تحقیق درباره تاثیر متقابل اسید سالیسیلیک و کادمیوم بر رشد، رنگیزه¬های فتوسنتزی و تجمع برخی عناصر در بخش هوایی گیاهچه¬های سویا

اختصاصی از سورنا فایل تحقیق درباره تاثیر متقابل اسید سالیسیلیک و کادمیوم بر رشد، رنگیزه¬های فتوسنتزی و تجمع برخی عناصر در بخش هوایی گیاهچه¬های سویا دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 17

تاثیر متقابل اسید سالیسیلیک و کادمیوم بر رشد، رنگیزههای فتوسنتزی و تجمع برخی عناصر در بخش هوایی گیاهچههای سویا

چکیده

در این تحقیق، نقش اسید سالیسیلیک در تغییرات فیزیولوژیک القا شده توسط کادمیوم در گیاهچههای سویا در محیط کشت هیدروپونیک با بستر جامد در قالب طرح کاملا تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. پس از پیش تیمار بذرهای سویا با اسید سالیسیلیک 5/0 میلیمولار به مدت 6 ساعت، آنها به گلدانهای حاوی پرلیت منتقل و با محلول غذایی هوگلند حاوی 200 میکرومولار کلرید کادمیوم به مدت 20 روز آبیاری شدند. بعد از برداشت گیاهچهها و اندازهگیری شاخصهای رشد (وزن تر و خشک و طول ریشه و اندام هوایی)، میزان رنگیزههای فتوسنتزی (کلروفیل a و b و کاروتنوئیدها)، درصد نشت الکترولیتی در برگ، میزان عناصر کادمیوم (در ریشه و بخش هوایی) و پتاسیم و کلسیم (در بخش هوایی) مشخص شد که اسید سالیسیلیک تاثیر کمی روی این شاخصها در غیاب کادمیوم داشته، ولی در حضور کادمیوم اسید سالیسیلیک شاخصهای رشد، میزان رنگیزههای فتوسنتزی و میزان عناصر پتاسیم و کلسیم (در بخش هوایی) را افزایش و در مقابل درصد نشت الکترولیتی در برگها و میزان عنصر کادمیوم در بخش هوایی گیاه را کاهش داده است. بنابراین اسید سالیسیلیک با تغییر استراتژی گیاه در انتقال عناصر به بخش هوایی و جلوگیری از نشت الکترولیتی و در نتیجه حفظ رنگیزههای فتوسنتزی در برگها، توانسته است سمیت کادمیوم را کاهش داده و پتانسیل رشد گیاه را حفظ نماید.

کلمات کلیدی: اسید سالیسیلیک، رشد، سویا، کادمیوم، نشت الکترولیتی.

مقدمه

سویا سرشار از مواد مغذی و دارای پروتئینهای گیاهی، الیگوساکاریدها، فیبر خوراکی، ایزوفلاوونها و مواد معدنی نظیر کلسیم میباشد و میزان چربی اشباع شده آن نیز پایین است. روغن سویا از مهمترین روغنهای نباتی خوراکی میباشد. بذر سویا همچنین دارای مقدار زیادی ذرات نشاسته میباشد که این ذرات نشاسته مخلوطی از آمیلوز و آمیلوپکتین میباشد (مجنون حسینی، 1375).

از نظر سطح اراضی زراعی زیر کشت در دنیا، در بین حبوبات، سویا در مقام اول (بیش از 52 میلیون هکتار) قرار دارد (لطیفی، 1372). همچنین، طبق گزارش اداره کل آمار و اطلاعات وزارت کشاورزی در سال زراعی 1385 سطح زیر کشت سویا در ایران حدود 744610 هکتار و در سال زراعی 1388 بیش از 820 هزار هکتار بوده است (لطیفی، 1372).

به دلیل افزایش مصرف سویا در غذاهای صنعتی به ویژه در کشورهای توسعه یافته و مصرف شیر سویا به جای شیر مادر در تغذیه نوزادان، و همچنین به خاطر اهمیت آن در تغذیه دام، کشت این گیاه در بین سایر لگومها بیشتر مورد توجه قرار گرفته است و امروزه در بسیاری مناطق صنعتی آلوده به برخی فلزات سنگین نیز کشت می شود (مجنون حسینی، 1375).

