بررسی اثرات کادمیوم بر جوانه زنی، تکوین دانه رست ها، تغییرات کمی و کیفی پروتئین های دانه رست ها در گیاه matthiola chenopodiifolia

چکیده کادمیوم فلزی سنگین است که برای گیاهان سمی می باشد. مقادیر سمی کادمیوم ممکن است به طور طبیعی در خاکها وجود داشته باشد یا اینکه بوسیله فعالیت های صنعتی و معدن کاوی و استفاده از حشره کشها و کودهای کشاورزی وارد خاک شود. این عنصر باعث ایجاد تغییرات ساختاری، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در گیاهان می گردد. با این حال، در بسیاری از خــــاکهای آلوده به کادمیوم، جمعیت ها و گونه هــای گیاهی مقاوم دیده می شود که با دو مکانیسم اجتناب و تحمل با سمیت فلز مقابله می کنند. یکی از گیاهانی که می تواند به طور طبیعی در خاکهای آلوده به فلزات سنگین رشد کند، گیاه matthiola chenopodiifolia می باشد که دارای پتانسیل قابل ملاحظه ای برای جذب سرب و روی در برگهای خود، در شرایط طبیعی می باشد. بر این اساس، این گونه گیاهی جهت تحقیقات بیشتر در زمینه مقاومت آن نسبت به فلز سنگین کادمیوم و نیز ایجاد بهترین شرایط برای حداکثر جذب در آن انتخاب گردید. در ابتدا نمونه های خاک و گیاهی از دو منطقه معدنی آلوده به فلز (ایرانکوه) و غیرآلوده (صفه) در اطراف اصفهان جمع آوری و آنالیز شد. در بخشی از تحقیق اثر غلظت های مختلف کادمیوم (0، 5/12، 25، 5/37، 50، 75، 100و?250 میلی گرم در لیتر) بر درصد جوانه زنی،سرعت جوانه زنی، طول ریشه، وزن خشک گیاهچه های حاصل و شاخص مقاومت ریشه بررسی شد و مشاهده گردید که با افزایش غلظت کادمیوم درصد جوانه زنی،سرعت جوانه زنی، طول ریشه، وزن خشک گیاهچه های حاصل و شاخص مقاومت ریشه در دو جمعیت کاهش معنی داری یافت.در بخش دیگر تحقیق اثر غلظت های مختلف کادمیوم بر این گیاه در شرایط کشت گلدانی (پرلیت) بررسی شد و مشاهده گردید که افزایش غلظت کادمیوم باعث کاهش معنی داری در وزن خشک اندامهای هوایی و ریشه شده و میزان فلز تجمع یافته در بخشهای هوایی و ریشه با غلظت کادمیوم رابطه مستقیمی دارد. بیشترین مقدار فلز تجمع یافته در بخش هوایی در کشت پرلیت در غلظت 75 میلی گرم در لیترکادمیوم بود که در جمعیت ایرانکوه برابر با 7/698 میکروگرم بر گرم وزن خشک و در جمعیت صفه برابر با 618 میکرو گرم بر گرم وزن خشک بود. در شرایط کشت گلدانی (پرلیت) میزان فعالیت آنزیم کاتالاز در ریشه و اندامهای هوایی اندازه گیری شد و نتایج نشان داد که فعالیت این آنزیم در بخش هوایی بسیار بیشتر از ریشه است و همچنین فعالیت آنزیم کاتالاز در هر دو جمعیت ،با افزایش غلظت کادمیوم بطور معنی داری افزایش پیدا کرد. بنابراین بنظر می رسد که آنزیم کاتالاز در دفاع آنتی اکسیدان در گیاه m. chenopodiifolia نقش مهمی رابر عهده دارد. در بخش دیگری از تحقیق میزان پروتئین کل دانه رستهای گیاه m. chenopodiifoliaدرغلظت های مختلف کادمیوم به روش برادفورد اندازه گیری شد و همچنین به لحاظ کیفی، پروتئین کل دانه رست هابه روش الکتروفورز sds- pageبررسی گردید. نتایج نشان داد که میزان پروتئین کل دانه رست ها با افزایش میزان کادمیوم تا غلظت 75 میلی گرم در لیتر،افزایش معنی داری یافت اما غلظت های بالاتر کادمیوم، موجب کاهش میزان پروتئین کل دانه رست هادر این گیاه شد.دربخش انتهایی تحقیق برش دستی و میکروتومی از بخش های ریشه وساقه گیاه m. chenopodiifolia دردو منطقه غیر آلوده(صفه)ومنطقه آلوده به فلز(ایران کوه) انجام شد.بررسی و مقایسه برشها نشان داد که کادمیوم اثرقابل توجهی بر ساختار تشریحی وساختار ریشه و ساقه در جمعیت ایرانکوه نداشته است.همچنین ساختار تشریحی و آرایش دستجات آوندی ساقه و ریشه در دو جمعیت تفاوت چندانی را نشان نمی دهد.بررسی و مقایسه نتایج به دست آمده نشان داد که گیاه m. chenopodiifoliaدارای مقاومت نسبی به کادمیوم می باشد، چرا که توانسته است به خوبی در خاک آلوده ایرانکوه رشد کند. البته این گیاه بیش تجمع دهنده کادمیوم نمی باشد زیرا بالاترین میزان کادمیوم در نمونه های طبیعی 34 میکروگرم بر گرم وزن خشک است, در حالیکه بیش تجمع دهنده کادمیوم این فلز را با غلظت 100 میکروگرم بر گرم وزن خشک تجمع می دهد. همچنین دو جمعیت صفه و ایرانکوه نسبت به کادمیوم رفتار مشابهی دارند و مقاومت نسبی آنها به کادمیوم ذاتی است. بنابراین می توان گفت که گیاه m. chenopodiifolia برای کاستن آلودگی های سرب و کادمیوم در مناطق معدنی مناسب است چرا که بیش تجمع دهنده سرب بوده و تجمع کادمیوم نیز در آن بالا می باشد.