تغییر در صفات رویشی و شاخصهای فیزیولوژیک گیاهان لوبیا تحت تنش روی در محیط‌کشت هیدروپونیک
محورهای موضوعی : زیست شناسی سلولی تکوینی گیاهی و جانوری ، تکوین و تمایز ، زیست شناسی میکروارگانیسمعبدالکریم چهرگانی راد 1 , نوشین خورزمان 2 , حسین لاری یزدی 3 , زهره شیرخانی 4
1 - گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
2 - گروه زیست شناسی، واحد بروجرد، دانشگاه آزاد اسلامی، بروجرد، ایران
3 - گروه زیست شناسی، واحد بروجرد، دانشگاه آزاد اسلامی، بروجرد، ایران
4 - گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران
کلید واژه: روی, رشد, لوبیا, شاخص های فیزیولوژیک,
چکیده مقاله :
روی به عنوانیکعنصرضروریبرایرشد و نموگیاهاننقشساختاریوعملکردیفراوانیدربسیاریازفرآیندهای متابولیکیگیاهبرعهدهدارد، ولیمقداراضافیآنبه خصوصدرخاک هایاسیدییکفاکتورمحدود کنندهرشدبرایگیاه محسوب می شود. به منظور بررسی تاثیر روی بر خصوصیات رویشی و فیزیولوژیک گیاه لوبیا غلظت های 30، 40 و 50 میکرومولار نیترات روی در محیط هیدروپونیک استفاده شد. نتایج نشان داد که تیمار روی اثر معنی دار بر شاخص های رشد و فیزیولوژیک داشته است به طوریکه افزایش غلظت روی سبب کاهش سرعت جوانه زنی، طول ریشه، طول ساقه، سطح برگ، وزن-تر، وزن خشک، SLW و LWCAو افزایش میزان LWRو LARشده ولی برSLA گیاه لوبیا اثر معنی دار نداشت. طبق آزمون دانکن مشاهده شد محتوای کلروفیل و قندهای نامحلول تحت تاثیر غلظت های مختلف روی روند کاهشی و قندهای محلول روند افزایشی را داشتند. حضور فلزات سنگین در منطقه ریزوسفر و ورود آنها به گیاه باعث کاهش رشد شده و متابولیسم سلولی را برهم می زنند، بنابراین روی فرایندهای مهمی مانند انتقال آب، فسفریلاسیون اکسیداتیو میتوکندری، فتوسنتز و مقدار کلروفیل اثر می گذارند.
Zinc is one of the essential micronutrients for the normal growth and development of plants, as it is known to be required in several metabolic processes but the presence of Zinc at higher concentrations especiallyinacid soils, is limiting factor for plant growth. To evaluate the impact of Zinc on growth and physiological characteristics of bean plants, concentrations of 30, 40 and 50 (µM) Zn(No3)2 were used in the hydroponic media.The results showed that the treatments had significant effects on the growth and physiological parameters so that the rate of germination, root length, shoot length, leaf area, fresh weight, dry weight, SLW and LWR significantly decreased and LAR and LWCA significantly increased with increasing of Zn concentration and also Zn had no significant effect on SLA on the plants. According to the Duncan analysis, presence of Zn in the nutrient medium caused to increase chlorophyll content and soluble sugars significantly butinsoluble sugars exhibited decreasing.The presence of heavy metals in the rhizosphere and influx them to plant make reduce growth and cause to irregularity in cells metabolism,thus Zn might be affected the important processes such as water transporting, mitochondrial oxidative phosphorylation, photosynthesis and chlorophyll content.
منابع
[1] سلطانی، ف.، قربانلی، م.، منوچهری کلانتری، خ.، 1385، اثر کادمیوم بر مقدار رنگیزههای فتوسنتزی، قندها و مالون دی آلدئید، مجله زیست شناسی ایران، جلد 19: 145-136.
[2] شریعت، آ.، عصاره، م.ح.، 1385.تاثبر سطوح مختلف عناصر سنگین بر جوانهزنی و رشد در سه گونه اکالیپتوس فصلنامهی پژوهشی تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران، جلد 14(1): 120-112.
[3] قاسمی، ز.، شهابی، ع. ا.، 1389، بررسی تاثیر پتاسیم و روی بر شاخصهای فیزیولوژیک و صفات رویشی گیاه گوجه فرنگی تحت تنش کادمیوم در کشت بدون خاک، مجله علوم و فنون کشتهای گلخانهای. 1(4): 11-1.
[4] Alaoui B, Genet P, Dunand FV, Toussaint ML, Epron D, Badot PM. 2003. Effect of copper on growth in cucumber plants (cucumissativus) andits relationship
[5] An, Z.Z., Huang, Z.H., Lei, M., Liao, X.Y., Zheng, Y.M., Chen, T.B., 2006, Zinc tolerance and accumulation in Pterisvittata L. and its potential for phytoremediation of Zn- and As-contaminated soil, Chemosphere, 62(5): 796-802.
[6] Arnon DI. 1949. copper enzymes in isolated chloroplasts, polyphenoxidase in beta vulgaris. plant physiology 24: 1-15.
[7] accouch, S., Chaoui, A., El ferjani, E., 2001, Nickel toxicity inducesoxidativedamage in Zea mays roots, Journal of Plant Nutrition. 24(7): 1085-1097.
[8] Baker, A.J., Walker, P.I., 1990, Ecophysiology of metal uptake by tolerant plants, In Heavy Metal Tolerance in Plants; Evolutionary Aspects, ed. Show, A.J., pp. 155-178.
