دانشگاه شیراز- دانشکده علوم
بخش زیست شناسی
پایان نامه کارشناسی ارشد زیست شناسی
گرایش فیزیولوژی گیاهی
بررسی نقش سیلیکون در کاهش اثرات کادمیوم بر رشد گیاهچه گوجه فرنگی(Lycopersicum esculentum)
استاد راهنما:
دکتر ساسان محسن زاده
اساتید مشاور:
دکتر علی مرادشاهی
دکترحمیدرضاکربلایی حیدری
باکوشش:
پریچهره رحیمی
شهریور 1393
اظهارنامه
اینجانب پریچهره رحیمی (9130304) دانشجوی رشته زیست شناسی- علوم گیاهی گرایش فیزیولوژی گیاهی دانشکده علوم اظهار می کنم که این پایان نامه حاصل پژوهش خودم بوده و در جاهایی که از منابع دیگران استفاده کرده ام، نشانی دقیق و مشخصات کامل آن را نوشته ام. همچنین اظهار می دارم که تحقیق و موضوع پایان نامه ام تکراری نیست و تعهد می نمایم که بدون مجوز دانشگاه دستاوردهای آن را منتشر ننموده و یا در اختیار غیر قرار ندهم. کلیه حقوق این اثر مطابق با آیین نامه مالکیت فکری و معنوی متعلق به دانشگاه شیراز است.

نام و نام خانوادگی: پریچهره رحیمی
تاریخ و امضاء:
بررسی نقش سیلیکون در کاهش اثرات کادمیوم بر رشد گیاهچه
گوجه فرنگی(Lycopersicum esculentum)
باکوشش:
پریچهره رحیمی
پايان نامه
ارائه شده به تحصيلات تكميلي دانشگاه به عنوان بخشي
از فعاليت‌هاي تحصيلي لازم براي اخذ درجه كارشناسي ارشد
در رشته‌ي:
زيست شناسي گرايش فيزيولوژي گياهي
از دانشگاه شیراز
شیراز
جمهوري اسلامي ايران
ارزيابي شده توسط كميته پايان نامه با درجه: عالی
دكتر ساسان محسن‌زاده، دانشیار بخش زيست‌شناسي
دكتر علي مرادشاهي ،دانشیار بخش زيست شناسي
دكتر حمیدرضاکربلایی حیدری، دانشیار بخش زيست‌شناسي
دکترهمارجایی، دانشیار بخش زیست شناسی………………………………………………………………………………..
شهریور93
تقدیم به:

پدر ومادر عزیز تر از جانم
و
همسرمهربانم
که دراین راه عاشقانه مرا همراهی کردند.
سپاسگزاري
حمد خدايي را كه سپاس از نعماتش را كليدي براي ذكر و يادش را وسيله‌اي براي فزوني كرمش و دليلي براي شناخت عظمتش قرار داد. از درگاه لطف خداوند متعال به خاطر توفيق انجام اين پژوهش خالصانه تشكر مي‌نمايم.
مراتب سپاس و قدرداني خود را از استاد راهنماي بزرگوار جناب آقاي دكتر محسن‌زاده ابراز مي‌نمايم. بي‌ترديد موفقيت اين تحقيق مرهون تجارب گرانبها و راهنماييهاي ارزشمند آن استاد ارجمند مي‌باشد. از استادان گرانقدر جناب آقاي دكتر مراد شاهی و جناب آقاي دكترکربلایی حیدری به عنوان استاد مشاورین تحقیق، به پاس راهنمايي‌هاي ارزنده ايشان تشكر مي‌نمايم. از استاد عاليقدر سرکار خانم رجایی داور جلسه ، كمال تشكر را دارم. از جناب آقای دکتر وطن پرست نماینده تحصیلات تکمیلی جلسه دفاع، بسیار سپاسگزارم. از كليه دوستان عزيز بخصوص دانشجويان كارشناسي ارشد فیزیولوژی گياهي همدوره و ورودي 90 به پاس محبت و همراهي كه با اينجانب داشتند بسيار تشكر مي‌نمايم. از سرکار خانم ولی فرد وخانم زارع وخانم زمانی(دانشجویان دکتری) به پاس کمکهای ایشان در تدوین این پایان نامه تشکر مینمایم. در پايان لازم مي‌دانم از كليه مسئولين و كاركنان محترم بخش زيست شناسي وتمام کسانی که به نوعی مرا یاری داده اند، تشكر نمايم.
