الهه عرب1 
، لیلا آهنگر*1 ، عباس بیابانی1
، لیلا آهنگر*1 ، عباس بیابانی1
1- دانشگاه گنبد
چکیده: (303 مشاهده)
مقدمه و هدف: سیاه دانه (Nigella Sativa L.) از خانواده آلالگان (Ranunculaceae)، یکی از آنتی اکسیدانهای مفید طبیعی به شمار می رود که برای روغن تهیه شده از بذرهای آن خواص مختلف دارویی از جمله ضد سرطانی، ضدمیکروبی، ضد فشارخون، ضد دیابت و محافظ کبد و افزایش ایمنی بدن گزارش شده است. سیاه دانه همانند سایر گیاهان دائماً در معرض تنش‌های غیرزیستی و یا زیستی قرار می‌گیرد. عمده ترین تنش های غیرزیستی که گیاهان در معرض آن قرار دارند شامل دمای شدید، خشکسالی، شوری زیاد و فلزات سنگین می باشند. آلودگی زیست محیطی ناشی از فلزات سنگین رو به افزایش می باشد. در بین فلزات سنگین، کادمیوم یکی از سمی ترین عناصر برای موجودات زنده است که به دلیل افزایش مقدار آن در محیط طی دهه های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این عنصر در غلظت های بسیار کم نیز برای اکثر گیاهان سمی است، در حالی که در غلظت های بالاتر از پنج تا ده میکروگرم بر گرم وزن خشک برگ، می تواند منجر به مرگ گیاه شود. وجود این عنصر در محیط رشد گیاهان سبب مسمومیت زیاد از جمله اختلال در روابط آب-گیاه، اختلال در بیوسنتز کلروفیل و تشکیل یون های آزاد می گردد.. لذا اتخاذ روش های مناسب زیست محیطی جهت کاهش و یا حذف تاثیرات منفی و غیرقابل جبران این فلز در کشاورزی ضروری است. پرایمینگ بذر یک روش کارامد برای بهبود عملکرد گیاه با افزایش تحمل گیاه به تنش شناخته شده است. یکی از انواع روشهای پرایمینگ استفاده از مواد شیمیای مانند کیتوزان است. کیتوزان یک ماده غیر سمی و سازگار با محیط زیست است که به دلیل فعالیت آنتی اکسیدانتی در برخورد با آسیب های اکسیداتیو حاصل از تنش محیطی بسیار حائز اهمیت است. بنابراین در این پژوهش به بررسی تاثیر پرایمینگ کیتوزان بر کاهش اثرات مخرب کادمیوم بر خصوصیات جوانه زنی و بیوشیمیایی سیاه دانه پرداخته شد.
مواد و روش ها: در این مطالعه به منظور بررسی تاثیر پرایمینگ کیتوزان در تنش کلریدکادمیوم بر خصوصیات جوانه زنی و بیوشیمیایی سیاهدانه، آزمایشی بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 4 تکرار در پتری های استریل در آزمایشگاه های دانشگاه کشاورزی شهر گنبدکاووس در سال1402 اجرا شد. برای پرایمینگ بذور با غلظتهای مختلف کیتوزان (0/2، 0/4، 0/6، 1/8،0 درصد)، بذرها به مدت 3 ساعت تحت شرایط تاریکی درون محلولهای مورد نظر غوطهور شدند و پس از خشک شدن بر روی بستر کاغذ واتمن در پتری‌ها قرار داده شدند. سپس مقدار 5 میلی لیتر از محلولهای آماده شده با غلظتهای مختلف کلرید کادمیوم (شاهد، 1000،750،500،250میکرو مولار) به آنها اضافه گردید. برای تیمار شاهد از آب مقطر استفاده شد. در نهایت جوانهزنی بذرها به مدت 10 روز در شرایط تـاریکی در دستگاه ژرمیناتور با دمای 1±25 درجه سلسیوس انجام شد. در انتهای آزمایش صفات درصد جوانه زنی، سرعت جوانه زنی، شاخص بنیه گیاهچه، طول ریشهچه و ساقهچه اندازهگیری شد. سپس صفات بیوشیمیایی مانند آنزیمهای کاتالاز، پراکسیداز، فنل، قند محلول و پرولین بعد از 14 روز اندازهگیری شد. تجزیه و تحلیل آماری داده ها با استفاده از نرم افزار SAS 9.1 و MSTAT-C انجام شد.
