بخشی از مقاله
چکیده
تنش در علوم زیستی عامل فیزیکی یا شیمیایی است که موجب تحت تأثیر قرار گرفتن موجود زنده میشود. در میان فلزات سنگین، کادمیوم - - Cd عنصری غیرضروری و سمی برای گیاه است که بهسرعت جذب ریشه شده و رشد و بقای گیاه را به خطر میاندازد. شور شدن خاک یکی از تنشهای مهم غیر زیستی در محصولات فاریاب است که در کنار آلودگی فلزات سنگین خطری برای امنیت غذایی بشر به شمار میآید. ازآنجاییکه شوری بر قابلیت دسترسی به فلزات در خاک اثر میگذارد، فاکتور مهمی در انتقال فلزات سنگین ازجمله کادمیوم از ریشه به اندام هوایی است.
این پژوهش باهدف بررسی تأثیر متقابل تنش شوری و کادمیوم بر استقرار جوانه های پنیرک اجرا شد. بذرهای پنیرک با کشت پتری دیش تحت تیمارهای کادمیوم - صفر و 50 میکرومولار - و کلرید سدیم - صفر ،25 و 50 میلی مولار - به تنهایی یا در ترکیب با هم به مدت 8 روز در انکوباتور با دمای شبانه روزی 24-2درجه سانتیگراد قرار گرفتند.
تیمارهای مختلف کادمیوم و شوری موجب کاهش معنی داری - p<0.05 - در طول ریشه چه، ساقه چه، وزن تر گیاهچه، سرعت و درصد جوانه زنی و بنیه بذر در مقایسه با شاهد شدند. تیمارهای شوری بویژه 25 میلی مولار کلرید سدیم نسبت به سایر تیمارهای کادمیوم و شوری تاثیر مثبت تری بر شاخص های ذکر شده داشتند، اگرچه در مقایسه با شاهد منجر به کاهش در این شاخص ها گردیدند. به نظر می رسد که در مرحله جوانه زنی پنیرک، اثرات سمی ناشی از کادمیوم بواسطه تیمار شوری ملایم کاهش نمی یابد.
.1 مقدمه
جوانهزنی از مراحل مهم و حساس چرخه زندگی گیاهان و یک فرایند کلیدی در سبز شدن گیاهچه به شمار میرود - . - 17 سرعت جوانهزنی و استقرار گیاهچه در شرایط تنش، نقش مهمی را در رشد گیاه ایفا میکنند. سرعت جوانهزنی یکی از شاخصهای ارزیابی تحمل به تنش است، بهطوریکه ارقام دارای سرعت جوانهزنی بیشتر در شرایط تنش، از شانس بیشتری برای سبز شدن برخوردارند
تنش شوری یکی از مهمترین تنشهای غیر زیستی است که از طریق اثر اسمزی کمبود غذایی یا سمیت یونی رشد و عملکرد محصولات را کاهش میدهد - . - 21 در مراحل اولیه رشد، تنش شوری سبب ایجاد تنش اسمزی از طریق بر هم زدن تعادل اسمزی به علت دفع آب توسط گیاهان میشود
هرگیاهی که بتواند در مرحله جوانهزنی مقاومت بیشتری نشان دهد خواهد توانست دوره اول رویش را موفقتر طی کند. ازاینرو محققان به دنبال افزایش استقرار گیاهچه ها در شرایط تنش هستند - . - 19 اثرات زیانآور شوری در گیاهان عبارتند از: اختلال در تغذیه مواد معدنی، مهار رشد، عدم تعادل وضعیت آب، تولید گونههای اکسیژن فعال - - ROS و آسیب فتوسنتزی میباشد
علاوه بر این، مراحل جوانهزنی و گیاهچه های اولیه بهطورکلی در مقایسه با مراحل دیگر رشد گیاهان نسبت به تنش شوری حساسترند. شوری و تنش اسمزی عامل مهار یا تأخیر جوانهزنی بذر و استقرار جوانه میباشد و معمولاً به تجمع بیشازحد یونها و یکسری از تغییرات متابولیکی شامل فعالیت آنزیمها، اختلال در سوختوساز نیتروژن، عدم تعادل در سطوح رشد گیاهی و کاهش کلی در هیدرولیز و استفاده از ذخایر غذایی منجر میشود
در میان فلزات سنگین کادمیوم و سرب دارای اهمیت ویژهای هستند، زیرا این عناصر بهراحتی جذب ریشهی گیاهان شده و سمیت آنها در مورد عنصر کادمیوم و سرب برای گیاهان تا 20 برابر بیشتر از سایر فلزات سنگین است
