بخشی از مقاله
چکیده
در میان فلزات سنگین نیکل یکی از فلزات ضروری برای گیاهان میباشد که نقش کلیدی در فرآیندهای فیزیولوژیکی داشته و در مسیرهای متابولیکی مختلفی دخالت دارد. اخیرا گزارش شده است که کاربرد EDTA به عنوان کلاتکننده میتواند اثرات مثبتی بر تحمل فلزات سنگین در گیاه داشته باشد. بنابراین، در این تحقیق غلظتهای مختلف0 - EDTA، 0/5، 1، 2 و 4 گرم بر کیلوگرم خاک - بر گیاهان همیشه بهار در معرض غلظتهای مختلف نیکل 0 - ، 100، 150 میلیگرم بر کیلوگرم - مورد بررسی قرار گرفتند و تجمع نیکل در ریشه و بخشهای هوایی و اثرات تنش نیکل، ضریب تجمع زیستی - BAF - ارزیابی شد. نتایج نشان داد در غلظتهای پائین EDTA میزان نیکل و فاکتور تجمع بیولوژیکی را در بخش هوایی و ریشه را افزایش داد ولی در غلظتهای بالا باعث کاهش فاکتور تجمع بیولوژیکی در بخشهوایی و ریشه شد. همچنین در شرایط نرمال و بدون تنش نیکل EDTA فاکتور انتقال را افزایش داد.
کلمات کلیدی: همیشه بهار، نیکل، EDTA، تجمع زیستی، فاکتور انتقال
مقدمه
فلزات سنگین سمی از مسیرهای مختلف مانند اتمسفر، استفاده از کودها، پسابها و آفتکشها به خاک وارد میشوند. همچنین فرایندهای زمینشناسی، فرسایش صخرهها، اعمال کشاورزی نامناسب، باقیماندههای احتراقی، ضایعات آلی، تولید نیرو و فعالیتهای معدن به جهت تولید زبالههای معدنی سهم فلزات سنگین در بیوسفر و اثرات مضر بر گیاهان و خاک و خطر آسیب به سلامتی انسان را افزایش میدهد .[1]
نیکل یکی از فلزات سنگین است که برای گیاهان ضروری میباشد. افزایش بیش از حد نیکل در گیاهان اثرات سمی دارد که در اغلب گیاهان گزارش شده است، برای مثال باعث مهار فعالیت میتوزی، مهار فتوسنتز، کاهش رشد گیاه و اثرات سوء بر عملکرد و کیفیت میوه درگیاهان میشود .[2]
گیاهپالایی به عنوان یکی از روشهای سالم و سازگار با محیط زیست معرفی شده است. لذا دانشمندان از یکسو به شناسایی گیاهانی که توان گیاهپالایی خوبی برای فلزات سنگین نشان میدهند، پرداختهاند و از سوی دیگر برای یافتن مواد کلاتهکننده که توان جذب فلزات سنگین را در این گیاهان تقویت میکنند، تحقیق میکنند. عقیده بر آن است که با استفاده از کلاتکنندهای سنتزی یا طبیعی ممکن است بتوان ظرفیت تجمع فلز در گیاهانی را که ذاتاً فوق انباشتگر فلزات نیستند اما تحمل خوبی به فلزات سنگین دارند را تا حد زیادی بالا برد تا جایی که بتوان از آنها در برنامههای گیاه-پالایی سود برد .[3]
تحقیقات زیادی نشان دادهاند که کاربرد کلاتکنندههایی مانند EDTA میزان جذب بسیاری از فلزات سنگین در گیاه را افزایش میدهد. به هر حال در بسیاری از این موارد همچنین گزارش شده است که کاربرد مواد کلاتهکننده سنتزی مثل EDTA پرهزینه و گاها برای ساختار خاک مضر میباشند .[4]
گیاه همیشه بهار توان خوبی در تحمل فلزات سنگین دارد. لذا در پژوهش حاضر پاسخهای گیاه همیشه بهار به سمیت نیکل و الگوی تجمع نیکل در این گیاه دارویی ارزیابی شده است. چنانچه EDTA بتوانند در شرایط تنش نیکل اثرات مثبت قابل ملاحظهای روی تحمل و میزان تجمع نیکل در این گونه گیاهی داشته باشد، در پژوهشهای آینده میتوان استفاده از آن را پیشنهاد نمود که بهوسیله آن بتوان اقدام به تقویت گیاهپالایی فلزات سنگین نمود. همچنین با استفاده از EDTA میتوان مشکلات کشاورزی در خاکهای آلوده به فلزات سنگین را تعدیل نمود.
