این پژوهش برای شناسایی توانمندی دو گیاه دارویی آبزی علف چشمه و پونه در پالایش آب های آلوده به فلزات سنگین سرب و کادمیوم و نیز نیترات و فسفات، در آزمایشگاه فیزیولوژی و متابولیت های ثانویه دانشکده کشاورزی دانشگاه رازی به صورت هیدروپونیک در سال 1389 انجام گرفت. این پژوهش به صورت چهار آزمایش جداگانه که هر کدام از این آزمایش ها به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی و با دو فاکتور گیاه در دو سطح (پونه و علف چشمه) و هر کدام از آلاینده های نیترات در سه سطح (50، 100 و 150 میلی گرم در لیتر)، فسفات در سه سطح (5، 10 و 15 میلی گرم در لیتر)، سرب در سه سطح (50، 100 و 150 میلی گرم در لیتر) و کادمیوم در سه سطح (3، 6 و 9 میلی گرم در لیتر) و با سه تکرار انجام شد. برای بررسی اثر تیمارها بر وزن خشک، تجزیه و تحلیل داده ها به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی و با دو فاکتور گیاه در دو سطح و آلاینده ها در 12 سطح به همراه یک شاهد (بدون آلاینده) و با سه تکرار انجام شد. با توجه به این که برای اندازه-گیری روند تغییرات نیترات و فسفات در آب در سه زمان 4، 8 و 12 روز بعد از اعمال این تیمارها نمونه برداری صورت گرفت، به همین دلیل برای تجزیه داده های این قسمت از آزمایش از طرح فاکتوریل-اسپلیت پلات در زمان استفاده شد. فاکتور انتقال سرب برای علف چشمه و پونه به ترتیب 06/0 و 002/0 بود و فاکتور انتقال کادمیوم توسط علف چشمه و پونه به ترتیب 4/0 و 004/0 بدست آمد. علف چشمه نسبت به پونه مقدار بیشتری از سرب و کادمیوم را از ریشه به اندام هوایی انتقال داد در حالی که پونه در انباشت این آلاینده ها در ریشه برتری داشت. همچنین در جریان این آزمایش مشخص شد که دو گیاه به عنوان پالاینده آلاینده های نیترات و فسفات عمل کرده اند (فاکتور انتقال نیترات در علف چشمه 3/1 و در پونه 07/1 و فاکتور انتقال فسفر در علف چشمه و پونه به ترتیب 07/1 و 94/0 بود). دو گیاه پتانسیل بالایی در حذف نیترات و فسفات آب داشتند به گونه ای که کارایی حذف نیترات در دو گیاه در بیشترین غلظت 99 % و کارایی حذف فسفات نیز در غلظت 15 پی پی ام برای پونه 96 % و برای علف چشمه 97 % بود. به طور کلی رفتار علف چشمه و پونه در رابطه با فلز سرب و کادمیوم به صورت تثبیت کننده و برای آلاینده های نیترات و فسفات از نوع استخراج کننده بود.

