فرآیند و کارکرد گیاهی

---

فلزات سنگین به طور عمده در خاک ها وجود دارند ولی روند صنعتی شدن و گسترش شهرها باعث پراکنده شدن این فلزات در بیوسفر شده است. یکی از روش‌های موثر پاکسازی مکان‌های آلوده به فلزات سنگین تکنولوژی گیاه‌پالایی است. در این تحقیق با کشت گیاهان کیسه چوپان، ذرت، آفتابگردان، ،منداب ، کلزا، تاج ریزی، چلیپای زرد و قدومه بر روی خاک معدنی ایرانکوه قابلیت استقرار، جذب و پالایش فلزات سنگین بررسی شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که گیاه تاج ریزی دارای قابلیت بسیار بالائی برای تجمع روی و سرب بر روی این خاک است (به ترتیب ۸/۱۷۱۶ و ۷۲۴ میلی‌گرم در کیلوگرم وزن خشک). کیسه چوپان در جذب کادمیوم نسبت به بقیه گونه‌ها موفق تر عمل کرده‌است (۳/۳۵ میلی‌گرم در کیلوگرم). منداب و کلزا نیز به دلیل رشد رویشی مناسب، ایجاد بیوماس بالا و تجمع بالای روی، سرب و کادمیوم از جمله گونه‌های مناسب جهت گیاه پالایی در این خاک محسوب می‌شوند. دو گونه آفتابگردان و ذرت در جذب و تجمع دادن فلزات سنگین نسبت به بقیه گونه‌ها موفقیت کمتری داشتند به همین دلیل جهت گیاه پالایی خاک معدنی ایرانکوه مناسب به نظر نمی رسند.

---

گیاه گرمسیری Catharanthus roseus حاوی آلکالوئیدهای با ارزش دارویی مانند وین‌بلاستین و آجمالیسین است. از آنجا که مقدار و الگوی تولید آلکالوئید تحت تاثیر عوامل محیطی مختلفی قرار می‌گیرد، در این مطالعه تاثیر دو عنصر کادمیوم و نیکل بر پارامترهای تولید آلکالوئید بررسی شد. گیاهان در شرایط گلخانه و با استفاده از بستر خنثی پرلیت و محلول غذایی کاشته شدند و در یک طرح بلوک کامل تصادفی با غلظت‌های مختلف کادمیوم و نیکل تیمار شدند. غلظت عناصر کادمیوم و نیکل، کلروفیل و آلکالوئید کل برگ‌ها اندازه‌گیری شد و الگوی باندهای آلکالوئیدها با روش کروماتوگرافی لایه نازک با استفاده از نور ماوراء بنفش و معرف‌های اختصاصی آلکالوئیدها (سریک آمونیوم سولفات و معرف دراژندورف) تعیین شد. نتایج نشان داد که علائم بارز سمیت کادمیوم در گیاه در غلظت ۱۰ و بیشتر از آن و نیکل در غلظت ۵۰ میکرومولار و بالاتر با کاهش محتوای کلروفیل و کلروز بین رگبرگی بروز می‌کند. با افزایش غلظت، محتوای هر دو عنصر و آلکالوئید قابل استخراج افزایش یافت اما در شرایط غلظت بالای کادمیوم غلظت آلکالوئید کاهش یافت. الگوی کروماتوگرافی آلکالوئیدها نیز نشان دهنده بروز تفاوت‌هایی بود. تیمار با کادمیوم و نیکل باعث پیدایش و یا تشدید باندهای آلکالوئیدهای با RF متوسط مانند وینکولیدین و آلکالوئیدهای با RF کم مانند سرپنتین شد. بر این اساس کادمیوم و نیکل با افزایش تولید آلکالوئیدهای فراوانتر، افزایش تجمع برخی از آلکالوئیدهایی که در شرایط عادی به میزان کم در گیاه تولید می‌شوند و همچنین افزایش نسبت محتوای آلکالوئید سلول‌ها به بیوماس، بر افزایش محتوای آلکالوئیدی برگ‌ها اثر دارند.

---

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.

