نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه زابل

چکیده

امروزه کاربرد ترکیبات فنلی و تنظیم کننده رشد گیاه مانند اسید سالیسیلیک، به منظور کاهش اثرات منفی ناشی از تنش‌های مختلف مطرح شده است. هدف از این مطالعه ارزیابی تأثیر محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک بر سمیت سرب در گیاه ریحان پس از افزودن سرب به خاک بود. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی در 3 تکرار انجام شد. در این پژوهش گلخانه‌ای گیاهانی که در 4 سطح سرب شامل صفر (شاهد)، 100، 200 و 300 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک همراه با 3 سطح محلول پاشی اسید سالیسیلیک به میزان صفر، 50 و 100 ppm کاشته شده بودند، مقایسه شدند. سمیت سرب برای گیاهان از طریق بررسی رشد اندام‌های هوایی و ریشه، غلظت رنگیزه‌‌های فتوسنتزی، غلظت کربوهیدرات و آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز تعیین گردید. افزودن سرب به طور معنی‌داری وزن تر و خشک اندام‌های هوایی و ریشه و رنگیزه‌های فتوسنتزی گیاه را کاهش و کربوهیدرات‌های محلول، آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز را افزایش داد. محلول پاشی اسید سالیسیلیک نیز بر تمام صفات تأثیر معنی‌داری داشت. در این بررسی اثر متقابل بین اسید سالیسیلیک و سرب بر وزن تر و خشک اندام‌های هوایی، وزن تر ریشه، کلروفیل‌های a و b، کارتنوئید، کربوهیدرات، آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز معنی دار بود، و اسید سالیسیلیک نقش تعدیل کننده و کاهنده اثر منفی سمیت سرب را بر این خصوصیات دارا بود. نتایج این آزمایش نشان داد که کاربرد اسید سالیسیلیک در ریحان می‌تواند از طریق افزایش رشد و غلظت رنگیزه‌های فتوسنتزی در کاهش اثرات منفی تنش سرب موثر باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of salicylic acid on basil resistance against lead

نویسندگان [English]

  • Ali Padash
  • Ahmad Ghanbari
  • Alireza Sirousmehr
  • Mohammad Reza Asgharipour

University of Zabol

چکیده [English]

The aim of this study was to evaluate the effects of salicylic acid on lead toxicity in basil following lead addition to soil. This experiment was conducted as Randomized Complete Block with Factorial arrangement. Factors included the 4 levels of lead nitrate; 0 (control), 100, 200 and 300 mg per kg of soil and foliar application of salicylic acid at 3 levels of 0, 50 and 100 ppm. Phytotoxicity of Lead was determined as plant growth, concentration of photosynthetic pigments and catalase enzymes. Addition of lead significantly reduced dry weight of shoots and roots and photosynthetic pigments and increased soluble carbohydrates, catalase and peroxidase. In addition, salicilic acid spraying had a significant influence on all traits. In this study the interaction between salicylic acid and lead on shoot fresh and dry weight, root fresh weight, chlorophyll a and b, carotenoids, carbohydrates, catalase and peroxidase were significant, and salicilic acid play moderating role and reducing the negative effects of lead toxicity. The results of this experiment suggested salicylic acid application in basil can be reduced lead toxicity by increasing growth and concentration of photosynthetic pigments.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Phenolic compounds
  • medicinal plants
  • Basil
  • Catalase

تأثیر اسید سالیسیلیک بر مقاومت گیاه ریحان نسبت به سمیت سرب

علی پاداش، احمد قنبری، علی رضا سیروس مهر و محمد رضا اصغری‌پور*

زابل، دانشگاه زابل، دانشکده کشاورزی، گروه زراعت 

تاریخ دریافت: 24/9/93                تاریخ پذیرش: 10/3/96 

چکیده

امروزه کاربرد ترکیبات فنلی و تنظیم‌کننده رشد گیاه مانند اسید سالیسیلیک، به‌منظور کاهش اثرات منفی ناشی از تنش‌های مختلف مطرح شده است. هدف از این مطالعه ارزیابی تأثیر محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک بر سمیت سرب در گیاه ریحان پس از افزودن سرب به خاک بود. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک­های کامل تصادفی در 3 تکرار انجام شد. در این پژوهش گلخانه‌ای گیاهانی که در 4 سطح سرب شامل صفر (شاهد)، 100، 200 و 300 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک همراه با 3 سطح محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک به میزان صفر، 50 و 100 ppm کاشته شده بودند، مقایسه شدند. سمیت سرب برای گیاهان از طریق بررسی رشد اندام‌های هوایی و ریشه، غلظت رنگیزه‌‌های فتوسنتزی، غلظت کربوهیدرات و آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز تعیین گردید. افزودن سرب به‌طور معنی‌داری وزن تر و خشک اندام‌های هوایی و ریشه و رنگیزه‌های فتوسنتزی گیاه را کاهش و کربوهیدرات‌های محلول، آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز را افزایش داد. محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک نیز بر تمام صفات تأثیر معنی­داری داشت. اثر متقابل بین اسید سالیسیلیک و سرب بر وزن تر و خشک اندام‌های هوایی، وزن تر ریشه، کلروفیل‌های a و b، کارتنوئید، کربوهیدرات، آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز معنی‌دار بود و اسید سالیسیلیک نقش تعدیل کننده و کاهنده اثر منفی سمیت سرب را بر این خصوصیات دارا بود. نتایج این آزمایش نشان داد که کاربرد اسید سالیسیلیک در ریحان می‌تواند از طریق افزایش رشد و غلظت رنگیزه­های فتوسنتزی در کاهش اثرات منفی تنش سرب مؤثر باشد.

