بخشی از مقاله
چکیده
فلزات سنگین از جمله مهمترین آلایندههاي زیستمحیطی بوده که سهم عمدهي تولید آنها ناشی از فعالیتهاي صنعتی و کشاورزي میباشد. از طرفی ریزجانداران همزیست با ریشه با هدف کاهش یا برداشت فلزات سنگین از محیطهاي آلوده میتوانند راهحلی در جهت کاهش اثرات نامطلوب این فلزات بر گیاهان باشند. بدین منظور آزمایشی گلخانهاي به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاَ تصادفی در سه تکرار روي گیاه دارویی خرفه انجام شد. تیمارهاي آزمایشی شامل چهار غلظت عنصر کادمیوم - صفر، 30، 60 و 90 میلیگرم بر کیلوگرم خاك - و سه تیمار همزیستی قارچی ]عدم تلقیح - شاهد - ، تلقیح Trichoderma longibrachiatum - Trich - و - [Piriformospora indica - Pi بود.
بر اساس نتایج، تلقیح هر دو قارچ Trich و Pi باعث افزایش فعالیت آنزیمهاي پراکسیداز و آسکوربات پراکسیداز - بیشترین میزان به ترتیب چهار و دو برابر نسبت به تیمار عدم تلقیح در سطح 90 کادمیوم - و میزان پروتئین - به ترتیب سه و چهار برابر نسبت به تیمار عدم تلقیح در سطح 90 کادمیوم - گردید. در مجموع، نتایج حاکی از نقش مثبت دو قارچ Trich و Pi در بهبود تحمل خرفه در خاك آلوده به کادمیوم بود.
مقدمه
فلزات سنگین به دلیل کاربردهاي زیاد در صنعت و کشاورزي از جمله مهمترین آلایندههاي زیستمحیطی محسوب میشوند. آلودگی محیطزیست به این عناصر و انتقال آنها به گیاهان، امروزه از مهمترین مشکلات پیش روي تغدیهي بشر میباشد. این عناصر سنگین بر مولکولهاي آلی مانند پروتئینها وآنزیمها تأثیرگذار بوده و منجربه اختلال در فعالیت آنها میگردد . - 6 -
از طرفی بهرهبرداري از همزیستی بین گیاهان و ریزجانداران از مهمترین راههاي کاهش اثرات کادمیوم بر بافتهاي گیاهان زراعی میباشد. آلودگی گیاهان به عناصر سنگین به ویژه گیاهان دارویی که امروزه از آنها و فراوردههایشان
بهطور گسترده در جهان و ایران استفاده میگردد، میتواند مشکلاتی در جهت سلامت بشر به بار آورد . - 1 - از جمله گیاهان دارویی با ارزش مصرف و داراي اهمیت اقتصادي بالا میتوان به خرفه - Portulaca oleracea - اشاره نمود که آلودگی آن به عناصر سنگین میتواند سلامتی بشر را به مخاطره بیاندازد.
بدینمنظور آزمایشی جهت بررسی پتانسیلهاي همزیستی همچون قارچهاي تریکودرما و شبهمیکوریزا بر پارامترهاي بیوشیمیایی گیاه دارویی خرفه در جهت افزایش تحمل نسبت به سمیت عنصر سنگین کادمیوم انجام گرفت.
مواد و روشها
این پژوهش به صورت گلخانهاي در تابستان و پاییز 1396 در گلخانه پژوهشی دانشگاه علوم کشاورزي و منابع طبیعی ساري انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با سه تکرار و چهار غلظت کادمیوم خاك - صفر، 30، 60 و 90 میلیگرم در کیلوگرم - اجرا گردید.
خاك مورد استفاده از عمق صفر تا 30 سانتیمتري مزرعه پژوهشی دانشگاهبرداشته و با اضافه کردن مقادیر مختلف کادمیوم از منبع کلرید کادمیوم - CdCl2 , 5H2O - غلظتهاي مورد نظر تهیه شد. بذرهاي خرفه به مدت 24 ساعت در دماي 28±1 درجه سانتیگراد جوانهدار و سپس بهمنظور تلقیح گیاهان در سوسپانسیونهاي قارچی Piriformospora indica و Tricoderma longibrachiatum غوطهور و به مدت یک ساعت روي شیکر با سرعت 80 دور در دقیقه قرار گرفت. همچنین قبل از کشت پانزده میلیلیتر مایه تلقیح قارچی به خاك هر گلدان اضافه گردید.