کادمیوم یک فلز آلاینده محیطی است که در طبیعت منتشر میشود. منابع مختلف شامل صنایع، فاضلاب شهری و مواد سوختنی غلظت این آلاینده را افزایش میدهندهمچنین. استفاده از کودهای شیمیایی، مخصوصاً کودهای فسفاته مقدار این عنصر را در خاک افزایش میدهند
کادمیوم یک عنصر غیرضروری برای گیاهان میباشد و غلظت بیشازحد این فلز باعث مهار رشدونمو، کلروزیس برگ، قهوه ای شدن نوک ریشه، تغییرات فعالیت آنزیمها و آسیب اکسیداتیو میشود - . - 4 کادمیوم به دلیل تحرک و پویایی زیاد در خاک و جذب توسط گیاه، دارای سمیت قابلتوجه و نیمهعمر بیولوژیکی حدود 20 سال است و منجر به بروز عوارضی ازجمله نارسایی کبد و کلیه، بیماریهای قلبی-عروقی، استخوانی، ریوی و غیره در انسان می گردد - . - 23 لذا پالایش خاکهای آلوده به فلزات سنگین ازجمله کادمیوم امری ضروری و اجتنابناپذیر میباشد
فاصله زمانی کاشت تا سبز شدن بهعنوان یکی از فاکتورهای مهم و مؤثر در رشد گیاه و متعاقباً عملکرد گیاه محسوب می شود. شوری با یون کلرید نقش مؤثری در افزایش حلالیت کادمیوم و جذب آن بهوسیله گیاه دارد و افزایش جذب کادمیوم در شرایط شور در بسیاری از گیاهان گزارششده است. عدهای از محققان شوری را فاکتور اصلی مؤثر بر قابلیت جذب کادمیوم میدانند بهعنوان مثال آنیون کلرید به دلیل قابلیت تشکیل کمپلکس با کادمیوم قابلیت حرکت و جذب آن را افزایش میدهد
گیاه پنیرک بانام علمی Malva parviflora L. از خانواده Malvaceae بهعنوان یک گیاه علفی دولپهای و یکساله یا دوساله بهصورت خودرو در اغلب مناطق خوزستان رشد و تکثیر میکند. هدف از این مقاله، ارزیابی تاثیر شوری بر جوانهزنی و رشد گیاهچه های پنیرک تیمار شده با کادمیوم میباشد.
.2 مواد و روشها
بذرهای سالم گیاه پنیرک در اوایل اردیبهشتماه از مناطق اطراف صنایع فولادسازی واقع در جاده اهواز-بندرامام جمعآوری و سپس به مدت سه دقیقه در هیپوکلریت سدیم 20% ضدعفونی شدند. پس از شستشو با آب مقطر و 24 ساعت جذب آب، به ظروف پتری با قطر9 سانتیمتر حاوی کاغذ واتمن مرطوب شده با 4 میلیلیتر از تیمارهای مختلف کادمیوم و شوری انتقال یافتند.
آزمایش بهصورت طرحهای کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد که در 18 پتری دیش و در هر پتری دیش 30 بذر کشت شد. تیمارهای اعمال شده شامل شاهد - آب مقطر - ، 50 میکرومولار کادمیوم، 25 میلی مولار کلرید سدیم، 50 میلی مولار کلرید سدیم، 50 میکرومولار کادمیوم همراه با 25 میلی مولار کلرید سدیم و 50 میکرومولار کادمیوم همراه با 50 میلی مولار کلرید سدیم بودند. کلیه پتریها به انکوباتور با دمای شبانهروزی 24-2 درجه سانتی گراد به مدت 8 روز انتقال یافتند و روزانه وضعیت جوانهزنی موردبررسی قرار گرفت. در پایان روز 8 شاخصهای جوانهزنی شامل درصد و سرعت جوانهزنی، طول ساقه چه، طول ریشهچه، طول گیاهچه، وزنتر و بنیه بذر مطابق روابط زیر بررسی گردید.
در این روابط :Ni تعداد بذرهای جوانهزده تا روز i ام، :Ti تعداد روز تا شمارش i ام، :S تعداد کل بذرهای کشتشده، :SV بنیه بذر، :SL طول ساقه چه، :RL طول ریشهچه میباشند. نتایج با استفاده از نرمافزار SPSS نسخه 22 مورد تحلیل آماری قرار گرفتند؛ و مقایسه میانگینها در سطحp<0.05 با استفاده از آزمون دانکن انجام شد.
