بخشی از مقاله
چکیده
جوانه زنی بذر یکی از مهم ترین مراحل در چرخه زندگی گیاهان است. هدفاین مقاله بررسی اثرات سمیتی کادمیوم بر روی شاخص های جوانه زنی بذر طاووسی بود. بذرهای این گیاه در معرض غلظت های مختلف کادمیوم 0 - ، 25، 50، 75 و 100 میلی گرم در لیتر - قرار داده شدند. سپس شاخصهای رشدی دانهال و شاخص های جوانه زنی بذر پس از دو هفته ثبت شدند. نتایج نشان داد که افزایش غلظت کادمیوم منجر به کاهش طویل شدن ریشه چه و ساقه چه، وزن تر و خشک، شاخص بنیه بذر و شاخص تحمل گردید. طول ریشه چه و ساقه چه حساسیت بیشتری نسبت به جوانه زنی بذر در شرایط تنش کادمیوم داشتند و با افزایش غلظت کادمیوم طول ریشه چه و ساقه چه به طور معنی داری در مقایسه با تیمار شاهد کاهش پیدا کرد. هم چنین وزن تر و خشک گیاهچه نیز با افزایش غلظت کادمیوم در مقایسه با تیمار شاهد کاهش یافت، اما این کاهش در بین غلظت های مختلف کادمیوم معنی دار نبود. شاخص های بنیه و تحمل بذر با افزایش غلظت کادمیوم کاهش معنی دار داشتند و بیشترین شاخص بنیه بذر مربوط به تیمار شاهد و کمترین میزان آن مربوط به غلظت 100 میلی گرم در لیتر بود. هم چنین بیشترینو کمترین شاخص تحمل در مقایسه با تیمار شاهد در غلظت 25 و 100 میلی گرم در لیتر مشاهده شد. بنابراین به دلیل مقاومت زیاد به کادمیوم امکان کاشت و پرورش این گیاه در خاک های آلوده به فلز وجود دارد.
واژگان کلیدی: کادمیوم، فلز سنگین، دانهال، طاووسی.
مقدمه:
آلودگی محیطی با فلزات سنگین به دلیل فعالیت های بشر مانند معدن کاری، تولیدات صنعتی، حمل و نقل و تولیدات کشاورزی مانند استفاده از آفت کش ها و کودهای کشاورزی در حال افزایش است . - Mukherjee and Dahal, 2012 - آبیاری با آب آلوده، تجمع فلزات سنگین را نه تنها در خاک بلکه هم چنین در بخش های گیاهی شامل بذرها و بافت ها القا می کند . - Moosavi et al., 2012 - در بین فلزات سنگین کادمیومیکی از مهم ترین آلوده گرها در محیط می باشد که خطر بسیار جدی برای سلامتی انسان دارد
æ به دلیل سمیت و عدم تجزیه زیستی در خاک پایدار و ماندگار می باشد . - Shi et al., 2008 - کادمیوم یک عنصر غیر ضروری در گیاهان است و تاثیرات سمی این فلز بر گیاهان بستگی به مقاومت گونه گیاهی، سایر شرایط محیطی، غلظت و مدت حضور در معرض این فلز دارد . - Dukic et al., 2013; Farooqi et al., 2009 - مطالعات بر روی گونه های گیاهی مختلف نشان داده است که کادمیوم به دلیل سمیتی که دارد سبب بازداری از رشد و حتی مرگ می شود. به دلیل اینکه کادمیوم حلالیت بالایی دارد در غلظت های بسیار پایین تر از دیگر عناصر سمی فعال است . - Saritha et al., 2008 - نشان داده شده است که کادمیوم از جوانه زنی بذر، نمو ریشه و اندام های گیاهی جلوگیری می کند و سبب جهش کلروفیل در غلظت های بالا می شود . - Kiran and Sahin, 2006 - حذف فلزات سنگین از خاک بدون تاثیر بر حاصلخیزی خاک، یکی از مهم ترین چالش ها برای تحقیقات کشاورزی است.
