تاثیر محلول پاشی سدیم نیتروپروساید با هدف کاهش کادمیوم خاک برصفات مرفوفیزولوژیک گیاه دارویی ریحان
تاثیر محلول پاشی سدیم نیتروپروساید با هدف کاهش کادمیوم خاک برصفات مرفوفیزولوژیک گیاه دارویی ریحان
1* منصوره خلعتبری ، 2*پروانه صالحی ،3* مهسا وفایی
(1)پژوهشگر کشاورزی و مسوول فنی کشاورزی شرکت شیمیایی تیسان آویژه پردیس زیر مجموعه شرکت شیمیایی سبزآور پردیس.
(2) کارشناسی ارشد شیمی، مسوول فنی شرکت شیمیایی سبزآور پردیس.
(3) کارشناس ارشد زراعت. دانشگاه آزاد اسلامی واحد ورامین – پیشوا.
چکیده:
جهت بررسی اثر سطوح مختلف سدیم نیتروپروساید و کادمیوم، بر رقم سبز ریحان، آزمایشی گلدانی در دانشکده کشاورزي دانشگاه آزاد اسلامی واحد ورامین- پیشوا در سال 1398 بهصورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل: سه سطح محلولپاشی سدیم نیتروپروساید به میزان:صفر (شاهد محلولپاشی با آب خاص) N1،50 میکرومولارN2، 100 میکرومولار N3و چهار سطح کادمیوم به مقدار: صفر (شاهد ) C1، 10 میلی گرم در کیلوگرم خاک C2، 20 میلی گرم در کیلوگرم خاک C3،30 میلی گرم در کیلوگرم خاک C4بود. نتایج تحقیق نشان داد که اثرات متقابل تیمارها بر تمامی صفات معنی دار بود، با افزایش کادمیوم از میزان کلروفیل و وزن برگ کاسته شد و در نهایت میزان آسیمیلاسیون کاهش یافت. بالاترین وزن تازه برگ در بوته ، وزن خشک برگ در بوته، درصد اسانس و عملکرد اسانس از تیمار مصرف 100 میکرومولار نیتروپروکساید سدیم و شاهد(N3*C1) به دست آمد و پایین ترین میزان وزن تازه برگ در بوته ، وزن خشک برگ در بوته، درصد اسانس و عملکرد اسانس از تیمار شاهد (محلولپاشی با آب خالص) و مصرف 30 میلیگرم در کیلوگرم کادمیوم در خاک(N1*C4) حاصل شد. نتایج نشان داد با برگپاشی نیترو پروکساید سدیم، اثرات منفی تنش کادمیوم تا حدودی زیادی برطرف شد.
کلمات کلیدی: تنش عناصر سنگین، کادمیوم، نیتروپروکساید، عملکرد اسانس و ریحان.
مقدمه
ریحان (Ocimum basilicum L) یکی از گیاهان مهم دارویی از تیره نعناییان ( Labiatae) است که در حدود 1200 هکتار در ایران مورد کشت قرار میگیرد (مرکز آمار کشاورزی 1398). ریحان گیاهی یکساله است که بهدلیل عطر، طعم فوق العاده و خواص درمانی مورد کشت و کار قرار می گیرد. در صنعت پزشکی از ماده موثره آن جهت درمان سردردهای عصبی ، آرامش دهنده ی اعصاب، تب بر، درمان اسهال و ضد تهوع و استفراغ کاربرد زیادی دارد (مجنون حسینی، 1391).
تنشهای فلزات سنگین یکی از مهمترین عوامل کاهش دهنده عملکرد محصولات کشاورزی در سطح جهان هستند. در واقع گیاهان به دلیل تنشهای موجود تنها به ۲۵ درصد توان تولیدی خود میرسند و ۷۵ درصد توان آنها صرف رقابت با شرایط سخت محیط می گردد. هر چه تحمل به این تنشها بیشتر شود، امکان فراهمی محصول بیشتر می گردد (Boddu et al., 2008).
