بخشی از مقاله
چکیده
کادمیوم فلزی سنگین با سمیت بالا است که به وسیله فعالیت های صنعتی و استفاده از کودهای شیمیایی در خاک انباشته می شود. تنش فلزات سنگین از رشد گیاهان ممانعت نموده و با ایجاد اختلال در تعادل بین تولید گونه های فعال اکسیزن وفعالیت های دفاعی انتی اکسیدانی گیاه ایجاد تنش اکسیداتیو می کند.
این مطالعه به منظور تاثیر کادمیوم بر میزان فعالیت انزیمهای کاتالاز سوپراکسیددیسموتاز پلی فنول اکسیداز و میزان مالون دی الدهید همچنین میزان کلروفیل و انتوسیانین مورد بررسی قرار گرفت.
نمونه های مورد نظر از بافت های برگ و ریشه گیاهان 30 روزه برداشت شدندوجهت سنجش پارامتر های بیوشیمیایی مورد استفاده قرار گرفت.
نتایج نشان داد که کادمیوم در شرایط تنش اکسیداتیو بر روی برخی از فاکتورهای سیستم آنتی اکسیدانی گیاه اثر مثبت داشته است .میزان فعالیت آنزیم های سوپراکسید دیسموتاز در اندام هوایی و کاتالاز در اندام هوایی و ریشه و همچنین میزان پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی در اندام هوایی و ریشه افزایش معنی داری نشان داد. پلی فنل اکسیداز افزایش معنی داری در غلظت 5 کادمیوم و همچنین کاهش معنی داری در غلظت 0/5 کادمیوم در اندام هوایی نشان داد.همچنین میزان آنتوسیانین کل و کلروفیل a و b برگ ها با افزایش غلظت کاهش معنی داری نشان داد .
.1 مقدمه
گیاه B.oleracea 1. cv. saccata گونه گیاهی شامل بسیاری از ارقام از جمله کلم، گلکلم، کلمپیچ، کلم بروکسل میباشد. در فرم غیر مزروع خود آنرا به عنوان کلم وحشی شناختهاند. این گیاه بومی ساحل جنوبی و غرب اروپا است. این گیاه یک گیاه دو سالانه میباشد و قادر به تشکیل روزت تنومند و دارای برگ بزرگ است. سازگاری این گیاه به شرایط محیطی دشوار است. این گیاه به عنوان گیاه مهم در کشاورزی به دلیل داشتن ذخایر غذایی فراوان و گیاه غنی از ویتامینها از جمله ویتامین C پر اهمیت است
تنشهای محیطی از قبیل خاک، آب و فلزات سنگین یکی از موانع اصلی در تولیدات محصولات کشاورزی و باغی در بسیاری از نقاط دنیا به ویژه مناطق خشک و نیمهخشک مانند ایران محسوب میشوند. نظر به صنعتی شدن جوامع در دهههای اخیر و تولید مقادیر قابل توجهی پسابهای صنعتی توسط کارخانجات و رهاسازی آنها در اکوسیستم طبیعی و روان آبها، و از سوی دیگر افزایش استفاده از سوختهای فسیلی و احتمال بازگشت ترکیبات احتراقیافته به محیط خطر وقوع تنش غیرزنده تجمع فلزات سنگین را در خاک افزایش داده است
عناصر سنگین عناصری هستند که وزن اتمی آنها بین 63/546 تا 200/590 بوده و رم مخصوص آنها بزرگتر از 5 گرم بر سانتیمتر مکعب است به این ترتیب عناصری از قبیل روی فلز کروم فلز کادمیوم، سرب، نیکل و نقره جز فلزات سنگین محسوب میشوند. عناصر سنگین اغلب به فرم اکسید، هیدروکسید، سیلیکات و سولفات و یا به صورت جذب شده یافت میشوند
در برخی گیاهان مانند چغندر قند تجمع کادمیوم در ریشه 5 تا 10 برابر اندام هوایی آن بوده و در گیاه سویا نیز فقط 2 درصد کادمیوم انباشته شده به برگها منتقل میشود . - 36 - اما تجمع کادمیوم در گیاه توتون در برگهای آن نیز اتفاق میافتد. کادمیوم اغلب در واکوئلهای سلولهای گیاهان عالی، همچنین در دیواره سلول و تیغه میانی بین آندودرم و دایره محیطیه گزارش شده است
عوامل مهمی در جذب کادمیوم توسط گیاهان موثر میباشند که از جمله آنها میتوان به غلظت کادمیوم در خاک، میزان در دسترس بودن آن، تغییر شکل در حضور مواد آلی دیگر، pH خاک، پتانسیل احیا کنندگی، دما و غلظت فلزات دیگر اشاره کرد
سمیت کادمیوم به شکلهای مختلف دیده شده است که شامل کاهش عملکرد، کاهش رشد ریشه و برگ، تشکیل مالون دآلدئید
این آسیب ها به دلیل ایجاد رادیکالهای آزاد اکسیژن میباشد که در شرایط تنش مولکولی ناشی از کادمیوم بوجود میآیند
در این زمان آنزیم های مختلفی نظیر سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، پلی فنول اکسیداز، پراکسیداز و اسکوربات پراکسیداز وارد عمل شده و با مکانیسم های مختلف این رادیکال ها را از بین می برند.