کاشت گونه های گیاهی با توانایی جمع آوری و تجمع فلزات سنگین و تبدیل آنها به مواد غیرسمی بدون اثرات زیان آور بر عملکرد گیاه یکی از راه حل های ممکن است که گیاه پالایی نامیده می شود - Nagajyoti et al.,2010; Susarla et al., . - 2002گیاه پالایی یک تکنیک ارزان قیمت، سازگار با محیط زیست و پایدار را جهت ترمیم جایگاه های آلوده به فلزات سنگین پیشنهاد می کند . - Lal et al., 2008 - با بهبود استانداردهای زندگی و فضای سبز شهری گیاهان زینتی بیشتر و بیشتر در خانه ها، کنارجاده ها، خیابان ها و دیگر مناطق شهری به کار برده می شوند.گیاهان زینتی به عنوان غذا استفاده نمی شوند که ممکن است آنها را یک گزینه مناسب برای فضای سبز نواحی آلوده تبدیل کند، بنابراین گیاهان زینتی برای رشد در خاک های آلوده به فلزات سنگین و هم چنین جهت گیاه پالایی پیشنهاد شده اند . - Milusheva et al., 2015 - گرچه گیاهان فوق انباشت گر ممکن است برداشت و جهت حذف آلوده گرهای فلزات سنگین ازبین برده شوند Vogel- Micus - - et al., 2006 اما چنین گونه های گیاهی به ندرت در دسترس اند به دلیل اینکه اگثر گونه های فوق انباشت گر کوچک اند
æ رشد آهسته دارند. تولید زیست توده بالا ممکن است تجمع پایین کادمیوم را جبران کند . - Keller et al., 2003 - بنابراین گیاهانی با تولید زیست توده بالا و مقاومت به سطوح بالای آلوده گرها گزینه مناسبی برای گیاه پالایی هستند. یکی از معیارهای مهم برای گیاهانی که به منظور گیاه پالایی به کار می روند دارا بودن مزیت اقتصادی آنها جهت پالایندگی است. با این ملاحظات یک راهکار سودمند و زیست پذیر کاشت محصولاتی مانند گل های شاخه بریده، کاشت درختان که دارای بخش های خوراکی نیستند و درآمد اقتصادی دارند، می باشد.. بررسی ها بر روی تاثیر فلزات سنگین بر رشد گیاهان چوبی در مناطق آلوده نشان داده است که گونه های مختلف سطوح مقاومتی متفاوتی دارند - Farooqi et al., 2009; Dukic et al., . - 2013; Zeyep and Atmaca, 2011مقاومت برخی از گونه های درختی به حضور فلزات سنگین در اثر ویژگی های خاص این گونه ها می باشد . - Reichman, 2002 -
بنابراین پی بردن به ویژگی های خاص این گونه ها جهت گزینش مناسب این گونه ها به منظور گیاه پالایی نواحی آلوده ضروری می باشد . - Khan, 2001 - برخی از گیاهان در محیط ریشه از طریق عدم تحرک ماده مترشحه، به فلزات سنگین مقاومت پیدا می کنند - Blaylock an Huang, 2000 - ، در حالی که گونه های دیگری فلزات را به بافت های ریشه وارد می کنند . - Khan, 2001 - برخی از گونه های گیاهی هم توانایی انتقال فلزات به اندام های هوایی را دارند و بنابراین قابلیت پاک سازی خاک از طریق برداشت بخش های هوایی این گیاهان وجود دارد. - Isajev et al., 2004 - طاووسی با نام علمی - Spanish Broom - Spartium junceum، متعلق به تیره Fabaceae به طور طبیعی در زمین های سنگلاخی و مناطق شیبدار نزدیک دریا رشد می کند، و هم چنین به غلظت های بالای شوری در خاک مقاوم است . - Bezic et al., 2003 - اندام های رویشی گیاه طاووسی توانایی سازگاری با نواحی خشک و خاک های غیر حاصلخیز را دارند و بنابراین از فرسایش خاک جلوگیری می کند. مقاوم به خشکی است و توانایی تثبیت نیتروژن را دارد و به عنوان یک گیاه تولید کننده زیست توده گیاهی و منبع فیبر برای مواد کمپوسیتی مورد استفاده قرار می گیرد . - Ilias, 2009 -
جوانه زنی بذر یکی از مراحل ضروری نمو و چرخه زندگی گیاهان است، اما اطلاعات کمی بر روی تاثیر تنش های غیرزیستی - مانند فلزات سنگین - ، بر جوانه زنی بذر و ظهور دانهال موجود است . - Travlos et al., 2007 - مطالعات نشان می دهد که پوشش بذر، مانع اصلی برای فلزات است که از آلودگی جنین تا زمانی که پوشش بذر توسط ریشه چه شکسته نشده است، جلوگیری می کند. تاثیر فلزات بر جوانه زنی بذر بستگی به اختلافات درون گونه ای در ساختار بذر خصوصا در پوسته بذر به دلیل دامنه وسیعی ار اشکال ساختاری در مقایسه با دیگر اندام ها یا بافت های گیاهی دارد - Wierzbicka and . - Obidziniska 1998 هرگونه تاثیر منفی بر فرآیند جوانه زنی بذر تعیین کننده استقرار و رشد بهینه دانهال و بهطور متقابل تولید محصول خواهد بود.بنابراین هدف این مطالعه بررسی تاثیر بازدارندگی کادمیوم بر روی شاخصهای کلیدی در طی جوانه زنی بذر طاوسی بود.