یافته ها: نتایج تجزیه واریانس حاکی از معنیدار بودن اثرات ساده پرایمینگ با کیتوزان و تنش کادمیوم بر تمامی صفات مورد بررسی بود. همچنین اثرات متقابل پرایمنگ× تنش کادمیوم نیز برای تمامی صفات در سطح 1 درصد معنی دار بود. مقایسه میانگین دادهها نشان داد که با افزایش غلظت کادمیوم درصد و سرعت جوانه زنی، طول ریشهچه و شاخص بنیه بذر به طور معنی داری کاهش یافت به طوریکه بیشترین میزان این صفات در سطح شاهد و 250 میکرومولار کلریدکادمیوم و کمترین میزان این صفات در غلظت 1000 میکرومولار کلریدکادمیوم مشاهده شد. کاربرد کیتوزان به صورت پرایمینگ سبب بهبود صفات جوانه زنی، طول ریشه چه و ساقهچه و شاخص بنیه بذر در تیمارهای 0/2 و 0/4 درصدی کیتوزان نسبت به شاهد شد در حالیکه با افزایش درصد کیتوزان ( 0/8 و 1 درصد) میزان این صفات به طور معنی داری کاهش یافت. نتایج مقایسه میانگین صفات تحت برهم کنش پرایمینگ کیتوزان و کادمیوم نشان داد که به کارگیری پرایمینگ بذر با کیتوزان توانست تا حدودی اثرات منفی تنش کلریدکادمیوم بر صفات درصد و سرعت جوانهزنی، شاخص بنیه و طول ریشهچه و ساقهچه را تقلیل دهد. بهطوریکه بیشترین میزان این صفات در تیمار 0/2 و 0/4درصد کیتوزان و تنش 250 و 500 میکرومولار مولار کادمیوم مشاهده شد. همچنین نتایج مطالعات حاضر نشان داد که افزایش غلظت کلریدکادمیوم سبب افزایش میزان فعالیت آنزیمهایی آنتیاکسیدان از قبیل کاتالاز و پراکسیداز و آنتی اکسیدانهای غیرآنزیمی مانند پرولین و فنل میگردد. بهطوریکه آنزیم پراکسیداز در سطح 750 میکرومولار کلریدکادمیوم (0/0053 میکرومول برگرم بافت تازه) با افزایش 178/2 درصدی نسبت به شاهد و فنل در تیمار 1000 میکرومولار آلودگی با کلریدکادمیوم (3/2 میلی گرم بر گرم عصاره) با افزایش 212/7 درصدی نسبت به شاهد بیشترین سطح فعالیت خود را نشان دادند. استفاده از تکنیک پرایمینگ بذر با کیتوزان، توانست میزان محتوی این پروتئینها را به طور قابل توجهی در گیاهان تحت تنش کادمیوم افزایش دهد. بهطوریکه بیشترین میزان آنزیم پراکسیداز در شرایط 500 میکرومولار کلریدکادمیوم در تیمار پرایمینگ 0/4 درصد کیتوزان (0/0083 میکرومول برگرم بافت تازه) و در شرایط 750 میکرومولار کلرید کادمیوم در تیمار پرایمینگ 0/2 درصد کیتوزان (0082/0 میکرومول برگرم بافت تازه) دیده شد که این میزان به ترتیب حدود 64 و 57/6 درصد بیشتر از شاهدشان بود.
نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که تنش کادمیوم منجر به کاهش شاخصهای جوانهزنی شده و سیستم دفاعی گیاه را تضعیف میکند. گیاه برای مقابله با این تغییرات و کاهش اثرات سوء حاصل از ROSهای تولیدشده، میزان فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان را افزایش داد، اما اثرات نامطلوب کادمیوم تاثیری بازدارنده بر این تغییرات داشت. با این حال کاربرد کیتوزان به شکل پرایمینگ از اثرات مضر کادمیوم ممانعت نموده و منجر به افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان شده و فرآیند جوانهزنی را در برابر سمیت این فلز سنگین محافظت کرد. اگرچه کاربرد تا 0/6 درصد کیتوزان بهبود دهنده این مکانیزمها بود ولی با افزایش غلظت این ماده از اثرات سودمند آن کاسته شد. بر اساس نتایج مطالعه حاضر میتوان اینگونه بیان نمود که کاربرد کیتوزان سبب فعال شدن برخی مکانیسمهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی در گیاه سیاه دانه در رابطه با تنش گردید.
مواد و روش ها: در این مطالعه به منظور بررسی تاثیر پرایمینگ کیتوزان در تنش کلریدکادمیوم بر خصوصیات جوانه زنی و بیوشیمیایی سیاهدانه، آزمایشی بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 4 تکرار در پتری های استریل در آزمایشگاه های دانشگاه کشاورزی شهر گنبدکاووس در سال1402 اجرا شد. برای پرایمینگ بذور با غلظتهای مختلف کیتوزان (0/2، 0/4، 0/6، 1/8،0 درصد)، بذرها به مدت 3 ساعت تحت شرایط تاریکی درون محلولهای مورد نظر غوطهور شدند و پس از خشک شدن بر روی بستر کاغذ واتمن در پتری‌ها قرار داده شدند. سپس مقدار 5 میلی لیتر از محلولهای آماده شده با غلظتهای مختلف کلرید کادمیوم (شاهد، 1000،750،500،250میکرو مولار) به آنها اضافه گردید. برای تیمار شاهد از آب مقطر استفاده شد. در نهایت جوانهزنی بذرها به مدت 10 روز در شرایط تـاریکی در دستگاه ژرمیناتور با دمای 1±25 درجه سلسیوس انجام شد. در انتهای آزمایش صفات درصد جوانه زنی، سرعت جوانه زنی، شاخص بنیه گیاهچه، طول ریشهچه و ساقهچه اندازهگیری شد. سپس صفات بیوشیمیایی مانند آنزیمهای کاتالاز، پراکسیداز، فنل، قند محلول و پرولین بعد از 14 روز اندازهگیری شد. تجزیه و تحلیل آماری داده ها با استفاده از نرم افزار SAS 9.1 و MSTAT-C انجام شد.
