نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشگاه شهید باهنر کرمان
2 دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان، پژوهشکده علوم محیطی
چکیده
تری اکونتانول، تنظیم کننده رشد گیاهی هستند که اثرات زیستی قابل توجهی بر رشد و نمو گیاهان دارند. از جمله باعث افزایش مقاومت گیاهان به تنش های محیطی می شوند. در این پژوهش اثر غلظتهای (0، 5 و10 میکرومولار) تری اکونتانول در تغییرات فیزیولوژیک القا شده توسط تیمار (0 و300 میکرومولار) آرسنیک در گیاهان سویا در قالب طرح کاملا تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. پس از اندازهگیری شاخصهای رشد (وزن خشک ریشه و اندام هوایی، سطح برگ و ارتفاع گیاه)، میزان رنگیزههای فتوسنتزی (کلروفیل کل و کاروتنوئیدها)، محتوای پرولین، قند محلول و پروتئین در برگ و میزان مالون دیآلدئید مشخص شد که تری اکونتانول تاثیر زیادی روی این شاخصها در غیاب آرسنیک داشته، و در حضور آرسنیک تری اکونتانول شاخصهای رشد، میزان رنگیزههای فتوسنتزی، میزان پروتئین و فعالیت آنزیم های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و گایاکول پراکسیداز را تا حدودی افزایش و در مقابل میزان مالون دیآلدئید در برگها را کاهش داده است. بنابراین تری اکونتانول با افزایش فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی گیاه از طریق حفظ تمامیت غشاهای زیستی و کاهش محتوای گونههای فعال اکسیژن آستانه تحمل گیاه را در برابر آرسنیک اسید افزایش میدهد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Effect of interaction Triacontanol and arsenic on the growth and some biochemical and physiological properties of soybean (Glycine max L)
نویسنده [English]
1
2
چکیده [English]
Triacontanol (TRIA), as a plant growth regulators has significant biological effects on plant growth and development, Including increased resistance of plants to environmental stresses. The effect of concentration as (0, 5 and 10 μM TRIA) in physiological changes induced by treatment (300 μM) of arsenic in soybean plants were studied in a completely randomized design. After measuring the rate of growth (dry weight of roots and shoots, leaf area and plant height), the photosynthetic pigments (chlorophyll and carotenoids), proline content, soluble sugar, protein and MDA in leaf was found that much of an impact TRIA these indicators have been in the absence of arsenic, and in the presence of arsenic, growth, photosynthetic pigments content, protein content and antioxidant activities of catalase, ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase somewhat increased while the amount of substance in the leaves is reduced. So TRIA by increasing the activity of antioxidant enzymes to maintain the integrity of biological membranes of plants and reduce the content of reactive oxygen species. This promoting plant tolerance to arsenic acid.
کلیدواژهها [English]
اثر برهمکنش تریاکونتانول و آرسنیک بر رشد و برخی خصوصیات بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی در گیاه سویا (Glycine max L.)
الهام اسدی کرم1*، بتول کرامت1 و حسین مظفری2
1کرمان، دانشگاه باهنر کرمان، دانشکده علوم،گروه زیستشناسی
2 کرمان، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته،پژوهشکدهعلوممحیطی
تاریخ دریافت: 23/5/94 تاریخ پذیرش: 10/11/94
چکیده
تریاکونتانول، تنظیم کننده رشد گیاهی هستند که اثرات فیزیولوژیک قابل توجهی بر رشد و نمو گیاهان دارند از جمله باعث افزایش مقاومت گیاهان به تنشهای محیطی میشوند. در این پژوهش اثر غلظتهای (0، 5 و10 میکرومولار) تریاکونتانول در تغییرات فیزیولوژیک القا شده توسط تیمار (0 و300 میکرومولار) آرسنیک در گیاهان سویا در قالب طرح کاملا تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. پس از اندازهگیری شاخصهای رشد (وزن خشک ریشه و اندام هوایی، سطح برگ و ارتفاع گیاه)، میزان رنگیزههای فتوسنتزی (کلروفیل کل و کاروتنوئیدها)، محتوای پرولین، قند محلول، پروتئین و میزان مالوندیآلدئید در برگ مشخص شد که تریاکونتانول تاثیر زیادی روی این شاخصها در غیاب آرسنیک داشته، و در حضور آرسنیک، تریاکونتانول شاخصهای رشد، محتوای رنگیزههای فتوسنتزی، محتوای پروتئین و فعالیت آنزیم های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز و گایاکول پراکسیداز را تا حدودی افزایش و در مقابل میزان مالوندیآلدئید در برگها را کاهش داده است. بنابراین تریاکونتانول با افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی گیاه از طریق حفظ تمامیت غشاهای زیستی و کاهش محتوای گونههای فعال اکسیژن آستانه تحمل گیاه را در برابر آرسنیک اسید افزایش میدهد.
واژه های کلیدی: آرسنیک،آنزیم های آنتی اکسیدان، تری اکونتانول، سویا.