---

تغییرات زیست‌محیطی ناشی از فعالیت‌های انسانی باعث آلودگی اکوسیستم‌های طبیعی و زمین‌های کشاورزی با فلزات سنگینی مثل کادمیوم شده است که از جمله مهم‌ترین آلاینده‌های زیست محیطی به شمار می‌رود. این آزمایش به منظور مطالعه تاثیر کادمیوم و همزیستی میکوریزایی بر پارامتر‌های رشدی و فیزیولوژیکی و همچنین میزان تجمع کادمیوم در گیاه سیاهدانه (Nigella sativa L.) انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی با استفاده از ۴ غلظت فلز کادمیوم (صفر، ۲۵۰، ۷۵۰‌ و ۲۵۰۰ میکرومولار به صورت کلرید کادمیوم در حضور و غیاب قارچ میکوریزا گونه‌ی  intraradices Glomus و با سه تکرار صورت گرفت. دانه‌رست‌ها در مرحله چهار برگی با کلریدکادمیوم، سه بار در هفته تیمار شدند و بعد از ۴۵ روز، برداشت گیاهان جهت سنجش پارامترهای مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی صورت گرفت. نتایج نشان داد که کادمیوم باعث کاهش معنی‌دار شاخص‌های رشدی گردید در حالیکه با افزایش غلظت کادمیوم مقدار پرولین و قند‌های محلول افزایش یافت. همزیستی میکوریزایی به­طور معنی‌داری باعث افزایش شاخص‌های رشدی شد. در گیاهان میکوریزایی مقدار پرولین، قندهای محلول و میزان تجمع کادمیوم به­طور معنی­داری بیشتر از گیاهان غیرمیکوریزایی بود. نتایج نشان داد که میزان کادمیوم منتقل شده از ریشه به بخش هوایی در گیاهان همزیست شده با قارچ کمتر از گیاهان غیر همزیست است. بنابراین با وجود جذب بیشتر کادمیوم در گیاهان میکوریزایی میزان انتقال به بخش هوایی کاهش یافته است. 

---

) در لایه­های سطحی خاک عمدتا ناشی از فعالیت­های صنعتی و معدن­کاری، احتراق سوخت و غیره می­باشد. اگرچه بسیاری از این فلزات از جمله عناصر ضروری برای گیاهان محسوب می­شوند غلظت­های بالای آن­ها سبب بروز سمیت در گیاهان می­گردد. برخی از گیاهان روییده در مناطق معدنی نسبت به تنش مقادیر بالای فلزات سنگین دارای مقاومت می باشند.  داری دارد. با بررسی مقادیر آهن در گونه­توان نتیجه گرفت که برخی از گیاهان روییده در معدن نسبت به تنش آهن مقاوم بوده و از هر دو راهبرد اجتناب و تحمل برای مقاومت در برابر مقادیر بالای آهن استفاده می­<span lang="FA" dir="rtl" times="" new="" calibri="" "times="" roman"="" en-us="" fa"="">کنند.

---

اثرات سلنیوم بر رشد و فعالیت آنتی­اکسیدانی اسپیرولینا پلاتنسیس مورد ارزیابی قرار گرفت. اسپیرولینا پلاتنسیس در محیط کشت زاروک به مدت ۷ روز در معرض سه غلظت متفاوت سلنات (Na_۲SO_۴) (۰ (شاهد)، ۵ و ۱۰ میلی­گرم در لیتر ) قرار گرفت. غلظت ۵ میلی­گرم در لیتر سلنات منجر به رشد اسپیرولینا پلاتنسیس شد، اگرچه در غلظت ۱۰ میلی­گرم در لیتر ، سلنیوم سمی بود. سلنیوم در غلظت ۵ میلی­گرم در لیتر ،فعالیت آنتی­اکسیدان­های آنزیمی (پراکسیداز و کاتالاز) و غیر آنزیمی (کاروتنوئید) را افزایش داد. فنل محلول به­طور معنی­داری در نمونه­های تیمار شده با سلنیوم افزایش یافت. محتوای کلروفیل a و کاروتنوئید در اسپیرولینای تیمار شده با سلنیوم در مقایسه با شاهد تغییر نکرد. آنالیز FTIR نشان داد که طیف­های سلول­های تحت تیمارهای مختلف سلنیوم نسبت به شاهد تغییر معنی­داری نداشت. به علاوه ترکیبات متنوعی مانند اروماتیک، فسفین، الکل­ها و کربوکسیلیک اسید ها در تمام نمونه ها سنتز شد. این نتایج پیشنهاد می کند که سلنیوم در غلظت­های کم اثرات مفیدی روی فیزیولوژی اسپیرولینا پلاتنسیس دارد.

---

گلی در محیط کشت هیدروپونیک، در قالب کاملاً دار و بر محتوای کلروفیل کل غیر معنی­دار بود. همچنین این سطوح تیمار، باعث کاهش اکثر شاخص­های رشدی و فیزیولوژیکی گیاه از به­طور­کلی به نظر می­رسد که گیاه مریم­دارای مقاومت نسبی به سطح پایین تنش مس و حساس به سطوح متوسط و بالای مس می­باشد و به عنوان گیاه مناسب برای گیاه­پالایی مس پیشنهاد نمی­گردد.

