پ۲۷۷۹۳
per
بررسی اثرات فیزیولوژیک و سرنوشت دو ترکیب فنانترن و پیرن در گیاه آفتابگردان (Helianthus annuus)
مریم نعمتی احمدآباد
علوم طبیعی
۱۴۰۰
۱۰۹ص.
سی دی
دکتری
زیست شناسی گرایش فیزیولوژی گیاهی
۱۴۰۰/۱۰/۲۸
امروزه یکی از مشکلات زیست محیطی ناشی از صنعتی شدن جوامع، ورود ترکیبات آلاینده آلی پایدار از جمله ترکیبات آروماتیک چندحلقه¬ای به محیط زیست است. این ترکیبات به طور عمده حاصل فعالیت¬های صنعتی و احتراق ناکامل سوخت¬های فسیلی می باشند و بخشی نیز از طریق فرایندهای طبیعی نظیر آتش¬سوزی جنگل ها و فوران آتش¬فشان¬ها به محیط آزاد می¬شوند. میزان این آلاینده¬ها در خاک¬های بعضی مناطق جهان در غلظت¬های بالا (در مقیاس قابل سنجش میلی¬گرم بر کیلوگرم) یافت شده است و اثرات منفی آن¬ها بر موجودات زنده از جمله گیاهان مشخص گردیده است. گیاهان می¬توانند این ترکیبات را از طریق ریشه جذب کنند، و به بخش¬های مختلف خود منتقل کنند. با وجود این پرسش¬های زیادی در رابطه با چگونگی جذب و انتقال، تاثیرات فیزیولوژیک و همچنین متابولیسم این ترکیبات در گیاهان وجود دارد. از این رو هدف اصلی در این پژوهش بررسی اثرات فیزیولوژیک، بیوشیمیایی و همچنین جذب، انتقال، انباشتگی و تغییرات شیمیایی احتمالی دو ترکیب فنانترن و پیرن از گروه ترکیبات آروماتیک چندحلقه¬ای در گیاه آفتابگردان (Helianthus annuus L.) می¬باشد. برای این منظور، گیاهان آفتابگردان در محیط هیدروپونیک در بستر پرلیت تحت تیمار با غلظت¬های مختلف فنانترن و پیرن (0، 50 و 100 میلی¬گرم بر لیتر) کشت داده شدند و پس از 50 روز بررسی¬های مورد نظر انجام شد. نتایج نشان داد که هر دو آلاینده اثرات منفی بر جوانه¬زنی و شاخص¬های رشدی داشتند و همچنین باعث القاء تنش اکسیداتیو در گیاه آفتابگردان شدند و در این مورد تاثیر پیرن بیشتر از فنانترن بود. هر دو ترکیب فنانترن و پیرن باعث افزایش فعالیت آنزیم¬های پاداکساینده سوپراکسیددیسموتاز، آسکوربات¬پراکسیداز و پراکسیداز شدند و همچنین موجب کاهش فعالیت کاتالاز در ریشه¬ها و اندام¬های هوایی گیاه آفتابگردان گردیدند. فنانترن و پیرن تاثیر متفاوتی بر محتوای رنگیزه¬های فتوسنتزی داشتند، به¬ طوریکه پیرن سبب کاهش و فنانترن موجب افزایش محتوای رنگیزه¬ها شدند. همچنین محتوای پراکسیدهیدروژن تحت تاثیر هر دو ترکیب در ریشه¬ها و اندام¬های هوایی افزایش نشان داد. غلظت مالون¬دی¬آلدﺋید در اندام هوایی در تیمار 100 میلی¬گرم بر لیتر فنانترن کاهش نشان داد اما در تیمار پیرن نتیجه عکس مشاهده گردید و در ریشه¬ها هر دو ترکیب موجب افزایش این متابولیت در سطح 100 میلی¬گرم بر لیتر شدند. غلظت ترکیبات پاداکساینده غیرآنزیمی شامل فنل و فلاونوئید کل در هر دو ترکیب در ریشه و اندام هوایی کاهش مشاهده گردید. علاوه بر این محتوای قند محلول و نامحلول و آنتوسیانین کل بسته به نوع اندام گیاهی، نوع آلاینده و غلظت آن متفاوت بود. بر اساس نتایج حاصل از بررسی جذب و توزیع این دو ترکیب در گیاه افتابگردان مشخص گردید که فنانترن در مقایسه با پیرن سریع¬تر از طریق ریشه جذب گیاه می¬شود و تمایل به انتقال و متابولیسم در اندام¬های هوائی را دارد، ولی برعکس برای پیرن تمایل به انباشتگی در ریشه مشاهده شد. طبق نتایج حاصل از بررسی¬ها با HPLC مشخص شد که فنانترن برخلاف پیرن به¬طور طبیعی در گیاه آفتابگردان وجود دارد. همچنین با استفاده از آنالیزGC-MS ترکیبات حدواسط حاصل از تجزیه زیستی فنانترن و پیرن توسط گیاه آفتابگردان شناسایی و مسیرهای تجزیه گیاهی پیشنهاد شدند. بر اساس نتایج حاصل از آنالیزهایGC-MS، گیاه آفتابگردان قادر به تجزیه ترکیبات فنانترن و پیرن بود. همچنین، تعداد ترکیبات شناسایی شده در ریشه تحت تیمار پیرن بیشتر از فنانترن بود. در مجموع به نظر می¬رسد که سمیت فنانترن و پیرن باعث القای تنش اکسیداتیو در آفتابگردان می¬گردد و گیاه سیستم پاداکسایشی آنزیمی را به منظور تعدیل شرایط تنش افزایش می¬دهد.
