عنوان

بررسی اثرات ترکیبی کلرید کادمیوم، نیترات نقره، نیترات سرب، جاسمونیک اسید و سالیسیلیک اسید بر روی ویژگی¬های ریخت شناسی، تشریحی و بیوشیمیایی گیاه گل راعی

پ۲۸۹۳۸

per

بررسی اثرات ترکیبی کلرید کادمیوم، نیترات نقره، نیترات سرب، جاسمونیک اسید و سالیسیلیک اسید بر روی ویژگی¬های ریخت شناسی، تشریحی و بیوشیمیایی گیاه گل راعی

احمد عبداللهی

علوم طبیعی

۱۴۰۲

۱۳۱ص.

سی دی

دکتری

زیست شناسی گیاهی و سلولی مولکولی/سلولی تکوینی

۱۴۰۲/۰۳/۳۰

فلزات سنگین از جمله آلاینده¬های زیست محیطی هستند که در تمام نقاط پیرامونی جوامع صنعتی یافت می¬شوند. معضل اصلی مربوط به فلزات سنگین آن است که این آلاینده¬های غیرآلی بر خلاف آلاینده¬های آلی تجزیه پذیر نمی¬باشند. این واقعیت، فلزات سنگین را به یکی از خطرناک¬ترین گروه آلاینده¬های زیست محیطی مبدل ساخته است. در این تحقیق از سه نوع فلز سنگین شامل کادمیوم، سرب و نقره به همراه الیسیتورهای متیل جاسمونات و سالیسیک اسید، هرکدام در چهار سطح، بصورت همزمان جهت بررسی برخی پارامترهای رشدی، ویژگی¬های ریخت شناسی و بیوشیمیایی گل راعی استفاده ¬شد. گل راعی یا علف¬چای با نام علمی Hypericum perforatum L. از جمله گیاهان دارویی ارزشمند است که حاوی مقدار یا تعداد زیادی از متابولیت¬های ثانویه می¬باشد. با توجه به زیاد بودن عوامل و سطوح آن¬ها در این پژوهش، برای سادگی کار و همچنین صرفه جویی در وقت و هزینه از روش آماری تاگوچی استفاده شد. در طراحی آزمایشات به روش تاگوچی با استفاده از نرم افزار Minitab 19، آرایه اورتوگونال پیشنهادی برای این آزمایش L16 بود که بیانگر این مساله می باشد که با انجام 16 آزمایش با سطوح پیشنهادی می توان با سرعت بیشتر و هزینه کمتر شرایط بهینه برای این آزمایش را بدست آورد. بررسی¬ها نشان داد که فلزات سنگین کادمیوم و سرب باعث کاهش پارامترهای رشدی، نیترات نقره و متیل جاسمونات درغلظت¬های پایین باعث افزایش پارامترهای رشد و در غلظت¬های بالاتر سبب کاهش پارامترهای رشد شدند در حالی که سالیسیلیک اسید در همه غلظت¬ها باعث افزایش پارامترهای رشدگردید و اثرات منفی فلزات سنگین را کاهش داد. نتایج اثر متقابل فاکتورها نشان داد که الیسیتور سالیسیلیک اسید به همراه یکی از الیسیتورهای متیل جاسمونات یا نیترات نقره بهتر می¬تواند شاخص تحمل به تنش را افزایش دهد. تحت تنش کادمیوم و سرب میزان کلروفیلa و b و کارتنوئید کاهش یافته و آنتوسیانین افزایش می¬یابد. در تیمارهایی که هرسه عامل (نیترات نقره، متیل جاسمونات و سالیسیلیک اسید) به کار برده شدند و غلظت یکی