---

مسمومیت خاک و آب با مس مشکلات جدی در رشد و تولید گیاهان و سلامتی انسان ایجاد می‌کند. از آنجا که کاربرد برون­‌زای سالیسیلیک اسید می‌تواند اثرات نامطلوب تنش مس را تعدیل نماید. در این تحقیق، به­منظور بررسی تأثیر سمیت مس و سالیسیلیک اسید بر رشد، عملکرد و خصوصیات فیزیولوژیکی خیار، آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه سطح مس ( ۲۳، ۴۷ و ۹۴ میکرو­‌مولار) و دو سطح سالیسیلیک اسید (صفر و ۷۵۰ میکرو­مولار) با سه تکرار تحت شرایط کشت بدون خاک اجرا گردید. نتایج نشان داد که تنش مس حجم ریشه، وزن خشک ریشه، سطح برگ و وزن تر و خشک برگ را به صورت منفی تحت تأثیر قرار داد. بیشترین وزن تر ریشه، وزن خشک برگ و نسبت Fv/Fm در غلظت ۲۳ میکرو­مولار مس هم در تیمار محلول‌­پاشی با سالیسیلیک اسید و هم در تیمار بدون سالیسیلیک اسید به­‌دست آمد. مس در ریشه با شدت بیشتری در مقایسه با ساقه تجمع یافت. فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز با افزایش غلظت مس در محلول غذایی افزایش یافت و بیشترین فعالیت آسکوربات پراکسیداز در گیاهان تغذیه­شده با ۹۴ میکرو­مولار مس به­‌دست آمد و فعالیت آنها در گیاهان تیمار­شده با سالیسیلیک اسید شدیدتر بود در حالیکه فعالیت آنزیم پراکسیداز روند معکوسی نشان داد. حداکثر عملکرد (۵۳۰ گرم در بوته) در غلظت ۲۳ میکرو­مولار مس و تیمار سالیسیلیک اسید حاصل شد. اما کمترین عملکرد (۲۸۲ گرم در بوته) در غلظت ۹۴ میکرو­مولار مس و بدون تیمار سالیسیلیک اسید به­‌دست آمد. بر­اساس نتایج این آزمایش، به­نظر می‌رسد که کاربرد ۷۵۰ میکرو­مولار سالیسیلیک اسید می‌تواند اثرهای منفی تنش مس در غلظت­های‌ ۴۷ و ۹۴ میکرو­مولار بر رشد و پاسخ‌های بیوشیمیایی خیار را تعدیل نماید

---

هدف از این مطالعه، بررسی اثر گونه­های قارچ میکوریزا و فسفر روی شنبلیله در خاک­های آلوده به آرسنیک بود. آزمایش به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در گلخانه دانشگاه زابل اجرا گردید. فاکتور اول چهار گونه میکوریزا (Glomus mosseae،
G. intradices و G. versiform و عدم­کاربرد)، فاکتور دوم سه سطح آرسنیک (صفر، ۱۵ و ۳۰ میلی­گرم در کیلوگرم خاک) و فاکتور سوم دو سطح فسفر (صفر و ۲۰۰ میلی­گرم در کیلوگرم خاک) بودند. در این مطالعه سمیت آرسنیک بر رشد رویشی، تجمع آرسنیک در شاخساره، آرسنیک ریشه، فسفر برگ، نیتروژن برگ، پرولین، کربوهیدرات، شاخص کلروفیل و همچنین درصد کلونیزاسیون ریشه بررسی شد. افزودن آرسنیک به­‌طور معنی­‌داری صفات رویشی، شاخص کلروفیل، غلظت فسفر، نیتروژن برگ و درصد کلونیزاسیون ریشه را کاهش داد. بالاترین سطح آلودگی به­ترتیب سبب افزایش ۹۵، ۹۹، ۳۳ و ۳۲ درصدی آرسینک شاخساره، آرسنیک ریشه، پرولین و کربوهیدرات نسبت به شاهد گردید. کاربرد میکوریزا و فسفر نیز به­جز درصد کلونیزاسیون بر سایر صفات تأثیر معنی­داری داشتند. اثر متقابل آرسنیک و میکوریزا بر وزن تر شاخساره، درصد کلونیزاسیون و تجمع آرسنیک شاخساره و اثر متقابل آرسنیک و فسفر بر وزن تر و خشک شاخساره، وزن تر و خشک ریشه و تجمع آرسنیک در شاخساره معنی‌دار بود. در واکنش به اثرات مخرب آرسنیک G. intradices با کاهش ۲۵ درصدی تجمع آرسنیک نسبت به سایر گونه­ها دارای عملکرد بهتری بود. این آزمایش نشان داد میکوریزا و فسفر نقش تعدیل­کننده بر اثر منفی سمیت آرسنیک بر صفات را دارا بودند و می­توانند از طریق بهبود رشد رویشی در کاهش اثرات منفی تنش آرسنیک مؤثر واقع گردند.