چهار هفته پس از کشت نمونهبرداري جهت اندازهگیري آنزیمهاي اکسیداز - - 7، آسکوربات پراکسیداز - - 9 و میزان پروتئین محلول برگ - 2 - انجام گرفت. درنهایت، دادهها با نرمافزار آماري SAS نسخه 9/1 تجزیه و تحلیل شدند. مقایسه میانگینها نیز براساس آزمون حداقل اختلاف معنیدار - LSD - در سطح احتمال پنج درصد مورد مقایسه قرار گرفتند.
نتایج و بحث
تجزیه واریانس اثر تیمارهاي آزمایشی بر صفات بیوشیمیایی گیاه خرفه حاکی از اثرات معنیدار غلظت کادمیوم خاك و تیمار همزیستی قارچی بر میزان پروتئین محلول برگ و همچنین فعالیتهاي آنزیمهاي آنتی اکسیدانی شامل آسکوربات پراکسیداز - APX - و پراکسیداز - POX - بود. همچنین برهمکنش همزیستی قارچی و کادمیوم نیز بر فعالیت هر سه پارامتر مورد اندازهگیري در سطح احتمال یک درصد معنیدار بود.
در این پژوهش فعالیت آنزیمهاي APX و POX - شکل-1 الف و ب - در گیاهان همزیست با قارچ افزایش معنیداري داشت. بهطوريکه در گیاهان تلقیح شده با قارچ تریکودرما و P. indica در معرض تنش عنصر سنگین کادمیوم فعالیت این آنزیمها افزایش یافت و با بالا رفتن سطوح کادمیوم به حداکثر میزان خود رسید. یافتهها همچنین بیانگر افزایش چشمگیر فعالیت آنزیمهاي آسکوربات پراکسیداز و پراکسیداز در گیاهان همزیست با
قارچ پیریفورموسپورا در بالاترین سطح کادمیوم 90 - میلیگرم در کیلوگرم خاك - - به ترتیب 4 و 2 برابر بالاتر از شاهد بدون قارچ - بود. از آنجایی که افزایش فعالیت آنزیمهاي آنتی اکسیدانی به عنوان یکی از اجزاي مهم سازوکار دفاعی گیاهان در شرایط تنشهاي محیطی مطرح میباشد - - 4؛ میتوان نتیجه گرفت که افزایش دو آنزیم مذکور منجربه کاهش میزان خسارت وارده به گیاه خرفه شده است. تحقیقات مختلف نیز مؤید نقش مهم قارچهاي همزیست با ریشه در افزایش تحمل گیاهان به شرایط نامطلوب محیطی میباشد - براي نمونه: 5 و . - 8
شکل -1 اثر تیمارهاي همزیستی قارچی بر روند تغییرات فعالیت آنزیمهاي آسکوربات پراکسیداز - الف - ، پراکسیداز - ب - و پروتئین محلول برگ - ج - در گیاه دارویی خرفه در پاسخ به افزایش غلظت کادمیوم خاك. * و ** به ترتیب معنیداري در سطح احتمال پنج و یک درصد.
همچنین بر اساس نتایج بدست آمده، میزان پروتئین محلول برگ خرفه به طور معنیداري تحت تیمارهاي همزیستی و تنشعنصر سنگین کادمیوم قرار گرفت. کمترین میزان تولید پروتئین در شرایط عدم تلقیح با قارچ و بیشترین میزان آن در گیاهان همزیستشده با تریکودرما و P. indica بهویژه در بالاترین سطح آلودگی کادمیوم مشاهده گردید. این میزان در مقایسه با سطح صفر آنها به ترتیب افزایشی بیش از یک و دو برابري را نشان داد - شکل-1ب - . علت افزایش پروتئین در گیاه را میتوان ناشی از شروع سنتز پروتئینهاي دفاعی در جهت مقابله با تنش فلزات سنگین در گیاهان دانست، که بر متابولیتها و آنزیمهاي موجود در ساختار پروتئینها موثر میباشد. افزایش بیان این پروتئینها در اثر تیمار اثرمتقابل کادمیوم با قارچهاي همزیست با ریشه نیز احتمالا به دلیل افزایش سنتز پروتئینها و پلیپپتیدهاي درگیر در سیستم دفاعی سلول در برابر یونها و یا سنتز بعضی آنزیمها از جمله آنزیمهاي آنتیاکسیدان میباشد - 3 -
که با نتایج بهدست آمده در این آزمایش مطابقت دارد. در مجموع، نتایج بیانگر بهبود قابلتوجه تحمل گیاه دارویی خرفه از طریق افزایش فعالیت آنزیمهاي آنتیاکسیدانی و میزان پروتئین محلول برگ در برابر آسیب ناشی از تنش عنصر سنگین کادمیوم خاك در اثر تلقیح با قارچهاي همزیست با ریشه به ویژه قارچ P. indica میباشد