از فلزات سنگین صفر بود، بهتر توانستند محتوای کلرفیل a، b وکارتنوئید را افزایش دهند و اثر منفی فلز سنگین را کاهش دهند، به خصوص در تیمارهایی که غلظت متیل جاسمونات بیشینه بود، ولی در تیمارهایی که غلظت هر سه عامل (نیترات نقره، متیل جاسمونات و سالیسیلیک اسید) کمتر بود، یا غلظت یکی از الیسیتورها صفر بود، کاهش محتوای رنگیزه دیده ¬شد. فاکتورهای کلریدکادمیوم، نیترات سرب و نیترات نقره باعث افزایش محتوای پرولین و فعالیت آنزیم¬های آنتی آکسیدانی شدند و فاکتورهای سالیسیلیک اسید و متیل جاسمونات نیز باعث بهبود و افزایش محتوای پرولین شدند، ولی تنها سالیسیلیک اسید همراه با فلزات سنگین فعالیت آنزیم¬های آنتی اکسیدان را کاهش داد. الیسیتورها در همه غلظت¬ها محتوای پروتئین را بهبود و اثرات منفی فلزات سنگین را کاهش دادند. افزایش قندهای محلول در بیشتر تیمارها مشاهده شد ولی در تیمارهایی که مقدار نیترات نقره و سالیسیلیک اسید (هردو) کمترین مقدار بودند کاهش قند محلول مشاهده شد. در بررسی اثر متقابل فلزات سنگین و الیسیتورها نتایج نشان داد که الیسیتورها در غلظت¬های کمتر قادر به تعدیل اثرات منفی فلزات سنگین بودند. گیاهان تحت تنش فلزات سنگین محتوای فنل و فلاونوئید را افزایش دادند و بین فلاونوئید با فنل همبستگی کامل مثبت و معنی-دار در سطح احتمال یک درصد وجود داشت. در این بررسی نیترات نقره در سطوح پایین سـبب افزایـش میـزان فنل و فلاونوئیــد و در سطوح بالاتر باعـث کاهـش این ترکیبـات شد. متیل جاسمونات و سالیسیلیک اسید در همه سطوح باعث افزایش ترکیبات فنلی شدند. در این بررسی با توجه به اثر متقابل فاکتورها در تیمارهای مختلف نتایج نشان داد در تیمارهایی که مقدار نیترات نقره، متیل جاسمونات و سالیسیلیک اسید بیشتر و مقدار فلزات سنگین کادمیوم و سرب کمتر بودند مقدار هایپرسین به دست آمده نیز بیشتر بود و برعکس در تیمارهایی که مقدار هردو محرک یا یکی از آن¬ها کمترین مقدار و مقدارکادمیوم نیز بالاترین مقدار¬ بود درنتیجه مقدار هایپرسین کمترین مقدار بدست آمد. یکی از راهکارهای کاهش اثرهای زیانبار تنش فلزات سنگین استفاده از روش¬های صحیح تغذیه معدنی و استفاده از تنظیم کننده¬های رشد گیاهی است که نقش قابل ملاحظه¬ای در افزایش عملکرد دارند. در این پژوهش از سالیسیلیک اسید و متیل جاسمونات در شرایط تنش کادمیوم، نقره و سرب بر روی گیاه گل راعی استفاده شد که بیشتر نقش سالیسیلیک اسید در جهت کاهش اثرات منفی این فلزات سنگین دیده شد. نیترات نقره در بیشتر بررسی¬های ریخت¬شناسی و بیوشیمیایی به عنوان الیسیتور عمل کرد.