واژه­های کلیدی: ترکیبات فنلی، گیاه دارویی، ریحان، کاتالاز

* نویسنده مسئول، تلفن: 05432232600  ،  پست الکترونیکی: m_asgharipour@uoz.ac.ir

مقدمه 

 

آلودگی سرب یکی از مخاطرات مهم زیست محیطی در مناطق آلوده است، زیرا در بین فلزات سنگین، سرب به‌عنوان مهمترین فلز آلوده کننده‌ محیط معرفی شده است (26). وجود آلایندهای سربی در خاک بر میزان تولید محصولات کشاورزی اثرات مخرب فاحشی دارد. بیشترین میزان سرب از طریق سیستم‌های ریشه‌ای جذب گیاهان می‌شود و مقدار ناچیزی هم از طریق برگ، مخصوصاً برگ‌های دارای کرک جذب گیاهان می‌گردد (21). چنین شرایطی موجب مسمومیت گیاه، کاهش رشد و میزان محصول، زردی برگ‌های جوان، کاهش جذب برخی عناصر ضروری مانند آهن و منیزیم و در نتیجه کاهش میزان فتوسنتز می‌شود (21). مسمومیت سرب در درجه‌ اول بازدارنده رشد ریشه است که به‌دلیل تجمع زیاد سرب در ریشه و اثر سمی آن می‌باشد (6، 26). لاری یزدی و همکاران (3) در بررسی اثر غلظت‌های مختلف سرب بر گیاه گندم نشان دادند که پرولین، قند­های محلول، آنزیم­ کاتالاز و پر­اکسیداز افزایش معنی‌داری را در اثر افزایش سطوح سرب نشان داد ولی مقدار نشاسته کاهش یافت.

مقابله با تنش‌ سرب با روش‌های مختلف مانند استفاده از ترکیباتی که هزینه کمتر و کارایی بالاتری داشته باشند از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. اسید سالیسیلیک متعلق به گروهی از ترکیبات فنلی است که تقریباً بر بیشتر واکنش‌های متابولیسمی گیاه تأثیر گذاشته و موجب تغییراتی در آنها می‌شود. این تغییرات اغلب به صورت سازش‌هایی است که تحمل و سازگاری گیاهان را در مقابل عوامل محیطی افزایش می‌دهد (19).

بسیاری از مطالعات نشان دادند که اسید سالیسیلیک می­تواند مقاومت گیاه را در تنش­های غیر زنده از قبیل: اشعه ماوراء بنفش، خشکی، فلزات سنگین، شوری و دماهای بالا افزایش دهد (12، 13، 20). اسید سالیسیلیک، کاهش رشد ناشی از کادمیوم را برطرف می‌نماید و باعث افزایش بعضی از فرایندهای فیزیولوژیکی می‌گردد، به‌طوری که در گیاهان تیمار شده با کادمیوم، وزن تر و خشک ریشه، طول ریشه و طول ساقه کم می‌شود ولی اسید سالیسیلیک این کاهش را در اجزاء گیاه بهبود می‌بخشد و اثرات ناشی از تنش را تخفیف می‌دهد (19، 22). در آزمایشی مشاهده شد که اسید سالیسلیک باعث افزایش معنی دار سطح برگ و وزن خشک اندام‌های هوایی و مقدار کلروفیل کل گیاه ریحان در مقایسه با عدم مصرف این اسید در شرایط تنش خشکی می‌گردد (5). برومند‌جزی و همکاران (2) در پژوهش‌های خود در بررسی اثر سرب و اسید سالیسیلیک بر روی ارقام مختلف گیاه کلزا دریافتند با افزایش غلظت نیترات سرب، میزان قندهای محلول در ریشه و اندام هوایی رقم اکاپی کاهش در حالی که در رقم اپرا افزایش معنی‌داری یافت. این محققان همچنین در مورد تأثیر اسید سالیسیلیک بر رنگیزه‌های فتوسنتزی، محتوی قند و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در گیاه کلزا تحت تنش سرب دریافتند که با افزایش غلظت سرب در محیط هوگلند، گیاهان نتوانستند دو غلظت بالای سرب (5/1 و 2 میلی مولار) را تحمل کنند و از بین رفتند، به علاوه اینکه تنش سرب میزان کلروفیل، میزان قندهای محلول و نامحلول را در ریشه و اندام‌هوایی به طور معنی‌داری کاهش داد، در حالی‌که فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز را به طور معنی‌داری افزایش داد (2).