---

گیاه ریحان در برخی از مناطق در زنجان کشت می­شود که آلوده به فلزات سنگین از جمله فلز سمی کادمیوم است. لذا این تحقیق با هدف بررسی میزان انباشت­سازی این فلز در گیاه و اثر آن بر برخی صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی انجام گرفت. بذرها در شرایط کشت هیدروپونیک درون گلدان­هایی حاوی پرلیت و محیط­کشت هوگلند کشت گردیدند و پس از رسیدن به رشد کافی به­مدت دو هفته تحت تیمار کادمیوم نیترات با غلظت­های صفر (شاهد)، ۲، ۴ و ۸ میلی­مولار قرار گرفتند. نتایج نشان داد که وزن خشک ریشه و ساقه، طول ریشه و ساقه و سطح برگ گیاه تحت تنش کادمیوم در همه غلظت­ها نسبت به گیاهان شاهد کاهش یافت. همچنین میزان کلروفیل a، کلروفیل b و کاروتنوئیدها در گیاهان تحت تیمار ۸ میلی­مولار بیشترین کاهش را نسبت به گیاهان شاهد نشان داد. میزان پروتئین­های محلول، پرولین و قند­های محلول در ریشه و اندام هوایی گیاهان تحت تیمار نسبت به گیاهان شاهد افزایش یافت. فعالیت آنزیم کاتالاز در ریشه و اندام هوایی گیاهان تیمار­شده با کادمیوم نسبت به شاهد کاهش یافت در حالیکه فعالیت آنزیم پراکسیداز در همه تیمار­های کادمیوم افزایش نشان داد. میزان کادمیوم تجمع­یافته در ریشه حدود سه برابر مقدار آن در اندام هوایی در تیمار ۸ میلی­مولار بود. به­طور کلی می­توان گفت که گیاهچه­های ریحان با استفاده از افزایش فعالیت پراکسیداز، غلظت پرولین، قند­های محلول و پروتئین­های محلول در برابر تنش ناشی از تجمع فلز سنگین کادمیوم کمی مقاومت نشان می­دهند اما نمی­توانند از ورود مقادیر بالای کادمیوم به ریشه و به­خصوص بخش­های هوایی جلوگیری کنند که این امر موجب آلودگی آنها می­شود.

---

به منظور بررسی تأثیر محلول­پاشی نانوذرات آهن بر بهبود برخی صفات فیزیولوژیک و مورفولوژیک خرفه تحت تنش عنصر سنگین کادمیوم، پژوهشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی و در سه تکرار در سال ۱۳۹۶ انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل شش سطح عنصر کادمیوم (صفر، ۲۵، ۵۰ ، ۷۵، ۱۰۰ و ۱۲۵ میلی­گرم در کیلوگرم خاک از منبع کلرید کادمیوم) و پنج سطح محلول پاشی نانوذرات آهن (صفر، ۲۵/۰، ۵/۰، ۷۵/۰ و ۱ ­گرم در لیتر) بود. نتایج نشان داد برهمکنش نانوذرات آهن و کادمیوم بر صفت سطح برگ، وزن خشک ریشه و پرولین در سطح پنج درصد و بر وزن خشک برگ و شاخص سبزینگی برگ (عدد اسپد) در سطح یک درصد اثر معنی­داری داشت. روند پاسخ سطح برگ با افزایش میزان کادمیوم در سطوح ۰، ۵/۰، ۷۵/۰ و ۱ گرم در لیتر محلول­پاشی نانوذرات آهن به صورت خطی و کاهشی بود اما با محلول­پاشی ۲۵/۰ گرم در لیتر به صورت دوتکه­ایی بیان شد. محلول­پاشی نانوذرات آهن سبب افزایش میزان وزن خشک ریشه تا سطح ۲۵ میلی­گرم در کیلوگرم کادمیوم خاک گردید اما در سطوح بالاتر وزن خشک ریشه با شیب کاهشی همراه بود. در این میان غلظت ۵/۰ گرم در لیتر محلول­پاشی نانوذرات آهن با ۸۰/۳۴ درصد نسبت به شاهد بیشترین تأثیر را در افزایش وزن خشک ریشه داشت. میزان عدد اسپد در هر دو سطح ۵/۰ و ۷۵/۰ تا غلظت ۲۵ میلی­گرم در کیلوگرم کادمیوم خاک به ترتیب ۱۹/۱۱ و ۹۰/۲۸ درصد به نسبت شاهد افزایش یافت. با این وجود در سطوح بالاتر کادمیوم عدد اسپد با روند کاهشی همراه بود. در مجموع، نتایج نشان داد که محلول­پاشی نانوذرات آهن می­تواند تا حدودی در بهبود تحمل به تنش کادمیوم در گیاه خرفه مؤثر باشد.