چكيده
بررسی نقش سیلیکون در کاهش اثرات کادمیوم بر رشد گیاهچه
گوجه فرنگی
به وسیله :
پریچهره رحیمی
با گسترش روزافزون صنايع و استفاده از فلزات سنگين، امكان آلودگي محيط زيست و نيز خطر ورود فلزات سنگين به زنجيره غذايي افزايش پيدا كرده است. در اين پژوهش اثر فلز سنگين كادميم بر گياه گوجه فرنگی و تأثير تيمار با عنصر سيليكون در كاهش تنش كادميم از طريق تأثير بر فرایندهای مختلف بيوشيميايي و فيزيولوژيكی گياه مورد مطالعه قرار گرفته است. كشت گوجه فرنگی رقم سانسید در محيط گلخانه و در سه تكرار صورت پذيرفت. اثر غلظت‌هاي مختلف كادميم از طريق اندازه‌گيري ميزان كلروفيل، کاروتنوئید،آنتوسیانین، پتانسیل آنتی اکسیدانی، پرولين، پراكسيداسيون لیپيدهاي غشا دراندام هوایی وریشه، وزن تر اندام هاي هوايي و زيرزميني و مقدار كادميم در اندام هاي هوايي و زيرزميني بررسي شد. نتايج نشان داد كه در تنش فلز سنگین كادميم، مقدار كلروفيل، کاروتنوئید و وزن ترریشه و اندام هوایی به طور معني داري در سطح 05/0 ≥ α كاهش مي‌يابد. همچنين مقدارآنتوسیانین، پتانسیل آنتی اکسیدانی، پرولين، پراكسيداسيون لیپيدهاي غشا دراندام هوایی وریشه و مقدار كادميم در اندام هاي زيرزميني و هوايي به طور معني داري در سطح 05/0 ≥ α افزايش نشان داد. تيمار گياهان تحت تنش با سيليكون، موجب افزایش در مقدار كلروفيل، کاروتنوئید، وزن ترریشه و اندام هوایی،آنتوسیانین و پتانسیل آنتی اکسیدانی در سطح 05/0 ≥ α شد . همچنین مقدارپرولین ، مقدارکادمیم دراندام های هوایی و زیرزمینی، پراكسيداسيون لیپيدهاي غشا دراندام هوایی وریشه به طور معنی داری در سطح 05/0 ≥ αکاهش نشان داد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که سیلیکون می تواند برخی از اثرات مخرب فلز سنگین کادمیم را برگیاه گوجه فرنگی از بین ببرد.
فهرست مطالب
عنوانصفحه
فصل اول :‌ مقدمه

1-1-فلزات سنگين و سميت آنها…………………………………………………………………………1
1-2-كادميم و سميت آن در گياهان عالي……………………………………………………………2
1-3-سيليكون و نقش آن در تنش فلزات سنگين ………………………………………………5
1-4-روش هاي اعمال تنش كادميم در آزمايشگاه ……………………………………………. 6 1-5- گوجه فرنگی…………………………………………………………………………………………….7
1-5-1- مشخصات گياه شناسي و شرايط رشد …………………………………………… 7
1- 5-2- اهميت اقتصادی……………………………………………………………………………8
1-5-3- اهداف پروژه ……………………………………………………………………………….9

فصل دوم: مروري بر پژوهش‌ها
2-1- جذب و انتقال كادميم و تأثير آن بر جذب و انتقال عناصر غذايي در گياه…….11
2-2- تجمع و سميت زدايي كادميم در گياه ………………………………………………………13
2-3- تأثير كادميم بر مراحل متابوليكي گياه …………………………………………………….14
2-4- تأثير كادميم بر فعاليت سيستم هاي آنتي اكسيدانت و مقدار
پراكسيداسيون چربي……………………………………………………………………………………….16
2-5-تأثير كادميم بر تراكم پرولين……………………………………………………………………17
2-6- برطرف كردن كادميم خاك با استفاده از گياهان متراكم كننده …………………18
2-7- نقش سيليكون در كاهش تنش فلزات سنگين ………………………………………..19
فصل سوم: مواد و روش‌ها
3-1- تهيه بذر…………………………………………………………………………………………………22
3-2- مواد لازم برای تنش کادمیم وتیمارسیلیکون …………………………………………..22
3-3-تهیه محیط کشت برای تنش کادمیم………………………………………………………..22
3-3 -1-روش كار………………………………………………………………………………………23
3-4- اندازه گیری وزن تر ساقه و ريشه گياهچه گوجه فرنگی …………………………..23
