مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

تأثیر تیمارهای خشکی، کوددهی، زخم و خمش بر میزان و ترکیب لیگنین نهال‌های اکالیپتوس (Eucalyptus camaldulensis)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
اکرم صداقت 1
رضا اولادی 2
علی عبدالخانی 3
داوود افهامی سیسی 4
عزیزااله خندان میرکوهی 5
شایان مهرآمیز 6
1 دانشجوی دکتری گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
2 دانشیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه تهران
3 دانشیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران
4 استادیار دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران
5 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
6 کارشناس ارشد گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
چکیده
در این پژوهش، تأثیر تیمارهای خشکی، کوددهی، زخم و خمش بر میزان و ترکیب لیگنین نهال‌های دوساله اکالیپتوس (Eucalyptus camaldulensis) موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد چوب پس از اعمال تیمار خشکی در مقایسه با سایر تیمارها، بیشترین غلظت لیگنین و واحدهای گواییاسیل (G) و کمترین مقدار واحدهای هیدروکسی‌فنل (H) و سیرینجیل (S) و همچنین کمترین نسبت S/G را دارد. برعکس، کمترین غلظت لیگنین و واحدهای G و بیشترین مقدار واحدهای S و بیشترین نسبت S/G در تیمار کوددهی دیده شد. در این تیمار، واحدهای H افزایش نشان دادند. در تیمار زخم در مقایسه با تیمار شاهد، غلظت لیگنین تغییر محسوسی نداشت و تنها به میزان ناچیزی کاهش یافت. با‌این‌حال براثر این تیمار، واحدهای G افزایش چشمگیری داشته و واحدهای H و S و نسبت S/G کاهش یافتند. مهم‌ترین تغییر شیمیایی دیده‌شده در تیمار خمش، افزایش شدید واحدهای H، کاهش لیگنین گواییاسیل و سیرینجیل و افزایش نسبت S/G بود. درمجموع، می‌توان نتیجه گرفت که شیمی بافت چوبی به‌گونه‌ای تغییر می‌یابد که به گیاه بهترین امکان مقابله با تنش‌های محیطی را بدهد. لیگنین گواییاسیل نقش حفاظتی بیشتری داشته و افزایش لیگنین H با افزایش سرعت رشد و یا افزایش انعطاف‌پذیری ساقه مرتبط است.   
کلیدواژه‌ها
لیگنین
تنش
بافت چوبی
بیوشیمی

موضوعات

  • Sjostrom, E., 1993. Mirshokvaei, S. A (Ed). Wood chemistry fundamentals and applications. Tehran, Ayyijh press, 67-79.
  • Gall, H. L., Philippe, F., Domon, J. M., Gillet, F., Pelloux, J. and Rayon, C., 2015. Cell wall metabolism in response to abiotic stress. Plants, 4: 112-166.
  • Partovi, T. and Mirshokraie, S. A., 2013. The structural study of milled wood and dioxane lignin of Cupressus sempervirens using DFRC method. Journal of Forest and Wood Products, 65 (4): 391-404. (In Persian).
  • Poulos, H. M., 2007. Drought response of two Mexican oak species, Quercus laseyi and sideroxila (Fagaceae), in relation to elevational position. American Journal of Botany, 94 (5): 809-818.
  • Talukde, K., 2006. Low-lignin wood-a case study. Nature biotechnology, 24: 395-396.
  • Nazari, M., Zolfaghari, R. and Fayyaz, P., 2013. Variation in secondary metabolites under water stress in three oak saplings. Journal of Forest and Wood Products, 66 (1): 1-14. (In Persian).
  • Reddy, A. R., Claitanya, K. V. and vivekanadan, M., 2004. Drought induced responses of photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. Journal of Plant Physiology, 161: 1189-1202.
  • Mansweld, T. J. and Atkinson, C. J., 1990. Stomatal behavior in water stressed plant in: Alscher, R. G. and Cumming, J. R (Eds) “stress responses in plants: adaptation and acclimation mechanisms”. Wiley- Liss, New York. 241-264.