مواد و روش ها:
این آزمایش در آزمایشگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه اراک در سال 1394 انجام گرفت. تاثیر کادمیوم بر جوانه زنی گیاه زینتی طاووسی در شرایط آزمایشگاهی مطالعه شد. ابتدا بذرهای طاووسی جهت رفع رکود فیزیکی ناشی از پوسته سخت بذر به مدت 5 دقیقه در اسید سولفوریک غلیظ 98 - درصد - قرار داده شدند، پس از آن بذرها بهمدت یک ساعت جهت رفع بقایای اسید زیر آب جاری قرار داده شدند و سپس گندزدایی سطحی بذرهای این گیاه با محلولی از وایتکس تجاری - گلرنگ - دارای 5 درصد ماده فعال به مدت 10 دقیقه و به دنبال آن سه بار شست و شو با آب مقطر استریل زیر دستگاه لامینار صورت گرفت. قبل از قرار دادن بذرها در پتری دیش، بذور با قارچ کش بنومیل جهت جلوگیری از رشد قارچ، آغشته شدند. غلظت های مختلف کادمیوم 0 - ، 25، 50، 75و 100میلی گرم در لیتر - با آب مقطر استریل و با استفاده از کادمیوم نیترات Cd - NO3 - 2 آماده شد.
20 عدد بذر خشک و سالم در پتری دیش های استریل دارای کاغذ صافی واتمن قرار داده شدند و سپس 5 میلی لیتر از هرمحلول فلز به پتری دیش ها اضافه شد. برای تیمار شاهد تنها آب مقطر به پتری دیش اضافه گردید و پتری دیش ها توسط فیلم PVC جهت حفظ رطوبت کاغذ صافی، بسته شدند. پس از آن پتری دیش ها در دمایثابت اتاقک رشد - 25 1 c - و تاریکی کامل قرار داده شدند. تعداد بذرهای جوانه زده به صورت روزانه شمارش شدند. در پایان آزمایش - پس از دو هفته - ، ارزیابی دانهال - طول ریشه چه، طول ساقه چه، وزن تر و خشک - ثبت شد. به منظور خشک کردن گیاهچه ها و اندازه گیری وزن خشک، گیاهچه ها در آون با دمای 60 c و به مدت 72 ساعت قرار داده شدند. این آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی و با سه تکرار انجام گرفت. شاخص میزان جوانه زنی، شاخص مقاومت، ضریب سرعت جوانه زنی، میانگین زمان جوانه زنی، درصد جوانه زنی و میانگین سرعت جوانه زنی برای تیمارهای مختلف محاسبه گردید.
نتایج :
نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد کهغلظت های مختلف کادمیوم تاثیر معنی داری بر شاخص های جوانه زنی شامل درصد جوانه زنی، ضریب سرعت جوانه زنی، میانگین زمان جوانه زنی، میانگین سرعت جوانه زنی و شاخص میزان جوانه زنی نداشت - جدول - 1، اما سایر صفات نظیر طول ریشه چه و ساقه چه، وزن تر و خشک، شاخص تحمل، بنیه بذر درسطح یک درصد معنی دار شد - جدول .نتایج مقایسه میانگین ها نشان داد که طول ریشه چه با افزایش غلظت کادمیوم نسبت به تیمار شاهد کاهش قابل توجهی داشت که البته این تفاوت در غلظت 25 میلی گرم در لیتر با شاهد معنی دار نبود و بیشترین طول ریشه چه در شاهد و کمترین طول ریشه چه در غلظت 100 میلی گرم در لیتر Cd - NO3 - 2 حاصل گردید - جدول. - 3 طول ساقه چه نیز با افزایش غلظت کادمیوم نسبت به تیمار شاهد کاهش یافت اما این تفاوت در بین غلظت های 50 - ، 75 و 100 میلی گرم در لیتر - تفاوت معنی داری نداشت. این نشان می دهد که کادمیوم از نمو ریشه چه و ساقه چه جلوگیری می کند بهویژه طول ریشه چه