---

القا‌ی‌ محرک‌های غیرزیستی یکی از‌ راهکارهایی است که با آن می‌توان سبب تغییرات کمی وکیفی متابولیت‌های ثانویه در گیاهان دارویی شد. کادمیوم به عنوان یکی از فلزات سنگین سمی و همچنین محرک های غیر‌زیستی درگیاهان باعث کاهش فتوسنتز، تنفس، متابولیسم کربوهیدرات‌ها و همچنین ایجاد کلروز و کاهش رشد می‌گردد. هدف از مطالعه حاضر بررسی اثر غلظت‌های مختلف کادمیوم‌ بر ‌رشد، محتوای‌ رنگیزه‌های ‌فتوسنتزی، آنتوسیانین، پرولین، کربوهیدرات محلول و احیاء و تولید آتروپین در گیاه داتوره می‌‌باشد. به این منظور گیاه داتوره درگلدان‌های حاوی پرلیت کشت شده سپس گیاهان به مدت ۲ هفته برای پارامترهای فیزیولوژیکی و به مدت ۱۲ هفته برای بررسی میزان آتروپین تحت تیمار غلظت‌های ۰،۱، ۵، ۱۵و۵۰ میلی‌گرم برلیتر کادمیوم قرارگرفتند. براساس نتایج حاصل، با افزایش غلظت کادمیوم رشدگیاه و مقدار ‌رنگیزه‌های فتوسنتزی به طور معنی‌داری کاهش‌ یافت. همچنین مقدار آنتوسیانین، کربوهیدرات محلول واحیاء و پرولین به طور معنی‌داری نسبت به نمونه شاهد به ترتیب تا ۷/۵۶%، ۵/۳۱%، ۵/۴۰% و۷/۶۲% افزایش ‌یافت. همچنین افزایش کادمیوم در محیط‌کشت منجر به افزایش معنی‌دار میزان آتروپین درگیاه گردید. به طور کلی کادمیوم به عنوان یک تنش غیرزیستی منجر به افزایش مکانیسم‌های دفاعی گیاه داتوره از جمله کربوهیدرات‌ها، پرولین، آنتوسیانین وآلکالوئیدهای تروپانی (آتروپین) می گردد.

---

در دهه‌های اخیر وقوع همزمان تنش شوری و فلزات سنگین در مناطق خشک و نیمه‌خشک روند افزایشی داشته و به تهدید فزاینده‌ای برای تولیدات کشاورزی و امنیت‌غذایی انسان تبدیل شده است. کادمیم به عنوان یک فلز سنگین به آسانی جذب گیاه شده و باعث ایجاد اختلال در فعالیت­های فیزیولوژیکی گیاه می‌شود. بر این اساس، این آزمایش گلدانی با هدف بررسی اثر همزیستی با میکروارگانیسم‌های سودمند بر پاسخ ارقام گندم نان (روشن و بهار) و گندم دورم (یاواروس و بهرنگ) به‌ شوری در یک خاک آلوده به کادمیم، بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی اجرا گردید. تیمارهای آزمایشی شامل سه سطح شوری (شاهد، ۷۵ و ۱۵۰ میلی­مولار کلرید سدیم در آب آبیاری) و ۴ سطح تلقیح (عدم تلقیح، تلقیح با دو گونه قارچ میکوریزا شامل  mosseae Funneliformis و Rhizophagus intraradices و تلقیح با باکتریAzotobacter Sp.  بودند. تنش شوری موجب افزایش غلظت کادمیم اندام هوایی، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی، محتوای پرولین، پراکسید هیدروژن و پراکسیداسیون لیپیدی و کاهش وزن خشک اندام هوائی گردید. در ارقام متحمل (روشن و بهرنگ) نسبت به ارقام حساس (بهار و یاواروس) به شوری میزان افزایش غلظت کادمیم اندام هوایی در شرایط شور کمتر ولی میزان افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و محتوای پرولین بیشتر بود. در گیاهان گندم تلقیح شده با قارچ میکوریزا گونه mosseae F. ، گونه Rh. intraradices و باکتریAzotobacter Sp.  در مقایسه با گیاهان تلقیح نشده وزن خشک اندام هوائی (۲۰، ۱۲ و ۷ درصد) و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی کاتالاز (۲۲، ۱۸ و ۱۲ درصد)، پراکسیداز (۳۹، ۳۲ و ۲۰)، آسکوربات پراکسیداز (۶۴، ۵۶ و ۴۷ درصد) بالاتر و غلظت کادمیم اندام هوایی (۲۴، ۱۱ و ۵ درصد) و پراکسیداسیون لیپیدی (۱۴، ۱۰ و ۵ درصد) کمتر بود. در این تحقیق شور شدن خاک موجب افزایش غلظت کادمیم در گیاهان گندم گردید ولی تلقیح گیاهان با قارچ‌های میکوریزا و ازتوباکتر موجب فعال شدن سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی آنزیمی و کاهش پراکسیداسیون لیپیدی و جذب کادمیم از خاک گردید.
 