AbstractToday, one of the environmental problems caused by the industrialization of societies is the entry of persistent organic pollutants, including polycyclic aromatic compounds into the environment. These compounds are mainly the result of industrial activities and incomplete combustion of fossil fuels, and some are released into the environment through natural processes such as forest fires and volcanic eruptions. The amount of these pollutants has been found in soils of some parts of the world in high concentrations (mg / kg) and their negative effects on living organisms, including plants, have been identified. Plants can absorb these compounds through the roots, and transfer them to different parts of the body. However, there are many questions about how they are absorbed and transported, the physiological effects as well as the metabolism of these compounds in plants. Therefore, the main purpose of this study is to investigate the physiological and biochemical effects as well as the adsorption, transfer, accumulation and possible chemical changes of phenanthrene and pyrene from the group of PAHs in sunflower (Helianthus annuus L.). For this purpose, sunflower plants were grown in hydroponic medium in perlite bed treated with different concentrations of phenanthrene and pyrene (0, 50 and 100 mg / l) and then the desired studies were performed. The results showed that both pollutants had negative effects on germination and growth indices and also induced oxidative stress in sunflower and in this case the effect of pyrene was more than phenanthrene.Both phenanthrene and pyrene treatments increase the activity of the antioxidant enzymes superoxide dismutase, ascorbate peroxidase and peroxidase and also reduce the catalase activity in the roots and shoots of the sunflower plant. Phenanthrene and pyrene had different effects on the content of photosynthetic pigments, so that pyrene decreased and phenanthrene increased the pigments. Hydrogen peroxide content also increased in both treatments in roots and shoots. Malondialdehyde decreased in shoots in 100 mg / l phenanthrene treatment but in Pyrene treatment the opposite result was observed and in the roots both treatments increased this metabolite to 100 mg / l level. Also, the content of hydrogen peroxide increased in both treatments. Conversely, a decrease in the amount of total non-enzymatic antioxidant compounds of total phenol, total flavonoids, was observed. In addition, the content of soluble and insoluble sugar and total anthocyanin varied depending on the type of plant organ, the type of contaminant and its concentration. Based on the results of the study of uptake and distribution of these two compounds in sunflower, it can be stated that phenanthrene is absorbed faster through the roots than pyrene and the tendency to transfer to the shoots and metabolism in that part. ¬ of the plant, but on the contrary for the pyrene a tendency to accumulate in the roots was observed. According to the results of HPLC studies, phenanthrene, unlike pyrene, is naturally present in sunflower plants. Also, using GC-MS analysis, intermediate compounds obtained from biodegradation of phenanthrene and pyrene by sunflower were identified and plant degradation pathways were suggested.
Investigation of physiological effects and fate of phenanthrene and pyrene in sunflower (Helianthus annuus)
نعمتی احمدآباد،
مریم
تهیه کننده
صالحی لیسار،
موافقی،
متفکرآزاد،
سید یحیی
علی
روح اله
استاد راهنما
استاد راهنما
استاد مشاور
تبریز
