بخشی از مقاله
چکیده :
کادمیوم عنصری غیر ضروری و بسیار سمی برای گیاهان است که در آب محلول بوده و بنابراین در بافت های گیاهی جذب شده و به میزان زیادی کل متابولیسم گیاه را تحت تاثیر قرار می دهد. در تحقیق حاضر تاثیر سطوح 20 و 40 میلیگرم در لیتر تنش کادمیوم بر جوانهزنی و خصوصیات رشدی 15 رقم مختلف گندم نان در مقایسه با شاهد - غلظت صفر کادمیوم - مورد بررسی قرار گرفته است.
بر اساس نتایج حاصل صفات میانگین طول ساقه، میانگین طول ریشه، وزن تر اندام هوایی، وزن تر ریشه، نرخ جوانهزنی و بنیه جوانهزنی در سطح آماری یک درصد برای غلظت های مختلف کادمیوم تفاوت معنیدار نشان دادند. رقمهای گندم نان در دو صفت نرخ جوانهزنی و درصد جوانهزنی به ترتیب در سطح آماری %5 و %1 تفاوت معنیدار نشان دادند. با افزایش غلظت کادمیوم کاهش معنیدار در همه مولفههای رشد اندازه گیری شده مشاهده شد. از تنوع موجود در پاسخ به تنش کادمیوم میتوان برای برنامههای اصلاحی مقاومت به تنشهای فلزات سنگین بهره برد.
-1مقدمه
آلودگیهای محیطی توسط عناصر سنگین به دلیل فعالیتهای صنعتی و پیشرفت کشاورزی از اواخر قرن نوزدهم افزایش یافته است. در بین فلزات سنگین، کادمیوم یکی از سمیترین عناصر برای موجودات زنده است که نقش زیستی ندارد. کادمیوم یک عنصر غیرضروری با دوام بیولوژیکی بالا بوده و سبب لولهای شدن برگها، کلروز و کاهش رشد ریشه و ساقه میشود
کادمیوم فرآیند جوانهزنی و رشد و توسعه گیاهچه را محدود کرده و بر تقسیم و رشد سلولها، رشد کلی گیاه، تقسیم سلولی منطقه مریستمی و تنظیم رشد و نمو گیاهان اثر میگذارد. کادمیوم اضافی از فعالیت روبیسکو آنزیم کلیدی چرخه کالوین ممانعت به عمل آورده و تنفس، جذب و انتشار عناصر غذایی و متابولیسم نیتروژن و سولفات را در گیاهان مختل مینماید. علاوه بر این، کادمیوم با تشکیل کمپلکسهای پیچیده با گروه های جانبی ترکیبات آلی مانند پروتئینها در بسیاری از اعمال سلولها دخالت کرده در نتیجه از فعالیتهای ضروری سلول جلوگیری میکند.
ریشه گیاهان اولین مکان برخورد با کادمیوم است و قبل از هر اندامی آسیب حاصل از کادمیوم را تجربه میکند . - 4 - تاثیر کادمیوم برصفات وزن خشک کل، وزن خشک اندام هوایی و ریشه سه رقم گندم نان و دو رقم گندم دوروم بررسی شده و روند کاهشی این پارامترها با افزایش غلظت کادمیوم نشان داده شده است
در تحقیق دیگر نیز کاهش طول ریشهچه، طول ساقهچه، درصد جوانهزنی و وزن تر گیاه لوبیا تحت تنش کادمیوم گزارش شده است - . - 1 تاثیر کادمیوم بر ویژگی-های فیزیولوژیک شامل وزن تر و خشک اندام هوایی و ارتفاع دو رقم گندم - کویر و روشن - بررسی شده و روند کاهشی این پارامترها با افزایش غلظت کادمیوم نشان داده شدهاست
در تحقیق حاضر تاثیر غلظتهای مختلف کادمیوم بر صفات مرحله جوانهزنی 15 رقم گندم نان با خصوصیات مختلف بررسی شده و واکنش هر کدام از این ارقام به تنش کادمیوم اندازهگیری شده است.
-2مواد و روشها
تحقیق حاضر در پاییز و زمستان سال 1394در آزمایشگاه سیتوژنتیک و گلخانه دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری و آزمایشگاه پژوهشکده ژنتیک و زیستفناوری کشاورزی طبرستان واقع در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. پانزده ژنوتیپ گندم - گنبد، مرودشت، دز، مهدوی، شیراز، قدس، سپاهان، مروارید، داراب2، بم، شیرودی، پیشتاز، الموت، اترک و تجن - از موسسه تحقیقات اصلاح نهال و بذر کرج تهیه شد. بذور توسط قارچکش - ویتاواکس - با غلظت دو در هزار و هیپوکلریت سدیم %5 ضد عفونی سطحی شدند. از دو سطح کادمیوم 20 و 40 میلیگرم در لیتر جهت اعمال تنش و مقایسه با تیمار شاهد - غلظت صفر کادمیوم - استفاده شد. در هر پتری 25 عدد بذر قرار داده شد و تیمارهای مختلف اعمال شد. پتری دیشها در اتاقک رشد با دمای 25 درجه سانتی گراد قرار داده شدند.