یافته ها: نتایج تجزیه واریانس حاکی از معنیدار بودن اثرات ساده پرایمینگ با کیتوزان و تنش کادمیوم بر تمامی صفات مورد بررسی بود. همچنین اثرات متقابل پرایمنگ× تنش کادمیوم نیز برای تمامی صفات در سطح 1 درصد معنی دار بود. مقایسه میانگین دادهها نشان داد که با افزایش غلظت کادمیوم درصد و سرعت جوانه زنی، طول ریشهچه و شاخص بنیه بذر به طور معنی داری کاهش یافت به طوریکه بیشترین میزان این صفات در سطح شاهد و 250 میکرومولار کلریدکادمیوم و کمترین میزان این صفات در غلظت 1000 میکرومولار کلریدکادمیوم مشاهده شد. کاربرد کیتوزان به صورت پرایمینگ سبب بهبود صفات جوانه زنی، طول ریشه چه و ساقهچه و شاخص بنیه بذر در تیمارهای 0/2 و 0/4 درصدی کیتوزان نسبت به شاهد شد در حالیکه با افزایش درصد کیتوزان ( 0/8 و 1 درصد) میزان این صفات به طور معنی داری کاهش یافت. نتایج مقایسه میانگین صفات تحت برهم کنش پرایمینگ کیتوزان و کادمیوم نشان داد که به کارگیری پرایمینگ بذر با کیتوزان توانست تا حدودی اثرات منفی تنش کلریدکادمیوم بر صفات درصد و سرعت جوانهزنی، شاخص بنیه و طول ریشهچه و ساقهچه را تقلیل دهد. بهطوریکه بیشترین میزان این صفات در تیمار 0/2 و 0/4درصد کیتوزان و تنش 250 و 500 میکرومولار مولار کادمیوم مشاهده شد. همچنین نتایج مطالعات حاضر نشان داد که افزایش غلظت کلریدکادمیوم سبب افزایش میزان فعالیت آنزیمهایی آنتیاکسیدان از قبیل کاتالاز و پراکسیداز و آنتی اکسیدانهای غیرآنزیمی مانند پرولین و فنل میگردد. بهطوریکه آنزیم پراکسیداز در سطح 750 میکرومولار کلریدکادمیوم (0/0053 میکرومول برگرم بافت تازه) با افزایش 178/2 درصدی نسبت به شاهد و فنل در تیمار 1000 میکرومولار آلودگی با کلریدکادمیوم (3/2 میلی گرم بر گرم عصاره) با افزایش 212/7 درصدی نسبت به شاهد بیشترین سطح فعالیت خود را نشان دادند. استفاده از تکنیک پرایمینگ بذر با کیتوزان، توانست میزان محتوی این پروتئینها را به طور قابل توجهی در گیاهان تحت تنش کادمیوم افزایش دهد. بهطوریکه بیشترین میزان آنزیم پراکسیداز در شرایط 500 میکرومولار کلریدکادمیوم در تیمار پرایمینگ 0/4 درصد کیتوزان (0/0083 میکرومول برگرم بافت تازه) و در شرایط 750 میکرومولار کلرید کادمیوم در تیمار پرایمینگ 0/2 درصد کیتوزان (0082/0 میکرومول برگرم بافت تازه) دیده شد که این میزان به ترتیب حدود 64 و 57/6 درصد بیشتر از شاهدشان بود.
نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که تنش کادمیوم منجر به کاهش شاخصهای جوانهزنی شده و سیستم دفاعی گیاه را تضعیف میکند. گیاه برای مقابله با این تغییرات و کاهش اثرات سوء حاصل از ROSهای تولیدشده، میزان فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان را افزایش داد، اما اثرات نامطلوب کادمیوم تاثیری بازدارنده بر این تغییرات داشت. با این حال کاربرد کیتوزان به شکل پرایمینگ از اثرات مضر کادمیوم ممانعت نموده و منجر به افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان شده و فرآیند جوانهزنی را در برابر سمیت این فلز سنگین محافظت کرد. اگرچه کاربرد تا 0/6 درصد کیتوزان بهبود دهنده این مکانیزمها بود ولی با افزایش غلظت این ماده از اثرات سودمند آن کاسته شد. بر اساس نتایج مطالعه حاضر میتوان اینگونه بیان نمود که کاربرد کیتوزان سبب فعال شدن برخی مکانیسمهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی در گیاه سیاه دانه در رابطه با تنش گردید.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
اصلاح براي تنش هاي زنده و غيرزنده محيطي
دریافت: 1403/8/13 | پذیرش: 1403/9/13
دریافت: 1403/8/13 | پذیرش: 1403/9/13
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