3-5- اندازه گیری مقدار كلروفيل و کاروتنوئید در برگ گياهچه گوجه فرنگی……23
3-5-1- مواد و محلول هاي مورد نياز ………………………………………………………..24
3-5-2- روش آزمایش………………………………………………………………………………..24
3-6- اندازه گیری مقدار آنتوسیانین در برگ گياهچه های گوجه فرنگی……………..24
3-6-1-مواد و محلولهاي مورد نياز……………………………………………………………….24
3- 6-2- روش آزمايش……………………………………………………………………………..25
3-7- اندازه گیری مقدار اسيدآمينه پرولين در برگ گياهچه گوجه فرنگی ………25
3-7-1- مواد و محلول هاي مورد نياز …………………………………………………………25
3-7-2- تهيه محلول نين هيدرين……………………………………………………………25
3-7-3- روش آزمايش……………………………………………………………………………25
3-8- اندازه گیری مقدار اكسايش ليپيدهاي غشايي برگ وریشه ……………………..26
3-8-1- مواد ومحلولهاي مورد نياز……………………………………………………………..26
3-8-2- روش كار ……………………………………………………………………………………26
3-9-اندازه گیری مقدار پتانسیل آنتی اکسیدانی در برگ گياهچه
گوجه فرنگی………………………………………………………………………………………………….27
3-9-1-مواد ومحلولهاي مورد نياز …………………………………………………………. 27
3-9-2-تهیه عصاره متانولی ……………………………………………………………………27
3-9-3-تهیه محلول استاندارد………………………………………………………………..28
3-9-4-روش کار…………………………………………………………………………………….28
3-10- اندازه گیری مقدار کادمیم برگ و ریشه در گياهچه گوجه فرنگی…………….29
3-10-1-مواد ومحلول های مورد نیاز………………………………………………………29
3-10-2-روش کار………………………………………………………………………………….30
3-11- تجزيه وتحليل آماري داده ها ………………………………………………………………31
فصل چهارم: نتايج
4-1- اثر كادميم و غلظت‌ هاي مختلف سيليكون بر ميزان كلروفيل ……………….33
4-2- اثر كادميم و غلظت ‌هاي مختلف سيليكون بر ميزان كاروتنوئيد…………….34
4-3-اثر كادميم و غلظت‌ هاي مختلف سيليكون بر ميزان
پراكسيداسيون چربي برگ……………………………………………………………………………35
4-4-اثر كادميم و غلظت‌ هاي مختلف سيليكون بر ميزان
پراكسيداسيون چربي ریشه……………………………………………………………………………36
4-5- اثر كادميم و غلظت ‌هاي مختلف سيليكون بر ميزان پرولين برگ……………37
4-6- اثر كادميم و غلظت‌ هاي مختلف سيليكون بر غلظت كادميم
ريشه و اندام هوايي………………………………………………………………………………………..38
4-7- اثر كادميم و غلظت‌ هاي مختلف سيليكون بر وزن تر اندام هوايي …………..39
4- 8-اثر كادميم و غلظت هاي مختلف سيليكون بر وزن تر ريشه‌……………………..40
4-9- اثر كادميم و غلظت ‌هاي مختلف سيليكون بر ميزان آنتوسیانین …………….41
4-10- اثر كادميم و غلظت ‌هاي مختلف سيليكون بر ميزان
پتانسل آنتی اکسیدانی برگ های گیاه……………………………………………………………….42
4-11-آزمایش خاک…………………………………………………………………………………………43
فصل پنجم: بحث
5-1-بررسی اثر کادمیم و غلظت های مختلف سیلیکون بر میزان
كلروفيل و كاروتنوئيد برگ ها………………………………………………………………………..45
5-2- بررسی اثر کادمیم و غلظت های مختلف سیلیکون بر میزان
پراكسيداسيون چربي در برگ ها وریشه…………………………………………………………46
5-3- بررسی اثر کادمیم و غلظت های مختلف سیلیکون بر میزان
پرولين برگ ها………………………………………………………………………………………………47
5-4- بررسی اثر کادمیم و غلظت های مختلف سیلیکون بر میزان
كادميم در ريشه و برگ ها……………………………………………………………………………..47
5-5- بررسی اثر کادمیم و غلظت های مختلف سیلیکون بر میزان
وزن تر اندام هوايي و ريشه…………………………………………………………………………..48
5-6- بررسی اثر کادمیم و غلظت های مختلف سیلیکون بر میزان
آنتوسیانین گیاه……………………………………………………………………………………..49