از آنجایی که آلوده شدن محصولات کشاورزي با فلزات سنگین از یک طرف منجر به کاهش کیفیت محصولات کشاورزي و از طرف دیگر تهدیدي جدي براي سلامت انسان است، بنابراین از جنبه هاي زیست محیطی بسیار حائز اهمیت هستند. تجمع فلزات سنگین و افزایش غلظت آنها و رسیدن به محدوده خطر، می تواند از طریق ورود به زنجیره غذایی انسان، سلامتی او را مورد تهدید قرار دهد (Cui et al., 2005، نعمت اله ثانی و همکاران، 1391 و مهاجر و همکاران، 1393). در بین فلزات سنگین، برخی از آنها، همچون روي، مس، و کبالت در مقادیر مناسب براي بیشتر سیستم هاي بیولوژیکی از جمله انسان ضروري هستند؛ در حالی که برخی دیگر از فلزات سنگین از جمله کادمیوم، سرب و آرسنیک براي گیاهان، حیوانات و انسان بسیار سمی هستند, 2011) .(Kabata
كادميوم بر فرآيندهاي فيزيولوژيك و متابوليك گياه مانند تنفس، فتوسنتز، روابط آبي گياه و تبادلات گازي روزنه ها اثر منفي دارد. همچنين اين عنصر در مسير بيوسنتز كلروفيل، اجراي چرخه كالوين و واكنش هاي نوري فتوسنتز اختلال ايجاد مي كند (Goncalvez et al., 2007) كادميوم به دليل تحرك بالا در خاك و جذب آسان آن توسط گياه به راحتي وارد زنجيره غذايي انسان مي گردد و سبب بروز يكسري تغييرات فيزيولوژيك نظير كاهش كلروفيل، هدايت روزنه اي و حداكثر كارايي فتوسيستم II مي گردد. به علاوه اين كه برآيند اين عوامل سبب كاهش رشد و نمو گياه و توليد ماده خشك می شود(Krantev et al., 2008).
سدیم نیتروپروساید (SNP) یک ترکیب رهاکننده نیتریک اکسید است که در حالت محلول به شدت به نور حساس است (Wieczorek et al, 2006)، در واقع یک ترکیب نسبتا پایدار است.(Duan et al., 2007) که به عنوان یک سیگنال مهم در فعالیتهای فیزیولوژیکی، در مراحل مربوط به رشد ونمو، شروع جوانه زنی، گلدهی، رسیدگی میوه ها و پیری اندام ها نقش دارد (Wieczorek et al., 2006). این ترکیب در تحریک تقسیم سلول، افزایش میزان کلروفیل و بسیاری از اعمال دیگر سلول دخالت دارد (Beligni and Lamattina, 2001) و احتمالا از این طریق باعث افزایش فتوسنتز و تعداد میوه در بوته می شود. محققان تاثیر مثبت سدیم نیتروپروساید را در شرایط تنش فلزات سنگین گزارش کردند .(Hsu and Kao, 2004) همچنین محلول پاشی نیتروپروکساید سدیم روي گیاهچه هاي برنج به بهبود روابط آبی گیاه و افزایش تحمل گیاه به تنش کمک کرد., 2009) (Farooq et al. كاربرد نیتروپروساید سدیم به صورت محلول پاشی سبب افزایش حداكثر شاخص سطح برگ و همچنین دوام شاخص سطح برگ شده و از این طریق كارایی مصرف آب افزایش می یابد. از سوي دیگرماده مذكور موجب بهبود عملکرد دانه در شرایط تنش می شود كه این امر به افزایش كارایی مصرف آب براي دانه کمک می کند.
محققان با تحقیق روی گیاه نخود گزارش کردند که استفاده از سدیم نیتروپروساید به عنوان دهنده نیتریک اکسید موجب توسعه رشد گیاه درشرایط تنش کادمیوم شد و همچنین موجب کاهش میزان کادمیوم موجود در قسمت های مختلف گیاه شد (.(Kumari et al , 2010
این تحقیق با هدف محلولپاشی نیتروپروساید به منظور کاهش تنش فلز سنگین کادمیوم در قسمت های مختلف گیاه ریحان در منطقه ورامین شد.
مواد و روش ها:
جهت بررسی اثر سطوح مختلف سدیم نیتروپروساید بر کادمیوم، در ریحان سبز، آزمایشی گلدانی در دانشکده کشاورزي دانشگاه آزاد اسلامی واحد ورامین- پیشوا بهصورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد.
تیمارهای آزمایشی شامل: سه سطح محلولپاشی سدیم نیتروپرووساید به میزان: صفر (شاهد محلولپاشی با آب خاص) N1،50 میکرومولارN2، 100 میکرومولار .N3
و چهار سطح کادمیوم به مقدار: صفر (شاهد ) C1، 10 میلی گرم در کیلوگرم خاک C2، 20 میلی گرم در کیلوگرم خاک C3،30 میلی گرم در کیلوگرم خاک. C4
بذور بهطور مستقیم به فاصله سه سانتیمتر از یکدیگر و به عمق یک سانتیمتر در گلدانها کشت شدند. در این آزمایش مقادیر مختلف کادمیوم براساس تیمارهای مورد آزمایش محاسبه و قبل از کاشت با خاک گلدانها مخلوط شدند. محلولپاشی بوتهها با سدیم نیتروپروساید پس از استقرار کامل بوتهها اعمال شد، بهطوریکه برگهای گیاه کاملا خیس شدند. بهمنظور بهبود جذب برگی سدیم نیتروپروساید، از تریتون X100 با غلظت 01/0 درصد استفاده گردید. عملیات داشت شامل آبیاری گلدانها، واکاری وتنک کردن درطول دوره رشد بهموقع انجام شد.
