بخشی از مقاله
چکیده
آلومینیوم یکی از عناصری است که در غلظت بالا سمی است و میتواند خاک، آب و زنجیره غذایی را آلوده کرده و تهدیدی برای رشد گیاه و سلامت انسان باشد. اطلاعات در مورد تنش آلومینیوم در ایران محدود است. در این تحقیق اثر بازدارندگی ایندول بوتیریک اسید بر میزان عملکرد و وزنتر و خشک کاهو تحت تنش آلومینیوم کلراید در سیستم کشت هیدروپونیک مطالعه شد. بذرها پس از استریل شدن در ظروف پتری کشت شدند. سپس گیاهچههای شش روزه به گلدانهای حاوی پیت و پرلایت منتقل شدند و تا مرحله سه برگی توسط محلول غذایی هوگلند در شرایط گلخانهی آبیاری گردیدند. گیاهان 16 روزه با غلظتهای مختلف ایندول بوتیریک اسید و آلومینیوم کلراید تیمار شدند و برداشت گیاهان 30 روز پس از آغاز تیمار دهی انجام شد. با افزایش غلظت آلومینیوم کلراید، میزان عملکرد، وزنتر و وزن خشک کاهش یافت. بنابراین با توجه به نتایج به دست آمده به نظر میرسد ایندول بوتیریک اسید میتواند با اثرات مخرب آلومینیوم مقابله کرده و به رشد گیاهان در شرایط سمیت این عنصر کمک میکند.
واژههای کلیدی: کاهو، تنش، عملکرد، وزنتر، وزن خشک
مقدمه
کاهو بانام علمی Lactuca sativa L. متعلق به خانواده مرکبان - Asteraceae - است. کاهو جزء سبزیهای پرمصرف در دنیا و ایران است. طبق آمار منتشرشده از سوی سازمان کشاورزی و خواروبار جهانی در سال 2012 این گیاه در میان سبزیهای برگی مقام اول سطح کاشت را در جهان و ایران دارد و روند تولید کاهو در سالهای اخیر نیز رشد چشمگیری داشته است.
آلومینیوم سومین عنصر فراوان پوسته زمین - ارچری و همکاران1، - 2018 بعد از اکسیژن و سیلیسیم است که تقرباًی 7 درصد از جرم پوسته زمین را در برمیگیرد - چن و همکاران2، . - 2010 با کاهش pH خاک، فعالیت آلومینیوم در خاک و در نتیجه سمیت آن برای گیاه افزایش قابلتوجهی پیدا میکند - دانگ و همکاران3، . - 2002
همچنین اسیدی شدن خاک در سراسر جهان در نتیجه فعالیت انسان - افزایش آزادسازی آلایندههای صنعتی و استفاده مداوم از کودهای آمونیاکی یا حاوی آمید - در حال افزایش است - تبلدی و همکاران1، - 2009 امروزه حدود %50 زمینهای قابلکشت جهان را خاکهای اسیدی اشغال کردهاند و سمیت ناشی از آلومینیوم یکی از مشکلات اصلی در این خاکهاست - ین و همکاران2، . - 2010 ازجمله عوامل اسیدی شدن خاک میتوان به افزایش فعالیتهای صنعتی و بارانهای اسیدی اشاره نمود. آلومینیوم در آب، خاک و هوا وجود دارد ولی بخش اعظم آن بهصورت آلومینوسیلیکات جزء مواد کانی خاک میباشد، البته مقدار کمی نیز بهصورت پتاسیم آلومینیوم سولفات و اکسید آلومینیوم در طبیعت وجود دارد .در شرایط اسیدی هیدرولیز شده و به صورت گونه-های Al+3 به کاتیونهای محدودکننده رشد گیاه تبدیل میشود - سان و همکاران3، . - 2010
تنشهای زیستی و غیر زیستی منجر به شکلگیری گونههای اکسیژن واکنشپذیر - ROS - میشود. تولید گونه های اکسیژن فعال سبب پراکسیداسیون لیپیدهای غشاء، تخریب پروتئینها و نوکلئیک اسیدها می شود - جیانگ و زانگ4، . - 2001 گیاهان برای کاهش دادن اثر مخرب گونه های اکسیژن فعال مکانیسم های متفاوتی دارند . از جمله این مکانیسمها میتوان به سیستم دفاع آنتی اکسیدانی اشاره کرد. این سیستم شامل سیستم آنزیمی و غیرآنزیمی است. آنزیمهای آنتی اکسیدان مانند کاتالاز، سوپراکسیددیسموتاز و پراکسیداز در پاکسازی رادیکال های آزاد اکسیژن در سلول نقش دارند - اگروال و پاندی5، . - 2004 در پاسخ به افزایش تولید گونه های فعال اکسیژن، ظرفیت دفاع آنتی اکسیدانی و فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان افزایش می یابد - گراسل و گالن6، . - 1994