---

در دو دهه اخیر آلودگی خاک­ها به فلزات سنگین در بسیاری از مناطق زراعی افزایش یافته است. از این­رو برای بررسی اثر تعامل قارچ ریشه و پوترسین بر خصوصیات فیزیولوژیکی، غلظت سرب و عملکرد بالنگوی شهری تحت تنش سرب، آزمایشی فاکتوریل در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه زنجان در سال ۱۳۹۷ انجام شد. آزمایش شامل سرب در چهار سطح (۰، ۳۰۰، ۶۰۰ و ۹۰۰ میلی­گرم در کیلوگرم خاک از منبع نیترات سرب)، قارچ ریشه در سه سطح (عدم تلقیح، Funneliformis mosseae و Rhizophagus intraradices) و پوترسین در سه سطح (۰، ۵/۰ و ۱ میلی­مولار) بود. نتایج نشان داد که در بین سطوح سرب، ۹۰۰ میلی­گرم در کیلوگرم باعث بیشترین کاهش در شاخص سبزینگی، محتوی نسبی آب، ارتفاع، وزن خشک گیاه، طول ریشه و عملکرد دانه شد و نشت یونی، غلظت سرب گیاه، کلونیزاسیون و محتوی پرولین را افزایش داد. در تمام سطوح سرب، هر دو گونه قارچ به ویژه F. mosseae موجب افزایش شاخص سبزینگی، محتوی نسبی آب، ارتفاع، وزن خشک گیاه، طول ریشه و عملکرد و کاهش غلظت سرب گیاه شدند. در تمام سطوح سرب، غلظت ۵/۰ میلی­مولار پوترسین نشت یونی و غلظت سرب گیاه را کاهش و محتوی پرولین، وزن خشک گیاه، عملکرد و کلونیزاسیون را افزایش داد. در تمامی صفات، پوترسین با F. mosseae اثر هم­افزایی داشت ولی فقط غلظت ۵/۰ میلی­مولار با R. intraradices اثر هم­افزایی داشت. به طور کلی، تعامل ۵/۰ میلی­مولار پوترسین با F. mosseae بر رشد گیاه به ویژه در شرایط تنش سرب اثر افزایشی داشت.

---

یکی از روش­های اصلاح و پاکسازی خاک­های آلوده به فلزات سنگین، کاربرد ترکیبات آلی مانند ورمی­کمپوست به­منظور پالایش و یا تثبیت آلودگی است. در این پژوهش اثر ورمی­کمپوست بر قابلیت جذب فلزات سنگین سرب و کادمیوم توسط گیاه آفتابگردان زینتی و اثر این فلزات بر شاخص­های جوانه­زنی و استقرار گیاه مورد بررسی قرار گرفت. این مطالعه در دو آزمایش جوانه­زنی و گلخانه­ای درسال ۹۸-۱۳۹۷ در دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی اجرا شد. در آزمایش اول از غلظت­های ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ میلی­گرم بر لیتر نیترات سرب و کلرید کادمیوم استفاده شد و سپس شاخص­های جوانه­زنی مورد ارزیابی قرار گرفتند. در آزمایش دوم غلظت­های صفر، ۵، ۱۰ و ۱۵ میلی­گرم بر کیلوگرم فلز سرب، غلظت­های صفر، ۴۰۰ و ۶۰۰ میلی­گرم بر کیلوگرم کادمیوم و سطوح صفر، ۱ و ۲ درصد وزنی ورمی­کمپوست به­منظور قابلیت جذب فلزات سنگین توسط گیاه آفتابگران زینتی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج آزمایش اول نشان داد افزایش غلظت فلزات سنگین سرب و کادمیوم سبب کاهش طول ریشه­چه، ساقه­چه و نیز شاخص­های جوانه­زنی مانند شاخص بنیه بذر، شاخص میزان جوانه­زنی و میانگین سرعت جوانه­زنی گردید. نتایج آزمایش دوم نشان داد که با افزایش غلظت سرب و کادمیوم در خاک، رشد رویشی گیاه آفتابگردان زینتی تحت تأثیر قرار نگرفت ولی میزان سرب و کادمیوم خاک، سرب و کادمیوم ریشه و سرب و کادمیوم اندام هوایی افزایش یافت. با افزایش غلظت فلزات سنگین، فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز ۵۰-۳۰ درصد نسبت به شاهد افزایش یافت. ورمی­کمپوست سبب کاهش میزان این فلزات در خاک، ریشه و ساقه گیاه آفتابگردان زینتی شد و این گیاه زینتی را می­توان به­عنوان پالایشگر مناطق آلوده به سرب و کادمیوم معرفی کرد.

---

فلزات سنگین از جمله نیکل در زمره مهمترین آلاینده­ها به شمار می­روند. نیکل یک ریزمغذی ضروری برای گیاهان است. با این وجود با افزایش غلظت نیکل در محیط، مقدار بیش از حد آن در گیاهان تجمع یافته و باعث بروز سمیت می­شود. گیاه­پالایی یک فناوری زیستی است، که از گیاهان برای زدودن و یا کاهش آلاینده­های زیست محیطی استفاده می­شود. در این پژوهش، به منظور ارزیابی پتانسیل گیاه­پالایی و تجمع نیکل، اثرات سطوح مختلف نیکل بر برخی از شاخص­های رشد و نمو گیاهان پونه (Mentha longifolia L.) مورد بررسی قرار گرفت. غلظت­های مختلف نیکل (صفر، ۱۰، ۵۰، ۱۰۰ و ۳۰۰ میلی­گرم بر لیتر) در محیط کشت هیدروپونیک اعمال شد و توانایی گیاه پونه برای تحمل نیکل و اثرات نیکل بر برخی از شاخص­های فیزیولوژیک و مورفولوژیک این گیاه بررسی شد. آزمایش در قالب طرح آماری کاملاً تصادفی انجام گردید. بررسی نتایج نشان داد که با افزایش غلظت نیکل در محلول غذایی، شاخص­های طول ساقه و ریشه، سطح برگ، وزن خشک ریشه و بخش هوایی، محتوای کلروفیل کل، کاروتنوئید، آنتوسیانین و کربوهیدرات محلول در گیاه پونه کاهش یافت درحالی­که غلطت نیکل ریشه و بخش هوایی و پروتئین کل افزایش یافت. به­طورکلی، با بررسی اثر نیکل بر شاخص­های فیزیولوژیک و مورفولوژیک گیاه پونه در این پژوهش، این نتیجه حاصل شد که این گیاه قادر به مقاومت به تنش نیکل نبوده، بنابراین برای گیاه پالایی و زدودن مقادیر مازاد نیکل محیط مناسب نیست. همچنین با توجه به حساسیت این گیاه به نیکل، می­تواند به­عنوان گیاه شاخص آلایندگی نیکل محیط محسوب گردد.

