نوع مقاله : علمی پژوهشی - تنش محیطی یا زیستی

نویسندگان

• سیده یلدا رئیسی ساداتی ¹
• فرشته رئیسی ساداتی ²

¹ گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

² دانشجوی دکتری، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

مقدمه: امروزه با صنعتی‌شدن جوامع، ترکیبات سمی زیادی در محیط آزاد شده است. آلودگی محیطی ناشی از فلزات سنگین یکی از مهمترین عوامل جهانی آلودگی خاک است که امنیت غذایی را تهدید می‌کند. با توجه به‌اینکه قسمت عمده‌ای از خاک‌های آهکی ایران در معرض تنش فلزات سنگین قرار دارد و روز به روز بر این مشکل افزوده می‌شود. امروزه محققین به‌دنبال راهکاری هستند که اثرات سمی فلزات سنگین خاک را کاهش داده و بتوانند کیفیت محصولات کشت شده در خاک‌های آلوده به فلزات سنگین را بهبود بخشند.

مواد و روش‌‌ها: این آزمایش به‌منظور ارزیابی برخی ویژگی‌های بیوشیمیایی گیاه رازیانه و امکان تخفیف اثرات تنش فلز سنگین کادمیوم با محلول‌پاشی نانوذره سلنیوم، عصاره جلبکی و برهم‌کنش آن‌ها در شرایط گلخانه‌ای به‌صورت فاکتوریل بر پابه طرح بلوک-های کامل تصادفی آزمایشی با سه تکرار در سال 1402-1403 اجرا گردید. فاکتور اول شامل فلز سنگین کلرید کادمیم در دو سطح (شاهد و 20 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک) و فاکتور دوم تغذیه برگی در سه سطح (شاهد، عصاره جلبکی و نانوذره سلنیوم به‌ترتیب با غلظت‌های 1 میلی‌گرم در لیتر و 20 میلی‌گرم در لیتر در نظر گرفته شد. در مرحله چهار برگی محلول‌پاشی برگی در سه سطح صفر، عصاره جلبکی (1 میلی‌گرم در لیتر) و نانوذره سلنیوم (20 میلی‌گرم در لیتر) سه بار با فاصله زمانی 15 روز انجام شد و ده روز بعد از قرارگرفتن گیاه در تنش مورد نظر، نمونه‌برداری از نمونه‌های شاهد و تیماری به‌منظور بررسی پارمترهای بیوشیمیایی در پایان مرحله فیزیولوژیکی گیاه انجام گرفت.

نتایج: یافته‌ها نشان دادند که در شرایط تنش کادمیوم میزان مالون دی‌آلدهید، آنزیم‌های کاتالاز و سو\راکسید دیسموتاز، محتوای پرولین و درصد نشت یونی افزایش معنی‌داری یافت، در‌حالی‌که محتوای رنگیزه‌های فتوسنتزی نسبت به شاهد کاهش نشان داد. همچنین بیشترین سطح غلظت مالون دی‌آلدهید و فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز در محلول‌پاشی با عصاره جلبکی تحت تنش کادمیوم نسبت به شاهد ملاحظه شد. اثر هم‌افزایی نانوذره سلنیوم و عصاره جلبکی موجب کاهش 91/3 درصدی نشت یونی و افزایش73/16 درصدی پرولین و رنگیزه‌های فتوسنزی به‌ویژه افزایش 11/33 درصدی کلروفیل b شد. به‌عبارتی اثرات نامطلوب تنش کادمیوم با تقویت سیستم آنتی‌اکسیدانی و فتوسنتزی گیاه رازیانه توسط نانوذره سلنیوم و عصاره جلبکی کاهش یافته است.