با توجه به اینکه ریحان (Ocimum basilicum) در خاک­های آلوده به فلزات سنگین مانند کادمیوم، سرب، مس و آرسنیک رشد می­کند، بنابراین در این تحقیق با توجه به خواص آنتی‌اکسیدانی و نقش شبه هورمونی اسید سالیسیلیک، نقش این ترکیب بر تعدیل اثرات منفی تنش سرب بر روی گیاه ریحان مورد بررسی قرار گرفت.

مواد و روشها

این مطالعه در سال 92 و در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه زابل اجرا شد. خاک آزمایش دارای بافت لومی-شنی بود. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک قبل از اجرای آزمایش در جدول 1 ارائه شده است.

 

 

جدول 1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک

هدایت الکتریکی

pH

N

P

K

Fe

Zn

Mn

 

لای

رس

شن

(dS m-1)

درصد

ppm

 

درصد

 

8/1

1/7

3/6

12

185

2/2

8/4

1/3

 

27

32

41

 

 

آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک­های کامل تصادفی در 3 تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایش چهار سطح سرب شامل مقادیر صفر (شاهد)، 100، 200 و 300 میلی‌گرم سرب در کیلوگرم خاک به شکل نیترات سرب و 3 سطح محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک (وزن مولکولی 1/138 گرم بر مول) با غلظت‌های صفر، 50 و 100 ppm (به‌ترتیب صفر، 441 و 882 میکرومولار) بودند. نیترات سرب از مرکز تحقیقات کرج و اسید سالیسیلیک (MERK ساخت آلمان) از آزمایشگاه تحقیقات دانشکده کشاورزی دانشگاه زابل تهیه شده بود. قبل از کاشت، مقادیر کود­های پایه فسفر، پتاسیم و نیتروژن بر اساس نتایج تجزیه خاک، به خاک مورد آزمایش اضافه شدند. در این آزمایش مقادیر سرب بر اساس مقدار خاک یکسان برای هر گلدان (حدود 2 کیلوگرم) و بر اساس تیمارهای مورد آزمایش، محاسبه و قبل از کاشت با خاک مخلوط شده و بعد از سه هفته نگهداری خاک در نایلون‌های مخصوص به‌منظور آغشته شدن خاک با فلز سنگین با حفظ میزان رطوبت مناسب برای جذب این عنصر با خاک، گلدان­ها با این خاک پر و بعد کاشت در 7 فروردین انجام گردید. بذرها در عمق 1 سانتی­متری از سطح خاک قرار داده شدند. پس از عبور گیاهان از مرحله گیاهچه‌ای درون هر گلدان 6 عدد بوته با فاصله 2 سانتی­متر بین بوته­ها نگهداری شد. تیمار اسید سالیسیلیک برای یکبار بعد از سبز شدن و استقرار گیاه، یعنی در مرحله 8 تا 10 برگی (حدود 50 روز بعد از جوانه زنی) بر روی برگ‌های کاملا توسعه یافته گیاه حدود ساعت 10 تا 11 قبل از ظهر اعمال شد. محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک به شکلی انجام شد که سطح برگ‌ها توسط اسید سالیسلیک به طور کامل خیس شود.

گیاهان کاشته شده در درون گلدان­ها یک روز در میان آبیاری می‌شدند. گیاهان در مرحله رویشی (حدود 65 روز پس از کاشت) برداشت شدند. در مرحله برداشت، گیاه را همراه ریشه با بیلچه از خاک درآورده و در ظرف مخصوصی قرار داده و با آب مقطر شسته تا خاک اطراف ریشه گیاه جدا گردید. سپس نمونه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ها با استفاده از قیچی باغبانی از محل طوقه بریده و دسته بندی و اتیکت گذاری شد.

از هر گلدان شش گیاه برداشت شد و برای اندازه­گیری وزن تر و خشک اندام هوایی و زیر زمینی (با استفاده از ترازوی دیجیتال با دقت 001/0 گرم)، محتوای کلروفیل a، b، کلروفیل کل، کارتنوئید، کربوهیدرات و آنزیم­های کاتالاز و پراکسیداز مورد استفاده قرار گرفت. برای محاسبه میزان کلروفیلa، b، کلروفیل‌‌‌‌کل و کارتنوئید نمونه‌ها در طول موج‌های (nm663، 645 و 470( با استفاده از روش آرنون توسط دستگاه اسپکتروفتومتر (مدل Unico UV- 2100 ساخت آمریکا) خوانده شد (7). اندازه‌گیری کربوهیدرات با استفاده از روش کرپسی و همکاران (15) با اندکی تغییر انجام شد. این روش به طور خلاصه به این صورت است که 5/0 گرم پودر غربال شده را با 5/1 میلی‌لیتر اتانول 80 درصد مخلوط و به‌مدت 1 ساعت در دمای 80 درجه سانتی‌گراد قرار داده شد. سپس فاز مایع را جدا کرده و درون آون در دمای 50 درجه سانتی‌گراد به‌منظور تبخیر شدن اتانول نگهداری شد. پس از خشک شدن نمونه‌ها مقدار 5/1 میلی‌لیتر آب مقطر اضافه کرده و به‌شدت ورتکس شدند. سپس 10 میکرولیتر از نمونه جدا کرده و 250 میکرولیتر محلول فنل (5/0 درصد) به عنوان شناساگر اضافه شد و پس از ورتکس، مقدار 1250 میکرولیتر اسید سولفوریک (98 درصد) به هر یک از نمونه‌ها اضافه شد و بعد میزان جذب نوری آنها در طول موج 488 نانومتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر قرائت شد و بر اساس میکروگرم در گرم وزن تر از جدول استاندارد به‌دست آمد.