وزن تازه برگ، بر حسب گرم در بوته توزین شد. برای اندازهگیری وزن خشک برگ، ابتدا برگ ها از سه بوته انتخابی جدا شده و بعد از قراردادن در پاکت بهمدت 48 ساعت در دمای 70 درجه سانتیگراد در آون، نمونهها خشک شده و بر حسب گرم در بوته توزین شد. پرولین برگ توسط دستگاه اسپكتروفتومتر اندازه گیری گردید (حسین پور و افشاری، 1394). میزان یون کادمیوم در برگ از روش جذب اتمی محاسبه شد (حسین پور و افشاری، 1394). میزان اسانس برگ با استفاده از دستگاه تقطیر کلونجر مدل فارماکوپه بریتانیا تعیین شد و پس از آبگیری حجم اسانس یادداشت گردید (حسین پور و افشاری، 1394). عملکرد اسانس از حاصلضرب عملکرد وزن خشک برگ در درصد اسانس بهدست آمد. درصد متیل کاویکول برگ با دستگاه گاز کروماتوگرافی (GC) اندازه گیری شد (حسین پور و افشاری، 1394).
در پایان آزمایش، نتایج هریک از تیمارها بعد از تعمیم دادن به هكتار به کمک نرم افزار رایانهای SPSS تجزیه واریانس شد و مقایسه میانگین داده ها باکمک آزمون چند دامنه ای دانکن در سطوح یک وپنج درصد صورت پذیرفت و نمودارها توسط برنامه رایانه ای Excel ترسیم گردید.
نتایج و بحث
نتایج جدول تجزیه واریانس اثرات نیتروپروساید سدیم بر صفات وزن تازه برگ، وزن خشک برگ، درصد اسانس برگ، عملکرد اسانس، درصد متیل کاویکول برگ، پرولین برگ، و تجمع کادمیوم در برگ را تحت شرایط تنش کادمیوم خاک مورد بررسی قرار داد اثرات متقابل تمامی صفات تحت تاثیر تیمارهای مورد آزمایش قرار گرفتند و
میانگین مربعات | M.S | |||||||
کادمیوم در برگ | پرولین آزاد برگ | درصد متیل کاویکول | عملکرد اسانس | سانس برگ | وزن خشک برگ | وزن تازه برگ | درجه آزادیdf | منبع تغییرات S.O.V |
ns0018/0 | ns 0052/0 | ns0008/0 | ns 2/4671 | ns 00022/0 | ns 8/20539 | ns 9/32384 | 2 | تکرار |
*0081/0 | **5435/0 | * 001/0 | **19/457381 | * 0103/0 | * 8/419825 | ns 1/48289 | 2 | نیتروپروساید |
**123/2 | **7158/0 | **0029/0 | **21/386730 | * 0124/0 | * 6/381968 | * 3/493878 | 3 | مصرف کادمیوم |
**0185/1 | **842/0 | **0051/0 | **04/585489 | ** 0296/0 | ** 1/783902 | * 4/597268 | 6 | نیتروپروساید* کادمیوم |
0012/0 | 068/0 | 0007/0 | 56/18984 | 0016/0 | 2/65198 | 6/87859 | 24 | خطا |
25/4 | 39/8 | 48/5 | 32/9 | 65/6 | 6/7 | 7/8 | ضریب تغییرات (%) |
در سطح یک درصد معنیدار شدند.
جدول 1- جدول تجزیه واریانس سطوح مختلف محلول پاشی نیتروپروساید بر وزن تازه برگ و وزن خشک برگ درصد اسانس برگ، عملکرد اسانس، درصد متیل کاویکول و پرولین آزاد برگ تحت شرایط تنش کادمیوم
Ns، * و** به ترتیب بیانگر غیر معنیداری و اختلاف معنیدار در سطح پنج و یک درصد می باشند.
Ns, * and **: Non significant, Significant at the 5% and 1% probability levels, respectively.
وزن تازه برگ در بوته
نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد اثرات اصلی سطوح مختلف کادمیوم و اثرات متقابل تیمار محلول پاشی نیتروپروساید سدیم و سطوح مختلف کادمیوم بر وزن تازه برگ در بوته تاثیر معنیداری داشت و اختلافات بهوجود آمده از نظر آماری در سطح پنج درصد معنیدار شد؛ اما اثرات اصلی تیمار محلولپاشی نیتروپروساید سدیم هرچند موجب بروز اختلافاتی در وزن تازه برگ در بوته شد؛ لیکن این اختلافات از نظر آماری معنیدار نبود و همگی در یک کلاس آماری قرار گرفتند (جدول 1).