پس از کشت بذور به صورت روزانه تعداد بذور جوانهزده در هر واحد آزمایشی به منظور برآورد سرعت جوانهزنی شمارش گردید و این کار تا زمانی انجام شد که در هر واحد آزمایشی سه روز متوالی تغییری در تعداد بذور جوانهزده مشاهده نشد. پس از گذشت 9 روز، درصد جوانهزنی، سرعت جوانهزنی، شاخص بنیهبذر، طول ساقهچه و ریشه-چه، وزن تر ساقهچه و ریشهچه، وزن خشک ساقهچه و ریشهچه اندازه گیری شد. برای هر ژنوتیپ گندم سه تکرار در هر غلظت کادمیوم در نظر گرفته شد و برای اندازهگیری صفات مرحله جوانهزنی حداقل سه نمونه از هر غلظت کادمیوم مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل دادههای حاصل از اجرای این تحقیق با استفاده از نرم افزار SAS 9.1 و مقایسه میانگین تیمارها با استفاده از آزمون LSD در سطح احتمال %1 انجام گردید.
-3نتایج و بحث بر اساس نتایج جدول تجزیه واریانس - جدول - 1 غلظت کادمیوم در صفتهای درصد جوانه زنی، وزن خشک
ریشه و وزن خشک اندام هوایی تفاوت معنیداری نشان نداد. درحالیکه در سایر صفات اندازهگیری شده در سطح آماری %1 تفاوت معنی دار مشاهده شد. رقمهای مختلف گندم در صفات نرخ جوانهزنی و درصد جوانه زنی با هم به ترتیب در سطح آماری %5 و %1 تفاوت معنی دار نشان دادند. در هیچ کدام از صفات اندازه گیری شده اثرمتقابل رقم و غلظت کادمیوم از نظر آماری معنیدار نبود.
درصد جوانه زنی: ارقام مختلف گندم بررسی شده در این تحقیق از نظر صفت درصد جوانه زنی با هم تفاوت معنیداری نشان دادند. سطوح مختلف کلرید کادمیوم بر این صفت تاثیری نداشت.در بین ارقام بررسی شده رقم بم دارای تفاوت معنی دار با سایر ارقام بود - شکل . - 1
نرخ جوانه زنی: ارقام مختلف گندم از نظر سرعت جوانهزنی با هم تفاوت معنی داری نشان دادند. نتایج مقایسه میانگین در شکل 2 نشان داده شده است. در بین ارقام مورد بررسی گنبد، اترک و شیرودی از پائئینترین میزان نرخ جوانهزنی در مقایسه با سایر ارقام برخوردار بودند. بین سطوح مختلف کادمیوم نیز تفاوت معنیداری در صفت سرعت جوانهزنی مشاهده شد. براساس نتایج مقایسه میانگین بیشترین سرعت در غلظت 40 میلیگرم در لیتر کادمیوم مشاهده شد که با تیمار شاهد تفاوت معنیداری نداشت. نرخ جوانه زنی در غلظت 40 میلیگرم در لیتر کادمیوم به ترتیب 2/5 و 4 درصد بیش از تیار شاهد و غلظت 20 میلی گرم بر لیتر کادمیوم بود - شکل . - 5
جدول .1 نتایج تجزیه واریانس برای صفات جوانهزنی و خصوصیات رشدی 15 رقم گندم نان تحت تنش کادمیوم
شکل . 1 نتایج مقایسه میانگین صفت درصد جوانهزنی بین 15 رقم گندم نان. ستونهای دارای حروف مشترک از نظر آماری در سطح 5 درصد دارای تفاوت معنیدار نیستند.
وزن خشک ریشه و اندامهای هوایی: نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد ارقام مختلف گندم و غلظتهای کادمیوم در این دو صفت تفاوت معنیداری ندارند - جدول . - 1
وزن تر ریشه: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که در سطح 1 درصد، درصفت وزن تر ریشه اثر بلوک، رقم و اثر متقابل معنیدار نیست اما غلظت کادمیوم اثر معنیدار دارد. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که با افزایش غلظت کادمیوم وزن تر ریشه کاهش پیدا میکند. در ارقام تیمار شده با 40 میلی گرم در لیتر کادمیوم 34 درصد کاهش در وزن تر ریشه و در ارقام تیمار شده با 20 میلیگرم در لیتر کادمیوم 14 درصد کاهش مشاهده شد
