ปริมาณสารต้านอนุมูลอิสระและสารป้องกันแรงดันออสโมติกในใบถั่วเขียวภายใต้สภาพอุณหภูมิสูง

Main Article Content

วาสนา สงกลาง
ประกิจ สมท่า
จำเนียร ชมภู

บทคัดย่อ

ความเครียดจากความร้อนเป็นความเครียดทางกายภาพที่สำคัญ ส่งผลกระทบทำให้ผลผลิตเมล็ดของพืชปลูกลดลง งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินความทนทานต่ออุณหภูมิสูงของถั่วเขียว จำนวน 13 สายพันธุ์ และตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในถั่วเขียวที่อยู่ภายใต้สภาพอุณหภูมิสูงในโรงเรือนร้อน ประกอบด้วย สารต้านอนุมูลอิสระ (ฟีนอลิกรวม และ ฟลาโวนอยด์รวม) และสารป้องกันแรงดันออสโมติก (ไกลซีนเบตาอีน และโพรลีน) ผลการทดลองพบว่า ถั่วเขียวสายพันธุ์ JP231223, JP31324 และ JP78930 มีผลผลิตลดลงเล็กน้อยเมื่ออยู่ในสภาพเครียดจากอุณหภูมิสูง โดยถั่วเขียวที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูงทั้ง 3 สายพันธุ์นี้มีการสังเคราะห์สารฟีนอลิกรวม และไกลซีนเบตาอีน เพิ่มขึ้น ในขณะที่สายพันธุ์ JP31324 และ JP78930 มีปริมาณของสารฟลาโวนอยด์รวมและโพรลีนเพิ่มขึ้นอีกด้วย นอกจากนี้ยังพบว่า ถั่วเขียวสายพันธุ์ JP231223, JP31324 และ JP78930 มีการยับยั้งปฏิกิริยา lipid peroxidation โดยมีการสะสมของสาร malondialdehyde ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา lipid peroxidation ลดลง ซึ่งการเพิ่มขึ้นของสารต้านอนุมูลอิสระและสารป้องกันแรงดันออสโมติกนี้อาจมีความสัมพันธ์กับความทนทานต่ออุณหภูมิสูงของถั่วเขียวสายพันธุ์ JP231223, JP31324 และ JP78930

Article Details

บท
บทความวิจัย

References

Allakhverdiev, S.I., D.A. Los, P. Mohanty, Y. Nishiyama and N. Murata. 2007. Glycinebetaine alleviates the inhibitory effect of moderate heat stress on the repair of photosystem II during photoinhibition. Biochimica et Biophysica Acta 1767(12): 1363-1371.

Apel, K. and H. Hirt. 2004. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction. Annual Review of Plant Biology 55: 373-399.

Asthir, B. 2015. Mechanisms of heat tolerance in crop plants. Biologia Plantarum 59(4): 620-628.

Bates, L.S., R.P. Waldren and I.D. Teare. 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil 39(1): 205-207.

Bhandari, K., K.H.M. Siddique, N.C. Turner, J. Kaur, S. Singh, S.K. Agrawal and H. Nayyar. 2016. Heat stress at reproductive stage disrupts leaf carbohydrate metabolism, impairs reproductive function, and severely reduces seed yield in lentil. Journal of Crop Improvement 30(2): 118-151.

Bita, C.E. and T. Gerats. 2013. Plant tolerance to high temperature in a changing environment: scientific fundamentals and production of heat stress-tolerant crops. Frontiers in Plant Science 4: 273, doi: 10.3389/fpls.2013. 00273.

Cai, Z., F. He, X. Feng, T. Liang, H. Wang, S. Ding and X. Tian. 2020. Transcriptomic analysis reveals important roles of lignin and flavonoid biosynthetic pathways in rice thermotolerance during reproductive stage. Frontiers in Genetics 11: 562937, doi: 10.3389/fgene.2020.562937.

De Azevedo Neto, A.D., J.T. Prisco, J. Enéas-Filho, C.E.B. de Abreu and E. Gomes-Filho. 2006. Effect of salt stress on antioxidative enzymes and lipid peroxidation in leaves and roots of salt-tolerant and salt-sensitive maize genotypes. Environmental and Experimental Botany 56(1): 87-94.

Djanaguiraman, M., P.V.V. Prasad, D.L. Boyle and W.T. Schapaugh. 2013. Soybean pollen anatomy, viability and pod set under high temperature stress. Journal of Agronomy and Crop Science 199(3): 171-177.

Djeridane, A., M. Yousfi, B. Nadjemi, D. Boutassouna, P. Stocker and N. Vidal. 2006. Antioxidant activity of some Algerian medicinal plants extracts containing phenolic compounds. Food Chemistry 97(4): 654-660.

Farooq, M., F. Nadeem, N. Gogoi, A. Ullah, S.S. Alghamdi, H. Nayyar and K.H.M. Siddique. 2017. Heat stress in grain legumes during reproductive and grain-filling phases. Crop and Pasture Science 68(1): 985-1005.

Farooq, M., M. Hussain, M. Usman, S. Farooq, S.S. Alghamdi and K.H.M. Siddique. 2018. Impact of abiotic stresses on grain composition and quality in food legumes. Journal of Agricultural and Food Chemistry 66(34): 8887-8897.

Grieve, C.M. and S.R. Grattan. 1983. Rapid assay for determination of water soluble quaternary ammonium compounds. Plant and Soil 70: 303-307.