5-7- بررسی اثر کادمیم و غلظت های مختلف سیلیکون بر میزان
پتانسیل آنتی اکسیدانی گیاه…………………………………………………………………………………49
نتيجه گيري……………………………………………………………………………………………51
پیشنهادات پژوهشی آینده……………………………………………………………………………………52
فهرست منابع ………………………………………………………………………………………………………..53
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 4-1- مقادير كلروفيل تحت تيمار كادميم و غلظت های
مختلف سيليكون………………………………………………………………………………….34
شکل 4-2- مقادير کاروتنوئید تحت تيمار كادميم و غلظت های
مختلف سيليكون ………………………………………………………………………………….35
شکل 4-3-مقادير پراكسيداسيون چربي برگ ها تحت تيمار كادميم
و غلظت های مختلف سيليكون ……………………………………………………………..36
شکل 4-4-مقادير پراكسيداسيون چربي ریشه تحت تيمار كادميم
و غلظت های مختلف سيليكون……………………………………………………………….37
شکل 4-5-مقادير پرولين تحت تيمار كادميم و غلظت‌های مختلف
سيليكون………………………………………………………………………………………………38
شکل 4-6-مقدار غلظت كادميم در اندام زيرزميني و هوایی تحت
تيمار كادميم و غلظت های مختلف سیلیکون…………………………………………….39
شکل 4-7-مقادير وزن تر اندام هوايي تحت تيمار كادميم و
غلظت‌های مختلف سيليكون………………………………………………………………….40
شکل 4-8-مقادير وزن تر ریشه تحت تيمار كادميم و غلظت‌های
مختلف سيليكون ……………………………………………………………………………………..41
شکل 4-9 – مقادير آنتوسیانین تحت تيمار كادميم و غلظت‌های مختلف
سيليكون…………………………………………………………………………………………………42
شکل 4-10 – مقادير پتانسیل آنتی اکسیدانی تحت تيمار كادميم و غلظت‌های
مختلف سيليكون …………………………………………………………………………………….43

فصل اول

1- مقدمه

1-1- فلزات سنگين و سميت آنها
الگوی فعالیت های صنعتی امروزی به آلودگی های زیست محیطی،به ویژه آلودگی بافلزات سنگین منجرمی شود[Chehregani and malayeri, 2007] . آلودگي محيط زيست توسط فلزات سنگين با حفر معادن و فعاليت‌هاي صنعتي در اواخر قرن نوزده و اوايل قرن بيستم ميلادي آغاز شد. با گسترش روزافزون صنايع، افزايش آلودگي فلزات سنگين و مساله مقاومت موجودات زنده به اين سميت موضوعي است كه بطور وسيع در سي سال اخير مورد توجه قرار گرفته است
[Sanita di Toppi and Gabrielli, 1999; Clements et al., 2002].
اين آلودگي ها از منابع روبه افزايش فعاليت هاي انساني هم چون پساب هاي صنعتي، فاضلاب هاي شهري، فعاليت هاي كشتي‌سازي، باقيمانده سموم كشاورزي، زباله‌هاي شهري، عمليات حفر معدن و كودهاي شيميايي وارد آب هاي جاري و خاك ها شده و اثرات سمي خود را بر گياهان، جانوران و ميكروارگانيسم‌هاي خاك اعمال مي‌نمايند
Macfarlane and Burchett, 2001] [.
پنجاه و دو عنصر از نود عنصر موجود در طبيعت فلزات سنگين هستند. در ميان اين فلزات نقره (Ag)، آرسنيك (As)، جيوه (Hg)، كادميم (Cd)، سرب (pb) وآنتیموان (sb) هيچ عملكرد شناخته شده‌اي بعنوان عنصر غذايي در گياهان نداشته و كم و بيش داراي اثر سميت در گياهان هستند [Niess, 1999].
دانش ميان كنش گياهان و فلزات سنگين نه تنها براي حفظ محيط زيست داراي اهميت است بلكه براي كاهش خطرات ناشي از حضور فلزات سنگين در زنجيرة غذايي نيز مهم است. هرساله بیش ازیک سوم افراد کشورهای توسعه یافته به بیماری های ناشی ازمواد غذایی گرفتار می شوند و میزان مرگ ومیرناشی از بیماری های منتج از آلاینده های مواد غذایی، درکشورهای درحال توسعه، سالانه 2/2میلیون نفر گزارش شده است
[Sichul et al., 2007] .
