فرآیند و کارکرد گیاهی

---

فلزات سنگین یک مشکل زیست محیطی مهم بوده و سبب نگرانی‌های بسیار جدی به دلیل خصوصیات سرطان‌زایی، تجزیه‌ناپذیری و تجمع بیولوژیکی شده است. بخش عمده‌ای از این مواد توسط گیاهان جذب شده و منجر به غیر‌فعال‌سازی برخی از آنزیم‌ها، ایجاد اختلال در انواع واکنش‌ها، کاهش تولید پروتئین و نیز بسیاری از اعمال سلولی را مختل و رشد و نمو را متوقف می‌سازند. هدف از این تحقیق مطالعه اثرات تیمار ناشی از کلرید جیوه و کادمیوم بر میزان پروتئین کل محلول در برگ، میزان قند محلول، غلظت اسید آمینه‌های پرولین، لیزین و متیونین به همراه آنزیم‌های کاتالاز، پراکسیداز و پلی‌فنل‌اکسیداز بر دو رقم تجن و گنبد گندم می‌باشد. در مرحله سه برگی گیاهچه‌ها با کلرید جیوه در چهار غلظت ۵، ۱۰، ۱۵ و ۲۰ میکرومولار و کلرید کادمیوم در دو غلظت ۲۵/۰ و ۵/۰ میلی‌مولار همراه با شاهد تیمار شدند. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که در دو رقم گنبد و تجن، تیمار کلرید جیوه سبب کاهش معنی‌دار میزان قند محلول و آنزیم پلی‌فنل اکسیداز و افزایش میزان پروتئین کل، پرولین، لیزین و متیونین نسبت به تیمار شاهد گردید. در رقم گنبد با افزایش غلظت کلرید کادمیوم میزان پروتئین کل، قند محلول و لیزین کاهش و مقدار پرولین و متیونین افزایش یافت اما در رقم تجن نتیحه برعکس بود. در نتیجه رقم تجن متحمل‌تر از گنبد می‌باشد. همچنین در رقم گنبد با افزایش غلظت جیوه از فعالیت کاتالاز و پراکسیداز کاسته شد اما در تجن فعالیت این آنزیم‌ها افزایش یافت. با افزایش غلظت کادمیوم فعالیت این آنزیم‌ها نسبت به شاهد کاهش یافت. بنابراین این تحقیق نشان داد که تیمار کلرید کادمیوم و جیوه در حد میکرومولار و میلی-مولار نیز قادر بوده تا مکانیسم‌های دفاعی گیاه را تحریک و گیاه را در مقابل تنش‌ها متحمل‌تر سازد.

---

کم­آبی به­عنوان یکی از عوامل محدود کننده رشد و تولید محصولات زراعی در ایران شناخته شده است. عنصر پتاسیم نقش بسزایی در فعالیت­های حیاتی گیاه داشته و اثرات مخرب ناشی از تنش کم­آبی را مهار می­کند. استفاده از نانوکودها به­منظور کنترل دقیق آزادسازی عناصرغذایی می­تواند گامی موثر در جهت دستیابی به کشاورزی پایدار و سازگار با محیط زیست باشد. هدف از این مطالعه بررسی صفات فیزیولوژیک تحت تأثیر نانوکلات پتاسیم بر میزان تحمل به کم­آبی در گندم است. بدین منظور آزمایشی بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در آزمایشگاه دانشکده علوم دانشگاه محقق اردبیلی در سال ۹۴-۹۵ با سه تکرار اجرا گردید. عامل اول تنش کم­آبی در سه سطح پتانسیل اسمزی ۸-،۴-،۰ بار، عامل دوم شامل دو رقم Rasad و Gascogne و عامل سوم شامل نانوکلات پتاسیم با غلظت­های ۰،۳۵،۶۵ میلی­گرم بر لیتر بود. اعمال تنش در مرحله­ی ۳ تا ۵ برگی صورت گرفت. اولین نمونه­برداری ۵ روز بعد از اعمال تنش کم­آبی توسط پلی­اتیلن گلیکول ۶۰۰۰ و محلول­پاشی نانوکلات پتاسیم روی برگ انجام گرفت. نتایج نشان داد که تنش موجب افزایش فعالیت آنزیم¬های کاتالاز، پراکسیداز، پلی­فنل اکسیداز و آسکوربات پراکسیداز و متابولیت­هایی از جمله قندهای محلول، پرولین و پروتئین کل گردید. رقم کاسکوژن در اکثر صفات اندازه‌­گیری شده در مقایسه با رقم رصد، تغییرات معنی­داری از خود نشان داد، در نتیجه این رقم نسبت به تنش کم­آبی متحمل می­باشد. بطور کلی کاربرد غلظت ۶۵ میلی­گرم بر لیتر نانو کلات پتاسیم موجب کاهش تأثیرات تنش بر صفات مورد اندازه‌گیری شده و در برخی موارد موجب افزایش سازوکارهای دفاعی گیاه در مقابله با تأثیرات مخرب تنش مانند افزایش فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان و متابولیت­های سازگاری گیاه می­گردد. در بین غلظت­های مورد استفاده از تاتوکلات مصرف ۶۵ میلی­گرم بر لیتر بیشترین تاثیر را در سظح تنش ۸- بار داشته و از نظر تاثیر گذاری می­تواند برای کشاورزان قابل توصیه باشد.