نتیجه‌‌گیری: به‌طور کلی تغذیه برگی با عصاره جلبکی (غلظت یک میلی‌گرم بر لیتر) به‌دلیل محتوای بالای عناصر ماکرو و میکرو و خاصیت آنتی‌اکسیدانی در مقایسه با نانوذره سلنیوم، توانسته با افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی رادیکال‌های آزاد را مهار و یکپارچگی غشاء را با کاهش نشت الکترولیت در شرابط تنش کادمیوم حفظ کند.

کلیدواژه‌ها

• آنزیم آنتی‌اکسیدانی
• کادمیوم
• مالون دی‌آلدهید
• عصاره جلبکی

موضوعات

• A: تنش محیطی یا زیستی

عنوان مقاله [English]

Effect of biological stimuli on Some Biochemical Characteristics of Fennel Plant under Cadmium Stress

نویسندگان [English]

• seyedeh yalda Raeisi Sadati ¹
• Fereshteh Raeisi Sadati ²

¹ Department of Plant Genetics and Production Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

² Ph.D. Student, Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture & Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

چکیده [English]

Introduction: Today, with the industrialization of societies, many toxic compounds have been released into the environment. Environmental pollution caused by heavy metals is one of the most important global factors of soil pollution that threatens food security. Considering that most of Iran's calcareous soils are exposed to the stress of heavy metals and this problem is increasing day by day. Today, researchers are looking for a solution to reduce the toxic effects of heavy metals in the soil and to improve the quality of crops grown in soils contaminated with heavy metals.



Materials and Methods: This experiment was conducted in order to evaluate some biochemical characteristics of fennel plant and the possibility of mitigating the effects of cadmium heavy metal stress by foliar spraying of selenium nanoparticles, algae extract and their interaction in greenhouse conditions in a factorial manner based on a randomized complete block experimental design with three replications in 2023-2024 was implemented. The first factor includes the heavy metal cadmium chloride at two levels (control and 20 mg/kg of soil) and the second factor is foliar feeding at three levels (control, algal extract, and selenium nanoparticle with concentrations of 1 mg/L and 20 mg/L, respectively. In the four-leaf stage, foliar spraying at three zero levels, algae extract (2 mg/liter) and selenium nanoparticle (20 mg/liter) was done three times with a time interval of 15 days, and ten days after the plant was placed under stress For this purpose, sampling of control and treatment samples was done in order to check the biochemical parameters at the end of the physiological stage of the plant.



Results: The findings showed that under cadmium stress, the amount of malondialdehyde, catalase and superoxide dismutase enzymes, proline content and ion leakage percentage increased significantly, while the content of photosynthetic pigments decreased compared to the control. Also, the highest level of malondialdehyde concentration and activity of catalase and superoxide dismutase enzymes were observed in foliar spraying with algal extract under cadmium stress compared to the control. The synergistic effect of selenium nanoparticle and algal extract decreased ion leakage by 3.91% and increased proline and photosynthetic pigments by 16.73%, especially chlorophyll b by 33.11%. In other words, the adverse effects of cadmium stress have been reduced by strengthening the antioxidant and photosynthetic system of fennel plant by selenium nanoparticles and algae extract.Also, the highest level of malondialdehyde concentration and activity of catalase and superoxide dismutase enzymes were observed in foliar spraying with algal extract under cadmium stress compared to the control. The synergistic effect of selenium nanoparticle and algal extract decreased ion leakage by 3.91% and increased proline and photosynthetic pigments by 16.73%, especially chlorophyll b by 33.11%. In other words, the adverse effects of cadmium stress have been reduced by strengthening the antioxidant and photosynthetic system of fennel plant by selenium nanoparticles and algae extract.



Conclusions: In general, foliar feeding with algal extract (concentration of 1 mg/L) due to the high content of macro and micro elements and antioxidant properties compared to selenium nanoparticles, has been able to inhibit free radicals by increasing the activity of antioxidant enzymes and by reducing the electrolyte leakage, maintain the integrity of the membrane in the condition of cadmium stress.

کلیدواژه‌ها [English]

• Antioxidant enzyme
• Cadmium
• Malondialdehyde
• Algae extract