فلزات سنگين از طريق تغذيه انسان از گياهان وارد بدن وي مي شود. سميت فلزات سنگين در بدن انسان شامل صدمه به سيستم عصبي، كبد، كليه‌ها، عروق قلب و بافت استخوان، سرطانزایی و جهش مي‌شود كه در اين ميان سميت كادميم به طور گسترده‌اي مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است. در مورد كادميم تخمين زده شده است كه چنان چه غلظت آن در كليه از 200 ميكروگرم در گرم تجاوز كند اثرات بحراني در بدن ايجاد خواهد شد
[Das et al., 1997].
انتقال كادميم در خون بوسيله گلبول هاي قرمز و پروتئين‌هاي با وزن مولكولي زياد هم چون آلبومين صورت مي‌گيرد. جذب كادميم بوسيله كاتيون هاي دو ظرفيتي و سه ظرفيتي مانند روی (Zn+2) ومنیزیم( Mg+2) كاهش مي‌يابد و در اثر كمبود آهن جذب آن افزايش مي‌يابد [Goyer, 1991].
1-2- كادميم و سميت آن در گياهان عالي
كادميم يك عنصر غيرضروري براي گياه است که مي تواند رشد و تكوين گياه را تحت تأثير قرار ‌دهد. اين ماده در طبيعت بصورت فلز آزاد نيست و اغلب به صورت يك ماده معدني در تركيب با عناصر ديگر همچون اكسيژن (Cadmium Oxide)، كلر (Cadmium Chloride) و گوگرد (Cadmium Sulfide) است [Norberg, 1974].
درگزارشی دیگر[Bingham, 1989] بیان شد که کادمیوم عمدتا به صورت یون فلزی آزاد در محلول خاک وجود دارد فرم قابل جذب کادمیوم توسط گیاه کاملا مشخص نشده است ولی به نظر می رسد که ریشه عمدتا یون فلزی آزادCd+2 را از محلول خاک جذب می کند[Alloway, 1990] . عوامل متعددی درجذب کادمیوم توسط گیاه تاثیردارند، که از آن جمله می توان به غلظت کادمیوم خاک و میزان دردسترس بودن آن، تغییر شکل درحضورموادآلی دیگر، ترشحات ريشه، وجود مايكوريزا PH , خاک ، مواد آلي موجود در خاك، ظرفيت تبادل كاتيوني خاك ،پتانسیل احیاکنندگی، دما وغلظت فلزات دیگراشاره نمود. خاكي كه داراي غلظت كادميم 32/0 الي 1 ميلي مولار در محلول خاك باشد به عنوان يك خاك آلوده متوسط تا بسيار سمي شناخته مي‌شود. [Wagner, 1993]
اين ماده از طريق استخراج معادن فلزي، فاضلاب هاي خانگي و صنعتي، سوزاندن ذغال سنگ، زباله‌هاي خانگي، كارخانه‌هاي سيمان، دود اگزوزها، ساييدگي لاستيك هاي چرخ اتومبيل و نشت روغن هاي صنعتي در خاك هاي حاشيه جاده‌ها و ايستگاه‌هاي توليد برق وارد اكوسيستم مي‌شود [Sanita Toppi and Gabrielli, 1999].
كادميم بعنوان يك آلوده كننده بسيار قوي شناخته شده است كه اين مسأله به دليل سميت شديد آن در غلظت كم و حلاليت بالاي آن در آب است. كادميم جذب عناصر غذايي توسط گياه را تغيير مي‌دهد. اين تغيير مي‌تواند از طريق رقابت با عناصر پتاسيم (K)، منيزيم (Mg)، كلسيم (Ca)، منگنز (Mn)، مس (Cu)، روي (Zn) و نيكل (Ni) باشد. تأثير كادميم بر جذب عناصر ذکر شده يا به دليل ورود كادميم از طريق ناقلين غشايي اين عناصر باشد يا به علت تأثير منفي كادميم بر جمعيت ميكروارگانيسم هاي خاك و تغيير در تحرک عناصر خاك مي‌باشد [Moreno et al., 1999].
كادميم داراي اثرات منفي بر متابوليسم گياه هم چون كاهش جذب عناصر غذايي، ممانعت از فتوسنتز از راه تأثير بر متابوليسم كلروفيل و ساختار كلروپلاست ها، فعاليت فتوسيستم II و آنزيم هاي متابوليسم كربن فتوسنتزي و تغيير در متابوليسم نيتروژن مي‌باشد. این عنصر باعث تغيير در ساختمان چربي‌ها و عملكرد غشاها شده و فعاليت آنزيمي وابسته به غشاها مثل
H +ATPase را تحت تأثير قرار مي‌دهد ونیز موجب بسته شدن روزنه‌ها و كاهش مقدار آب گياه در طولاني مدت مي‌شود. كادميم موجب رشد كمتر و زيست توده كمتر گیاه مي‌شود. صدمه به هسته و تغيير در سنتز RNA از اثرات سوء سميت كادميم است
Liang, 2005; Karantev et al., 2006] [.