فلزات سنگین خطرناکترین آلایندهها میباشند که در پوسته زمین و رسوبات وجود دارند. بعضی فلزات سنگین مثل روی، نیکل و مس چون بخشی از ترکیبات مهم رنگیزهها و آنزیمها را تشکیل میدهند، جزو عناصر ضروری محسوب میشوند و فقط در غلظتهای بالاتر از نیاز فیزیولوژیکی گیاهان اثرات سمی دارند. ولی بعضی دیگر از فلزات سنگین مانند قلع و سرب که جزو فلزات غیر ضروری محسوب میشوند، حتی در غلظتهای پایین نیز اثرات سمی روی گیاهان دارند و به همین دلایل، فلزات سنگین به عنوان یکی از فاکتورهای تنشزا برای گیاهان محسوب میشوند. گیاهان قادر به کنترل غلظت فلزات سنگین ضروری و همچنین غیر ضروری مثل کادمیوم، جیوه، سرب، سلنیوم و آرسنیک هستند (‍Callahan et al., 2005; Babula et al., 2008‍). کادمیوم یکی از فلزات سنگین غیر ضروری و آلاینده محیط زیست است و به خاطر تحرک بالا و غلظت کم به راحتی از خاک وارد زنجیره غذایی میشود، لذا یکی از خطرناکترین فلزات سنگین در گیاهان محسوب میشود (Choudhury and Panda, 2004).

اسید سالیسیلیک (2- هیدروکسی بنزوئیک اسید)، از ترکیبات فنولی و یکی از هورمونهای گیاهی است که در همه اندامهای گیاهی وجود دارد و هنگامی که سلول، اندامها یا کل گیاه با تنشهای زیستی و غیر زیستی مواجه میشوند غلظت این هورمون افزایش مییابد. بنابراین میتوان اسید سالیسیلیک را به عنوان مولکول پیام رسان داخلی در نظر گرفت که در پاسخهای اختصاصی به تنشهای زیستی و غیر زیستی نقش دارد (El-Tayeb et al., 2006; Krantev et al., 2008). اسید سالیسلیک در تنظیم فرایندهای متفاوت، شامل رشد و نمو گیاه، جوانهزنی بذر، جذب و انتقال یون، توزیع عناصر، سرعت فتوسنتز، هدایت روزنهای، تنفس، گلیکولیز، گلدهی و تولید گرما در گیاهان گرمازا نقش مهمی ایفا میکند (Shi and Zhu, 2008; Murtaza et al., 2010).

اسید سالیسیلیک باعث کنترل بیان ژن و سنتز پروتئینهای تحمل به تنشها میشود. مشخص شده است که بعد از پیامرسانی اسید سالیسیلیک، میزان مولکولهای پروتئین فسفاتاز، MAP کینازها، فاکتورهای رونویسی bZIP و پروتئینهای دارای واحدهای تکراری آنکیرین افزایش مییابد (Klessig et al., 2000; Metwally et al., 2003). فلزات سنگین و مولکولهای پیامرسان مثل جاسمونات، اسید سالیسیلیک، اتیلن و آبسیزیکاسید باعث بیان ژنها و سنتز پروتئینهای تحمل به تنش مثل PvSR2 میشوند. همچنین، فلزات سنگین باعث بیان ژنهای مخصوص تنشهای دیگر میشوند (He et al., 2002; Eckardt, 2003;).

اسید سالیسیلیک همچنین باعث تنظیم رادیکالهای آزاد اکسیژن و آنتیاکسیدانتها میشود. اسید سالیسیلیک به عنوان یک مولکول پیامرسان داخلی با مسیر پیامرسانی رادیکالهای آزاد اکسیژن برهمکنش دارد. به عنوان نمونه، تیمار با اسید سالیسیلیک خارجی باعث تجمع پراکسید هیدروژن در آرابیدوپسیس، تنباکو و خردل میشود (Rao et al., 1997; Zawoznik et al., 2007). لازم به یادآوری است که اگرچه مقادیر بالای رادیکالهای آزاد مخرب بوده و موجب آسیبهای سلولی و حتی مرگ گیاه میشود، اما مقادیر کم رادیکالهای اکسیژنی و مخصوصاٌ پراکسید هیدروژن نقش سیگنالی داشته و مسیرهای دفاعی خاصی همچون سنتز برخی هورمونها نظیر جاسمونات، اسید سالیسیلیک، آبسزیک اسید و اتیلن و یا سنتز یا فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانت را فعال میکند. اسید سالیسیلیک نیز در القای پاسخهای آنتیاکسیداتیو نقش دارد. نشان داده شده که کاربرد اسید سالیسیلیک خارجی و پراکسید هیدروژن باعث القای تحمل بالاتر گیاهان سیبزمینی به دمای بالا میشوند. این نتایج نشان میدهد که اسید سالیسیلیک ممکن است دارای مسیرهای پیامرسانی مشترک با واسطه تشکیل رادیکالهای آزاد اکسیژن باشد. به هر حال حفاظت گیاهان در برابر تنش اکسیداتیو توسط اسید سالیسیلیک با افزایش در آنزیمهای آنتیاکسیدانت مرتبط میباشد و فعالیت این آنزیمها سطح نهایی رادیکالهای آزاد و پراکسید هیدروژن در گیاه را کاهش میدهد (Guo et al., 2007; Wu et al., 2008).