نتایج نشان داد بالاترین وزن تازه برگ در بوته از تیمار مصرف 100 میکرومولار نیتروپروساید سدیم و شاهد(N3*C1) با متوسط 89/6 گرم در بوته به دست آمد که با تیمارهای(N2*C1) ،(N1*C1) ،(N3*C2) اختلاف معنیداری نداشت و پایین ترین میزان وزن تازه برگ از تیمار شاهد (محلولپاشی با آب خالص) و مصرف 30 میلیگرم در کیلوگرم کادمیوم در خاک(N1*C4) با میانگین 84/3 گرم در بوته حاصل شد (نمودار 1).
همان طور که در نمودار 1مشهود است با افزایش غلظت کادمیوم، وزن تر برگ کاهش یافت؛ هرچند کاربرد نیتروپروساید سدیم اثرات منفی کادمیوم را کاست و میزان وزن تر برگ در تیمار N3C4 نسبت به تیمار N1C4 ،26 درصد افزایش داشت. محققان گزارش کردند كاهش رشد ممكن است به دليل كاهش ميزان فتوسنتز باشد نتایج نشان داد كه قرارگيري گياهان در معرض غلظتهاي بالاي فلزات سنگين موجب كاهش ميزان فتوسنتز و بيوسنتز كلروفيل ميشود. آسيب به فتوسنتز اساسا در اثر كاهش كلروفيل و افزايش پراكسيداسيون ليپيدها رخ ميدهد ((Mathe–Gaspar & Anton., 2002 که با نتایج این تحقیق مطابقت دارد.
وزن خشک برگ در بوته
اثر اصلی محلولپاشی نیتروپروساید سدیم و سطوح مختلف کادمیوم خاک و اثرات متقابل تیمارها تاثیر معنی داری بر وزن خشک برگ در بوته داشت و اختلافات بهوجود آمده از نظر آماری در سطح یک و پنج درصد معنیدار بود (جدول 1).
بیشترین وزن خشک برگ در بوته در تیمار مصرف 100 میکرومولار نیتروپروساید سدیم و شاهد(N3*C1) با متوسط 94/1 گرم در بوته مشاهده شد که با تیمارهای(N2*C1) و(N3*C2) اختلاف معنیداری نداشت و هر سه تیمار در کلاس آماری a جای گرفتند و کمترین میزان وزن خشک برگ در بوته در تیمار شاهد (محلولپاشی با آب خالص) و مصرف 30 میلیگرم در کیلوگرم کادمیوم در خاک(N1*C4) با میانگین 14/1 گرم در بوته حاصل شد و اختلاف 2/41 درصدی بین تیمار a و تیمار c دیده شد (نمودار 2). هر چه میزان نیتروپروساید سدیم افزایش یافت از میزان اثرات منفی کادمیوم کاسته شد.
کادمیوم از طریق مکانیسم پتانسیل اسمزی وارد سلول های گیاهی شده و باعث کاهش وزن خشک برگ گردید، اما کاربرد نیتروپروساید سدیم از اثرات منفی کادمیوم کاست و از کاهش زیاد وزن خشک برگ در گیاه جلوگیری نمود (نمودار 2). پژوهشگران عنوان نمودند كاربرد نیتروپروساید سدیم به صورت محلول پاشی سبب افزایش حداكثر شاخص سطح برگ و دوام شاخص سطح برگ می شود و از این طریق كارایی مصرف آب افزایش می یابد. با كاهش بسته شدن روزنه ها و تعرق در شرایط تحت تنش خشکی می تواند از اتلاف آب گیاه جلوگیري كند و در نهایت بر میزان ماده فتوسنتزی افزوده شده و وزن تر و خشک برگ افزایش یابد) (Mata and Lamattina, 2001 تحقیقات متعددی نشان داد وقتی گیاهان در معرض تنش فلزات سنگین خصوصا کادمیوم قرار می گیرند وزن تر و خشک اندامهای هوایی (Rauser, 2011 (Souza &خصوص برگ ها در آنها کاهش می یابد (Cheng & Huang, 2012).
درصد اسانس برگ
نتایج جدول نشان داد (جدول 1)، اثرات ساده محلولپاشی نیتروپروساید سدیم و سطوح مختلف کادمیوم خاک و اثر متقابل تیمارها تاثیر معنیداری بر درصد اسانس برگ داشت و اختلافات بهوجود آمده از نظر آماری در سطح یک و پنج درصد معنیدار بود.