سميت كادميم موجب تنش اكسيداتيو مي‌شود كه اين مسأله هم به دليل توليد راديكال هاي آزاد اكسيژن است و هم به دليل كاهش عملكرد سيستم آنتي اكسيدانت آنزيمي و غيرآنزيمي در گياه مي‌باشد
[Somashekariaiah et al., 1992; Gallego et al., 1996; Sandalio et al., 2001]
در سطح مولكولي كادميم با تشكيل باندهاي تيول فلزي و دگرگوني باندهاي سولفيدريل باعث تغيير در ساختمان ثانويه پروتئينها و تغيير در وضعيت اكسيداسيون و احياء سلول مي‌شود. همچنين با دخالت در فرايند انتقال الكترون در كلروپلاست و ميتوكندري موجب افزايش توليد راديكال هاي آزاد و صدمه به پروتئين‌ها، ليپيدها و بيومولكول هاي ديگر مي‌شود [Prasad et al., 2001].
گياهان با شبكه درهمي از مكانيسم هاي فيزيولوژيكي و مولكولي به سميت كادميم پاسخ مي‌دهند كه شامل نگهداري و تجمع فلزات در ديواره سلولي و ترشحات ريشه مي‌باشد. كلات شدن درون سلولي فلزات با اسيدهاي آلي، آمينواسيدها، فريتين‌ها، فيتوكلاتين ها، متالوتيونين ها و انتقال آنها به درون واكوئل از ديگر موارد است. القاي سنتز آنتي‌ اكسيدانت هاي آنزيمي و غير آنزيمي نيز جزء پاسخ هاي دفاعي بيوشيميايي محسوب مي‌شود
[Sanita Toppi and Gabrielli, 1999; Hall, 2002; Cho et al., 2003].
فيتوكلاتين‌ها و متالوتيونين‌ها شناخته شده‌ترين مولكول هاي پروتئيني متصل شونده به فلزات هستند كه غني از سيستئين مي‌باشند. متالوتيونين‌ها توسط ژن بیان میشوند و فيتوكلاتين‌ها بصورت آنزيمي سنتز مي‌شوند [Cobbet and Goldsbrough, 2002] .
امروزه تكنيك هاي بسياري براي رويارويي با تنش فلزات سنگين به كار مي‌رود. براي مثال مي توان استفاده از گياهان متحمل به فلزات سنگين براي پاكسازي محيط (phytoremediation)، استفاده از قارچ مايكوريزا و استفاده از كمپوست را نام برد. تغيير در عناصر غذايي خاك هم چون افزودن سيليكون به عناصر غذايي خاك و هم چنين تيمار كردن بذرها قبل از كاشت و يا حتي تيمار گياه كامل با ساليسيليك اسيد، متيل جالسمونات، اكسيد نيتروژن و پراكسيد هيدروژن از روش هايي است كه در سال هاي اخير به منظور كاهش تنش كادميم در گياهان بسيار مورد توجه قرار گرفته است
[Schutzendubel and Polle, 2002; Liang, 2005; Karantev, 2006; Keramat, 2009; Popova et al., 2009] .
1-3- سيليكون و نقش آن در تنش فلزات سنگين
سيليكون (Silicon) (31درصد) بعد از اکسیژن (49درصد) دومين عنصر فراوان در پوسته زمين است كه غلظت آن 1/0 تا 6/0 ميلي مولار در محلول خاك مي‌باشد. سيليكون در خاك به صورت اكسيدهاي سيليكون يا سيليكات ها وجود دارد. گياهان سيليكون را بصورت سيليسيك اسيد(Si(OH)4 )جذب مي‌كنند [Epstein, 1994].
تجمع سيليكون در گياهان بسته به جنس گياه از 1% تا 10% وزن خشك گياه متفاوت است. رسوب سيليكون در داخل و خارج سلول هاي گياهي به صورت (SiO2.nH2O) است. بيشتر گياهان Si را از راه انتشار و جريان توده‌اي جذب مي‌كنند، اگرچه گياهان تجمع دهنده Si مانند گياهان خانواده گندميان Poaceae و دم اسبيان Equicetaceae قادرند Si را بصورت فعال نيز جذب نمايند. گياهان زيادي به خصوص دولپه‌اي‌ها قادر به تجمع زياد Si در خود نيستند كه اين مسأله مربوط به تراكم متفاوت در ناقلين Si در ريشه گياهان است
[Ma, 2004; Curie and Perry, 2007].