کادمیوم فلز سنگینی است که برای گیاهان سمی می باشد. مقادیر سمی کادمیوم ممکن است به طور طبیعی در خاک ها وجود داشته باشد یا اینکه به وسیله فعالیتهای صنعتی و معدن کاوی و استفاده از حشره کش ها 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 خاکهای آلوده به کادمیوم، گونه های گیاهی مقاوم دیده می شود که با دو مکانیسم اجتناب و تحمل با سمیت فلز مقابله می کنند. امروزه از تکنیک گیاه پالایی به عنوان یک تکنولوژی و علم جدید جهت پاکسازی اکو سیستم ها از مواد آلاینده مانند فلزات سنگین استفاده می شود. مطالعات قبلی نشان داد cynara scolymus l. و satureja hortensis l. به عنوان گیاهان دارویی مهم به ترکیبات آلی مقاوم هستند. بنابراین این دو گیاه جهت بررسی مقاومت و تحمل آنها نسبت به فلز سنگین کادمیوم و همچنین بررسی اثر کادمیوم بر برخی از پارامترهای فیزیولوژیک انتخاب گردیدند. لذا در این پژوهش اثر غلظت های مختلف کلرید کادمیوم ( 0، 10، 25، 45، 90، 135، 180، 270، 360 و 500 میکرومولار ) ابتدا بر پارامتر های مختلف جوانه زنی بذر ها بررسی شد سپس تیمارهای فوق به مدت چهار هفته در محیط کشت هیدرو پونیک در مرحله چهار برگی بر گیاهان کنگر فرنگی و مرزه اثر داده و پارامترهای رشدی و فیزیولوژیکی و مقدار عنصر کادمیوم تجمع یافته آنها اندازه گیری شد. در بخش دیگر تحقیق تیمار های همزمان (20، 200 و 400 میکرومولار) کادمیوم و غلظت های (25، 250 و 750 میکرومولار) عنصر روی بر روی گیاهان مورد نظر اعمال شد. آزمایش با طرح کاملاً تصادفی و در سه سطح تیمار انجام شد. نتایج نشان داد با افزایش غلظت کادمیوم پارامترهای درصد جوانه زنی، طول ریشه چه و ساقه چه و وزن آنها کاهش می یابد. همچنین با افزایش غلظت کادمیوم در محلول غذایی زیتوده ریشه و ساقه، کلروفیل a و b و کلروفیل کل گیاهان کاهش معنی داری نشان دادند که بیشترین کاهش مربوط به تیمار 500 میکرومولار بود. در حالیکه فاکتورهای پرولین، بخش هوایی، کربوهیدرات محلول و پروتئین های محلول کل افزایش یافتند که این موارد می تواند آثاری از سازوکارهای مقاومت گیاهان در برابر تنش کادمیوم باشد. میزان فلز تجمع یافته در بخش های هوایی و ریشه با غلظت کادمیوم رابطه مستقیمی دارد. هر دو گیاه توانایی تجمع کادمیوم را در بخش های هوایی و ریشه در تمامی غلظت های کادمیوم دارند. بیشترین مقدار فلز تجمع یافته در بخش هوایی در غلظت 500 میکرومولار بودکه در گیاه کنگر فرنگی 24/265 میلی گرم بر گرم وزن خشک و در گیاه مرزه 6/136 میلی گرم بر گرم وزن خشک بود. نتایج نشان داد که کادمیوم و روی بر میزان جذب یکدیگر اثر دارند و به طور کلی می توان گفت که کادمیوم و روی در گیاهان کنگر فرنگی و مرزه برهمکنش مثبت (سینرجیسمی( دارند، یعنی افزایش روی در محلول غذایی بر خلاف انتظار، نه تنها سبب کاهش اثرات نا مطلوب کادمیوم بر فاکتورهای رشد رویشی و فیزیولوژیک نمی گردد، بلکه در برخی شرایط باعث تشدید اثر منفی کادمیوم نیز می گردد. بنابراین گیاهان کنگرفرنگی و مرزه به عنوان گیاهان مقاوم جهت کشت در مناطق آلوده به کادمیوم و بررسی مکانیسم های مقاومت به کادمیوم توصیه می شوند.