مواد و روش ها
این پژوهش در دانشگاه شهرکرد در تأثیر نیکل و EDTA بر میزان تجمع نیکل، ضریب تجمع بیولوژیکی - BAF - و فاکتور انتقال - TF - بخش هوایی نسبت به ریشه گیاه همیشه بهار در یک آزمایش فاکتوریل با طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار بررسی شد و فاکتورها شامل 3 سطح نیکل 0 - ، 100، 150 میلیگرم بر کیلوگرم خاک - و 5 سطح 0 - EDTA، 0/5، 1، 2 و 4 گرم بر کیلوگرم خاک - بودند که چون در غلظت 4 گرم در کیلوگرم خاک هیچ گیاهی رشد نکرد این سطح حذف و آنالیزهای آماری با 4 سطح EDTA انجام شد.
سپس غلظتهای مختلف نیکل طبق طرح آماری تیمار گردید و به مدت زمان 20 روز در مکان مناسب نگهداری شد تا نیکل در خاک تثبیت شود. سپس به خاک غلظتهای مشخص کلاتکننده EDTA در مدت زمان 15 روز تثبیت کلاتکننده در خاک انجام شد.
بذرهای ضدعفونی شده گیاه همیشه بهار در داخل گلدانهای مذکور کاشته شد و به صورت دو روز در میان آبیاری انجام شد. پس از 45 روز گیاهان برداشت و خشک شدند و محتوای نیکل، BAF و TF مطابق روشهای مربوطه اندازهگیری شد.
• اندازه گیری محتوای نیکل در ریشه و بخشهوایی
برای اندازهگیری مقادیر نیکل در ریشه و بخش هوایی گیاهان از روش متداول Sekabira و همکاران - 2011 - استفاده شد. به این ترتیب که گیاهان به قطعات کوچک تقسیم شده و دو مرتبه با آب دیونیزه شسته شدند. سپس نمونهها در کاغذ آلومینیومی پیچیده شد و به مدت 24 ساعت درآون خشک شدند. از هر نمونه 1/2 گرم در ارلنهای 250 میلیلیتری ریخته شد، سپس 25 میلیلیتر از اسیدنیتریک 65 - HNO3 - درصد به نمونهها اضافه شد. نمونهها قبل از گرما دادن به مدت یک شب در اسید قرار داده شدند. هضم با ظروف در باز در دمای250 درجه سانتیگراد انجام گرفت تا زمانیکه محتوای مایع ظروف بخار و تقریبا خشک شد. سپس 5 میلیلیتر از پراکسید هیدروژن 30 درصد برای تکمیل هضم به ارلنها اضافه شد و مجددا تا بخار شدن مایع حرارت دید. سپس دیواره ارلنها با آب دیونیزه شسته شد و مخلوط تا جوشیدن حرارت دید. محتوای ظروف بعد از خنک شدن به ظروف استاندارد 25 میلیلیتری منتقل و با آب دیونیزه به حجم رسانده شد. مقدار عنصر نیکل با دستگاه جذب اتمی Perkin- Elmer مدل AAA400 - ساختآمریکا - آنالیز گردید. سپس میزان BAF بخشهوایی و ریشه و TF طبق روابط 1-3 تا 3-3 محاسبه شد.
آنالیز آماری دادهها توسط نرمافزار SAS و رسم نمودارها توسط برنامه Excel انجام شد. مقایسه اختلاف بین میانگینها نیز توسط آزمون چند دامنهای دانکن و در P <0/05 انجام گرفت.
نتایج و بحث
با توجه به نتایج آنالیز واریانس - جدول - 1 اثر مستقل نیکل و EDTA بر میزان نیکل بخش هوایی و ریشه و ضریب تجمع ریشه و اثر متقابل نیکل EDTA × بر میزان نیکل بخش هوایی و ضریب تجمع ریشه در سطح 1 درصد معنیدار بود. اما اثر متقابل نیکل EDTA × بر میزان نیکل در بخش ریشه در سطح 5 درصد معنیدار بود. همچنین اثر مستقل نیکل بر فاکتور انتقال نیکل و ضریب تجمع بخش هوایی در سطح احتمال 1 درصد معنیدار بوده است اما اثر مستقل EDTA و اثر متقابل نیکل EDTA × بر فاکتور انتقال و ضریب تجمع بخش هوایی در سطح احتمال 5 درصد معنیدار بوده است.
جدول 1 نتایج تجزیه واریانس - میانگین مربعات - دادههای حاصل از اثر نیکل و EDTA بر محتوی نیکل و ضریب تجمع آن در بخش هوایی و ریشه و فاکتور انتقال نیکل از ریشه به بخش هوایی همیشه بهار