اندازه‌گیری مقدار پروتئین‌ کل اندام‌هوایی گیاه توسط روش برادفورد (9) انجام شد و با استفاده از رسم نمودار استاندارد آلبومین سنجیده شد. اندازه­گیری آنزیم کاتالاز (CAT) از روش برس و سایزر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 240 نانومتر انجام شد (8). همچنین برای سنجش فعالیت آنزیم پراکسیداز از روش مک آدم و همکاران (18) و با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری در طول موج 475 نانومتری در مدت 60 ثانیه استفاده گردید. در این روش از بافر فسفات سدیم 20 میلی مولار با اسیدیته 6 و گایاکول 200 میلی مولار به‌عنوان الکترون دهنده و 10 میکرولیتر هیدروژن پراکساید (H2O2) 30 درصد (W/V) به‌عنوان پذیرنده الکترون مورد استفاده قرار گرفت و بر حسب میکرومول فعالیت آنزیم در میلی گرم پروتئین بیان شد.

در پایان، تجزیه‌وتحلیل داده‌های به دست آمده با استفاده از SAS نسخه 1/9 و مقایسه میانگین‌ها با استفاده از آزمون LSD انجام شد.

نتایج

وزن تر اندام هوایی و ریشه: تأثیر سرب، اسید سالیسیلیک (01/0p<) و اثرات متقابل سرب و اسید سالیسیلیک بر وزن تر اندام هوایی (05/0p<) معنی‌دار بود. افزودن سرب به خاک منجر به کاهش صفت مذکور گردید، به‌طوری‌که تیمار سرب 100، 200 و 300 میلی‌گرم در کیلوگرم با میانگین‌های 06/1، 77/1 و 50/1 گرم باعث کاهش معنی‌دار 0/57، 2/28 و 2/39 درصدی نسبت به شاهد شد.

نتایج به‌دست آمده نشان داد که در اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک، اسید سالیسیلیک بر سمیت سرب اثر معنی‌داری بر میزان وزن تر اندام هوایی (05/0p<) داشت (شکل 1 الف). به‌طوری‌که با افزایش سطوح سرب 100، 200 و 300 میلی‌گرم در کیلوگرم وزن خاک‌، میزان وزن تر اندام هوایی کاهش یافت، اما اعمال محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک 50 ppm در سطح چهارم سرب (300 میلی‌گرم در کیلوگرم) صفت مذکور را 3/9 درصد نسبت به شاهد افزایش داد (شکل 1 الف).

در اثر متقابل سرب و اسید ‌سالیسیلیک، استفاده از اسید سالیسیلیک منجر به افزایش وزن تر ریشه گردید، به‌نحوی‌که بیشترین صفت مذکور در استفاده توام 100 ppm اسید سالیسیلیک و عدم استفاده از سرب (549/0 گرم) و کمترین آن در تیمار ترکیبی 300 میلی گرم عنصر سنگین سرب و عدم استفاده از اسید سالیسیلیک با میانگین (139/0 گرم) به‌دست آمد (شکل 1 ب). سطوح 50 و 100 ppm محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک سبب کاهش اثرات منفی تنش سرب بر وزن تر اندام هوایی و ریشه گردید.

 

 

    

شکل 1- اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک روی وزن تر اندام هوایی (الف) و ریشه (ب) گیاه ریحان

حروف یکسان بیانگرعدم اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد بر اساس آزمون LSD است.


وزن خشک اندام هوایی و ریشه: نتایج نشان داد که تأثیر سرب در سطح 1 درصد و روابط متقابل آنها در سطح 5 درصد بر وزن خشک اندام هوایی معنی‌دار شد. به‌نحوی‌که با افزایش سطوح سرب صفت مذکور کاهش معنی‌داری را نشان داد، به طوری که سطح 2 نیترات سرب (100 میلی‌گرم در کیلو‌گرم) با میانگین 378/0 باعث کاهش 5/24 درصدی وزن خشک اندام هوایی گیاه گردید. همچنین داده‌های این پژوهش نشان داد که در اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک، استفاده از اسید سالیسیلیک اثر مثبتی بر میزان وزن خشک اندام هوایی داشت. در سطح 300 میلی‌گرم سرب در کیلوگرم خاک، با افزایش اسید سالیسیلیک به میزان 50 و100 ppm وزن خشک اندام هوایی به‌ترتیب 5/32 و 2/47 درصد نسبت به شاهد افزایش یافت (شکل 2 الف).