. 3 نتایج و بحث
در این مطالعه بذرهای پنیرک به مدت 8 روز با تیمارهای - T0آب مقطر - ، 50 - T1 میکرو مولار کادمیوم - ، 25 - T2 میلی مولار کلرید سدیم - ، 50 - T3 میلی مولار کلرید سدیم - ، 50 - T4 میکرومولار کادمیوم همراه با 25 میلی مولار کلرید سدیم - ، 50 - T5 میکرومولار کادمیوم همراه با 50 میلی مولار کلرید سدیم - در ظروف پتری کشت شدند.
کادمیوم و سطوح مختلف شوری به تنهایی یا در ترکیب با یکدیگر منجر به کاهش معنی داری - p<0.05 - در طول ریشه چه، ساقه چه و گیاهچه در مقایسه با شاهد شدند - شکل-1 الف، ب، ج - . این شاخص ها در دو سطح شوری 25 و 50 میلی مولار - یعنی تیمارهای T2 و - T3 در مقایسه با تیمار کادمیوم محض یا در ترکیب با کادمیوم افزایش معنی داری p<0.05 - - را نشان دادند. به استثنای تیمار T2 سایر تیمارها نسبت طول ساقه چه به ریشه چه را در مقایسه با شاهد کاهش دادند که این کاهش در گیاهچه های در معرض قرار گرفته با کادمیوم بیشتر بود
طول ریشهچه بیش از طول ساقه چه تحت تأثیر تنش شوری میباشد. نتایج - 14 - Fallahi et alبر روی مریمگلی و - 13 - Ehteshamnia et al بر روی ده گیاه دارویی بیانگر اثر منفی شوری بر طول گیاهچه است. اثر منفی شوری در گیاه میتواند نتیجهی کاهش پتانسیل اسمزی محیط ریشه، سمیت ویژه یونی و کمبود یونهای غذایی باشد و کاهش رشد و عملکرد بستگی به غلظت نمک دارد، هرچه غلظت نمک بیشتر باشد کاهش رشد محسوستر است
مطابق با شکل-2 حداکثر وزن تر گیاهچه ها در تیمارهای شاهد و T2 و حداقل آن برای تیمار T4 مشاهده شد. نتایج این تحقیق در رابطه با کاهش وزنتر گیاهچه ها در راستای نتایج - 7 - Bhardwaj et alبود. کاهش در وزنتر ممکن است در ارتباط با سمیت کادمیوم باشد. این ماده سمی میتواند مکانیسمهای فیزیولوژیکی نرمال را مختل کرده و درنهایت از این طریق اثرات منفی بر بیوماس داشته باشد بدین صورت که این فلز سنگین به راحتی جذب ریشه گیاه شده و سپس از راه سیمپلاستی یا آپوپلاستی وارد بافت چوب می شود
کادمیوم بر رشد کلی گیاه، تقسیم و رشد سلول ها وتقسیم سلولی منطقه مریستمی و تنظیم رشد و نمو گیاه اثر می گذارد - - 12 همچنین این فلز سبب کلروز و نکروزگی برگ ها و کاهش مقدار کلروفیل a ،b و کارتنوئید ها شده است - - 18 مطالعات نشان داده است که مقدار قندهای احیاکننده در گیاهچه های برنج نیز تحت تنش کادمیوم به مدت5 تا 20 روز افزایش و میزان قندهای غیراحیاکننده کاهش یافته است
همانطور که در شکل-3 الف و ب مشاهده می شود، درصد و سرعت جوانه زنی در تیمارهای مختلف کادمیوم و شوری کاهش معنی داری - p<0.05 - را در مقایسه با شاهد نشان داد. با این وجود، بذرهای تیمار شده با سطح شوری 25 میلی مولار، افزایش بیشتری را در این شاخص ها نسبت به دیگر تیمارهای کادمیوم و شوری از خود ارائه دادند.
Rahman et al کاهش جوانهزنی را در حضور نیکل و کبالت گزارش کردهاند. بر طبق نظر - 29 - Shafiq et al کاهش جوانهزنی بذور میتواند به دلیل تجزیه مواد غذایی ذخیرهشده در دانه در اثر کاربرد کادمیوم باشد همچنین برخی مطالعات نشان دادند که درصد و سرعت جوانهزنی بذر با افزایش شوری کاهش مییابد - . - 2 این تنشها با محدود کردن جذب آب، کاهش تجزیه مواد ذخیرهای بذر و اختلال در سنتز پروتئینهای ذخیرهای موجب کاهش جوانهزنی بذر میشوند
مطابق با شکل-4 بیشترین شاخص بنیه بذر مربوط به سطح تیماری شاهد و کمترین آن در تیمار T4 مشاهده شد. تصور می شود که غلظت و تجمع فلزات سنگین در گیاه ارتباط مثبتی با شوری داشته و حلالیت فلزات در حضور شوری افزایش مییابد.