پاکسازی مواد آلاینده از خاک ، آب و هوا به وسیله گیاهان انباشت گیاهی گفته می شود. از این تکنولوژی و علم جدید امروزه جهت پاکسازی اکوسیستم ها از مواد آلاینده از جمله علف کش ها استفاده می شود. 2و 4 دی کلرو فنوکسی استیک اسید(2و4- دی) از گروه علف کش های فنوکسی به عنوان یک علف کش پس رویشی برای مهار علف های هرز پهن برگ استفاده می شود. کلودینافوپ- پروپارژیل با نام تجاری تاپیک از علف کش های گروه آریلو فنوکسی می باشد که به عنوان بازدارنده آنزیم استیل کوآنزیم آ کربوکسیلاز (acc ase) عمل می کند و به صورت پس رویشی برای مهار نازک برگ ها استفاده می شود. مطالعات قبلی نشان داده است که cynara scolymus l. وhortensis l. satureja به عنوان گیاهان دارویی مهم به ترکیبات آلی مقاوم هستند. بنابراین این دو گیاه جهت بررسی انباشت و تحمل آن ها نسبت به علف کش های توفوردی و تاپیک و همچنین بررسی اثر این سموم بر برخی از پارامترهای فیزیولوژیک انتخاب گردیدند. لذا در این پژوهش اثر غلظت های مختلف 0، 32/0، 64/0، 92/1، 8/4، 6/9و 2/19(میلی گرم بر لیتر) توفوردی و0، 5/2، 5، 10، 25،50 و100 (میلی گرم برلیتر) تاپیک بر پارامتر های جوانه زنی بررسی شد. سپس تیمار های 0، 25/0، 5/0 ، 75/0 و 1(میلی گرم بر لیتر) توفوردی و 0، 5/2 ، 10، 25 و50 (میلی گرم برلیتر) تاپیک به مدت چهار هفته در محیط کشت هیدروپونیک در مرحله چهار برگی بر گیاهان کنگر فرنگی و مرزه اثر داه شد و پارامترهای رشدی و فیزیولوژیکی و مقدار علف کش جذب شده و تجمع یافته و انتقال یافته آن ها اندازه گیری شد. آزمایش با طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد با افزایش غلظت توفوردی و تاپیک پارامترهای درصد جوانه زنی ، طول ریشه چه و ساقه چه و وزن آن ها کاهش می یابد. همچنین با افزایش غلظت توفوردی و تاپیک در محلول غذایی، زیتوده ریشه و ساقه ،کلروفیل aو bو کلروفیل کل گیاهان کاهش معنی داری نشان دادندکه بیشترین کاهش به ترتیب مربوط به تیمار 1 و 50 ( میلی گرم در لیتر) بود. در حالیکه فاکتور های پرولین بخش هوایی ، کربوهیدرات محلول و پروتئین ها ی محلول کل در اکثر موارد افزایش یافتند که این موارد می تواند آثاری از سازوکارهای مقاومت گیاهان در برابر تنش علف کش ها باشد. میزان علف کش تجمع یافته در بخش های هوایی و ریشه با غلظت علف کش رابطه مستقیمی دارد. هردو گیاه توانایی جذب و انتقال علف کش را در بخش هوایی و ریشه در تمامی غلظت های توفوردی و تاپیک دارند. بیشترین میزان اتنقال توفوردی در بخش هوایی گیاه کنگر فرنگی در غلظتmg.l-1 75/0 بود که به میزان 95/19 میلی گرم در گرم وزن خشک و در گیاه مرزه در غلظت mg.l-1 5/0 بود که به میزان 71/17 میلی گرم درگرم وزن خشک بود. همچنین برای سم تاپیک بیشترین میزان انتقال برای گیاه کنگر فرنگی در غلظت mg.l-1 25 بود که به میزان 98/0 میلی گرم در گرم وزن خشک و در گیاه مرزه در غلظت mg.l-1 50 به میزان 99/0 میلی گرم در گرم وزن خشک بود نتایج نشان می دهد از بین این دو علف کش توفوردی بیشتر از طریق ریشه به اندام هوایی منتقل می شود ولی تاپیک بیشتر از طریق اندام هوایی جذب می شود. و همچنین گیاه کنگر فرنگی و مرزه تفاوت زیادی در انتقال هریک از دو علف کش ندارند. کلمات کلیدی: گیاه پالایی، علف کش ، توفوردی، تاپیک ، کنگر فرنگی ، مرزه