بخشی از مقاله
چکیده
رشد گیاهان زراعی در زمینهای آلوده به فلزات سنگین به کندی صورت میگیرد و یکی از راهکارهای بهبود رشد و تغذیه گیاهان در این شرایط، تلقیح گیاهان با باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه است. پژوهش حاضر به منظور مطالعه اثر دو سویه باکتری برشاخص جذب عناصر در گیاه کدو در خاک آلوده به مس در قالب طرح کاملا تصادفی با دو تیمار باکتری و یک تیمار شاهد با سه تکرار انجام گرفت. نتایج حاصل ازکشت نشان داد که کاربرد هر دو سویه باکتری تاثیر معنیداری بر جذب عناصر ماکرو و میکرو - به جز منگنز - توسط گیاه کدو داشتند. تلقیح گیاهان با باکتریهای محرک رشد جذب فسفر و پتاسیم در مقایسه با شاهد را به طور معنیداری افزایش دادند. تلقیح باکتری نقش موثری در افزایش جذب مس و روی داشت. جذب آهن با کاربرد دو سویه A5 و K3 در مقایسه با شاهد به ترتیب افزایش معنیدار 100 و 73 درصدی یافت که میتواند ناشی از ترشح سیدروفور توسط این باکتریها باشد.
واژه های کلیدی: خاک آلوده، مس، جذب عناصر سنگین، باکتری، رشد گیاه
مقدمه
آلودگی خاکها به فلزات سنگین یکی از مهمترین مشکلات خاک در سالهای اخیر میباشد . غلظتهای بالای فلزات سنگین نه تنها فعالیت میکروارگانیسمها را به خطر میاندازد، بلکه رشد گیاهان در منطقه را نیز کاهش میدهد - Boyd, . - 2010 در تحقیقات مختلف مشخص شده است که استفاده از باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه - PGPR - 1 میتوانند نقش موثری در افزایش رشد گیاهان در شرایط بد تنش فلزات سنگین داشته باشند . - Gadd, 2004; DeBashan et al., 2012 -
ریزوسفر، لایهی نازکی از خاک اطراف ریشه است - یک تا سه میلیمتر - که موجودات زنده در آن ناحیه از نظر کمی و کیفی تحت تاثیر فعالیت ریشه مانند تنفس و ترشحات ریشهای قرار دارند . - Boven and Ravira, 1999 - امروزه استفاده از ریزجانداران به منظور افزایش فراهمی عناصر غذایی برای گیاه از مهمترین ملزومات کشاورزی میباشد . از مهمترین ریزجانداران باکتریها و قارچها میباشند. باکتریهای ریزوسفری که به سرعت ریشههای گیاه را کلونیزه کرده و رشد گیاه را تحریک میکنند را به طور کلی باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه مینامند . - Khan et al., 2000 - جنسهای مختلفی مانند Azotobacter، Azospirillum، Pseudomonas، Burkholderia، Bacillus، Gluconacetobacter و Achromobacter بهعنوان باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه شناخته شدهاند. این باکتریها میتوانند از طریق طریق مکانیسمهای مختلف مانند تولید هورمونهای گیاهی، سیدروفورها، و انحلال مواد معدنی مانند فسفر و روی باعث بهبود رشد گیاهان می شوند . - Rajkumar et al., 2008; Sheng et al., 2008 - به علاوه برخی از این باکتریها دارای آنزیم -ACCدآمیناز هستند که با هیدرولیز کردن ACC، مقدار اتیلن در گیاه را کاهش میدهند که با کاهش مقدار اتیلن در گیاه، سرعت جوانهزنی دانه و رشد گیاه افزایش مییابد - Glick, 1995 - .همچنین باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه با تولید هورمونهای گیاهی مانند اکسین، باعث افزایش وزن تودهی ریشهها، افزایش رشد طولی و انشعابات فرعی، تولید ریشههای نازکتر و افزایش تولید تارهای کشنده و در نتیجه افزایش سطح سیستم ریشهای و جذب آب و عناصر غذایی میشوند Wu . - Glick et al., 2007 - و همکاران - 2005 - گزارش کردهاند که تلقیح باکتری باعث افزایش رشد گیاه و بهبود جذب مواد مغذی گیاه مانند فسفر و پتاسیم در گیاهان شد. باکتریهای محرک رشد گیاه قابلیت تبدیل عناصر غذایی از فرم غیر قابل دسترس به فرم قابلدسترس را از طریق فعالیتهای بیولوژیکی دارند . - Vessey , 2003 - هدف از این تحقیق تاثیر باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه بر رشد و تغذیه گیاه کدو در شرایط تنش فلزات سنگین.مس میباشد.