حداکثر میزان درصد اسانس برگ به تیمار مصرف 100 میکرومولار نیتروپروساید سدیم و شاهد(N3*C1) با متوسط 76/0 درصد بود و در کلاس آماری a جای گرفت و حداقل میزان درصد اسانس برگ در تیمار شاهد (محلولپاشی با آب خالص) و مصرف 30 میلیگرم در کیلوگرم کادمیوم در خاک(N1*C4) با میانگین 32/0 درصد مشاهده شد ( نمودار 3).
اختلال در اجرای فرآیند تنفس و تثبیت نیتروژن از دیگر اثرات منفی کادمیوم است (اسفندیاری و همکاران، 1388). افزون بر این، تثبیت نیتروژن منجر به تولید آمونیوم و نیترات شده که در نهایت به کمک آنزیم های ترانس آمیناسیون، گروه آمین لازم برای تبدیل اسیدهای a–ستنی به اسیدهای آمینه را فراهم می کند. کادمیوم مانع از فعالیت آنزیم نیتروژناز شده و تثبیت نیتروژن را کاهش میدهد. بنابراین اختلال در اجرای این فرایند مانع تأمین کافی و بهموقع بیومولکولهای حیاتی سلول می شود که برآیند آن که می تواند موجب کاهش میزان تولید اسانس در گیاهان دارویی گردد. نتایج این تحقیق نشان داد کادمیوم موجب کاهش درصد اسانس ریحان گردید ولی محلولپاشی نیتروپروساید تا حدود زیادی اثرات منفی تنش کادمیوم را خنثی کرد و میزان درصد اسانس از 32/0 درصد در تیمار N1C3 به 57/0 درصد در تیمار N3C3 رسید (نمودار 3).
عملکرد اسانس
اثر ساده محلولپاشی نیتروپروساید سدیم و سطوح مختلف کادمیوم خاک و اثرات متقابل تیمارها تاثیر معنیداری بر عملکرد اسانس گذاشت و اختلافات بهوجود آمده از نظر آماری در سطح یک درصد معنیدار بود (جدول 1).
نمودار چهار نشان داد بالاترین میزان عملکرد اسانس از تیمار مصرف 100 میکرومولار نیتروپروساید سدیم و شاهد(N3*C1) با متوسط 12/1 گرم در بوته مشاهده شد که با تیمارهای(N2*C1) و(N3*C2) اختلاف معنیداری نداشت و هر سه تیمار در کلاس آماری a جای گرفتند و پایینترین میزان عملکرد اسانس در تیمار شاهد (محلولپاشی با آب خالص) و مصرف 30 میلیگرم در کیلوگرم کادمیوم در خاک(N1*C4) با میانگین 32/0 گرم در بوته مشاهده شد و اختلاف 4/71 درصدی بین تیمار a و تیمار d وجود داشت (نمودار 4).
تحقیقات نشان داد که تنش کادمیوم موجب کاهش عملکرد اندام هوایی در گیاهان می شود، بر اساس نظر مینویی و همکاران (1387) تعداد کلروپلاست و تیلاکوئیدهای موجود در آن در مقادیر 100 میلیگرم بر لیتر کادمیوم در مقایسه با شاهد، کاهش داشت. در حالیکه ساختار بقیه اندامکها تغییر چندانی نداشت. اما در مقادیر بالاتر از این میزان، ساختار اندامکها غیرطبیعی شده و تغییر نشان داد که خود نیز میتواند دلیل محکمی بر کاهش تولید ماده خشک بهشمار آید که با نتایج این تحقیق مطابقت دارد از انجایی که عملکرد اسانس برآیند درصد اسانس در عملکرد وزن خشک است تحت تاثیر منفی کادمیوم قرار رفت و کاهش 54 درصدی داشت، اما محلول پاشی نیتروپروساید سدیم تا حدود زیادی باعث کاهش اثرات منفی کادمیوم شد (نمودار 4).
درصد متیل کاویکول اسانس برگ
اثرات ساده محلولپاشی نیتروپروساید سدیم و سطوح مختلف کادمیوم خاک و اثرات متقابل تیمارها تاثیر معنیداری بر درصد متیل کاویکول اسانس برگ داشت و اختلافات بهوجود آمده از نظر آماری در سطح پنج و یک درصد معنیدار بود (جدول 1).
حداکثر میزان درصد متیل کاویکول اسانس برگ از تیمار مصرف 100 میکرومولار نیتروپروساید سدیم و شاهد(N3*C1) با متوسط 46/9 درصد حاصل شد که با تیمارهای(N2*C1), (N1*C1) اختلاف معنیداری نداشت و حداقل میزان درصد متیل کاویکول اسانس برگ در تیمار شاهد (محلولپاشی با آب خالص) و مصرف 30 میلیگرم در کیلوگرم کادمیوم در خاک(N1*C4) با میانگین 38/5 درصد مشاهده شد (نمودار 5).