  • Schmitt, V., Singh, A., Frankenstein, C. and Moller, R., 2006. Cell wall modifications in woody stems induced by mechanical stress. Journal of Forestry Science, 36 (1): 72-86.
  • Pilate, G., Chabbert, B., Cathala, B., Yoshinaga, A., Leple, J.C. and Laurans, F., 2004. Lignification and tension wood. Comptes Rendus Biologies, 327:889–901.
  • Euring, D., Lo¨fke, Ch., Teichmann, Th. and Polle. A., 2012. Nitrogen fertilization has differential effects on N allocation and lignin in two Populus species with contrasting ecology. Trees, 26:1933–1942.
  • Weijde, T. V., Huxley, L. M., Hawkins, S., Sembiring, E. H., Farrar, K., Dolstra, O., visser, R. and Tvindade, L. M., 2017. Impact of drought stress on growth and quality of miscanthus for biofuel production. GCB Bioenergy, 9: 770-782.
  • Hedenström, M., Wiklund-Lindström, S., Öman, T., Lu, F., Gerber, L., Schatz, P., Sundberg, B. and Ralph, J., 2009. Identification of lignin and polysaccharide modifications in Populus wood by chemometric analysis of 2D NMR spectra from dissolved cell walls. Molecular Plant, 2(5):933–942.
  • Bland, D.E. and Scurfield, G., 1964. Chemistry of reaction wood. IV. Distribution and nature of the lignin in seedlings of hardwood. Holzforschung, 18:161–166.
  • Pitre, F.E., Pollet, B., Lafarguette, F., Cooke, J.E.K., Mackay, J.J. and Lapierre, C., 2007. Effects of Increased Nitrogen Supply on the Lignification of Poplar Wood. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55:10306–10314.
  • Hosseini, S.Z., Akhavan hejazi, F.S., Talaei pour, M. and Bazyar, B., 2014. Study of above ground biomass of Eucalyptus camadulensis in Garbayegan Fasa, the province of Fars, Iran. Journal of Wood and Forest Science andTechnology, 21(1):121-136. (In Persian).
  • Moura, JCMS., Bonine, CAV., Viana, JOF., Dornelas, MC. and Mazzafera, P., 2011. Drought stress and changes in the lignin content and composition in Eucalyptus. From IUFRO Tree Biotechnology Conference: From Genomes to Integration and Delivery Arraial d’Ajuda, Bahia, Brazil. 26 June - 2 July 2011, BMC Proc 5(suppl 7):P103.
  • Hawkins, S. and Boudet, A., 1996. Wound-induced lignin and suberin deposition in a woody angiosperm (Eucalyptus gunnii): histochemistry of early changes in young plants. Protoplasma, 191: 96-104.
  • Abdulkhani, A., Sedaghat, A., Khodayian Chegini, F., Ghasemi, M.H., 2015. The effect of extraction method on bioactive phenolic compounds of Cupressus arizonica. Forest and Wood Products, 68(1):161-168. (In Persian).
  • Del RiI, O. J. C., GutieI rrez, A., RodriI guez, I. M., Ibarra, D. and MartiI nez, A. T., 2007. Composition of non – woody plant lignins and cinnamic acids by Py – GC/MS, Py/TMAH and FT-IR. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 79, 39.
  • R., Saruhan Güler, N., Kutlu Çalişkan, N. and Kadioğlu, A., 2013. Lignification response for rolled leaves of Ctenanthe setosa under long-term drought stress. Turkish Journal of Biology, 37: 614-619. http://dx.doi.org/10.3906/biy-1210-27.
  • Bruce, R.J. and West, C.A., 1989. Elicitation of lignin biosynthesis and isoperoxidase activity by pectic fragments in suspension cultures of castor beans. Plant Physiology, 91:889–897.