تحت تنش آلومینیوم ریشههامعمولاً کوتاه، شکننده و قهوهایرنگ میشوند که در جذب آب و مواد غذایی کم بازده میباشند - سان و همکاران، . - 2010 مهار فعالیت ATPase در غشای پلاسمایی سلولهای نوک ریشه - موسر و همکارن7، . - 2004 تغییرات سطح و ترکیب لیپید غشای پلاسمایی - هورست و همکارن8، . - 2010 افزایش افزایش تنش اکسیداتیو - بوجا و همکارن9، . - 2004 تشکیل و تجمع کالوز - اهن و همکارن10، . - 2002 اختلال در پویایی اسکلت سلولی و تعامل با کالمادولین - فارجیون و همکارن11، . - 2010 از نشانههای سمیت آلومینیوم در ریشهها هستند. در اندام هوایی میتوان به تغییرات سلولی و فراساختاری در برگها، کاهش منافذ روزنهای، کاهش فعالیت فتوسنتزی که منجر به کلروزه و نکروزه شدن برگها میشود، اشاره نمود - ویلیامز و همکارن12، . - 2000 گزارششده است هورمونهای گیاهی ازجمله اکسین نقش مهمی را در تعدیل رشد گیاه بازی میکنند و کاربرد ایندول بوتیریک اسید در ناحیه طویل شدن مهار رشد ریشه القاشده از طریق آلومینیوم را تعدیل میکند - سواروپ و همکارن13، . - 2007 گزارش شده است که محلول پاشی گیاهان نخود فرنگی - Pisum sativum L - با محلول IBA باعث افزایش معنی دار پارامترهای رشد ازجمله ارتفاع بوته، تعداد برگ، وزن تر و خشک گیاه، پیگمانهای فتوسنتزی، پروتئین ها، کربوهیدرات ها و عملکرد و اجزای عملکرد این گیاه گردید و این افزایش عملکرد در غلظت 100 پی پی ام نسبت به 50 پی پی ام بیشتر بود - امال و همکارن1، . - 2009
بنابراین میتوان گفت کهاحتمالاً ایندول بوتیریک اسید در محافظت گیاه در برابر تنشها نقش ایفا میکند. فعالیت بیشتر آنتیاکسیدانهای آنزیمی همانند پراکسیداز و کاتالاز برای ایجاد مقاومت در گیاه به شرایط تنش مهم میباشند. در کل، تغییر در محتوای آنتیاکسیدانت، یکی از پاسخهای گیاه برای تنظیم شرایط فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی به تنشها میباشد - علی و همکارن2، . - 2007 همچنین آلومینیوم تغییر در میزان رشد، پروتئین و قندها را القا میکند که این تغییرات نیز ازجمله نشانههای تنشهای محیطی میباشند. رشد تمامی گیاهان به برخی عوامل محیطی مانند محتوای مواد غذایی در دسترس و برخی عوامل درونی مانند میزان هورمونهای داخلی گیاه بستگی دارداحتمالاً. سطوح نامناسب برخی از شاخصها میتواند یک پاسخ مناسب بیولوژیکی و اکولوژیکی نسبت به عوامل محیطی باشد. در مطالعه حاضر تأثیر برهمکنش آلومینیوم و ایندول بوتیریک اسید بر رشد و برخی شاخصهای بیوشیمیایی گیاه کاهو موردبررسی قرارگرفته میشود.
مواد و روشها
این طرح در شرایط گلخانهی در دانشگاه جیرفت و با استفاده از گلدانهای حاوی پیت و پرلیت - به نسبت مساوی - انجام شد. شهرستان جیرفت دارای طول جغرافیایی57 درجه و 48 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 28 درجه و 35 دقیقه شمالی و ارتفاع 625/6 متر از سطح دریا میباشد.
طرح آماری
این تحقیق بهصورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کامل تصادفی با دو فاکتور که فاکتور اول ایندول بوتیریک اسید - شامل سه سطح صفر، 50 و 100 میکرومولار - و فاکتور دوم پنج سطح آلومینیوم کلراید - شامل چهار سطح صفر، 50، 100،200 و 300 میکرومولار - با چهار تکرار انجام گرفت.
کاشت گیاهان
تعداد 600 بذر یکنواخت و همگن کاهو رقم رویان تهیهشد و برای جلوگیری از آلودگی قارچی ابتدا توسط هیپوکلریت سدیم 1 درصد به مدت 10 دقیقه ضدعفونی شدند. سپس بذرها چندین بار با آب مقطر استریل آبکشی و به پتری دیشهای استریل منتقل شدند. درون هر پتری 10 بذر با فواصل مناسب چیده شد و در هر پتری دیش 5 میلیلیتر آب مقطر استریل ریخته شد و در دمای 25 درجه سانتیگراد قرار گرفت. پس از جوانهزنی، ظروف پتری به ژرمیناتور منتقل شدند. گیاههای ششروزه به گلدانهای حاوی پیت و پرلایت منتقل شده و تا مرحله سه برگی توسط محلول هوگلند آبیاری شدند سپس بوتهها به گلدانهای 2 لیتری حاوی پیت و پرلایت دانهمتوسط، منتقل شدند. در طول آزمایش، پ-هاش و هدایت الکتریکی محلول غذایی به ترتیب در حد 6 و 2 دسی زیمنس بر متر تنظیم گردید. سپس گیاهان 16 روزه تحت تیمارهای آزمایش - آلومینیوم کلراید و ایندول بوتیریک اسید - قرار گرفتند. در طول آزمایش هفتهای دو بار گلدانها با محلول غذایی موردنظر آبیاری شدند - شکل-. - 1