[9] Candan, N., Tarhan, L., 2003, Change in chlorophyli-carotenoid contents, antioxidant enzyme activities and lipid peroxidation levels in Zn-stressed Menthapulegium, Turkish Journal of Chemistry, 27: 21-30.
[10] Chakravarty, B., Srivastava, S. 1997 .Effect of cadmium and zinc on metal uptake and regeneration of tolerant plants in linseed, Agric. Ecosyst. Environ.; 61: 45-50.
[11] Dubey, R.S., 1997, Photosynthesis in plants under stressful conditions,Pp. 859–876. In: M. Pessarakli (ed.). Handbook of photosynthesis. Marcel Dekker, New York.
[12] Foyer, C.H., Valadier, M.H., Migge, A., Becker, T.W., 1998, Drought induced effects on nitrate reductase activity and mRNA and one the coordinate of nitrogen and carbon metabolism in maize leaves, Plant Physiol. 117: 283-292.
[13] Garty, J., Karary, Y., Harel, J., 1992. Effect of low pH, heavy metal and anions on chlorophyll degradation in the lichen Ramalinaduriaei,Environmental and Experimental Botany; 32: 229-241.
[14] Ghosh, M., Singh, S.P., 2005, Comparative uptake and phytoextraction study of soil induced chromium by accumulator and high biomass weed species, Applied Ecology and Environmental Research, 3(2): 67-79.
[15] Houseley, F.C., Pollock, N.C., 1993, Factors affecting molybdenum availability in soils, Soil Sci. 81:201-221.
[16] 16- Kanayama, Y., Kochetov, A. 2015 .Abiotic stress biology in horticultural plants,; Springer, Germany.
[17] Kochert, G. (1978).Carbohydrate determination by the phenol sulfuric acid method. In: Hellebust, J. A., Craigie, J. S. (ed.) Handbook of phycological methods - physiological and biochemical methods. Cambridge University Press, London, p. 96-97.
[18] Maguire, J.D.,1962. Speed of germination- aid in selection and evaluation for seedling emergence and vigor.Crop Science; 2:176-177.
[19] Mahmood, S., Hussain, A., Zaeed, Z. and Athar, M., 2005.Germination and seedling growth of corn (Zea mays L.) under varying levels of copper and zinc.International Journal of Environmental Science and Technology. 2 (3): 269-274.
[20] Malea, P., Kevrekidis, T, Haritonidis, S., 1995, The short term uptake of zinc and cell mortality of the sea grass Halophyllastipulecea, J. Plant science. 43: 21-30.
[21] Marschner, H. 1995.Mineral Nutrition of Higher Plants. Academic Press, New York.
[22] Mishra, S., Srivastava, S., Tripathi, P.D., 2006, Phytochelatin synthesis and response of antioxidant during cadmium stress in Baccopamonnieri L., Plant Physiology. 44: 25-37.
[23] Molassiotis, A., Satipoulos, T., Tanou, G., Diamantidis, G., Therios, I., 2006, Boron-induced oxidative damage and antioxidant and nucleolytic responses in shoot tips culture of apple rootstock EM9 (MalusdomesticaBorkh.), Environmental and Experimental Botany, 56: 54-62.
[24] Moustakes, M., Eleftheriou.E.P., Ouzouxidou, G., 1997, Short-term effects of aluminium at alkaline pH on the structure and function of the photosynthetic apparatus, Photosynthetica. 34:169-177.
[25] Moya, J.L., Ros, R., Picazo, I., 1993, Influence of Cadmium and Nickel on growth, net photosynthesis and carbohydrate distribution in rice plants, Photosynthesis Research. 36:75-80.
[26] Munzuroghlu, O., Geckil, H., 2002, Effects of metals on seed germination, root elongation, and cloeptile and hypocotyl growth in Triticumaestivum and Cucumissativus, Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 43: 203-213.
[27] Palacios, g., Gomez, I., Moral, R., Mataix, J.1995.Nickel accumulation in tomato plants.Effect on plant growth.Fresenius Environ. Bull.; 4:469-474.
[28] Peralta, J. R., Gardea-Torresdey, J.L., Tiemann, K.J., Gomez, E., Arteaga, S., Rascon, E., Parsons, J.G., 2000, Study of the effects of heavy metals on seed germination and plant growth on alfafa plant (Medicago sativa) growth in solid media, In: Proceedings of the Conference on Hazardous Waste Research. CO Pp. 135-140.
[29] Pilon-Smits, E. Phytoremediation.Plant Biology.2005; 56: 15-39
[30] Rout, G.R., Das, P., 2003, Effect of metal toxicity on plant growth and metabolism; Zinc, Agronomy and soil science. 23: 3–11.
[31] Sinnah, V.R., Ellis, R.H., John, P., 1998, Irrigation and seed quality development in rapid recycling Brassica, soluble carbohydrate and heat stable proteins, Ann. Bot. 82: 647–655.
[32] Tanhan, P., Kruatrachue, M., Pokethitiyook, Chaiyarat, R.2007. Uptake and accumulation of Cadmium, Lead and Zinc by siam weed.Chemosphere; 68:323-329.
[33] Tomsett, A.B., Thurman, D.A. Molecular biology of metal tolerance of plants, Plant Cell Environ.1988; 11: 383- 394.
[34] Xiong, Zh.,Ting, L., Chao, G.Phytotoxic effects of copper on nitrogen metabolism and plant growth in Brassica pekinensisRupr.Ecotoxicology and environmental safety.2006; 64:273- 280.