at 25º C. There was a significant rise in GPX activity 48-hours after infestation unlike the H2O2 content. At 21º C, increase in H2O2 content caused a surge in GPX and GST enzyme activity after 24 and 48 hours however, CAT enzyme activity was increased only 24 hours post infestation. As a result, this research showed the defense response of wheat plant to S. graminum is affected by temperature, aphid feeding and the duration of feeding.