مواد و روشها
پژوهش حاضر در قالب طرح کامل تصادفی با سه تیمار آزمایشی - شامل دو سویه باکتری و شاهد - برای بررسی اثر باکتری های ریزوسفری محرک رشد گیاه و بر رشد و تغذیه گیاه کدو در یک خاک آلوده به مس صورت گرفت. به همین منظور یک نمونه خاک آلوده به عناصر مس از اطراف کارخانه مس خاتون آباد شهر بابک تهیه شد و خاک به داخل گلدانهای یک گیلوگرمی منتقل گردید. در این ازمون از بذر کدو پوست کاغذی استفاده گردید. ابتدا بذرها به مدت 30 ثانیه در الکل 96 درصد قرار داده شدند سپس با وایتکس %30 درصد ضدعفونی سطحی گردیدند. برای حذف هیپوکلراید از سطح بذرها چندین بار با آب مقطر استریل شستوشو گردید. سپس به مدت 48 ساعت در دمای 26 درجه سیلیسیوس بر روی محیط آب آگار قرار داده شدند تا جوانهدار شوند. دو سویه باکتری سودوموناس با صفات محرک رشدی موثر که صفات محرک رشدی آنها قبلا اندازهگیری شده بود از کلکسیون میکروبی گروه خاکشناسی دانشگاه ولیعصر - عج - انتخاب شدند - جدول . - 1 برای انجام این ازمایش در شرایط گلخانه نه گلدان یک گیلوگرمی انتخاب و در هر گلدان تعداد هشت عدد بذر از هر کدام پس از جوانهزنی کشت و هر بذر با 1000 میکرولیتر از سوسپانسیون باکتری مورد نظر با جمعیت 108 سلول در هر میلیلیتر تلقیح گردید. بعد از چهار برگی شدن گیاهان بوتههای اضافی در هر گلدان حذف و چهار بوته در هر گلدان نگهداری شد. ابیاری گلدانها به صورت روزانه و بر اساس 80 درصد ظرفیت زراعی انجام گردید. در طول دوره رشد محلول غذایی نیتروژن از منبع اوره به میزان 50 میلیگرم بر کیلوگرم خاک در سه مرحله به خاک اضافه گردید. پس از گذشت 60 روز از کشت گیاهان برداشت شدند. اندام هوایی پس از شستشو با اب مقطر به مدت 48 ساعت در دمای 65 درجه سلسیوس در اون قرار داده شدند. سپس نمونهها توزین و به وسیله آسیاب پودر گردید و نیم گرم از پودر گیاه - اندام هوایی - با ترازو وزن و در بوته چینی ریخته شد نمونهها در کوره به مدت نیم ساعت در دمای 250 درجه سلسیوس قرار گرفتند بعد از خروج دودههای اولیه حاصل از سوختن گیاه درجه حرارت کوره به 550 درجه افزایش یافت. نمونه ها به صورت خاکستر و با اسیدکلریدریک دو نرمال به صورت محلول در آمدند. غلظت مس، آهن، منگنز و روی در عصاره با استفاده از دستگاه جذب اتمی gbc avanta ساخت استرالیا قرائت گردید. همچنین درصد فسفر با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتر و پتاسیم توسط دستگاه فلیمفتومتر قرائت گردید.