اکسیژن به اشکال مختلف گونههای اکسیژن فعال - ROS - ، بخصوص به فرم آنیون رادیکال آزاد سوپراکسید و پراکسید هیدروژن احیا میگردد، که خود اینها با ترکیبات سلولی واکنش داده سبب صدمات شدید یا جبران ناپذیری شده و در نهایت منتج به مرگ سلول میگردند.
تنشهای محیطی گوناگون و محرکهای داخلی سبب اختلال در رداکس از طریق افزایش تولید ROS یا کاهش فعالیت آنتیاکسیدانی میگردند که به همین سبب تنش آنتیاکسیدانی رخ میدهد. در واکنش به افزایش ROS بروز ژنهای رمزکننده پروتئینهای آنتیاکسیدانی کاهش مییابد. در چنین شرایطی بروز ژنهای رمزکننده پروتئینهای سلولی نیز کاهش مییابد و این حالت باعث مرگ سلول میشود. از آنجا که گونههای براسیکا اولراسه به عنوان گیاهی با قدرت بالای تجمع کادمیوم ذکر شده است، این پژوهش با هدف بررسی اثر غلظتهای متفاوت فلز کادمیوم بر شاخصهای رشد این گیاه و نیز بررسی القا تنش اکسیداتیو در گیاه توسط عنصر کادمیوم و تاثیرات آن بر فرایند های بیوشیمیایی در گیاه صورت گرفت.
.2 متن یا بدنه اصلی مقالات
کشت گیاه و انجام تیمار
برای انجام تحقیق بذر گیاه براسیکا اولراسه از شرکت های معتبر تهیه شد و به مدت 3 دقیقه در محلول آب ژاول ضد عفونی سطحی شدند و سپس با آب مقطر شستشو داده شدند. سپس بذرها در ظروف پتریدی ای که از نقاط بالا و پایین توسط کاغذ صافی پوشانده شده بود به مدت 7 روز کشت داده شدند. سپس دانه رست ها به مدت 7 روز به منظور سازگاری در شرایط کشت هیدروپونیک در دمای 27 ± 3 قرار گرفتند و سپس به مدت 14 روز با کلرید کادمیوم - cdcl2 - در غلظت های 0/5و5 میلی مولار کادمیوم تیمار داده شدند
محیط های کشت با پمپ هوادهی شده و هر 5 روز یک بار تعویض می شدند. تیماردهی با کادمیوم برای مدت 14 روز انجام و سپس نمونههای شاهد و تیمارشده - هریک سه تکرار - برداشت شدند. پس از شستشو با آب مقطر، ساقه و ریشه گیاهان از محل یقه گیاه جدا و با نیتروژن مایع منجمد شده و تا زمان انجام آنالیزهای بیوشیمیایی در دمای -80 درجه سانتیگراد نگهداری شد.
سنجش های بیوشیمیایی:
برای استخراج و اندازه گیری فعایت آنزیم سوپراکسیددیسموتاز و کاتالاز از روش فتوشیمیایی - 9 - Cakmak and Horst پلی فنول اکسیداز از روش - 21 - Kahn، سنجش میزان پراکسیدان لیپیدهای غشایی بر اساس روش - 13 - Devos ،سنجش میزان کلروفیل بافت برگ با روش - 20 - Helrich و اندازه گیری میزان آنتوسیانین کل با استفاده از روش - 23 - Krizek انجام شد.
