بخشی از مقاله
چکیده
مین هاي زمینی یکی از مهمترین معضلات امنیت و سلامت انسانها در بسیاري از کشور ها می باشند. تخمین زده می شود که حدود 110 میلیون مین زمینی خنثی نشده در سرتاسر جهان وجود داشته باشد. در بین تکنیک هاي مختلفی که براي شناسایی مین هاي زمینی پیشنهاد شده است شناسایی با استفاده از گیاهان می تواند روشی مطمئن و امید بخش باشد. مقاومت گیاه هدف به سمیت مواد منفجره از ضروریات ایجاد یک شناساگر گیاهی می باشد. هدف از این مطالعه ارزیابی اثرات تی ان تی بر روي جوانه زنی و رشد گیاهچه 6 گونه غله می باشد.
نتایج نشان دادند که در مقایسه با یولاف و گندم دروم، جو و گندم بهترین شاخص و درصد جوانه زنی رادر حضور غلظت هاي مختلف تی ان تی نشان دادند. تی ان تی تاثیري بر فعالیت آلفا آمیلاز در دو گیاه حساس - دروم - و مقاوم - جو رقم بهمن - به تی ان تی نداشت. در بالاترین غلظت هاي تی ان تی جو بیشترین طول ریشه و تعداد ریشه را در بین ژنوتیپ ها نشان داد و بهترین گیاه از نظر انتقال اسیمیلات ها به ریشه بود. در تمام خصوصیات ریشه یولاف ضعیف ترین گیاه در مقابل حضور تی ان تی بود . با توجه به سازگاري گسترده غلات به اقلیم ها و خصوصیات متفاوت خاك و همچنین سیستم ریشه اي افشان، پیشنهاد می شود که گیاه جو بخصوص واریته بهمن می تواند ساختار ژنتیکی ضروري و اولیه را براي شناسایی مواد منفجره دارا باشد.
کلمات کلیدي: مین هاي زمینی، تی ان تی، غلات، جوانه زنی
مقدمه
مین هاي زمینی یکی از خطرناك ترین بقایاي جنگ هاي امروزي می باشند که بطور گسترده اي سلامت و امنیت بشر را تهدید می نمایند. تا کنون روش هاي متعددي براي شناسایی مین هاي زمینی پیشنهاد شده است . روشهاي شناسایی بیولوژیکی که از حساسیت بالایی برخوردارند امیدهاي زیادي را در تولید یک تکنولوژي شناسایی که حافظ جان کاربر باشد ایجاد نموده است .بطور کلی ماده منفجره %80 از انواع مین هاي زمینی تی ان تی می باشد.تی ان تی در برابر تجزبه پایدار بوده و بر روي موجودات زنده اثرات سمی دارد .
درك تی ان تی و مواد مشتق شده از آن توسط گیاهان دستکاري شده ژنتیکی می تواند روش قابل اطمینانی در شناسایی مین هاي زمینی در اختیار قرار دهد . عنصر کلیدي در تولید حسگرهاي گیاهی مواد منفجره مقاومت گونه گیاهی به آثار منفی این ترکیبات می باشد. اثر تی ان تی بر خصوصیات جوانه زنی بذور و رفتار گیاه کامل در مطالعات متعددي مورد ارزیابی قرار گرفته است. درتمام گونه هاي گیاهی اثرات سمی تی ان تی به یک شکل ظاهر می شود، بطوري که رنگ گیاه از سبز به زرد تغییر می یابد و میزان رشد کاسته می شود و همچنین در حضور تی ان تی جوانه زنی بذور به شدت کاهش می یابد .
بررسی پاسخ گیاه به تی ان تی در مرحله جوانه زنی نقشی اساسی در تولید شناساگرهاي گیاهی مین هاي زمینی بازي می کند. در خاك هاي آلوده به تی ان تی گیاهان تک لپه اينسبت به گیاهان دو لپه اي عملکرد بهتري از خود نشان دادند گندمیان از این جهت که داراي ریشه هاي افشان و گسترده بوده و به محدوده وسیعی از شرایط محیطی سازگار می باشند براي درك مقادیر جزئی مواد منفجره بسیار مناسب می باشند.