اگرچه Si جزء عناصر ضروري محسوب نمي‌شود اما اثرات مفيد آن بر رشد، تكوين، باروري و افزایش فعالیت آنزیم های ضداکسنده وکاهش میزان 1ROS درسلول های گیاهی و مقاومت به تنش هاي زنده و غيرزنده در جنس هاي مختلف گياهي مشاهده شده است
[Epstein, 1994; Ma, 2004].
سيليكون مي‌تواند به صورت يك لايه در زير اپيدرم برگ ها و يا به صورت اجسام سيليكوني در اپيدرم برگ ها و ساقه، در غلاف برگ ها، در بافت آوندي در دايره محيطيه و آندودرم رسوب كند وگیاه را در برابر از دست رفتن آب به وسیله تعرق کوتیکولی و نیز دربرابرآلودگی های قارچی محافظت می کند. سیلیکون هم چنین دردیواره های سلول های آوند چوبی قرارگرفته واز فرو ریختن آوندها درشرایط تعرق زیاد جلوگیری می کند [Marschner, 1995] .
اين رسوب هاي سيليكوني گياه را در مقابل استرس هاي زنده و غيرزنده محافظت مي‌كند [Hodson , 2005].
سيليكون موجب افزايش تحمل گياه به تنش هاي غيرزنده مثل تنش فلزات سنگين، شوري، خشكي، گرما، UV، عدم تعادل عناصر غذايي مي‌شود
.[Epstein, 1999; Ma, 2004; Richmond and Sussman, 2003]
مهمترين مكانيسم عمل سيليكون در كاهش استرس فلزات سنگين، اتصال باندهاي سيليكون- فلز سنگين در مناطق رسوب سيليكون مثل ديواره سلول هاي ريشه، برگ و ساقه است [Cunha et al., 2008].
1-4- روش‌هاي اعمال تنش‌ كادميم در آزمايشگاه
براي اعمال تنش كادميم از نمكهاي كادميم مثل كلريد كادميم CdCl2 يا نيترات كادميم CdN2O6 استفاده مي‌شود. محيط رشد گياه مي‌تواند:
الف- محيط رشد هيدروپونيك
ب- محيط رشد پرليت(perlit) ، ماسه يا مخلوط پرليت و ماسه
ج- خاك اسيدي

مراحل گياه براي اعمال تنش عبارتند از:
الف- القا تنش در مرحله جوانه زني بذر
ب- القا تنش در مرحله گياهچه
ج- القا تنش در مرحله بلوغ گياه
1-5- گوجه فرنگی

شاخهMagnoliophytaردهMagnoliopsidaراستهSolanalesتیرهSolanaceaeجنسLycopersicomگونهL.esculentum
1-5-1- مشخصات گیاه شناسی وشرایط رشد
گوجه فرنگي گیاهی متعلق به خانواده بادمجانيان يا سيب زميني(Solanaceae) و از جنس گوجه فرنگي (Lycopersicum esculentum) و گونه گوجه فرنگي اهلي (Lycopersicum sp) مي باشد. گوجه فرنگى به طور ذاتى گياهى علفى و چندساله است كه در تمام نقاط جهان اغلب به صورت يكساله كشت مى شود. این گیاه يكي از محصولات ارزشمند سبزي و صيفي در خاورميانه به شمار مي آيد كه پس از سيب زميني از نظر اقتصادي در مقام دوم جهان قرار دارد. خاستگاه اصلي گوجه فرنگي آمريكاي مركزي و جنوبي و به احتمال زياد سواحل غربي آمريكاي جنوبي است. ريشه گیاه گوجه فرنگی عميق و گاهي به طول يک متر مي رسد. ساقه جوان این گیاه علفي ، گرد ، صاف ، شکننده و کرکدار بوده که در اثر مسن شدن گوشه دار و سخت مي گردد ، برگ ها متناوب و مرکب مي باشد. رنگ برگ ها سبز روشن و پشت آن ها معمولا کرکدار است . گل ها دارای 5 گلبرگ زرد رنگ به هم پِیوسته دارد که در انتها از هم جدا هستند . گلبرگ ها برگشته ، پهن و نيزه اي شکل مي باشند . کاسه گل سبز رنگ داراي 5 کاسبرگ بلند و کشيده يا نيزه اي شکل است. پرچم ها 5 عدد با بساک هاي بزرگ که در روي ميله کوتاهي قرار مي گيرد.