  • L., Cheng, X.F., Leshkevich, J., Umezawa, T., Harding., S.A. and Chiang, V.L. 2001. The last step of syringyl monolignol biosynthesis in angiosperms is regulated by a novel gene encoding sinapyl alcohol dehydrogenase. The Plant Cell, 13(7): 1567-1586. http://dx.doi.org/10.1105/tpc.13.7.1567. PMid: 11449052.
  • Peter, G. and Neale, D., 2004. Molecular basis for the evolution of xylem lignification. Current Opinion in Plant Biology, 7(6): 737-742.
  • Kitin, P., Voelker, S.L., Meinzer, F.C., Beeckman, H., Strauss, S.H., Lachenbruch, B., 2010. Tyloses and phenolic deposits in xylem vessels impede water transport in lowlignin transgenic poplars: a study by cryo-fluorescence microscopy. Plant Physiology, 154(2): 887-898.
  • Fan, L., Linker, R., Gepstein, S., Tanimoto, E., Yamamoto, R., Neumann, P.M., 2006. Progressive inhibition by water deficit of cell wall extensibility and growth along the elongation zone of maize roots is related to increased lignin metabolism and progressive stelar accumulation of wall phenolics. Plant Physiology, 140:603–612.
  • Shupe, T, F., Choong, E.T.and Yang, Ch.H., 1996. The effects of silvicultural treatments on the chemical composition of plantation grown Loblolly pine wood. Wood and Fiber Science, 28(3): 295-300.
  • Hawkins, S. and Boudet, A., 2003. ‘Defence lignin’ and hydroxycinnamyl alcohol dehydrogenase activities in wounded Eucalyptus gunnii. European Journal of Plant Pathology, 33:91–104.
  • Frankenstein, C., Schmitt, U. and Koch, G., 2006. Topochemical studies on modifi ed lignin distribution in the xylem of poplar (Populus) after wounding. Annals of Botany, 97:195–204.
  • Plomion, C., Pionneau, C., Bailleres, H., 2003. Analysis of protein expression along the normal to tension wood gradient in Eucalyptus gunnii. Holzforschung, 57:353–358.
  • Okuyama, T., Takeda, H., Yamamoto, H. and Yoshida, M., 1998. Relation between growth stress and lignin concentration in the cell wall: ultraviolet microscopic spectral analysis. Journal of Wood Science, 44:83–89.
  • Norberg, P.H. and Meier, H., 1966. Physical and chemical properties of gelatinous layer in tension wood fibers of aspen (Populus tremula). Holzforschung, 20:174–178.
  • Bentum, A.L.K., Coˆte´, W.A., Day, A.C. and Timell, T.E., 1969. Distribution of lignin in normal and tension wood. Wood Science and Technology, 3:218–231.
  • Lehringer, C., Gierlinger, N. and Koch, G., 2008. Topochemical investigation on tension wood fibres of Acer spp., Fagus sylvatica, Quercus robur L. Holzforschung, 62:255–263.
  • Gardiner (eds.)., 2014. The Biology of Reaction Wood, Springer Series in Wood Science, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg.
  • Hedenstro¨m, M., Wiklund-Lindstro¨m, S., Oman, T., Lu, F., Gerber, L., Schatz, P., Sundberg, B., Ralph, J., 2009. Identification of lignin and polysaccharide modifications in Populus wood by chemometric analysis of 2D NMR spectra from dissolved cell walls. Molecular Plant, 2(5):933–942.
  • Foston, M., Hubbell, C.A., Samuel, R., Jung, S., Fan, H., Ding, S-Y., Zeng, Y., Jawdy, S., Davis, M., Sykes, R., Gjersing, E., Tuskan, G.A., Kalluri, U., Ragauskas, A.J., 2011. Chemical, ultrastructural and supramolecular analysis of tension wood in Populus tremula x alba as a model substrate for reduced recalcitrance. Energy and Environmental Science, 4(12): 4962-4971.
  • Weng, J.K. and Chapple, C., 2010. The origin and evolution of lignin biosynthesis. New Phytologist, 187:273–285.
مجله صنایع چوب و کاغذ ایران
دوره 11، شماره 4
زمستان 1399
صفحه 553-569