Hasanuzzaman, M., K. Nahar, M.M. Alam, R. Roychowdhury and M. Fujita. 2013. Physiological, biochemical, and molecular mechanisms of heat stress tolerance in plants. International Journal of Molecular Sciences 14(5): 9643-9684.

Heuzé, V., G. Tran, D. Bastianelli and F. Lebas. 2015. Mung bean (Vigna radiata). (Online). Available: https://www.feedipedia.org/node/235 (November 10, 2021).

Hemantaranjan, A., A.N. Bhanu, M.N. Singh, D.K. Yadav, P.K. Patel, R. Singh and D. Katiyar. 2014. Heat stress responses and thermotolerance. Advances in Plants and Agriculture Research 1(3): 62-70.

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). 2007. Summary for policymakers. pp 1-18. In: S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.). Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of

Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge.

Kähkönen, M.P., A.I. Hopia, H.J. Vuorela, J.P. Rauha, K. Pihlaja, T.S. Kujala and M. Heinonen. 1999. Antioxidant activity of plant extracts containing phenolic compounds. Journal of Agricultural and Food Chemistry 47(10): 3954-3962

Kaushal, N., K. Gupta, K. Bhandhari, S. Kumar, P. Thakur and H. Nayyar. 2011. Proline induces heat tolerance in chickpea (Cicer arietinum L.) plants by protecting vital enzymes of carbon and antioxidative metabolism. Physiology and Molecular Biology of Plants 17(3): 203-213.

Khattak, G.S.S., I. Saeed and T. Muhammad. 2006. Breeding for heat tolerance in mungbean (Vigna radiata (L.) Wilczek). Pakistan Journal of Botany 38(5): 1539-1550.

Kumar, S. and G. Pandey. 2020. Biofortification of pulses and legumes to enhance nutrition. Heliyon 6(3): e03682, doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e03682.

Liu, X. and B. Huang. 2000. Heat stress injury in relation to membrane lipid peroxidation in creeping bentgress. Crop Science 40(2): 503-510.

Mohi-Ud-Din, M., N. Siddiqui, M. Rohman, S.V.K. Jagadish, J.U. Ahmed, M.M. Hassan, A. Hossain and T. Islam. 2021. Physiological and biochemical dissection reveals a trade-off between antioxidant capacity and heat tolerance in bread wheat (Triticum aestivum L.). Antioxidants 10(3): 351, doi: 10.3390/antiox10030351.

Rasheed, R., A. Wahid, M. Farooq, I. Hussain and S.M.A. Basra. 2011. Role of proline and glycinebetaine pretreatments in improving heat tolerance of sprouting sugarcane (Saccharum sp.) buds. Plant Growth Regulation 65(1): 35-45.

Reddy, T.Y., V.R. Reddy and V. Anbumozhi. 2003. Physiological responses of groundnut (Arachis hypogea L.) to drought stress and its amelioration: a critical review. Plant Growth Regulation 41: 75-88.

Sarkar, S., M. Khatun, F.M. Era, A.K.M.M. Islam, Md. P. Anwar, S. Danish, R. Datta and A.K.M.A. Islam. 2021. Abiotic stress: alteration of composition and grain quality in food legumes. Agronomy 11: 2238, doi: 10.3390/agronomy11112238.

Sehgal, A., K. Sita, K.H.M. Siddique, R. Kumar, S. Bhogireddy, R.K. Varshney, B. HanumanthRao, R.M. Nair, P.V. Vara Prasad and H. Nayyar. 2018. Drought or/and heat-stress effects on seed filling in food crops; impacts on functional biochemistry, seed yields, and nutritional quality. Frontiers in Plant Science 27: 9, doi: 10.3389/fpls.2018.01705.eCollection2018.

Siddiqui, M.H., M.Y. Al-Khaishany, M.A. Al-Qutami, M.H. Al-Whaibi, A. Grover, H.M. Ali and M.S. Al-Wahibi. 2015. Morphological and physiological characterization of different genotypes of faba bean under heat stress. Saudi Journal of Biological Science 22(5): 656-663.

Sharma, K.P., N. Sharma and R. Kaur. 2019. Variation in antioxidant response in rice (Oryza sativa L.) genotypes differing in sensitivity to heat stress. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences 8(7): 1518-1529.

Suzuki, N. and R. Mittler. 2006. Reactive oxygen species and temperature stresses: a delicate balance between signaling and destruction. Physiologia Plantarum 126(1): 45-51.

Vierling, E. 1991. The roles of heat shock proteins in plants. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 42: 579-620.

Wahid, A., S. Gelani, M. Ashraf and M.R. Foolad. 2007. Heat tolerance in plants: an overview. Environmental and Experimental Botany 61(3): 199-223.

Wang, G.P., X.Y. Zhang, F. Li, Y. Luo and W. Wang. 2010. Erratum to: overaccumulation of glycine betaine enhances tolerance to drought and heat stress in wheat leaves in the protection of photosynthesis. Photosynthetica 48(1): 117-126.

Wang, J., B. Yuan and B. Huang. 2019. Differential heat-induced changes in phenolic acids associated with genotypic variations in heat tolerance for hard fescue. Crop Science 59(2): 667-674.

Xu, W., P.K. Subudhi, O.R. Crasta, D.T. Rosenow, J.E. Mullet and H.T. Nguyen. 2000. Molecular mapping of QTLs conferring stay-green in grain sorghum (Sorghum bicolor L. Moench). Genome 43(3): 461-469.

Zinn, K.E., M. Tunc-Ozdemir and J.F. Harper. 2010. Temperature stress and plant sexual reproduction: uncovering the weakest links. Journal of Experimental Botany 61(7): 1959-1968.