---

از آنجایی­که حدود ۲۰ درصد زمین­های زراعی و ۵۰ درصد تولیدات در جهان تحت تنش شوری قرار می­گیرند، در­نتیجه تمام مراحل زندگی گیاه از جوانه­زنی تا تولید دانه را تحت تأثیر قرار می­دهد. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر تنش شوری بر شاخص­های فیزیولوژیک و بیوشیمیایی برخی ارقام گندم است. بدین منظور آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام گرفت. فاکتور اول تنش شوری در سه سطح (شاهد، ۱۰۰ و ۱۵۰ میلی­مولار کلرید سدیم‌) و فاکتور دوم ارقام گندم (میهن، حیدری، سای­سونز و گاسگوژن) بود. گیاهان از مرحله دو تا چهار برگی در معرض تنش قرار گرفتند و برای تیمار شاهد نیز از آب معمولی استفاده شد. نمونه­برداری نیز ۱۴ روز بعد از اعمال تنش، از نمونه­های تیمار و شاهد انجام گرفت. نتایج نشان داد که در بین ارقام مورد مطالعه، تنش شوری موجب کاهش محتوی کلروفیل a، کلروفیل b، کاروتنوئید، پروتئین کل و افزایش پرولین، آنزیم­های آنتی­اکسیدانی (پراکسیداز و پلی­فنل اکسیداز) و وزن تر ساقه و برگ در رقم سایسونز گردید. همچنین تنش شوری بر میزان اسیدآمینه­های لیزین و متیونین تأثیر معنی­داری نداشت. فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدانی سازوکار دفاعی بسیار مهمی محسوب می­شود و افزایش فعالیت آنزیم­های پرکسیداز و پلی­فنل اکسیداز در زمان تنش شوری می­تواند تنش اکسیداتیو را کاهش دهد یا از وقوع آن جلوگیری کند. به­طور­کلی شوری، ارﻗﺎم ﮔﻨﺪم را ﺑﻪ ﻧﺤﻮ ﻣﺘﻔﺎوﺗﯽ ﺗﺤﺖ ﺗﺄﺛﯿﺮ ﻗﺮار داد، زیرا ارقام ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﮑﺎﻧﯿﺴﻢ­ﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﺑـﺎ ﺳـﻤﯿﺖ ﻧﺎﺷﯽ از ﺗﻨﺶ ﺷﻮری ﻣﻘﺎﺑﻠﻪ ﻣﯽ­ﮐﻨﻨﺪ.
 

---

آلودگی محیطی ناشی از فلزات سنگین به­دلیل تجزیه­ناپذیری یک نگرانی اصلی در خاک­های کشاورزی است که امنیت غذایی را تهدید می­کند. کادمیوم و جیوه از جمله دو آلاینده خطرناک و سرطان­زا به شمار می­روند که در اکوسیستم­های طبیعی میزان آن توسط فعالیت­های انسانی افزایش یافته و منجر به کاهش تولید پروتئین، غیر­فعال­سازی برخی از آنزیم­ها، ایجاد اختلال در انواع واکنش­ها و اعمال سلولی و باعث توقف رشد و نمو می­شوند. از آنجایی­که آلوده­شدن زمین­های زراعی با فلزات سنگین از یک طرف منجر به کاهش کیفیت محصولات کشاورزی و از طرف دیگر تهدیدی جدی برای سلامت انسان است، نیازمند توجه بیشتری است. لذا هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر کشت مجدد بذور گندم حاصل از تیمار فلزات سنگین کادمیوم و جیوه بر برخی پارامترهای مورفوفیزیولوژیکی دو رقم گندم است. بدین منظور آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه دانشگاه محقق اردبیلی اجرا شد. فاکتور اول ارقام گندم (مروارید و فلات) و فاکتور دوم تیمارهای آزمایشی شامل کلرید جیوه (با غلظت ۱۰ و ۲۰ میکرومولار)، کلرید کادمیوم (۵/۰ میلی­مولار) و برهمکنش کادمیوم با جیوه در دو سطح (۱۰ میکرومولار جیوه با ۵/۰ میلی­مولار کادمیوم، ۲۰ میکرومولار جیوه با ۵/۰ میلی­مولار کادمیوم) همراه با گیاه­چه­های شاهد بودند. یافته­ها نشان داد که تحت تنش فلز سمی جیوه و برهمکنش کادمیوم با جیوه میزان قند محلول و پروتئین کل، فعالیت آنزیم کاتالاز افزایش یافته اما از فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان پراکسیداز و پلی­فنل اکسیداز در رقم فلات کاسته شد. نتایج بیانگر آن است که بذور حاصل از تیمار برگی کادمیوم، جیوه و برهمکنش این فلزات سنگین و کشت مجدد این بذور می­تواند با تغییر در ویژگی­های فیزیولوژیک بر عملکرد خود تأثیر بگذارد. به­طور کلی رقم مروارید تحت تنش کلرید جیوه و کلرید کادمیوم و برهم­کنش آن­ها، واکنش بهتری نسبت به رقم فلات از خود نشان داد. بنابراین بر­اساس نتایج این آزمایش گلخانه­ای تداوم تحقیقات در شرایط مزرعه ضروری به نظر می­رسد.