همچنین در بررسی اثر سرب بر وزن خشک ریشه، تأثیر این فلز سنگین در سطح احتمال 1 درصد بر وزن خشک ریشه نیز معنی‌دار بود، ولی در اثر متقابل بر روی صفت مذکور، به لحاظ آماری معنی‌دار نگردید. اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک اثر معنی‌داری بر میزان وزن خشک ریشه نداشت، به‌طوری‌که بیشترین صفت مذکور در تیمار ترکیبی عدم استفاده از سرب (شاهد) و 100 ppm اسید سالیسیلیک (076/0 گرم) و کمترین میزان آن در صفت مذکور، در سطح 300 میلی‌گرم سرب در کیلوگرم خاک و عدم استفاده از اسید سالیسیلیک (022/0 گرم) به‌دست آمد (شکل 2 ب).

 

 

 

شکل 2- اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک بر روی وزن خشک ریشه (الف) و اندام هوایی (ب) گیاه ریحان

حروف یکسان بیانگرعدم اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد بر اساس آزمون LSD است.


کربوهیدرات: تیمار نیترات سرب، اسید سالیسیلیک و اثر متقابل سرب × اسید سالیسیلیک تأثیر معنی‌داری بر میزان کربوهیدرات در سطح 1 درصد داشتند. در سطح 4 نیترات سرب، با افزایش اسید سالیسیلیک (صفر، 50 و100 ppm) به‌ترتیب با میانگین 548/6، 821/5 و 439/5 (میکروگرم گلوکز در گرم وزن تر) میزان کربوهیدرات 1/11 و 9/16 درصد نسبت به شاهد کاهش یافت. بیشترین میزان کربوهیدرات مربوط به تیمار ترکیبی 300 میلی‌گرم از سرب و عدم استفاده از محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک (54/6 میکروگرم گلوکز در گرم وزن تر) و کمترین میزان آن مربوط به تیمار توأم عدم استفاده از عنصر سنگین و 100 ppm اسید سالیسیلیک ( 58/2 میکروگرم گلوکز در گرم وزن تر) بود (شکل 3).

کلروفیل a، b، کلروفیل کل و کارتنوئید: نتایج نشان داد که تیمار نیترات سرب، اسیدسالیسیلیک و اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک تأثیر معنی‌داری بر میزان کلروفیل a، b، کلروفیل کل و کارتنوئید در سطح 1 درصد داشتند. افزایش سطوح سرب باعث کاهش کلروفیل‌های a، b، کلروفیل‌ کل و همچنین کارتنوئید گردید، اما کاربرد محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک برخلاف عنصر سنگین نیترات سرب، منجر به افزایش صفات ذکر شده در گیاه ریحان گردید.

 

شکل 3- اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک بر روی کربوهیدرات گیاه ریحان

حروف یکسان بیانگرعدم اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد بر اساس آزمون LSD است.

در برهم‌کنش تیمار اسید سالیسیلیک و نیترات سرب، با افزایش اسید سالیسیلیک (50 و 100 ppm) در سطح 100 میلی‌گرم سرب در کیلوگرم خاک میزان کلروفیل a به‌ترتیب 2/40 و 5/58 درصد، کلروفیل b 3/43 و 2/83 درصد و کلروفیل ‌کل 5/41 و 3/69 درصد نسبت به شاهد افزایش پیدا کردند (شکل 4 الف- ج).

همچنین در اثر متقابل تنش و محلول‌پاشی، با افزایش اسید سالیسیلیک، میزان رنگیزه‌های کارتنوئید افزایش یافت، به‌طورمثال: در سطح 3 نیترات سرب، با افزایش سطوح اسید سالیسیلیک (50 و 100ppm) به‌ترتیب با میانگین 467/3 و 368/4 (میلی گرم بر گرم وزن تر) میزان کارتنوئید 96/17 و 62/48 درصد نسبت به شاهد افزایش معنی‌داری یافت و محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک در حالت غیر تنش، تأثیری بر میزان کارتنوئید نداشت (شکل 4 د).

 

 

 

 

شکل 4- اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک بر روی کلروفیل a (الف)، b (ب)، کلروفیل کل (ج) و کارتنوئید (د) گیاه ریحان

حروف یکسان بیانگرعدم اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد بر اساس آزمون LSD است. 

 


پروتئین‌کل: تأثیر تنش سرب و سالیسیلیک اسید بر غلظت پروتئین کل در گیاه ریحان معنی‌دار (01/0p<) بود.

 

شکل 5- اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک بر روی پروتئین‌کل گیاه ریحان.

