بخشی از مقاله
چکیده
گیاه آلیسوم اینفلاتوم به عنوان یک گیاه بیش انباشتگر فلز نیکل از نظر کاربرد در برخی از شاخه های بیوتکنولوژی مانند گیاه پالایی اهمیت دارد. به منظور ایجاد یک سیستم ساده شده سلولی برای امکان بیشتر بررسی مکانیسم های توانایی های ویژه این گیاهان و مطالعه اثر فلز نیکل بر کلروفیل کالوس های این گیاه در مطالعه حاضر انجام شد. دانه این گیاه بر روی محیط MS و ترکیب هورمون 1/5 میلی گرم برلیتر D-2,4و 0/1 میلی گرم برلیترکینتین کشت داده شد. بعد از مدت زمان معین که کالوس زایی انجام شد کالوسها با وزن معین در غلظت های مختلف نیکلئ - 0، 500،400،200،300،100و600 میکرو مولار - واکشت شدند. کشت هارا در شرایط دمایی 25 درجه سانتیگراد ثابت و نوری مناسب اتاق رشد با شدت 40 میکرومول فوتون بر متر مربع بر ثانیه قرار گرفتند. کالوس ها یک ماه تحت تیمار بودند و پس از آن کلروفیل کالوس های تحت تیمار نیکل اندازه گیری شد. گیاهان بومی سرپنتین نیاز بیشتر و همچنین غلظت زیادتری از منیزیوم در بخش هوایی نسبت به گیاهان غیر سرپنتین دارند. این امر موجب می شود که مانع جایگزینی منیزیم توسط فلزات سنگین در مولکول کلروفیل شود. در نیکل بالا نیکل جای منیزیم در ملکول کلروفیل را می گیرد و مانع عملکرد صحیح کلروفیل می شود. نتایج حاکی از آن است که همانطور که در خود گیاه نیکل به مقدار زیاد باعث کاهش کلروفیل می شد در هر حال در کالوس هم در غلظت های بالای نیکل در کلروفیل کاهش معنا داری مشاهده شده بود.
مقدمه
فلزات در گیاهان نقش های مهم و حیاتی به عهده دارند ولی در شرایط طبیعی غلظت فلزات مختلف در بافتهای گیاهی بسیار کم است . بالا بودن غلظت فلز در محیط و به دنبال آن در بافتهای گیاه موجب سمیت می شود. برخی از گیاهان که به عنوان گیاهان بیش انباشتگر شناخته می شوند قادر هستند غلظتهای بسیار زیاد فلز را در بافتهای هوایی خود انباشته کنند که به این گیاهان بیش انباشتگر - Hyperaccumulator - می گویند. حد تعریف شده برای گیاهان بیش انباشتگر نیکل 1000 میلی گرم بر کیلو گرم وزن خشک اندام های هوایی است . بیشترین بیش انباشتگر نیکل متعلق به جنس آلیسوم که بر روی خاک های سرپنتین رشد می کنند. - - Baker A.J.M and Brooks, R.R. 1989 گیاهان جنس آلیسوم گیاهانی یکساله، دوساله یا پایا دارای برگهای کامل و پوشیده از کرکهای ستارهای هستند. گلهای آنها زرد یا زرد فام است و میوه در آنها از نوع خورجینک مدور یا بیضی شکل دارای 2 خانه است. از 170 گونه آلیسوم 47 تاکسون بیش انباشتگر نیکل است . - Reeves,1997 - این گیاهان به دلیل تکامل به روی خاکهای فلز دار می توانند درجاتی از سازش یافتگی به فلز را کسب باشند که به عبارتی در حضور غلظتهای بالای فلز پاسخ های رشدی و فیزیولوژیک مناسب تری بروز می دهند. علائم معمول سمیت نیکل در گیاهان شامل کلروز بین رگبرگی است که با محلول پاشی آهن روی برگها قابل بهبود است . - Woolhouse,1993 - در برخی موارد نشان داده شده که کلروز ناشی از نیکل به دلیل کمبود آهن نیست و حدس زدند که نیکل با بیوسنتز کلروفیل تداخل پیدا میکند. به دلیل شعاع یونی مشابه نیکل و منیزیم نیکل میتواند در کووردیناسیون هشت وجهی در مواد معدنی سرپنتین ومولکول های فعال زیستی جایگزین شود . - Brooks,1987 -
بر این اساس در این مطالعه تاثیر نیکل بر محتوای کلروفیل کالوس گیاه بیش انباشتگر آلیسوم اینفلاتوم بررسی شده است. کالوس از یک سیستم سلولی ساده که فاقد سلولهای تمایز یافته است تشکیل شده در سیستم های ساده تر سلولی مثل کالوس که پیچیدگی های سازمان یافتگی بافتی در آن وجود ندارد به نظر می رسد بهتر می توان پاسخ های سلولی را مشخص نمود. به علاوه پس از مشخص شدن مکانیسم ها و راههای موجود آنها را به سایر گیاهان تعمیم داد.
مواد وروش ها
تیمار گیاه بیش انباشتگر با نیکل
آماده سازی محیط کشت:
برای ساخت محیط کشت،از محیط MS و ترکیب هورمونی2 و -4 دی کلرو فنوکسی استیک اسید - 2,4-D - و کینتین به ترتیب با غلظت 1/5 به 0/1 میلی گرم بر لیتر که در پیش تست های قبلی برای کالوس زایی بهینه شناسایی شده بود استفاده گردید. غلظت های مختلف نیکل 0 - ، 500،400،200،300،100و600 میکرو مولار - با افزودن نمک NiSO4 به محیط به دست آمد. در هر پتری دیش 30 میلی لیتر از محیط ریخته شده وهر تیمار با 3 تکرار آماده شد و هر تیمار با 3 تکرار آماده شد. در هر پتری 3 قطعه کالوس هر کدام به وزن 0/2 گرم قرار داده شد. تیمارها در شرایط دمایی 25 درجه سانتیگراد ثابت در شرایط یکسان قرار گرفتند.
برداشت کالوس ها
کالوس ها یک ماه تحت تیمار بودند و پس از آن وزن تر کالوس ها با ترازو اندازه گیری شدند. اندازه گیری کلروفیل وکارتنوئید در کالوس های تحت نور گیاه بیش انباشتگر :A. inflatum غلظت کلروفیل a وکلروفیل b و کلروفیل کل در کالوس ها در شرایط استریل و تیمار شده با غلظت های مختلف نیکل اندازه گیری شد. برای این منظور ./1گرم از مخلوط کالوس های هرپتری را درلوله آزمایش ریخته بعد به هر لوله 3میلی لیتر متانول اضافه و نمونه ها را درحمام آبی در 70 درجه سانتیگراد به مدت 15 دقیقه گرم کرده و جذب را در 665 ،652، 470 نانومتر با دستگاه اسپکتوفتومتر اندازه گرفته شد و مقادیر کلروفیل a ، b کلروفیل کل و کارتنوئید کل به روش زیر محاسبه شد.
Ca - ʽg/ml - = 16.72A665.2 - 9.16A652.4
Cb - ʽg/ml - = 34.09A652.4 - 15.28A665.2
C - x+c - - ʽg/ml - = - 1000A 470 - 1.63Ca - 104.96Cb - /221
تجزیه وتحلیل آماری داده ها با استفاده از نرم افزارهای 636SوExcel انجام شد. برای بررسی معنی داری اثر نیکل بر وزن تر از روش آماری تحلیل واریانس وتست توکی - P<0.05 - استفاده شد