---

شوری از مهم­ترین تنش­های محیطی است که گسترش روزافزون آن، رشد و عملکرد گیاهان زراعی را کاهش می­دهد، در این راستا شناسایی ارقام چغندرقند متحمل به تنش شوری جهت بهبود واکنش‌های فیزیولوژیکی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به ‌همین منظور پژوهشی جهت بررسی ویژگی‌های فیزیولوژیکی ژنوتیپ­های چغندرقند تحت تنش شوری در سال ۱۳۹۹ انجام گرفت. این آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کاملاً تصادفی با سه تکرار در دانشگاه محقق اردبیلی تحت شرایط گلخانه‏ای انجام شد. فاکتورهای آزمایش شامل ژنوتیپ‌های مختلف چغندرقند (۹ ژنوتیپ‏) به عنوان فاکتور اول و تنش شوری به عنوان فاکتور دوم در چهار سطح (شاهد و ۴، ۸ و ۱۲ دسی‏زیمنس بر متر) بودند. نتایج نشان داد که اثرات تنش شوری بر محتوای کلروفیل، پروتئین محلول، محتوای پرولین، قندهای محلول و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی (کاتالاز، پراکسیداز و پلی‌فنل ‌اکسیداز) ارقام مختلف چغندرقند معنی‌دار بود. سطوح بالاتر تنش شوری (۱۲ دسی‌زیمنس بر متر) موجب افزایش معنی‌دار پروتئین محلول، محتوای پرولین، قندهای محلول و فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، پراکسیداز و پلی‌فنل‌ اکسیداز نسبت به سایر سطوح تنش شوری و تیمار شاهد شد. در­حالی­که، بیش‌ترین محتوای کلروفیل a، b و کلروفیل کل در رقم شماره ۱۵ و ۴ در تیمار عدم اعمال تنش شوری مشاهده شد. در ژنوتیپ­های مورد مطالعه، ژنوتیپ‌های شماره ۶، ۱۵ و ۲۰ از بیش‌ترین فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در شرایط تنش شوری ۱۲ دسی‌زیمنس بر متر برخوردار بودند. لذا، در سطوح بالاتر تنش شوری، ارقام مقاوم چغندرقند با بهبود محتوای اسمولیت‌های سازگار و فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی از طریق حقظ ساختار غشا از کاهش محتوای رنگدانه‌های فتوسنتزی جلوگیری می‌کنند.

---

ارزیابی تحمل ارقام مختلف گندم به تنش­‌های زیست محیطی، به­ویژه تنش شوری و تأثیر آن در مراحل مختلف رشد بر روی گندم عامل مهمی در انتخاب آن­ها برای کشت در این شرایط تنش است. لذا شناخت سازوکارهای تحمل تنش شوری در گندم به انتخاب ارقام مناسب برای کشت در مناطقی که در معرض این تنش هستند، کمک خواهد ‌کرد. پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر تنش شوری بر روی ارقام متفاوت گندم جهت شناسایی مکانیسم­های دخیل در انتقال پیام دفاعی این گیاه از جنبه بیوشیمیایی و مولکولی مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش به‌­صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی اجرا شد. فاکتورهای مورد بررسی شامل تنش شوری در سه سطح (صفر، ۱۰۰ و ۱۵۰ میلی­مولار کلرید سدیم ‌(NaCl))، شش رقم گندم (قدس، آزادی، ارگ، تجن، فلات و بم) و زمان نمونه­برداری (قبل اعمال تنش، ۷، ۱۴ و ۲۱ روز بعد از اعمال تنش شوری) بود. از مرحله دو برگی به بعد، تنش شوری با نمک طعام اعمال شد و برای تیمار شاهد نیز از آب معمولی استفاده گردید. نتایج نشان داد که با افزایش شدت تنش شوری میزان پرولین، پروتئین کل، لیزین و متیونین افزایش یافت. همچنین تحت ﺗﻨﺶ ﺷﻮری، تجمع پروتئین­ها در ارقام بم، ارگ و فلات بیشتر از ارقام تجن، قدس و آزادی بود. در نتیجه رﻗﻢ­ﻫﺎ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﮑﺎﻧﯿﺴﻢ­ﻫﺎی دفاعی ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﺑـﺎ ﺳـﻤﯿﺖ ﻧﺎﺷﯽ از ﺗﻨﺶ ﺷﻮری ﻣﻘﺎﺑﻠﻪ ﻣﯽ­ﮐﻨﻨﺪ. با توجه به نتایج این پژوهش چنین استنباط می­شود که شوری صفات بیوشیمیایی مورد مطالعه را تغییر داده و از بین ارقام مورد مطالعه رقم ارگ تحمل بیشتری در مقابل تنش شوری نشان داد.