---

تحقیقات در زمینه نانوفناوری به­عنوان یک رشته در حال ظهور، سبب پیشرفت شاخه­های گوناگون فناوری شده است. اگر چه آهن به­عنوان یک عنصر ضروری برای رشد گیاه در نظر گرفته می­شود، اما نقش آن در کاهش تنش­های غیرزیستی به­طور گسترده مورد مطالعه قرار نگرفته است. از این­رو آزمایشی در سال ۱۳۹۷ در گلخانه دانشگاه تحصیلات تکمیلی، صتعتی و فناوری پیشرفته کرمان انجام شد. در این پژوهش اثر نانوذرات Fe_۳O_۴ بر گیاه گوجه­فرنگی در پنج سطح صفر، ۱۰، ۲۰، ۵۰ و ۱۰۰ میلی­گرم در لیتر تحت تنش کلرید کادمیوم (CdCl_۲) با سه غلظت صفر، ۱۰۰ و ۲۰۰ میکرومولار مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد غلظت ۲۰۰ میکرومولار CdCl_۲ در محلول غذایی باعث کاهش معنی­دار وزن خشک اندام هوایی (۵۶ درصد)، وزن خشک ریشه (۵/۶۵ درصد)، طول اندام هوایی (۶/۵۲ درصد)، طول ریشه (۸/۵۶ درصد) نسبت به شاهد گردید. همچنین محتوای MDA و H_۲O_۲ در اندام هوایی و ریشه به­طور معنی­داری نسبت به شاهد افزایش یافت. تغییر فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز (SOD) در اندام هوایی ۴/۲۳۲ درصد (۳/۳ برابر) و در ریشه ۵/۱۴۳ درصد (۴/۲ برابر) نسبت به شاهد بود. اما کاربرد ۲۰ میلی­گرم در لیتر نانوذرات nano-Fe_۳O_۴ به­طور معنی­داری برای رشد گیاه مؤثر بود و از طریق تحریک سازوکارهای دفاعی مختلف توانست سمیت کادمیوم را همراه با کاهش غلظت کادمیوم آزاد در گیاه بهبود بخشد. به­طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که می­توان از اسپری نانوذرات اکسید آهن برای محافظت گیاه گوجه­فرنگی تحت تنش کادمیوم استفاده نمود.

---

آلوده شدن خاک با پساب شهری و صنعتی حاوی فلزات سنگین، یکی از جدی‌ترین مشکلات زیست محیطی است وگیاه پالایی یک روش زیستی و مقرون به‌صرفه جهت حذف فلزات سنگین از خاک و محیط زیست آلوده است. در این راستا انتخاب گیاه مناسب برای گیاه پالایی با توجه به نوع آلودگی، بسیار مهم است. از آن­جایی که علاوه بر مقدار جذب فلزات سنگین، خصوصیات موفولوژیک و فیزیولوژیک گیاهان نیز در بحث گیاه پالایی دارای اهمیت است، لذا آزمایشی با هدف بررسی برخی خصوصیات مورفولوژیک و مؤلفه‌های فلورسانس کلروفیل و محتوای رنگیزه­های فتوسنتزی سه گیاه نخل‌مرداب، وتیور و آلوئه‌ورا تحت تیمار دو نوع پساب شهری و صنعتی طراحی شد. نتایج نشان داد که تیمار‌های پساب شهری و صنعتی باعث ایجاد تغییرات معنی‌داری در تمام پارامترهای مورد بررسی شدند و اثر متقابل پساب و گونه‌گیاهی بر وزن تر ریشه و اندام ‌هوایی، وزن خشک اندام ‌هوایی، F۰، Fm، Fv، کلروفیل a، b و کلروفیل a+b معنی‌دار و برای بقیه مؤلفه‌های ارزیابی­شده معنی‌دار نبود. در مجموع بر­اساس مؤلفه‌های مورد آزمایش در این تحقیق می‌توان گفت که در خاک آلوده به پساب شهری، گیاهان وتیور و نخل‌مرداب و در خاک آلوده به پساب صنعتی، گیاهان وتیور و آلوئه‌ورا بهتر عمل کردند.

