Effects of proline and paclobutrazol on growth and physiology of in vitro Dendrobium ‘Sonai Jo Daeng’ under salt stress condition

Abstract

Salinity is one of the major abiotic stresses that affects the productivity of plants, including orchids and caused an abnormal growth as well as reduced the quantity or quality of productivity. Dendrobium is an important economic plant in Thailand. It uses as cut flowers and potted plants which are exported and made a top income for the country. However, salt stress is one of the factors that limits Dendrobium growth and development. Therefore, in this research was aimed to study the effect of sodium chloride (NaCl) at the concentrations of 0, 100, 200 and 300 mM and the appropriate concentration of proline or paclobutrazol (PBZ) in order to reduce the negative effects of NaCl on in vitro growth of Dendrobium. This experiment was compared the 2 methods of application 1. Dendrobium is treated with proline at the concentration of 0, 1.25, 2.5, 5.0, 7.5 and 10.0 mM or PBZ at the concentration of 0, 1.7, 3.4, 6.8, 13.6 and 27.2 µM under salt stress condition and 2. Dendrobium cultured on proline or PBZ at various concentrations as mention previously for 7 days before transferred to salt stress condition. The result showed that the concentrations of NaCl up to 200 mM decreased the growth of Dendrobium. While Dendrobium cultured on VW supplemented with proline at the concentration of 5.0 mM or PBZ at the concentration of 6.8 µM for 7 days prior to transfer to salt stress condition gave the best result to alleviate negative effects from NaCl. Proline at the concentration of 5.0 mM and PBZ at the concentration of 6.8 µM also increase proline and total soluble sugar accumulation and activity of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) and lower malondialdehyde (MDA) content and percentage of electrolyte leakage (EL). Consequently, proline and PBZ at the appropriate concentration are able to reduce the negative effect of NaCl on Dendrobium.

ความเค็มจัดเป็นสภาวะความเครียดที่เกิดจากสิ่งแวดล้อมภายนอก ส่งผลต่อผลผลิตของพืชรวมถึงกล้วยไม้ ทำให้การเจริญเติบโตผิดปกติ และมีปริมาณหรือคุณภาพของผลผลิตลดต่ำลง กล้วยไม้สกุลหวายถือเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญของประเทศไทย เป็นไม้ตัดดอกและไม้กระถางที่ส่งออกและทำรายได้เป็นอันดับต้นๆให้กับประเทศ อย่างไรก็ตามความเค็มจัดเป็นสภาวะแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม เป็นอีกหนึ่งปัจจัยในการไปจำกัดการเจริญของกล้วยไม้ ดังนั้นในการศึกษาครั้งนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อศึกษาระดับความเค็มของเกลือโซเดียมคลอไรด์ 0 100 200 และ 300 มิลลิโมลาร์ ที่มีผลต่อกล้วยไม้สกุลหวาย และศึกษาระดับความเข้มข้นที่เหมาะสมของโพรลีนหรือพาโคลบิวทราโซล (PBZ) เพื่อช่วยลดผลกระทบเชิงลบที่เกิดจากเกลือโซเดียมคลอไรด์ให้กับต้นกล้วยไม้สกุลหวาย โดยเปรียบเทียบวิธีการให้สารแบ่งออกเป็น 2 วิธี คือ 1. การให้ต้นกล้วยไม้ได้รับสารโพรลีนที่ระดับความเข้มข้น 0 1.25 2.5 5.0 7.5 และ 10.0 มิลลิโมลาร์ หรือ PBZ ที่ระดับความเข้มข้น 0 1.7 3.4 6.8 13.6 และ 27.2 ไมโครโมลาร์ ร่วมกับสภาวะความเครียดเกลือโซเดียมคลอไรด์ และ 2. การให้ต้นกล้วยไม้ได้รับสารโพรลีนหรือ PBZ ที่ระดับความเข้มข้นต่างๆ เป็นเวลา 7 วัน ก่อนได้รับสภาวะความเครียดเกลือโซเดียมคลอไรด์ โดยจากการศึกษาพบว่าระดับความเข้มข้นของเกลือโซเดียมคลอไรด์ 200 มิลลิโมลาร์ ขึ้นไปมีผลไปลดการเจริญเติบโตของกล้วยไม้ ส่วนผลการให้ต้นกล้วยไม้ได้รับสารทั้งสองชนิดเพื่อช่วยลดผลกระทบจากเกลือโซเดียมคลอไรด์ พบว่าต้นกล้วยไม้ที่ได้รับสารโพรลีน 5.0 มิลลิโมลาร์ หรือ PBZ 6.8 ไมโครโมลาร์ เป็นเวลา 7 วัน ก่อนได้รับสภาวะความเครียดเกลือโซเดียมคลอไรด์ สามารถช่วยลดผลกระทบได้มากที่สุด การวิเคราะห์ผลทางสรีระวิทยาของต้นกล้วยไม้ที่ได้รับสารโพรลีน 5.0 มิลลิโมลาร์ หรือ PBZ 6.8 ไมโครโมลาร์ ชักนำให้มีปริมาณโพรลีน น้ำตาล กิจกรรมของเอนไซม์ superoxide dismutase (SOD) และ catalase (CAT) ให้เพิ่มขึ้น และยังพบปริมาณ malondialdehyde (MDA) และเปอร์เซ็นต์การรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ (EL) ในปริมาณที่น้อยกว่าต้นกล้วยไม้ที่ได้รับเกลือโซเดียมคลอไรด์เพียงอย่างเดียว แสดงให้เห็นถึงการใช้สารโพรลีนหรือ PBZ ในปริมาณที่เหมาะสมสามารถช่วยลดผลกระทบเชิงลบของเกลือโซเดียมคลอไรด์ได้