بررسی اثر کادمیوم بر شاخص های رشد، پیگمان های فتوسنتزی و برخی پارامترهای بیوشیمیایی گیاه گلرنگ (.Carthamus tinctorius L)

فیزیولوژی محیطی گیاهی

مقاله 4، دوره 11، شماره 44، دی 1395، صفحه 33-43   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

هما محمودزاده^* ؛ مهرنوش امیرگیلکی

گروه زیست شناسی، واحد مشهد، دانشگاه آزاد اسلامی، مشهد، ایران

چکیده

کادمیوم یکی از سمی ترین عناصر برای موجودات زنده می‌باشد و فاقد نقش مثبت زیستی است. به منظور بررسی تاثیر فلز سنگین کادمیوم بر فاکتورهای رشد گیاه گلرنگ (Carthamus tinctorius) آزمایشی در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در محیط باز انجام شد. سطوح مختلف سولفات کادمیوم مورد استفاده در این آزمایش، 150، 300، 450، 600، 750، 900 و 1000 میکرومولار بودند که بصورت محلول به خاک گلدان‌ها اضافه گردید. بر اساس نتایج به دست آمده از پژوهش حاضر، وزن خشک ریشه و ساقه در پاسخ به سطوح مختلف کادمیوم کاهش معنی‌داری نشان داد. در حالی که طول اندام هوایی و سرعت رشد نسبی گیاهان گلرنگ تحت تیمار کادمیوم اختلاف معنی‌داری نداشت. میزان کلروفیل a، b و کلروفیل کل در غلظت‌های بالا کادمیوم کاهش معنی دار نسبت به شاهد داشت. در حالی که میزان ترکیبات کاروتنوئیدی و محتوی نسبی آب برگ گلرنگ با افزایش غلظت کادمیوم نسبت به شاهد تفاوت معنی‌داری نشان نداد. میزان قند‌های محلول در ریشه و ساقه گیاهان گلرنگ مورد تیمار کادمیوم افزایش یافت، اما میزان قندهای نامحلول در اندام‌های ذکر شده روند نزولی داشت. همچنین با افزایش غلظت کادمیوم، میزان کادمیوم بخش هوایی افزایش یافت. در بعضی از سطوح کادمیوم (1000 و 900، 750، 300 میکرومولار) فعالیت آنزیم گایاکول پراکسیداز نسبت به شاهد تفاوت معنی‌داری نشان داد. همچنین فعالیت آنزیم پلی فنول اکسیداز افزایش یافت که در کلیه سطوح نسبت به شاهد معنی‌دار بود و تنها در سطح150 تفاوت معنی‌داری در مقایسه با شاهد نداشت. نتایج این پژوهش نشان داد گلرنگ قادر به جذب کادمیوم در بافت‌های خود می‌باشد و می‌توان از آن جهت گیاه پالایی فلز سنگین کادمیوم استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

پلی فنول اکسیداز؛ قند محلول و نامحلول؛ کادمیوم؛ گلرنگ؛ گایاکول پراکسیداز

مراجع

Abraham, K., Sridevi, R., Suresh, B. and Damodharam, T. (2013). Effect of heavy metals (Cd, Pb, Cu) on seed germination of  Arachis hypogeae. L. Asian Journal of Plant Science and Research. 3(1): 10-12.

Ahmad, I., Akhtar, M.J., Zahir, Z.A. and Jamir, A. (2012). Effect of cadmium on seed germination and seedling growth of four wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. Pakistan Journal of Botany. 44(5): 1569-1574.

Arnon, D.I. (1956). Photosynthesis by isolated chloroplast, Iv, Central concept and comparison of three photochemical reactions. Journal of Biochemistry and Biophysics Acta.  20:440-446.

Bauddh, K., and Singh, P.R. (2011). Differential toxicity of cadmium to mustard (Brassica juncia L.) genotypes under higher metal levels. Journal of Environmental Biology. 32(3): 355-62.

Behtash, F., Tabatabai, S., Malakooti, M., Sorouredin, M. and Ustan, S. (2010). Effect of cadmium and silisium on growth and physiological characters  of Beta vulgaris. Journal of Agricultural Knowledge. 2(1): 53-67.

Bian, Sh. and Jiang, Y. (2008). Reactive oxygen species, antioxidant enzyme activities and gene expression patterns in leaves and roots of Kentucky bluegrass in response to drought stress and recovery. Scientia Horticulturae, 3118 :10-17

Chen, X., Wang, J., Shi, Y., Zhao, M.Q. and Chi, G.Y. (2011). Effects of  cadmium on growth and photosynthetic activities in pakchoi and mustard. Botanical Studies. 52: 41-46.

Gouia, H., Ghorbal M.H. and Meyer, C. (2001). Effect of cadmium on activity of nitrate reductase and on other enzymes of the nitrate assimilation pathway in bean. Plant physiology. 38: 629-638.

Mae- Adam, J.W. and Nelson sharp, C.J. (1992). Peroxidase activity in leaf elongation zone of tall feseue. Journal Plant Physiology. 10: 872-878.

Mishra, S., Srivastava, S.  and Tripathi, P.D. (2006). Phytochelatin synthesis and response of antioxidants during cadmium stress in Baccopa monnieri L.. Journal Plant Physiology and Biochemistry. 44: 25-37.  

Mobin, M. and Khan, N.A. (2007). Photosynthetic activity pigment composition and antioxidative response of two mustard cultivars differing in photosynthetic capacity subjected to cadmium stress. Journal of Plant Physiology. 164: 601- 610.

Raymond, J., Pakariyathanm, N. and Azanza, J.L. (1993). Purification and some properties of poly phenol oxidases from Sunflower seeds. Phytochemistry. 34: 927-931.

Riffat, J., Ahmad, P., Gadgi, K. and Sharma, S. (2007). Antioxidative  response of Lemna polyrrhiza L. to cadmium  stress. Journal of Environmental Biology. 28(3): 583-589.

Sadalio, L.M., Dalurzo, H.C., Gomez, M., Romero- Puertas, M.C. and Del Rio, L.A. (2001). Cadmium-induce changes in the growth and oxidative metabolism of pea plants. Journal of Experimental Botany. 52: 2115-2126.

Safarzadeh, S., Ronaghi, A., Karimian, N., Yasrebi, J. and Emam, Y. (2012). Poisnous effect of cadmium on nitrogen and phosphorous uptake and shoot vegetative characters of seven cultivars of rice. Sciences of Greenhouse Planting. 3(9): 107-117. 

Salt, D.E., Blaylock, M., Kumar, P.B., Dushenkov, V., Ensley, B.D., Chet, I. and Raskin, I. (1995). Phytoremediation: A novel strategy for the removal of toxic metals from the environment using plants. Biotechnology. 13: 468-475.

Shanker, A.K., Djanaguiraman, M., Sudhagar, R., jayarma, K. and Pathmanabhar, G. (2004). Expression of metallothioneins like protein mRNA in sorghum cultivars under chromium (VI) stress. Current Science. 86: 901-902.

Soltani, F., Ghorbanli, M. and Manouchehri, K. (2006). Effect of cadmium on photosynthetic pigments, sugars and malonedealdehyde in canola. Iran Biology Journal. 9(2):134-136.

South, D.B. (1995). Relative growth rate: A Critique. South African Forestry Journal. 173: 43- 48.

Zargari, A. (1989). Medicinal plants. Tehran University Publication.