نمودار 5- اثرات متقابل تیمار های محلولپاشی نیتروپروساید درصد متیل کاویکول اسانس برگ ریحان تحت تاثیر تیمار تنش کادمیوم.
دراین پژوهش، کادمیوم موجب کاهش عملکرد اسانس بهمیزان 49/0 لیتر در هکتار نسبت به شاهد گیاه ریحان شد. درصد متیل کاویکول و ای-سیترال در ریحان با کاربرد کادمیوم بهترتیب 97/2 و 36/0 درصد کاهش یافت (مجنون حسینی، 1391)؛ که با نتایج این تحقیق تطبیق می کند.
پرولین برگ
نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد اثر ساده محلولپاشی نیتروپروساید سدیم و سطوح کادمیوم خاک و اثرات متقابل تیمارها بر پرولین برگ تاثیر معنیداری داشت و اختلافات به وجود آمده از نظر آماری در سطح یک درصد بود (جدول 1).
حداکثر میزان پرولین برگ از تیمار شاهد (محلولپاشی با آب خالص) و مصرف 30 میلیگرم در کیلوگرم کادمیوم در خاک(N1*C4) با متوسط (µg.grFw) 448/0 حاصل شد و حداقل میزان پرولین برگ در تیمار مصرف 100 میکرومولار نیتروپروساید سدیم و شاهد(N3*C1) با میانگین (µg.grFw) 168/0 به دست آمد (نمودار 6).
سمیت کادمیوم در گیاه ناشی از واکنش این عنصر با گروه سولفیدریل موجود در ساختار آنزیمها و پروتئینهاست (علومی و منوچهری کلانتری، 1382). تنش فلزات سنگین می تواند موجـب سمیت یونی، تنش اسـمزي شـود کـه منجـر بـه پراکـسیداسیون تـدریجی لیپیـد، اکسیداسیون پروتئین ها می شود ((Tanou et al., 2009. کادمیوم همچنین باعث افزایش میزان پرولین در گیاه اسفناج باغی شد .(Nedjimi and Daoud, 2009) خـسارت کادمیوم به پروتئینها هم، شامل تغییرات اسیدهاي آمینه در جایگاه هاي ویژه، قطعه قطعه شدن زنجیـر پپتیدي، تغییر بار الکتریکی و در نهایت مستعد شـدن پـروتئین بـراي پروتئـولیز گـزارش شـده اسـت (Noctor, and Foyer, 1998). نتایج این تحقیق نشان داد تنش کادمیوم موجب تجزیه پروتئین به اسید آمینه و تولید پرولین جهت افزایش پایداری غشای سیتوپلاسمی و فشار اسمزی درون سلول گردید .(Nedjimi and Daoud, 2009).کاربرد نیتروپروساید سدیم موجب کاهش اثرات منفی تنش کادمیوم گردید و میزان پرولین در تیمار N3C4 37 درصد نسبت به تیمار N1C4 کاهش یافت.
– تجمع کادمیوم در برگ
نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد اثر ساده تیمارهای محلولپاشی نیتروپروساید سدیم و سطوح کادمیوم خاک و تاثیرات متقابل تیمارها بر تجمع کادمیوم در برگ تاثیر معنیداری داشت و اختلافات به وجود آمده از نظر آماری در سطح یک درصد بود (جدول 1).
طبق نمودار 7، حداکثر میزان تجمع کادمیوم در برگ از تیمار شاهد (محلولپاشی با آب خالص) و مصرف 30 میلیگرم در کیلوگرم کادمیوم در خاک(N1*C4) با متوسط (mg.gDw)63/28 حاصل شد و حداقل میزان تجمع کادمیوم در برگ در تیمار مصرف 100 میکرومولار نیتروپروساید سدیم و شاهد(N3*C1) با میانگین (mg.gDw)63/0 ملاحظه گردید (نمودار 7).