Abstract: Heavy metals are among the environmental pollutants that are found in all the surrounding areas of industrialized societies. The main problem related to heavy metals is that, unlike organic pollutants, these inorganic pollutants are not degradable. This fact has made heavy metals one of the most dangerous group of environmental pollutants. In this research, three types of heavy metals, including cadmium, lead nitrate and silver nitrate, along with methyl jasmonate and salicylic acid elicitors, each at four levels, were used simultaneously to investigate some growth parameters, morphological and biochemical characteristics of the St. John’s wort. St. John’s wort or tea grass with the scientific name of Hypericum perforatum L. is one of the valuable medicinal plants that contains a large amount or number of secondary metabolites. Due to the large number of factors and their levels in this research, Taguchi's statistical method was used for the simplicity of the work and also to save time and money. In the design of experiments by Taguchi method using Minitab 19 software, the proposed orthogonal array for this experiment was L16, which indicates that by performing 16 experiments with the suggested levels, the optimal conditions for this experiment can be achieved with faster speed and less cost. Investigating the morphological characteristics showed that heavy metals (cadmium and lead) decreased growth parameters and three factors silver nitrate, methyl jasmonate and salicylic acid increased growth parameters. Silver nitrate and methyl jasmonate in low concentrations increased growth parameters and in higher concentrations decreased growth parameters, while salicylic acid in all concentrations increased growth parameters and reduced the negative effects of heavy metals. The results of the interaction of the factors showed that salicylic acid elicitor along with one of methyl jasmonate or silver nitrate elicitors can increase the stress tolerance index. Under cadmium and lead stress, the amount of chlorophyll a and b and carotenoid decreases and anthocyanin increases. In the treatments where all three agents (silver nitrate, methyl jasmonate and salicylic acid) are used and the concentration of one of the heavy metals is zero (treatments 3, 4 and 5), they can better increase the content of chlorophyll a, b and carotenoid and reduce the negative effect of heavy metal, especially in the treatments where the concentration of methyl jasmonate is the highest (treatments 4 and 5), But in the treatments where the concentration of all three agents (silver nitrate, methyl jasmonate and salicylic acid) is lower (treatment 2), or the concentration of one of the elicitors is zero, a decrease in pigment content is seen. The factors of cadmium chloride, lead nitrate and silver nitrate increased the content of proline and the activity of antioxidant enzymes, and the factors of salicylic acid and methyl jasmonate also improved and increased the content of proline, but only salicylic acid along with heavy metals reduced the activity of antioxidant enzymes. Elicitors in all concentrations improved the protein content and reduced the negative effects of heavy metals. An increase in soluble sugars was observed in most of the treatments, but a decrease in soluble sugar was observed in the treatments where the amount of silver nitrate and salicylic acid (both) were the lowest. In the investigation of the interaction between heavy metals and elicitors, the results showed that elicitors in lower concentrations are able to moderate the negative effects of heavy metals. Plants under heavy metal stress increased the content of phenol and flavonoid, and there was a positive and significant correlation between flavonoid and phenol at the probability level of 1%. In this study, silver nitrate increased the amount of phenol and flavonoids at low levels and decreased these compounds at higher levels. Methyl jasmonate and salicylic acid increased phenolic compounds at all levels. In this study, according to the mutual effect of factors in different treatments, the results showed that in the treatments where the amount of silver nitrate, methyl jasmonate and salicylic acid is more and the amount of heavy metals cadmium and lead is less, the amount of hypercin obtained is also higher and vice versa in the treatments that The amount of both stimulants or one of them is the lowest amount and the amount of cadmium is the highest amount. As a result, the amount of hypercin is the lowest amount. One of the ways to reduce the harmful effects of heavy metal stress is to use the correct methods of mineral nutrition and the use of plant growth regulators, which play a significant role in increasing yield. In this research, salicylic acid and methyl jasmonate were used under the conditions of cadmium, silver and lead stress on the gerbera plant, and most of the role of salicylic acid was seen in reducing the negative effects of these heavy metals. Silver nitrate served as an elicitor in most of the morphological and biochemical studies.

Investigation of the combined effects of cadmium chloride, silver nitrate, lead nitrate, jasmonic acid and salicylic acid on morphological, anatomical and biochemical characteristics of St. John's wort

‏عبداللهی‏،

احمد ‏

تهیه کننده

‏محجل کاظمی‏،

‏فرساد اختر،

‏کلاهی،

الهام ‏

نادر ‏

مریم ‏

استاد راهنما

استاد راهنما

‏ تبریز