بررسی نقش سروتونین در بهبود رشد گیاه زعفران (Crocus sativus L.) تحت تنش خشکی

طی سالیان اخیر نقش سروتونین به عنوان یک بیومولکول تنظیم‌کننده رشد گیاهی موثر در افزایش مقاومت گیاهان به تنش و کاهش اثرات ناشی از آن مورد توجه محققان قرار گرفته است. هدف از این مطالعه بررسی اثر سروتونین بر برخی ویژگی های مورفوفیزیولوژیک و بیوشیمیایی زعفران در شرایط تنش خشکی بود. به منظور اعمال تنش از پلی اتیلن گالیکول ۶۰۰۰ استفاده شد و تنش خشکی در سطوح ۱۰٪ و ۲۰٪ اعمال گردید. تیمار ریشه‌ای سروتونین در غلظت ۱۰۰ میکرومولار اعمال شد. نتایج نشان داد که تنش خشکی و به ویژه تنش ۲۰٪ منجر به کاهش وزن تر (۴۲/۱۹٪)، وزن خشک (۵۰/۳۰٪)، ارتفاع (۴۶/۴۴٪)، محتوای آب نسبی (۲۱/۳۲٪)، کلروفیل a (۳۶/۴۱٪)، کلروفیل b (۳۰/۶۶٪)، کاروتنوئیدها (۳۹/۷۱٪) و میزان فتوسنتز (۵۷/۲۶٪) در مقایسه با گروه کنترل شد. در این شرایط قند، پرولین، فنل، فالونوئید، پراکسید هیدروژن و نشت یونی به ترتیب ۷/۳۳٪، ۲۸/۳۷٪، ۱۸/۰۸٪، ۱۹/۷۵٪، ۳۴/۷۷٪ و ۷/۵۶٪ افزایش یافت. در شرایط تنش ۲۰٪، تیمار سروتونین وزن تر (۲۲/۳۷٪)، وزن خشک (۲۴/۵۱٪)، ارتفاع (۴۶/۷۲٪) و محتوای آب نسبی (۶/۲۵٪) را افزایش داد. در طی کاربرد سروتونین کلروفیل a (۱۷/۳۸٪)، کلروفیل b (۲۰/۲۶٪)، کاروتنوئیدها (۱۸/۴۴٪) و میزان فتوسنتز خالص (۴۱/۵۵٪) افزایش یافت. در این شرایط میزان قند، پرولین، نشت یونی و H2O2 به ترتیب ۳/۳۷٪، ۱۰/۴٪، ۱۵/۲۹٪ و ۱۱/۴۱٪ کاهش نشان دادند. همچنین فنل و فالونوئید به ترتیب ۱۷/۱۴٪ و ۱۸/۷۰٪ افزایش یافتند. در کل نتایج این مطالعه نشان داد که کاربرد سروتونین خارجی با متاثر کردن شاخص‌های فیزیولوژیکی از قبیل پارامترهای فتوسنتزی و سیستم آنتی اکسیدانی اثر مثبت در افزایش تحمل گیاه به تنش خشکی دارد.

In recent years the role of serotonin as a plant growth regulator which is effective in increasing plants’ resistance to stress has been considered. The aim of this study was to investigate the effect of serotonin on some morphophysiological and biochemical characteristics of saffron under drought stress conditions. Polyethylene glycol 6000 was used and drought stress was applied at 10% and 20% levels. The root treatment of serotonin was applied at a concentration of 100 μM. The results showed that drought stress, especially 20% stress, led to a decrease in fresh weight (42.19%), dry weight (50.30%), height (46.44%), relative water content (21.32%), Chlorophyll a (36.41%), chlorophyll b (30.66%), carotenoids (39.71%) and photosynthesis rate (57.26%) compared to the control group. In these conditions, the content of sugar, proline, phenol, flavonoid, hydrogen peroxide and ion leakage were increased by 7.33%, 28.37%, 18.08%, 19.75%, 34.77% and 7.56%, respectively. In the condition of 20% drought stress, serotonin treatment increased fresh weight (22.37%), dry weight (24.51%), height (46.72%) and relative water content (6.25%). During serotonin application, chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids and net photosynthesis were increased by 17.38%, 20.26%, 18.44% and 41.55% respectively. The amount of sugar, proline, ion leakage and H2O2 were decreased by 3.37%, 10.4%, 15.29% and 11.41% respectively. Also, phenol and flavonoid were increased by 17.14% and 18.70% respectively. Overall, due to the positive effects of serotonin, its exogenous application by affecting physiological characteristics such as photosynthetic and antioxidant parameters leads to an increase in plant resistance to drought stress.