ایران با حدود 16 میلیون مین خنثی نشده دومین کشور آلوده جهان بعد از مصر می باشد و بطور کلی داراي اقلیمی خشک و نیمه خشک می باشد. گیاه غالب در مراتع ایران عمدتا غلات می باشند که نشان دهنده سازگاري این گیاهان با شرایط آب و هوایی ایران می باشد. بنابراین غلات میتوانند بهترین گیاه کاندیدا در ایجاد شناساگرهاي گیاهی مین هاي زمینی باشند. هدف از مطالعه حاضر ارزیابی خصوصیات رشدي 6 گونه غله در حضور غلظت هاي مختلف تی ان تی می باشد.
مواد و روش ها
مواد گیاهی و شرایط رشد: بذور جو - ارقام بهمن،والفجر،کویر و یوسف ، گندم - ارقام آذر، شاهپسند، امید و سرداري. گندم دروم ، یولاف چاودار و تریتیکاله از گروه غلات موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج تهیه شد . بذور هر گیاه جداگانه و به مدت 30 ثانیه در الکل % 70 و 15 دقیقه در محلول %5 هیپوکلراید سدیم استریل سطحی شد. براي هر تکرار 30 بذر بر روي محیط MS یک دوم که حاوي % 0.5 آگار و غلظت هاي مختلف تی ان تی شامل 0، 5، 10، 15، 20، 30، 45، و 60 میلی گرم در لیتر بود تحت شرایط استریل کشت شد. پتري دیش ها در دماي 25 درجه به مدت 10 روز در شرایط تاریکی براي جلوگیري از تجزیه تی ان تی نگهداري شدند. این آزمایش در غالب طرح کاملا تصادفی با 5 تکرار انجام شد.
خصوصیات جوانه زنی و رشد: جوانه زنی بذور به مدت هفت روز ثبت و درصد جوانه زنی کل محاسبه شد. بعد از 10 روز گیاهان برداشت شده و مشخصه هاي رشدي شامل طول رشه و ساقه، وزن تر ریشه و ساقه و تعداد ریشه ثبت شد. ریشه ها و ساقه ها به مدت 3 روز در دماي 70 درجه قرار گرفتند و وزن خشک آنها اندازه گیري شد. نسبت وزن ریشه به ساقه بر مبناي وزن خشک محاسبه شد. استخراج پروتئین و اندازه گیري فعالیت آلفا آمیلاز: بررسی آنزیم تنها براي دو ژنوتیپ که مقاومترین - جو واریته بهمن - و حساس ترین - دروم واریته یاوارس - ژنوتیپ ها به تی ان تی بودند انجام شد. آلفا آمیلاز بر مبناي روش استخراج و با کیت بردفورد تعیین غلظت شد. فعالیت آنزیم با روش دینیتروسالیسیک اسید اندازه گیري گردید.
نتایج و بحث
در بین غلات جو بهترین نرخ جوانه زنی را در تمام سطوح تی ان تی و یولاف و گندم دروم بیشرین حساسیت را به حضور تی ان تی از خود نشان دادند. بر خلاف ارقام جو جوانه زنی ارقام مختلف گندم تنوع زیادي داشتند، بطوري که رقم سرداري بیشترین حساسیت را به حضور تی ان تی نشان داد درحالی که ارقام امید و شاهپسند توسط غلظت هاي مختلف تی ان تی تحت تاثیر قرار نگرفتند. در مقایسه با جو بطور میانگین دیگر غلات بخصوص در غلظت هاي بالاي تی ان تی بطور معنی داري جوانه زنی ضعیفی نشان دادند.
