بررسی اثر غلظتهای مختلف کلرید کادمیوم بر تنش اکسیداتیو گیاه بادرنجبویه تحت شرایط درون شیشه‌ای

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر

2 دانشگاه شهر کرد

3 گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاوری، دانشگاه ملایر

4 گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه ملایر، ایران

چکیده

در این مطالعه اثر غلظت‌های مختلف کلرید کادمیوم (0، 10، 20 و 40 میکرومولار) بر شاخص‌های بیوشیمیایی گیاه بادرنجبویه مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از ساقه‌های گیاه بادرنجبویه که در شرایط استریل بر روی محیط کشت موراشیگ و اسکوگ (1/2 MS) تکثیر یافته بود استفاده شد. ساقه گیاهچه‌های دوماهه در محیط کشت مایع (1/2 MS) حاوی غلظت‌های مختلف کلرید کادمیوم کشت گردید. پس از گذشت یک هفته، نمونه‌برداری از آن‌ها جهت انجام آزمایش‌ها صورت گرفت. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده در این مطالعه وزن تر ساقه‌های کشت شده در غلظت‌های 10 و 20 میکرومولار کلرید کادمیوم نسبت به شاهد افزایش پیدا کرد. این فلز سنگین به‌طور معنی‌داری سبب کاهش مقدار کلروفیل a، b وکارتنوئیدها شد در حالیکه میزان کلروفیل کل تنها در غلظت 40 میکرومولار نسبت به شاهد کاهش پیدا کرد. همچنین کادمیوم به‌طور معنی‌داری سبب افزایش میزان پراکسید هیدروژن H2O2 در تمامی غلظت‌های تیمار شد. در بین آنزیم‌های آنتی اکسیدان مورد بررسی، کلرید کادمیوم موجب افزایش فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و سوپر اکسید دیسموتاز شد. میزان مالون دی آلدئید در تمامی غلظت‌های تیمار افزایش پیدا کرد اما در غلظت 40 میکرومولار این افزایش نسبت به شاهد معنی‌دار نبود. کلریدکادمیوم موجب کاهش جذب مولیبدن و آهن شد. از طرفی باعث افزایش جذب منگنز و روی گردید. بنابراین می‌توان نتیجه‌گیری کرد که احتمالاً کلرید کادمیوم در ساقه‌های بادرنجبویه باعث تجمع ترکیباتی مثل پراکسید هیدروژن شد که به‌عنوان یک مولکول پیام‌رسان باعث القای دفاع آنتی‌اکسیدانی گردیده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of different concentrations of cadmium chloride on oxidative stress in shoot cultures of lemon balm

نویسندگان [English]

  • Sayyedeh Razieh Nourbakhsh Rezaei 1
  • Majid Rostami 3
  • Mohammad Abdoli 4
1 Graduate of Master of Plant Production, Faculty of Agriculture, Malayer University
3 Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, Malayer University
4 Department of Agriculture, Faculty of Agriculture, Malayer University
چکیده [English]

Background and Objectives
Melissa officinalis is a medicinal plant belonging to the Lamiaceae family. The essential oil of this plant is used in many fields. Although more than 100 types of chemical substances have been identified in this plant, the most important compositions of the essential oil of this plant include citral, citronella, geraniol, linalool and acetone ognolol. Heavy metals are one of the main causes of non-biotic stress for living organisms due to increased use in the field of industrial and agricultural development and its high accumulation and toxicity. Cadmium is one of the unnecessary heavy metals, which, due to its high mobility and low concentration, easily enters the food chain from the soil. Cadmium induces oxidative stress by stimulating the synthesis of free oxygen radicals in the plant. For this purpose, the effect of cadmium chloride on oxidative stress induction in lemon balm was investigated.
Material and Methods
This research was conducted in a completely randomized design with three replications in vitro condition. In this study, the effects of different concentrations of cadmium chloride (0, 10, 20 and 40μm) on the biochemical parameters of the lemon balm were studied. In this study, the stems of lemon balm are in sterile condition was propagation on the medium (1/2 MS) was used. After 60 days, seedlings were removed from solid MS medium, the roots were cutting and cultured in liquid medium of 1/2 MS with different concentrations of cadmium. The cultivation was carried out in erlenmeyer flask (250 cc) and was kept in an incubator shaker device. After one week of growth of the stems in the medium, sampling was done for the experiment.
Results
Based on the results obtained in this study, fresh weight of shoots grown in 10 and 20μM of cadmium chloride increased compared to the control. This heavy metal significantly reduced the amount of chlorophyll a, b and carotenoids, while the total chlorophyll content decreased only at 40μm concentration relative to control. Also, cadmium significantly increased hydrogen peroxide levels in all treatments. Cadmium chloride also increased the activity of catalase and superoxide dismutase enzymes. Malondialdehyde increased in all treatment concentrations, but this increase was not significant at 40μm of cadmium chloride. Chloride cadmium reduced the absorption of molybdenum and iron, and also increased the adsorption of manganese and zinc.
Discussions
Finally, the results of this study revealed that the cadmium chloride in lemon balm shoots may have the potential to accumulate compounds such as hydrogen peroxide which, as a messenger molecule, produces antioxidants and can tolerate the plant under stress conditions. It seems that two concentrations of 10 and 20 μm of cadmium chloride have no toxic effects for the stems and the plant has managed to withstand this tension with defense mechanisms.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Key words: Antioxidant enzymes
  • Lemon balm
  • Phenolic compounds
  • Cadmium chloride