حروف یکسان بیانگرعدم اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد بر اساس آزمون LSD است.

اثر متقابل سالیسیلیک اسید و سرب بر پروتئین ‌کل در گیاه ریحان معنی‌دار (05/0p<) بود. به‌طور مثال غلظت 50 میلی لیتر در لیتر سالیسیلیک اسید در سطح 200 میلی‌گرم سرب در کیلوگرم خاک باعث افزایش 3/18 درصدی پروتئین‌ کل نسبت به شاهد شد (شکل 5).

آنزیم کاتالاز CAT: اثر متقابل سرب × اسید سالیسیلیک در سطح 1 درصد تأثیر معنی‌داری روی میزان فعالیت آنزیم کاتالاز داشتند. به‌طوری‌که بیشترین میزان فعالیت آنزیم کاتالاز مربوط به تیمار ترکیبی 300 میلی‌گرم از سرب و عدم استفاده از محلول‌پاشی (0084/0 میکرو مول بر میلی‌گرم پروتئین) و کمترین میزان فعالیت این آنزیم مربوط به تیمار شاهد در بالاترین سطح محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک 100ppm (0005/0 میکرو مول بر میلی‌گرم پروتئین) می­باشد که نشان‌دهنده میزان تأثیر اسید سالیسیلیک روی کاهش فعالیت آنزیم کاتالاز است (شکل 6 الف).

آنزیم پراکسیداز POX: تیمار نیترات سرب، اسید سالیسیلیک و اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک تأثیر معنی‌داری (01/0p<) روی میزان فعالیت آنزیم پراکسیداز داشت. مقایسه میانگین داده‌ها نشان داد که در تمام سطوح نیترات سرب، با افزایش سطوح اسید سالیسیلیک (50 و100ppm) میزان فعالیت آنزیم پراکسیداز کاهش یافت، به‌طور مثال در سطح 3 نیترات سرب، همراه با کاربرد 50 و100ppm اسید سالیسیلیک مقادیر فعالیت آنزیم پراکسیداز به‌ترتیب برابر 0043/0 و 0039/0 میکرو مول بر میلی‌گرم پروتئین به‌دست آمد، که نشان‌دهنده کاهش 10/41 و 57/46 درصدی میزان فعالیت این آنزیم با افزایش سطوح اسید سالیسیلیک می­باشد (شکل 6 ب).

 

 

شکل 6- اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک بر روی کاتالاز (الف) و پراکسیداز (ب) گیاه ریحان

حروف یکسان بیانگرعدم اختلاف معنی‌دار در سطح 5 درصد بر اساس آزمون LSD است.


بحث

وجود تنش‌های محیطی و غیر محیطی، سبب پیدایش یک مجموعه واکنش‌ها در گیاهان می‌شود. یک بخش از تنش‌های محیطی، فلزات سمی موجود در خاک هستند که سبب اختلال در چرخه حیات و فعال شدن تعدادی از واکنش‌های بیوشیمیایی می‌گردند. مطالعات نشان می‌دهند اسید سالیسیلیک، از درجه اهمیت بالایی برای کاهش اثرات فلزات سمی به‌ویژه در مرحله رشد گیاه برخوردار است. همچنین اسید سالیسیلیک به‌عنوان یک سیگنال مولکولی مهم در واکنش­های گیاهی در پاسخ به تنش­های محیطی شناخته شده است (23). برومند‌جزی و همکاران (2) در بررسی اثرات مخرب فلز سرب بر روی صفات رشد گیاه کلزا از قبیل وزن تر هوایی و وزن تر ریشه نشان دادند با افزایش سطوح نیترات سرب، وزن تر اندام هوایی گیاه کلزا کاهش یافت، همچنین دریافتند با به‌کارگیری اسید سالیسیلیک توأم با سرب، میزان وزن تر هوایی گیاه افزایش داشته است که با نتایج این پژوهش مطابقت دارد. محققان در مطالعه اثر متقابل اسید سالیسیلیک و کادمیوم بر ریشه گیاه برنج به این نتیجه رسیدند که با به‌کارگیری اسید سالسیلیک در شرایط تنش، رشد ریشه گیاه برنج افزایش می‌یابد (10) که با نتایج تحقیق اخیر در این مطالعه همخوانی دارد. نورانی آزاد و کفیل‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌زاده (4) تأثیر سمیت کادمیوم بر رشد قندهای محلول، رنگیزه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فتوسنتزی و برخی آنزیم‌ها در گلرنگ (Carthamus tinctorius L.) را مورد برسی قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که با افزایش غلظت کادمیوم، وزن خشک هوایی گیاه گلرنگ کاهش معنی‌داری پیدا کرد. اسید سالیسیلیک در اغلب موارد سبب بهبود عوارض ناشی از سرب گردید و می‌توان از تیمار اسید سالیسیلیک در سم‌زدایی و کاهش تأثیرات مسمومیت با سرب استفاده نمود. با توجه به غلظت به کار رفته، گیاه، گونه، دوره­ رشدی و شرایط محیطی اسید سالیسیلیک اثرات متفاوتی روی فرایندهای مختلف فیزیولوژیکی مانند شروع برخی فرایندها و ممانعت برخی دیگر دارد (14). محققان در بررسی اثر سرب بر روی وزن خشک گیاه کلزا به این نتیجه رسیدند که با افزایش غلظت سرب و همچنین توام با اسید سالیسیلیک وزن خشک ریشه گیاه کاهش پیدا کرد که نتایج آزمایش آنها با یافته‌های این پژوهش مطابقت دارد (2).