محققان گزارش کردند که استفاده از سدیم نیتروپروساید به عنوان دهنده نیتریک اکسید موجب توسعه رشد گیاه در شرایط تنش کادمیوم و کاهش میزان کادمیوم موجود در قسمت های مختلف گیاه نخود شد (Kumari et al., 2010). در گیاهان اصولاً انتقال یونها از طریق غشاي سلولی توسط پروتئین هایی به نام ترانسپورترها میانجیگري می گردد. این ترانسپورترها (حمل کننده هاي یونی) انتقال دهنده یک یون خاص بوده و به صورت اختصاصی عمل میکند. از کل یون هایی که در اطراف ریشه قرار می گیرند، فقط قسمت اندکی جذب گیاه می شود. قسمت اعظم این یونها به طور فیزیکی جذب دیواره سلولی میشوند. در دیواره سلولی بخشی که به طور منفی باردار می باشد و به نام سایت–Coo نامیده میشود، مسوول جذب سطحی در دیواره سلولی میباشد. یونهایی که به این قسمت می چسبند، نمیتوانند وارد سلول شده به قسمتهاي هوایی گیاه منتقل شوند.(Abul Kashem et al., 2013) نتایج نشان داد با افزایش غلظت کادمیم در خاك میزان انباشت این عنصر در ریشه، ساقه و برگ افزوده شد. احتمالا دلیل افزایش غلظت کادمیم، افزایش زیست فراهمی این عنصر در خاك است. مشابه مطالعه حاضر در بررسی اثر کادمیم در گیاه halimus Atriplex دیده شد.(Nedjimi and Daoud, 2009) تحقیقات نشان داد کـه بـا افـزایش سطوح کادمیوم در خاك، غلظت کادمیوم در اندام گیاهی نیز افزایش مییابد (Chen et al., 2003). برخی از پژوهشگران معتقدند که به دلیل سمیت کادمیوم برای سیتوسول در فرم آزاد، سلولهای گیاهی تلاش میکنند، با استفاده از راهکارهایی نظیر اتصال آن به دیواره سلولی (Gong et al., 2003)، ذخیره نمودن در واکوئل (Lozano-Rodriguez et al., 1997) و شلاته نمودن توسط فیتوشلاتین (Gong et al., 2003) این عنصر را در ریشه تثبیت نموده و بدین شکل از سمیت آن کاسته می شود. برآیند این عمل انتقال کم کادمیوم به بخشهای فوقانی است.
در این تحقیق، محلولپاشی نیتروپروساید سدیم تا حدودی زیادی تجمع کادمیوم در برگ را کاست و میزان آن از 63/28 میلی گرم بر کیلوگرم وزن تازه در تیمار N1C3 به 36/4 میلی گرم بر کیلوگرم وزن تازه در تیمار N3C3 رسید و کاهش84 درصدی داشت که نشانگر اهمیت حضور نیتروپروساید سدیم در تنش فلزات سنگین است که با تحقیق (Beligni and Lamattina, ( 2001 مطابقت دارد.
نتیجه گیری کلی
با توجه به الودگی فلزات سنگین در خاک استفاده از برگپاشی نیتروپروکساید سدیم توانست اثرات منفی تنش فلز سنگین کادمیوم را جبران کند و علاوه بر افزایش اسانس و عملکرد اسانس توانست از میزان تجمع کادمیوم در برگ 84 درصد بکاهد و محصول سالم تری تولید نماید.
منابع
اسفندیاری، ع.، محبوب، س.، شکاری، ف. 1388. اصول فیزیولوژی گیاهی (جلد اول). انتشارات عمیدی، تبریز.
حسین پور.، م . و افشاری، ح. 1394. بررسی سطوح مختلف کادمیوم و سرب بر برخی خصوصیات فیتوشیمیایی گیاه ریحان(Ocimum basilicum) در شرایط شوری. فصلنامه اکوفیتوشیمی گیاهان دارویی.3(2):64-50.
علومی، ح.، منوچهری کلانتری، خ. 1382. مطالعه اثر کادمیوم کلرید بر پارامترهای رشد، محتوای کلروفیل، کاروتنوئیدها، محتوی قند و پروتئین در گیاهک کلزا. پژوهش و سازندگی، جلد 59، ص 80-74.
مجنون حسینی، ن. 1391. زراعت برخی از گیاهان دارویی و ادویه ای. انتشارات جهاد دانشگاهی تهران. 250 ص.
مرکز آمار کشاورزی. 1398. آمار سبزی و صیفی جات کشور 231 ص.
مهاجر، ر.، صالحی، م.ح. و محمدي، ج. 1393. بررسی غلظت سرب و کادمیم در محصولات کشاورزي (کاهو، کلم، پیاز و چغندر) استان اصفهان ”، مجله سلامت و محیط زیست، فصلنامه علمی پژوهشی، انجمن علمی بهداشت محیط ایران، دوره 7 ،شماره 1 ،از صفحه 1 تا 10.
مینویی، س.، مینایی تهرانی، د.، سمیعی، ک.، فریور، ش. 1387. مطالعه تغییرات ماکروسکوپی و میکروسکوپی تأثیر فلز کادمیوم بر گیاه گندمی (Chlorophytumcomosum) مجله زیست شناسی ایران، جلد21، ص 747-737.
نعمت اله ثانی، ر.، حسن پور، ا. و ابوطالبی، ع.ا. 1391. غلظت ازت و فلزات سنگین (سرب، مس، کادمیوم) در سبزیجات برگی در شرایط کشت بدون خاك ”، وبلاگ مهندسی کشاورزي (کشت هاي گوناگون).
