Effects of UV-B Radiation on Physiological, Phytochemical and Biochemical Features of Sugar Beet (Beta vulgaris)

رحیم¬زاده کاروانسرا, پریسا and رضوی, دکتر سید مهدی (2019) Effects of UV-B Radiation on Physiological, Phytochemical and Biochemical Features of Sugar Beet (Beta vulgaris). Doctoral thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
New Microsoft Word Document.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

Research Aim: The aim of this study was to evaluate physiological, biochemical and phytochemical responses of BR1 cultivar of sugar beet to three different UV-B radiations (3.042, 6.084 and 9.126 KJm-2d-1) in order to assess its resistance against this environmental stress. Research method: In this study, the seeds of BR1 cultivar of sugar beet (Beta vulgaris L.) were sterilized with 10% sodium hypochlorite for 10 min and then soaked in distilled water. After 4 days, approximately 90% of seeds were germinated. All sugar beet plants were grown in a growth chamber at 25/20 ºC (day/night) with a 16 hours light /8 hours dark photoperiod for 30 days. Then, plants were divided into 4 groups including control and three experimental groups exposed to 3.042, 6.084 and 9.126 KJm-2d-1 UV-B radiation respectively for one week. All plants were watered twice a week with Hogland’s solution. Findings: The UV-B induced a significant decrease in growth, displayed as reduced height (14%) and fresh and dry weights (17% and 19%, respevtively). This reduction was associated with diminishing photosynthetic rate (86%), relative chlorophyll content (55%), photosynthetic pigments content, soluble sugar contents (11%) and maximum quantum yield of PSII (32%). On the other hand, flavonoids and total phenolic compounds content, amounts of betalains (betanin and betaxanthin) antioxidant enzymes activities, total protein content, compatible solutes, proline, glycine betaine, total free amino acids and total betalain content were increased under UV-B treatments, representing mechanisms by which the plants coped with the stress. Besides, the antioxidant activity of sugar beet leaves methanolic extraction increased under UV-B radiation. Evaluation of betanin and betaxanthin antioxidant activities also revealed that these pigments cause α, α-diphenyl-β-picrylhydrazyl free radical inhibition and betaxanthin has a higher antioxidant activity than betanin. The oxidative stress upon UV-B treatment was evident by increased malondialdehyde content; however, root length, fresh and dry weighs, leaf relative water content and content of hydrogen peroxide were not affected in UV-B exposed plants. We also found out that UV-B radiation didn’t cause DNA fragmentation in sugar beet leaves cells, but it modified the electrophoretic patterns of the plant proteins with creating some new electrophoretic bands in sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis analysis. Conclusion: Growth and photosynthetic performance of BR1 were negatively affected by UV-B. However, UV-B radiation caused antioxidant activity increase in sugar beet plants through accumulation of secondary metabolites such as betalains and flavonoids as well as antioxidant enzymes activity elevation. Enhancement of antioxidant activity causes plant resistance against oxidative stress. The studied sugar beet variety, BR1, seems to be suitable particularly for areas with high doses of UV-B irradiation.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Persian Title: اثرات اشعه ماورای بنفش B بر روی ویژگی¬های فیزیولوژیکی، فیتوشیمیایی و بیوشیمیایی گیاه چغندرقند (Beta vulgaris)
Persian Abstract: هدف: هدف از این مطالعه بررسی پاسخ¬های فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و فیتوشیمیایی رقمBR1 گیاه چغندر قند در برابر سه دوز مختلف اشعه فرابنفش B (۰۴۲/۳،084/6 و ۱۲۶/۹ کیلوژول بر متربع در روز) به منظور ارزیابی درجه مقاومت رقم مذکور در برابر این تنش محیطی می¬باشد. روش‌شناسی پژوهش: در این مطالعه دانه¬های واریته BR1 چغندرقند به مدت 10 دقيقه در محلول 10% هيپوكلريت سديم ضدعفوني شدند و براي جوانه¬زني در داخل پتري ديش قرار گرفتند. پس از4 روز، حدود 90% دانه¬ها جوانه زدند. همه دانه رست های چغندر قند در اتاقک رشد با 16 ساعت دوره روشنایی و 8 ساعت دوره تاریکی و دمای 20/25 درجه سانتی¬گراد (شب/روز) و رطوبت 80% به مدت 30 روز رشد داده شدند.. سپس، گياهان به گروه شاهد و سه گروه آزمايش، به مدت یک هفته تحت اشعه ماورای بنفش B (3.042، 6.084 و 9.126 کیلوژول بر متر مربع در روز) قرار گرفتند. تمام گیاهان توسط محلول هوگلند دوبار در هفته آبیاری شدند. یافته‌ها: اشعه ماورای بنفش B موجب کاهش قابل توجهی در رشد شد که این کاهش رشد به¬صورت کاهش ارتفاع (14%)، کاهش در وزن تر و خشک (17% و 19%) اندام هوایی گیاه نمایان شد. همچنین، کاهش رشد با کاهش سرعت فتوسنتز (86%)، محتوای کلروفیل نسبی (55%)، رنگدانه-های فتوسنتزی، محتوی قندهای محلول (11%) و کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II (32%) همراه بود. از سوی دیگر، مقدار فلاونوئیدها و ترکیبات فنلی کل، فعالیت آنزیم¬های آنتی¬اکسیدانتی، محتوی بتالائین ها (بتانین و بتاگزانتین)، محتوای پروتئین کل، اسمولیت¬های سازگار، محتوی پرولین، گلایسین بتائین و اسیدهای آمینه آزاد تحت تنش اشعه ماورای بنفش Bافزایش یافت که نشان¬دهنده مکانیسم¬هایی است که گیاهان توسط آن¬ها با تنش مقابله می¬کنند. علاوه بر این، فعالیت آنتی¬اکسیدانتی عصاره متانولی برگ چغندر قند تحت اشعه ماورای بنفش B افزایش یافت.همچنین بررسی فعالیت آنتی¬اکسیدانتی بتانین و بتاگزانتین نشان داد که این رنگدانه¬ها باعث مهار رادیکال¬های آزاد α، α-دیفنیل-بیکریل هیدرازیل می¬شوند و بتاگزانتین دارای فعالیت آنتی¬اکسیدانتی بالاتری نسبت به بتانین می¬باشد. تنش اکسیداتیو در گیاهان تحت تیمار با اشعه ماورای بنفش B به¬صورت افزایش محتوی مالون¬دی¬آلدهید نمایان شد. با این وجود، طول ریشه، وزن تر و خشک ریشه، محتوی نسبی آب برگ و میزان پراکسید هیدروژن در گیاهان تحت تنش اشعه ماورای بنفش B تغییر معنی¬داری را نشان ندادند. همچنین، یافته¬های این مطالعه نشان داد که اشعه ماورای بنفش B هیچگونه شکستی در DNA گیاهان چغندر قند موجب نشد. اما با ایجاد تعدادی باندهای الکتروفورتیکی جدید در آنالیز با SDS-PAGE، موجب تغییر الگوهای الکتروفورتیکی پروتئین¬های گیاهان تیمار یافته شد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
رضوی, دکتر سید مهدیUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
-, -UNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Basic Sciences > Department of Biology
Divisions > Faculty of Basic Sciences > Department of Biology
Divisions: Subjects > Faculty of Basic Sciences > Department of Biology
Faculty of Basic Sciences > Department of Biology
Date Deposited: 09 Jul 2019 11:27
Last Modified: 09 Jul 2019 11:27
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7646

Actions (login required)

View Item View Item