Plant Process and Function

fa بررسی برهمکنش روی و مس بر تجمع عناصر، آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی، رنگیزه‌های فتوسنتزی و مالون دی‌آلدهید در گیاه ریحان (Ocimum basilicum) An investigating of the interaction of zinc and copper on the accumulation of elements, antioxidant enzymes, photosynthetic pigments and malon dialdehyde in basil (Ocimum basilicum) تنش فلزات سنگین Toxic ions stress پژوهشي Research روی و مس از عناصر ضروری برای رشد و نمو گیاهان هستند. این دو عنصر در غلظتهای بالا بهعنوان فلز سنگین عمل کرده و باعث تنش اکسیداتیو میشوند. هدف این تحقیق بررسی اثر این عناصر بر گیاه ریحان با نام علمی  Ocimum basilicumاز گیاهان مهم دارویی و غذایی است. دراین مطالعه بذرهای گیاه در گلدانهای حاوی کوکوپیت و پرلیت کاشته و در مرحله چهار برگی تحت تیمار غلظتهای صفر، 350 و 550 میکرومولار سولفات روی و صفر، 20 و 40 میکرومولار سولفات مس در سه تکرار قرار گرفتند. پس از یک ماه تیمار تجمع این عناصر میزان پرولین، قند محلول، پروتئین کل، رنگیزه‌های فتوسنتزی و میزان مالون ‌دی‌آلدهید، تعداد و سطح برگ بررسی شد. نتایج نشان داد اثر سطوح مختلف غلظت‌های مس و روی بر درصد جوانه‌زنی، تعداد برگ و طول ساقه گیاه ریحان از نظر آماری معنی‌دار نبود. اما با افزایش توأم فلز روی و مس وزن تر و خشک ریشه و ساقه بهترتیب تا 540/۰، 12۰/0، 182/۰ و 160/۰ گرم و سطح برگ گیاه تا 172/۶ سانتیمتر مربع در تیمار ۴۰ میکرومولار سولفات مس بدون روی همچنین محتوی مالون‌ دی‌آلدهید (187/۰ میکرومول بر گرم) و پرولین در غلظت ۵۵۰ میکرومولار روی همراه با هر دو غلظت مس، میزان قند محلول، پروتئین کل در غلظت ۵۵۰ میکرومولار روی همراه با ۴۰ میکرومولار مس افزایش یافت. تیمار مس و روی از نظر آماری بر فعالیت آنزیم‌های پراکسیداز و کاتالاز تأثیر معنی‌داری نداشت. میزان رنگیزه‌های فتوسنتزی در غلظتهای بالای روی و مس کاهش یافت به ‌طوریکه میزان کلروفیل کل به 79/۹ میلی‌گرم بر گرم رسید. با افزایش غلظت مس و روی در محیط تجمع این عناصر در ریشه و ساقه افزایش یافت. البته تجمع در ریشه در مقایسه با اندام هوایی بیشتر بود. افزایش سطوح بالای روی و مس در محیط باعث کاهش میزان تجمع مس در ساقه و ریشه و روی در ساقه گردید که تأییدکننده وجود برهمکنش بین دو عنصر است. افزایش هر یک از این دو عنصر در محدوده غلظتهای ذکرشده تأثیر نامطلوب بر این گیاه ندارد اما بر همکنش آنها میتواند تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در گیاه داشته باشد. بر این اساس غلظت بهینه این دو عنصر در گیاه ریحان ۳۵۰ میکرومولار همراه با دو غلظت مس بهنظر میرسد. Zinc and copper are essential elements for plant growth and development. These two elements act as heavy metal in high concentrations and cause oxidative stress. The aim of this study was to investigate the effect of these elements on (Ocimum basilicum). This plant is an important herb of medicine and nutrition.  In this study, seeds were planted in pots containing cocopeat and perlite and the four-leaf seedlings were treated with zinc sulfate at of 0, 350 and 550 micro-molar concentrations and 0, 20 and 40 micro-molar copper sulfate in three replications. After a month, accumulation of the elements including, proline, soluble sugars, total proteins, photosynthetic pigment and malon dialdehyde contents, leaf area, number of leaves were investigated. The results showed that different concentrations of copper and zinc effects were not significant on germination percentage, number of leaves and stem length. However with increasing zinc and copper, the fresh and dry weight of the root, stems were up to 0.540, 0.120, 0.182 and 0.160 grams and the leaf area of the plant was up to 172.6 square centimeters in 40 micromolar of copper sulfate without zinc. Also, the content of malon dialdehyde (0.187 μMol/g) and Proline at a concentration of 550 micromolar of zinc with both concentrations of copper, the amount of soluble sugar, total protein at a concentration of 550 micromolar of zinc and 40 micromolar of copper increased. Antioxidant enzymes (catalase and peroxidase) did not activate these concentrations. The amount of photosynthetic pigments decreased at high concentrations of zinc and copper so that the total chlorophyll content turned to 79.9 mg/g. With increased concentrations of copper and zinc in the medium, copper and zinc accumulation increased in the root and shoot. Of course, the accumulation in the roots was more than the shoot. Increasing the high levels of zinc and copper in the medium reduced the amount of copper accumulation in the stem, root and zinc in the stem which confirms the existence of interaction between two elements. Increasing each of these two elements within the range of mentioned concentrations did not have an adverse effect on this plant. But their interactions had physiological and biochemical changes in the plant. Accordingly, the optimal concentration of these two elements in a basil was zinc at 350 μm with two concentrations of copper. پروتئین کل, پرولین, ریحان, قند محلول, کلروفیل, مالون دی آلدهید Chlorophyll, Malondialdehyde, Ocimum basilicum, Proline total protein, Soluble sugars 339 358 http://jispp.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-659-3&slc_lang=fa&sid=1 Sedigheh Saljougi صدیقه سلجوقی saljughi@gmail.com No Department of Biology, Falavarjan branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran گروه زیست شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد فلاورجان، اصفهان monireh ranjbar منیره رنجبر ranjbar@iaufala.ac.ir Yes Department of Biology, Falavarjan branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran گروه زیست شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد فلاورجان، اصفهان