نتایج این تحقیق نشان‌دهنده کاهش میزان رنگیزه‌های فتوسنتزی بر اثر اعمال سرب می‌باشد. بنابراین به نظر می‌رسد از دلایل کاهش میزان کلروفیل می‌توان به جانشین شدن فلزات سنگین به جای Mg مرکزی کلروفیل اشاره کرد که این جانشینی سبب کاهش دریافت نور به وسیله کلروفیل شده و منجر به زردی برگ‌ها و در نهایت کاهش فتوسنتز می‌شود (25). طبق نتایج به‌دست آمده با افزایش غلظت سرب در محیط، از میزان کلروفیل a کاسته شد، در حالی که با به کار‌‌گیری اسید سالیسیلیک در محیط، اثرات سرب تعدیل یافت و باعث افزایش میزان کلروفیل‌ها نسبت به تیمارهای سرب گردید که با یافته‌های سایر محققان (16) مطابقت دارد.

نتایج حاصل از این تحقیق نشان می‌دهد که اسید سالیسیلیک نقش کلیدی در کاهش تنش ناشی از سرب روی کربوهیدرات و آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی ازجمله کاتالاز و پراکسیداز ایفا می‌کند. آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی ازجمله کاتالاز و پراکسیداز نقش بسیار مهمی در پاسخ به تنش‌های غیر زیستی مثل تنش سرب دارند، زیرا این آنزیم‌ها به‌عنوان مکانیسم دفاعی ثانویه در مقابل شرایط تنش عمل می‌کنند. نتایج به‌دست آمده از این آزمایش با نتایج شالینی و دوی (24) در مورد نقش و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی نسبت به شرایط تنش‌های غیر زیستی مثل تنش سرب مطابقت دارد. اسید سالیسیلیک با تأثیر بر آنزیم­های کاتالاز، پراکسیداز و تنظیم‌کننده­های اسمزی مثل پرولین، گلایسین و بتائین آثار ناشی از تنش خشکی، فلزات سنگین، گرما، سرما و شوری را کاهش می­دهد (23). همچنین محققان دیگری در بررسی اثر متقابل سرب و اسید سالیسیلیک بر روی فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی گیاه کلزا به این نتیجه رسیدند که با افزایش غلظت سرب فعالیت آنزیم پراکسیداز افزایش می‌یابد، همچنین استفاده از اسید سالیسیلیک سبب کاهش میزان سرب در گیاه می‌شود (3).

به‌طور کلی نتایج حاصل از این تحقیق مبین آن است که اسید سالیسیلیک از طریق افزایش وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه، رنگیزه‌های فتوسنتزی و سازماندهی مکانیسم‌های دفاعی آنتی‌اکسیدان و تجمع کربوهیدرات، اثرات زیانبار ناشی از تنش و سمیت سرب را تخفیف می‌دهد. در مجموع می‌توان چنین نتیجه‌گیری کرد که در بین غلظت‌های اسید سالیسیلیک به کار رفته، غلظت 100 ppm بیشترین تأثیر مثبت را در کاهش اثرات ناشی از تنش سرب بر این گیاه دارویی دارد، به‌طور کلی در خاک‌هایی که در معرض سمیت عناصر سنگینی مانند سرب قرار دارند، می‌توان با استفاده از مواد آنتی‌اکسیدان زمینه کشت گیاهانی مانند ریحان را فراهم کرد (1).