انتقال اسیمیلات ها به اندام هاي مختلف - ریشه و ساقه - نشان داد که انتقال به ریشه در همه ژنوتیپ ها در تمام غلظت هاي تی ان تی تقریبا ثابت و شبیه سطح صفر می باشد. این در حالی است که انتقال به ساقه در بین ژنوتیپ هاي مورد آزمون بسیار متفاوت بود. ارقام گندم کمترین تاثیرپذیري را از غلظت هاي مختلف تی ان تی داشتند اما پاسخ ارقام مختلف جو متفاوت بود، در این میان رقم بهمن بیشترین مقدار انتقال اسیمیلات را به ساقه در بالاترین سطوح تی ان تی داشت.
بر مبناي نتایج در بالاترین سطح تی ان تی جو بیشترین
طول ریشه را داشت در حالی که چاودار و گندم دروم در سطوح پایین تی ان تی بیشترین طول ریشه را داشتند. همچنین در تمام شرایط جو نسبت به گندم ریشه هاي بلندتري تولید نمود. تعداد ریشه در بالاترین سطوح تی ان تی در جو نسبت به دیگر ژنوتیپ ها بیشتر بود در حالی که در سطوح پایین چاودار، تریتیکاله و گندم دروم قابلیت بیشتري در تولید ریشه از خود نشان دادند. در مورد تمام مشخصه هاي رشدي ریشه یولاف ضعیف ترین ژنوتیپ نسبت به حضور تی ان تی بود.
وزن خشک ریشه نسبت به طول و تعداد ریشه مقاومت بیشتري نسبت به تی ان تی نشان داد این در حالیست که مسئله تعیین کننده در استقرار و رشد گیاه در خاك هاي آلوده تعداد و طول ریشه است.برخلاف گندم که نسبت وزن خشک ریشه به ساقه روندي کاهش داشت در جو بخصوص رقم یوسف و کویر با افزایش غلظت تی ان تی افزایش قابل ملاحظه اي نشان داد. این نسبت در دروم و چاودار تحت تاثیر تی ان تی قرار نگرفت.
وزن خشک کل گیاه معیار مناسبی براي بررسی میزان مقاومت به تی ان تی می باشد. در بین ژنوتیپ ها جو با تولید 109/8میلی گرم به ازاي هر گیاه - میانگین همه غلظت ها - بیشترین تولید ماده خشک را داشت. بعد از جو، چاودار، تریتیکاله، گندم و گندم دروم به ترتیب بیشترین ماده خشک را تولید نمودند. همانند دیگر خصوصیات ریشه در مورد وزن خشک هم یولاف کمترین میزان تولید را داشت.
یکی از فاکتورهاي کلیدي در فرایند جوانه زنی بذور فعالیت آنزیم آلفا آمیلاز می باشد که از مهمترین عوامل انتقال اسیمیلات ها از بذر به جنین می باشد. کینتیک آنزیمی آلفا آمیلاز استخراج شده از جو و دروم نشان داد که هردو ژنوتیپ از یک الگو تبعیت می کنند. تیمار مستقیم تی ان تی 60 - میلیگرم در لیتر - بر روي آنزیم استخراج شده نشان می دهد که جو فعالیت آنزیم بیشتري نسبت به دروم حتی بعد از 48 ساعت تیمار تی ان تی بر آنزیم دارد. براي تایید نتایج فعالیت آنزیم در بذر در حال جوانه زنی در سه غلظت 0 ، 30 و 60 میلیگرم در لیتر نیز بررسی شد که نتایج حاکی از این بود که دروم فعالیت آنزیم بیشتري نسبت به جو دارد اما در هر دو ژنوتیپ سطوح تی ان تی تاثیري بر فعالیت آلفا آمیلاز نداشت.
برخلاف داده هاي Gong و همکاران که پیشنهاد نموده اند انرژي ذخیره شده در بذر می تواند حساسیت گیاه به تی ان تی را در مرحله جوانه زنی تعیین کند نتایج مطالعه حاضر نشان داد که مقاومت به تی ان تی بیش از هرچیز تحت تاثیر ژنوتیپ قرار دارد. بطور کلی در تمام ژنوتیپ ها مرحله جوانه زنی نسبت به مرحله رشد گیاهچه حساسیت کمتري نشان دادند.