ميوه گوجه فرنگي سته و از 2 تا چند حفره تشکيل شده است. ميوه ها گوشتي و داراي تعداد زيادي تخم هاي قلبي شکل است. بذر گوجه فرنگي کوچک، سبک، پهن و سفید رنگ است.
براي تهيه نشا گوجه فرنگي حرارت يکنواختي بين 18 تا 20 درجه سانتيگراد لازم است. و از اين مرجله به بعد حرارت بين 16 تا 18 درجه سانتيگراد در روز و 12 تا 14 درجه سانتيگراد در شب است. هرچه درجه حرارت پایین تر باشد طول مدت جوانه زنی بیشتر است. این گیاه نياز زیادی به آب دارد. کنترل مقدار و زمان آبياري در برقراري تعادل بين رشد رويشي و زايشي گياه و در نتيجه ميزان باروري و کيفيت محصول گوجه فرنگي موثر خواهد بود. گوجه فرنگي احتياج فراواني به نور دارد . کمبود نور به خصوص در ماه هاي زمستان باعث کاهش رشد و نمو گياه شده ، تشکيل گل و رشد ميوه را مختل مي سازد. خاکي که براي اين منظور استفاده مي شود بايد پوک ، قوي و بافت آن شني يا شني لومي بوده و زهکشي در آن به خوبي انجام می گيرد ]تولایی، 1387. هاشمی و میدانی ،1376.راحمی، 1373[.
1-5-2-اهمیت اقتصادی وتغذیه ای
طبق آمار معاونت بهبود امور توليدات گياهي وزارت جهاد كشاورزي، سطح زير كشت گوجه فرنگي فضاي باز ايران در سال 1387در حدود000 147هكتار، ميزان برداشت300.000 ,5تن و ميانگين برداشت در هكتار 36 تن مي باشد. ايران پس از كشورهاي آمريكا، ايتاليا و چين رتبه سوم توليد گوجه فرنگي را به خود اختصاص داده است . این گیاه یکی از محصولات غذایی پرمصرف در سراسر جهان است ]تولایی،1387[ . نتايج حاصل ازمطالعات نشان داده است كه گوجه فرنگي و محصولات آن نقش حفاظتي مهمي را در برابر اشكال مختلف سرطان، به ويژه سرطان پروستات و بيماري هاي قلبي-عروقي ايفا مي كنند. ميوه گوجه فرنگي منبع مهمي ازآنتي اكسيدان ها ست كه انواع مهم آن شامل رنگدانه هاي كاروتنوئيدي به ويژه ليكوپن، آسكوربيك اسيد و ترکیبات فنولی است. [Jagadeesh et al., 2009]
1-5-3- اهداف پروژه:
-بررسی اثرکادمیوم بر رشد گیاهچه گوجه فرنگی
بررسی اثرسیلیکون درکاهش اثرات سوء کادمیوم-
-بررسی برخی خصوصیات فیزیولوژیکی (پرولین،کلروفیل، آنتی اکسیدان،…) گیاهچه گوجه فرنگی در شرایط شاهد و تنش
فصل دوم
2- مروری برپژوهش ها
2-1- جذب و انتقال كادميم و تأثير آن بر جذب و انتقال عناصر غذايي در گياه
جذب كادميم از طريق سيستم ريشه‌اي بستگي به فاكتورهاي خاك مثل pH، حضور مواد آلي، ظرفيت تبادل كاتيوني، دما و حضور فلزات ديگر دارد
[Greger and Landberg, 1999 ; Benavides et al.,2005].
اسيدي شدن ريزوسفر و ترشح كربوكسيلات‌ها توسط ريشه باعث افزايش تجمع فلزات مي‌شود [Clements et al., 2002].
Street و همكاران در سال 1977 اعلام كردند كه جذب كادميم در ذرت در خاك هاي اسيدي با افزايش مواد آلي كاهش مي‌يابد. همچنین Liang و همکاران درسال 2006 اعلام کردندکه کادمیوم درpH اسیدی تجمع می یابد و سیلیکون با بالا بردن pHازحرکت به سمت بالای کادمیوم جلوگیری می کند. حركت كادميم همانند ساير فلزات از محلول خاك به ديواره سلولي، بصورت غيرفعال، توسط پديده انتشار و جريان توده‌اي صورت مي‌گيرد. به دليل باردار بودن يون هاي



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه ارشد

پاسخ دهید