Study of Changes in Activity of Wheat Antioxidant Enzymes under Stress Residue of Imazethapyr Herbicide

Abstract

In order to investigate physiological and biochemical changes of wheat under stress residue of Imazethapyr herbicide (Imazethapyr), an experiment was conducted in a completely randomized design with four replications in greenhouse conditions at university of Mohaghegh Ardebili. The treatments consisted of five dose levels of herbicide Imazethapyr (0, 0.011, 0.022, 0.033 and 0.044 micrograms of herbicide) per kilogram of soil. The analysis of variance showed that the content of the main and auxiliary pigments of leaf, proline, sugar content, protein, activity of catalase enzymes, peroxidase, polyphenol oxidase, root and shoot dry weight were significantly affected by herbicide. The results showed the Imazethapyr herbicide stopped the production of valine leucine and isoleucine amino acids. As a result, the rapid reduction in the volume of these amino acids led to a reduction in protein synthesis in wheat plant. Therefore, the application of doses of 0.011, 0.022, 0.033 and 0.044 micrograms of herbicides decreased 14, 26, 44 and 47 percent of leaf protein content, respectively, compared with control treatment. Further, theapplication of these doses resulted in the reduction of 2.8, 5, 27 and 64% of activity of catalase enzyme, 3.5, 39, 49 and 52% peroxidase enzyme activity and 13, 24, 35 and 46% activity of polyphenol oxidase enzyme, compared with control treatment. The results revealed that Imazethapyr herbicide activates wheat antioxidant enzymes to reduce plant tolerance from damage caused by herbicide residues; therefore, it can be used as a marker or index of herbicide damage rate in physiological research.

Physiological and Biochemical Parameters as An Index for Herbicides Damage in Wheat Plants

“…The fresh leaf samples (0.5 g) of T. aestivum cultivars were prepared and homogenized in extraction buffers as described by (Hameed et al, 2015;El-Banna andAbdelaal, 2018 andRasoul et al, 2020). Enzyme activities were expressed on a weight basis.…”

“…(Aminjani and Mahdiyeh, 2013;Hanci and Cebeci, 2014) suggested that chlorophyll and carotenoid content often decrease and reduce in plants exposed to pesticides. Also, Giza 178 c.v. achieved the highest photosynthesis pigments content followed by Giza 182 c.v. which recorded the lowest value (Kattab, 2019;Rasoul et. al., 2020).…”

Вплив Ґрунтових І Післясходових Гербіцидів На Вміст Пластидних Пігментів Та Продуктивність Фотосинтетичного Потенціалу Сої

“…У літературі є достатньо наукових даних, що підтверджують різносторонній вплив гербіцидів на вміст фотосинтетичних пігментів і їх роль у визначенні рівня такого впливу на продуктивність культури [3,6,15,22]. Водночас це питання залишається недостатньо вивченим і потребує подальших досліджень у конкретних ґрунтово-кліматичних умовах.…”

“…Незважаючи на деяку активізацію утворення і накопичення хлорофілів за дії гербіцидів, максимальні їх кількості фіксували на безгербіцидному фоні за механічного контролювання бур'янів, що, очевидно, пояснюється їх певним токсичним впливом на рослини. Такі висновки цілком узгоджуються з результатами багатьох дослідників, що вказують на достовірне зниження вмісту хлорофілів у ли-стках сої за гербіцидного впливу [15,22,25], трактуючи отримані дані гальмуванням біосинтезу пігментів та їх руйнуванням за дії окислювального стресу.…”

Chemical Desiccation in the Preharvest of Cowpea: A Study of How the Time of Application Interferes in the Enzymatic and Physiological Aspects of Seedlings from Desiccated Plants

“…The possible stress caused by herbicide residues infers a reduction in physiological and biochemical properties of seeds, which can generate the production of reactive oxygen species (ROS), alteration in the production of amino acids resulting in protein damage, decrease in photosynthetic pigments, and lipid peroxidation . Under these conditions, plants contain both enzymatic and nonenzymatic defense components, which involve increased activity of enzymes such as catalase (CAT), peroxidase (POD), and polyphenoloxidase (PPO), − the accumulation of osmoregulatory, and the increase of carotenoids. , …”