---

این پژوهش به منظور بررسی توانایی جذب و انباشت مس و اثر آلودگی آن بر رشد و محتوای عناصر معدنی گیاهان مرتعی خارمریم و افسنطین در شرایط گلخانه انجام شد. در یک آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی، مس در سه سطح صفر (شاهد)، ۱۰۰ و ۲۰۰ میلی­گرم در کیلوگرم به صورت سولفات مس با سه تکرار به گلدان­ها اعمال و سپس بذر دو گیاه کشت شدند. بعد از دو ماه و کامل شدن رشد، گیاهان برداشت شده و ویژگی­های رویشی و محتوای کلسیم، منیزیم، پتاسیم، فسفر، آهن، روی، منگنز و مس در اندام هوایی و ریشه اندازه­گیری شدند. نتایج نشان داد که با آلودگی سولفات مس، رشد اندام هوایی و زیرزمینی افسنطین تحت تأثیر قرار نمی­گیرد اما زیست­توده اندام هوایی به همراه حجم، سطح و طول ریشه خارمریم در غلظت­های بالاتر مس کاهش معنی­داری می­یابد. با افزایش غلظت سولفات مس در خاک، انباشت مس در ریشه هر دو گیاه و در اندام هوایی خارمریم افزایش معنی­داری نشان داد. بیشترین جذب مس با ۵۰/۵۳ و ۷۲/۱۶۸ میلی­گرم در کیلوگرم در اندام هوایی و ریشه خارمریم مشاهده شد. فاکتور انتقال کمتر از یک در هر دو گیاه توانایی آنها را برای تجمع فلز مس در ریشه نشان می­دهد. در سطح آلودگی ۲۰۰ میلی­گرم در کیلوگرم سولفات مس، غلظت پتاسیم در اندام هوایی خارمریم به طور معنی­داری بیشتر از افسنطین بود. افزایش غلظت سولفات مس در خاک، محتوای عناصر کم مصرف در گیاه افسنطین را تحت تأثیر قرار نداده اما موجب کاهش معنی­دار منگنز و روی در اندام هوایی و ریشه خارمریم و افزایش معنی­دار آهن در اندام هوایی خارمریم شد.

---

انباشت فلزات سنگین در سراسر اکوسیستم مشکلات زیست‌محیطی بزرگی است که کیفیت زندگی همه موجودات زنده را تهدید می‌کند. در آزمایشی به صورت فاکتوریل بر مبنای طرح بلوک کاملاً تصادفی، اثر نیتروپروساید سدیم بر پاسخ‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گوجه‌فرنگی تحت تنش نیکل مورد بررسی قرار گرفت. گیاهان گوجه‌فرنگی در دو سطح نیتروپروساید سدیم (صفر و ۱۰۰ میکرومولار) و سه سطح مختلف نیکل (صفر، ۲۵، ۵۰ میکرومولار) همراه با سه تکرار تحت شرایط هیدروپونیک کشت داده شدند. نتایج نشان داد که ۵۰ میکرومولار سولفات نیکل تحت عدم کاربرد نیتروپروساید سدیم به طور قابل‌توجهی باعث کاهش محتوای آب نسبی برگ (۱/۴۳ درصد) در مقایسه با شرایط کاربرد نیتروپروساید سدیم شد. افزایش نشت یونی و مالون دی­آلدهید، به‌عنوان شاخص آسیب اکسیداتیو در گیاهان تحت تنش سولفات نیکل مشاهده شد. در پاسخ به اکسیداتیو ناشی از تنش سولفات نیکل، میزان کلروفیل روندی نزولی و کربوهیدارت و غلظت پرولین نسبت به شاهد روندی صعودی داشتند. کاربرد ۱۰۰ میکرومولار نیتروپروساید سدیم سبب افزایش کلروفیل b (۵۴/۴ درصد) و کلروفیل کل (۵۷/۳ درصد) در شرایط عدم تنش سولفات نیکل نسبت به شاهد شد. فعالیت آنتی‌اکسیدانی، پراکسیداز و کاتالاز در تیمار ۱۰۰ میکرومولار نیتروپروساید سدیم نسبت به گیاهان بدون این ماده به‌ترتیب، ۶۲، ۳۷ و ۳۸ درصد تحت تنش ۵۰ میکرومولارسولفات نیکل افزایش یافت. با توجه به نتایج، نیتروپروساید سدیم در غلظت ۱۰۰ میکرومولار، اثرات منفی تنش نیکل را بر صفات رشدی گیاه گوجه‌فرنگی نظیر تعداد برگ و وزن خشک گیاه با افزایش فعالیت آنتی­اکسیدانی (افزایش فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز) و همچنین تأثیر مثبت تجمع پرولین بر محتوای نسبی آب، کاهش داد، لذا کاربرد این ماده برای گیاه گوجه‌فرنگی تحت رشد در شرایط نیکل توصیه می‌شود.