با وجود آنکه پژوهشهای متعددی در زمینه آثار سمی فلزات سنگین بر رشد و متابولیسم گیاهان مختلف انجام شده است، اما اطلاعات اندکی درباره راهکارهای کاهش آسیبهای ناشی از سمیت فلزات سنگین در گیاهان وجود دارد. در این پژوهش نقش اسید سالیسیلیک در برابر تنش ناشی از کادمیوم در گیاهچههای سویا بررسی شده است.

مواد و روشها

بعد از ضد عفونی کردن بذرهای سویا (رقم هیبرید Colombus ×Williams ) با هیپوکلریت سدیم 10% به مدت 5 دقیقه و چندین بار شستشو با آب مقطر، نیمی از بذرها در محلول 5/0 میلی مولار اسید سالیسیلیک و نیمی دیگر در آب مقطر به مدت 6 ساعت (Metwally et al., 2003) خیسانده شدند. سپس بذرها به گلدانهای پلاستیکی حاوی پرلیت منتقل و این گلدانها در اتاقک رشد (مدل GC-1000) در دوره نوری 13 ساعت روشنایی (دمایC ◦28) و 11 ساعت تاریکی (دمایC ◦18) و در شدت نور 7000 لوکس و رطوبت 50% قرار داده شدند. ابتدا، گلدانها با آب مقطر به مدت 4-3 روز و سپس نیمی از گلدانها با محلول غذایی هوگلند (تمام قدرت) حاوی 200 میکرومولار کلرید کادمیوم و نیمی دیگر تنها با محلول غذایی هوگلند (تقریبا 100 میلیلیتر برای هر گلدان) هر دو روز یک بار آبیاری شده و بعد از سه هفته گیاهچهها برداشت شدند. تحقیقات اولیه ما نشان داد که سویا نسبتا مقاوم به کادمیوم بوده و سطوح کمتر از 100 میلی مولار کادمیوم را تحمل میکند. اما غلظتهای بالاتر اثرات منفی مهمی را در رشد و نمو این گیاه دارد.

اندازهگیری وزن تر، خشک و طول ریشه و اندام هوایی

برای اندازهگیری وزن تر ریشه و اندام هوایی، ابتدا ریشه و ساقه گیاهچههای برداشت شده جدا و سپس با ترازو وزن آنها جداگانه برحسب گرم اندازهگیری شد (قبل از اندازهگیری وزن تر ریشه در صورت مرطوب بودن با کاغذ صافی خشک شد). پس از اندازهگیری وزن تر ریشه و ساقه، ریشهها و ساقههای گیاهچههای مربوط به هر گلدان را داخل پاکتهای کاغذی مخصوص گذاشته و برای خشک شدن در آون (مدل SHIMAZCO) به مدت 48 ساعت و در دمای 70 درجه سانتیگراد قرار داده شدند. سپس پاکتها از آون خارج شده و وزن خشک ریشهها و ساقههای داخل هر پاکت، جداگانه با ترازو برحسب گرم اندازهگیری شدند. برای اندازهگیری طول ریشه و اندام هوایی، پس از برداشت گیاهچهها ریشه و ساقه آنها جدا شده و طول هریک از آنها توسط خطکش برحسب سانتیمتر اندازهگیری شد.

اندازهگیری میزان کلروفیل و کاروتنوئیدها

محاسبه میزان کلروفیل و کاروتنوئیدها در برگهای سویا به ترتیب با استفاده از روش Arnon (1949) و Lichtenthaler (1987) انجام شد. مطابق با این روش 1/0 گرم از بافت تر برگ وزن شده و رنگیزهها با استون 80% استخراج شدند. پس از صاف کردن عصاره حاصل با کاغذ صافی، جذب در طول موجهای 470، 645 و 663 نانومتر با اسپکتروفتومتر (مدل6300 JENWAY) خوانده و مطابق با رابطههای زیر میزان رنگیزههای ذکر شده بر حسب میلیگرم در هر گرم وزن تر بافت گیاهی محاسبه شد.

اندازهگیری درصد نشت الکترولیتی غشا در برگ

برای سنجش این شاخص 1/0 گرم از بافت تر برگ از هر تکرار به دقت شسته و در لوله آزمایش درپوشدار محتوی 10 میلیلیتر آب دیونیزه قرار داده شد. این لولهها به مدت 3 ساعت در دمای 30 درجه سانتیگراد در حمام آب گرم قرار گرفتند. پس از 3 ساعت، هدایت الکتریکی آنها با استفاده از EC متر اندازهگیری شد. سپس لولههای محتوی نمونههای برگی به مدت 2 دقیقه در دمای 100 درجه سانتیگراد قرار داده و برای دومین بار، EC آنها پس از سرد شدن اندازهگیری شد. درصد هدایت الکتریکی بیانگر میزان نشت الکتریکی مواد از غشا میباشد که مطابق رابطه زیر قابل محاسبه میباشد. EC1 و EC2، هدایت الکتریکی محلولها به ترتیب قبل و بعد از جوشیدن میباشد (Dionsio-Sese and Tobita, 1998).