Abul Kashem., Huq, I., Singh, B. R. and Kawai1, Sh. 2013. Cadmium Tolerance and Phytoextraction Efficiency of Arum (Colocasia antiqourum) Grown in Spiked Cd Contaminated Soil. International Journal of Environmental Protection 3: 1-5.
Beligni, M. V., and Lamattina, L. 2001. Nitric oxide protects against cellular damage produced by Methyl viologen herbicides in potato plants. Nitric Oxide 3: 199-208.
Boddu, V.M., Abburi, K., Talbott, J.L., Smith, E.D., and Haasch, R. 2008. Removal of arsenic (III) and arsenic (V) from aqueous medium using chitosan-coated biosorbent. Water Research. 42: 633-642.
Chen, Y.X., He, Y.F., Yang, Y., Yu, Y.L., Zheng, S.J., Tian, G.M., Luo, Y.M., and Wong, M.H. 2003. Effect of cadmium on nodulation and N2-fixation of soybean in contaminated soils. Chemosphere, 50:781– 787.
Cheng, S., Huang, C. 2012. Influence of cadmium on growth of root vegetable and accumulation of cadmium in the edible root. Int. J. Appl. Sci. Eng. 24, 243-252.
Cui, Y., Zhu, Y-G., Zhai, R., Huang, Y., Qin, Y., Liang, J. 2005. ‘‘Exposure to metal mixtures and human health impacts in a contaminated area in Nanning, China. Environment International’’, 31(6):784-90.
Duan, X., Su, X., You, Y., Qu, H., Li, Y. and Jiang, Y. 2007. Effect of nitric oxide on pericarp browing of harvested longan fruit in relation to phenolic metabolism. Food chemistry 104: 571-576.
Farooq, M., Basra, S.M.A., Wahid, A., and Rahman, H. 2009. Exogenously applied nitric oxide enhance the drought tolerance in fine grain aromatic Rice (Oryza sativa L.). Agronomy and Science. 195: 254-261.
Geneva, A. 2003 ‘‘World Health Organization (WHO). Guidelines for Drinking Water Quality’’. 3rd ed. World Health Organization.
Gong, J., David, A., Julian, I. 2003. Long-distance root-to-shoot transport of phytochelatins and cadmium in Arabidopsis. PNAS, 100: 10118-10123.
Kabata-Pendias, A. 2011. ‘‘Trace Elements in Soils and Plants’’, 4th ed. Boca Raton, Florida: CRC Press.
Hsu, Y.T., and Kao, Ch.H. 2004. Cadmium toxicity is reduced by nitric oxide in rice leaves. Plant Growth Regulation 42: 227-238.
Krantev, A., Yordanova, R., Janda, T., Szalai, G., Popova, L. 2008. Treatment with salicylic acid decreases the effect of cadmium on photosynthesis in maize plants. Journal of Plant Physiology, 165: 920-931.
Kumari, A., Sheokand, S., and Kumari, S. 2010. Nitric oxide induced alleviation of toxic effects of short term and long term Cd stress on growth, oxidative metabolism and Cd accumulation in Chickpea. Brazilian society of plant Physiol. 22(4): 271-284.
Lozano-Rodriguez, E., Hernandez, L.E., Bonay, P., Carpena-Ruiz, R.O. 1997. Distribution of cadmium in shoot and root tissues of maize and pea plants: physiological disturbances. Journal of Experimental Botany, 48: 123-128.
Mata, G.C., and Lamattina, L. 2001. Nitric oxide induces stomatal closure and enhances the adaptive plant responses against drought stress. Plant Physiology. 126: 1196-1204.
Mathe–Gaspar, G., Anton, A. 2002. Heavy metal uptake by two radish varieties. Acta Biologica Szegediensis. 46, 113-114.
Nedjimi, B., and Daoud, Y. 2009. Cadmium accumulation in Atriplex halimus subsp. Schweinfurthii and its influence on growth, proline, root hydraulic conductivity and nutrient uptake. Flora 204: 316-324.
Noctor, G., and Foyer, C.H. 1998. Ascorbate and glutathione: keeping active oxygen under control. Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Molecular Biol. 49: 249-279.
Souza, J.F., Rauser, W.E. 2011. Maize and radish sequester excess cadmium and zinc in different ways. Plant sci. 165, 1009 -1022.
Tanou, G., Molassiotis, A., and Diamantidis, G. 2009. Induction of reactive oxygen species and necrotic death-like destruction in strawberry leaves by salinity. Environ. Exp. Bot. 65: 270-281.
Wieczorek, J.F., Milczarek, G., Arasimovicz, M., and Ciszewski, A. 2006. Do nitric oxide donors mimic endogenous No related response in plants. Plabta. 224: 1363-1372.
- 1
- 2