جدول -1 خصوصیات باکتری محرک رشدی سویههای مورد استفاده
نتایج و بحث
نتایج حاصل از تجزیه واریانس - جدول - 2 نشان داد که اثر باکتری بر جذب عناصر غذایی اثر معنیداری در سطح احتمال پنج درصد داشت و جذب تمامی عناصر - به جز منگنز - را در گیاه کدو در حضور مس افزایش داد.
جدول -2 تجزیه واریانس تاثیر باکتری بر جذب عناصر در اندام هوایی گیاه کدو در شرایط سمیت مس
اثر باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه بر جذب عناصر ماکرو در گیاه کدو
با توجه به جدول مقایسه میانگین - جدول - 3 تلقیح گیاهان با سویههای باکتری جذب پتاسیم اندام هوایی را نسبت به شاهد به طور معنیداری افزایش داد. بین سویههای A5 و K3 اختلاف معنیداری در افزایش جذب پتاسیم اندام هوایی وجود نداشت و هر دو سویه تقریبا به یک میزان موثر بودند. تلقیح گیاهان کدو با باکتریهای سویههای A5 و K3 سودوموناس به ترتیب باعث افزایش معنیدار و 47 و 55 درصدی جذب فسفر در گیاهان شد - جدول . - 3 باکتریهای ریزوسفری محرک رشد میتوانند با استفاده از مکانیسمهای مختلفی به طور مستقیم در افزایش رشد و عملکرد گیاه ایفای نقش کنند. افزایش انحلال عناصر غذایی کم محلول مانند فسفر، تولید آنزیم -ACCدآمیناز، تولید هورمونهای رشد گیاهی مانند اکسین، تثبیت نیتروژن و تولید سیدروفور از اهم مکانیسمهای مورد استفاده در این روش میباشند . - Ping and Boland, 2004 - وقتی باکتریهای محرک رشد گیاه به خاک آلوده به فلزات سنگین اضافه میشوند آنها پتانسل گیاه را برای رشد افزایش میدهند. این باکتری ها میتوانند با سمزدایی مواد شیمیایی، کنترل بیماریها و آفات همچنین کاهش سمیت فلزات سنگین بوسیلهی تغییر فراهمی زیستی آنها در گیاه باعث افزایش رشد گیاه و بهتبع آن افزایش کارایی گیاه شوند - Han et al., 2005; Babaloba, . - 2010
جدول -3 مقایسه میانگین تاثیر باکتری بر جذب عناصر در اندام هوایی گیاه کدو در شرایط آلودگی مس
در هر ستون، میانگینهای دارای حروف مشترک فاقد اختلاف معنیداری در سطح احتمال 5 درصد بر اساس آزمون دانکن میباشند.
اثر باکتریهای ریزوسفری محرک رشد گیاه بر جذب عناصر میکرو در گیاه کدو
نتایج تجزیه واریانس تاثیر باکتری بر غلظت آهن اندام هوایی در جدول دو نشان داده شده است. با توجه به جدول مقایسه میانگین - جدول - 3 مشاهده شد که اضافه کردن سویههای باکتری جذب آهن اندام هوایی را نسبت به شاهد به طور معنیداری افزایش داد و بین سویههای A5 و K3 اختلاف معنیداری در افزایش جذب آهن اندام هوایی وجود نداشت. برخی از باکتریهای محرک مواد کلات کنندهای با وزن مولکولی کم به نام سیدروفور ترشح میکنند که تمایل زیادی به جذب آهن دارند. سیدروفور ترشح شده توسط باکتریها با بخش اعظم آهن فریک موجود در خاک کمپلکسهای پایدار تشکیل میدهد که این امر میتواند به تغذیهی آهن گیاه کمک نماید . - Glick, 1995 - تلقیح گیاهان کدو با باکتریهای سویههای A5 و K3 سودوموناس به ترتیب باعث افزایش معنیدار و 69 و 84 درصدی جذب روی در گیاهان شد - جدول . - 3 تلقیح گیاهان با باکتریهای محرک رشد باعث افزایش جذب منگنز گردید، اما این افزایش از نظر آماری معنیدار نبود.