  1. آرزمجو، ا.، حیدری، م. و قنبری، ا. 1389. اثر تنش خشکی و نوع کود بر عملکرد و کیفیت بابونه آلمانی. مجله علوم زراعی ایران، 12(2): 100-111.
  2. برومندجزی، ش.، رنجبر، م. و لاری‌یزدی، ح. 1390. بررسی اثرات مخرب فلز سرب بر روی پارامترهای رشد گیاه کلزا و اثر اسید سالیسیلیک بر کاهش و تعدیل اثرات مخرب فلز سرب، فصلنامه یافته‌‌‌های زیست شناسی، 8 (1): -12-18.
  3. لاری یزدی، ح.، قربانعلی، م.، میرزایی، م. و هاشمی، ا. 1390. بررسی اثر غلظت­های مختلف سرب بر پرولین، قند­های محلول، نشاسته و فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدانی کاتالاز و پراکسیداز در گیاه گندم Triticum aestivum L. رقم پیشتاز، اولین همایش ملی مباحث نوین در کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ساوه، 1-4.
  4. نورانی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آزاد، ح. و کفیل‌زاده، ف. 1390. تاثیر سمیت کادمیوم بر رشد قندهای محلول، رنگیزه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های فتوسنتزی و برخی آنزیم‌ها در گلرنگ (Carthamus tinctorius L.)، مجله زیست شناسی ایران، 24(6): 5-12. 
    1. Abd El-Lateef, F. 2006. Effect of salicylic acid on the growth, metabolic activities and oil content of basil and marjoram. International Journal of Agriculture and Biology, 4: 485–492.
    2. Antoniadis, N. and Alloway, B. J. 2001. Availability of Cd, Ni and Zn to rye grass in seawage sludge treated soils at different temperatures. Water, Air and soil pollution, 132: 201 – 204.
    3. Arnon, A. N. 1967. Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal, 23: 112-121.
    4. Beers, G.R. and Sizer, I.V. 1952. Aspectrophotometric method for measuring the breakdown of hydrogen peroxide by catalase. Biological Chemistry, 95:133-140.
    5. Bradford, M. M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72: 248-254.

 

10. Choudhury, S. and Panda, S. K. 2004. Role of salicylic acid in regulating cadmium induced oxidative stress in Oryza sativa L. roots. Journal of Plant Physiology, 30(3): 95- 110.

11. Fageria, N. K. and Baligar, V. C. 2005. Enhancing nitrogen use efficiency in crop plants. Advvances of Agronomy Journal, 88: 97-185.

12. He, Y.L., Liu, Y.L., Cao, W.X., Huai, M.F., Xu, B.G. and Huang, B.R. 2005. Effects of salicylic acid on heat tolerance associated with antioxidant metabolism in Kentucky bluegrass.  Crop Science, 45: 988–995.

13. Horvath, E., Pal, M., Szalai, G., Paldi, E. and Janda, T. 2007. Exogenous 4-hydroxybenzoic acid and salicylic acid modulate the effect of short-term drought and freezing stress on wheat plants. Biology Plant, 51: 480–487

14. Iqbal, M., Ashraf, M. Jamil, A. and Shafiq, U. R. M. 2006. Does seed priming induce changes in the levels of some endogenous plant hormones in hexaploid wheat plant under salt stress. Journal of Integrative Plant Biology, 48(2): 181-189.

15. Kerepsi, I., Toth, M. and Boross, L. 1996. Water-soluble carbohydrates in dried plant. Journal of Agricultur Food Chemical, 10: 3235-3239.

16. Khodary, S.E.A. 2004. Effect of salicylic acid on the growth, photosynthesis and carbohydrate metabolism in salt stressed Maize plant, International Journal of Biology, 6:5-8.

17. Liu, Q. J., Zheng, C. M., Hu, C. X., Tan, Q. L., Sun, X. C. and Su, J. J. 2012. Effects of high concentrations of soil arsenic on the growth of safflower and rape. Plant Soil Environmental, 58(1): 22-27.

18. Mac Adam, J.W., C. J. Nelson and R. E. Sharp. 1992. Peroxidase Activity in the leaf elongation zone of tallfescue. Plant Physiology, 99:872-878.

19. Metwally, A., Finkemeier, I., Georgi, M., Dietz, K. J. 2003. Salicylic acid alleviates the cadmium toxicity in Barley seedling, Plant Physiology, Vol, 132, PP, 272-281.

20. Ogawa, D., Nakajima, N., Sano, T., Tamaoki, M., Aono, M., Kwbo, A., Kanna, M., Ioki, M., Kamada, H. and Saji, H. 2005. Salicylic acid accumulation under O3 exposure is regulated by ethylene in tobacco plants. Plant Cell Physiology, 46: 1062–1072.

21. Pallavi, Sh. and Rama, Sh. D. 2005. Lead toxicity in plant. Brazilian Journal of Plant Physiology, 17: 1-6.

22. Rao, S. R., Qayyum, A., Razzaq, A., Ahmad, M., Mahmood, I. and Sher, A. 2012. Role of foliar application of salicylic acid and l-tryptophan in drought tolerance of maize. The Journal of Animal and Plant Sciences, 22(3): 768-772.

23. Senaratna, T., Touchell, D. Bunn, E. and Dixon, K. 2000. Acetyl salicylic acid (Aspirin) and salicylic acid induce multiple stress tolerance in bean and tomato plants. Plant Growth Regular, 30: 157-161.

24. Shalini, V., Duey, R.S. 2003. Lead toxicity induced lipid peroxidation and alters the activities of antioxidant enzymes in growing rice plant, Plant Science. 164: 1645-1655.

25. Sharma, R. K. and Agrawel, M. 2006. Single and combined effects of cadmium and zinc on carrots: uptake and bioaccumulation. Journal of Plant Nutrition, 31: 19-34.

26. Yell Yang, Y. 2000. Identification of rice varieties with high tolerance or sensity to lead and characterization of the mechanism of to tolerance, Plant Physiology, Vol, 124, 1019-1026.