* نویسنده مسئول، تلفن: 09398829399، پست الکترونیکی: Asadikaram-e2007@yahoo.com
مقدمه
سویا با نام علمی(L. max Glycine)، گیاهی از تیره بقولات، یکساله، روزکوتاه و خودگشن میباشد .این گیاه با دارا بودن 42-82 درصد پروتئین و 71 درصد روغن در دانه، یکی از مهمترین دانههای روغنی میباشد که مورد استفاده زیادی در کشاورزی و صنعت دارد. به دلیل افزایش مصرف سویا در تغذیه به ویژه در کشورهای توسعه یافته و مصرف شیر سویا به جای شیر مادر در تغذیه نوزادان، و همچنین به خاطر اهمیت آن در تغذیه دام، کشت این گیاه در بین سایر لگومها بیشتر مورد توجه قرار گرفته است و امروزه در بسیاری مناطق صنعتی آلوده به برخی فلزات سنگین نیز کشت می شود (2). یکی از خطرناکترین فلزات سنگینی که امروزه توجه بسیاری از محققین را به خود جلب نموده و اثرات مضری بر سلامت انسان دارد، آرسنیک (As) می باشد. آرسنیک بعنوان یک شبه فلز برای گیاهان جزء عناصر غیرضروری محسوب شده و در سیستم های فیزیولوژیکی و متابولیسمی گیاه کاربردی ندارد (68). این عنصر در آب نامحلول بوده ولی در ترکیب با برخی نمک ها بصورت محلول در آب در میآید. آرسنیک در محیطهای اکولوژیکی مختلف پراکندگی وسیعی دارد و حلالیت آن در آب تحت تاثیر اسیدیته و حضور برخی ترکیبات شیمیایی تغییر میکند. بطور معمول آرسنیک به سه حالت محلول در آب، باند شونده به آلومینیم و باند شده به آهن وجود دارد که تغییرات اسیدیته نسبت اینها را تغییر میدهد. بررسی آبهای زیرزمینی در بخش های شمالی و شمال شرقی آسیا نشان میدهد که در این مناطق رهاسازی آرسنیک از فاز جامد خاک تحت شرایط بی هوازی، آبهای زیرزمینی را آلوده نموده است(17). قرار گرفتن گیاهان در معرض آرسنیک موجب القای تنش محسوس در گیاه که شامل مهار سریع رشد، بهم ریختگی فرآیندهای فیزیولوژیکی و در نهایت مرگ گیاه است. آرسنات به عنوان ترکیب مشابه با فسفر از طریق ناقلین فسفات وارد گیاه شده و بنابراین جذب فسفر توسط گیاه را کاهش میدهد در حالیکه آرسنیت از طریق آکوآگلیسروپورینها وارد ریشه گیاهان میگردد. آرسنیک سیستم جذب فسفات را با میل ترکیبی بالا در غشای سلولی متوقف کرده و باعث اختلال در جریان انرژی سلولها میشود (17). در عین حال نظر اکثر محققین بر این است که آرسنیک با اثر تقابل با گروههای سولفیدریل در ساختار ماکروملکول های زیستی و جابجایی گروههای فسفات در ساختار ملکول ATP موجب اختلال در بیشتر فرآیندهای متابولیکی در گیاهان میشود(62; 17). برخی نیز بر این عقیدهاند که آرسنیک با اختلال در متابولیسم فسفر و تقلیل فعالیت برخی آنزیمهای حیاتی موجب افزایش تجمع رادیکالهای آزاد از جمله H2O2در گیاه میشود (63).
تریاکونتانول (TRIA) یک الکل اولیه زنجیره طویل (C30H61OH) است که برای اولین بار توسط رایس و همکاران در سال 1977 در گیاهان آلفا آلفا
(Medicago sativa L.) کشف شد و به عنوان یک تنظیم کننده رشد گیاهی شناخته شد که در بهبود رشد و باردهی چندین گونه محصول مانند برنج، گندم، ذرت، گوجه فرنگی، نخود سبز، بادام زمینی، قهوه و نعناع وحشی نقش دارد (53; 44). TRIA نقش مهمی در جذب آب، طویل شدن سلول، افزایش تقسیم سلول و نفوذ پذیری غشا بازی میکند ((19. همچنین در تنظیم فرایندهای متابولیک مختلف گیاهان مانند افزایش نرخ فتوسنتز(23)، فعالیت آنزیمها(44) و سیالیت غشاهای کلروپلاست و پروپلاست مزوفیل برگ (25) نقش دارد. TRIA میتواند اثرات موثری در طی مراحل مختلف رشد و در همه جنبههای رشد، رنگدانههای فتوسنتزی، مواد تغذیهای برگها، پروتئین و محتوای کربوهیدراتها، کیفیت و کمیت باردهی گیاهان، اعمال کند (63). به هرحال غلظتهای اپتیمم TRIA و سن گیاه از فاکتورهای مهمی هستند که رشد و محصول نهایی گونه های گیاهی را کنترل میکند(58). کاربرد برگی TRIA در کاهش اثرات تنشهای گوناگون غیرزیستی (خشکسالی، سیل، آب ، شوری، فلزات سنگین، رطوبت اسیدی و تنش سرما) گزارش شده است و با توجه به اینکه مطالعات اندکی در زمینه اثر این ترکیب بر تنش فلزات سنگین صورت گرفته است از این رو، هدف از مطالعه حاضر بررسی نقش احتمالی TRIA در تنظیم متابولیسم ROSو مکانیسم عمل فیزیولوژیکی TRIA برونزا در تحمل به تنش آرسنیک در برگ های گیاه سویا است.
مواد و روشها
در این پژوهش بذرها از شرکت پاکان بذر اصفهان تهیه شد. برای این منظور ابتدا بذرهای یکسان با سدیم هیپوکلریت 5/0 درصد به مدت یک دقیقه ضدعفونی شده و سپس در گلدانهای پلاستیکی 12 سانتیمتر حاوی پرلیت کشت شدند. برای هر تیمار 3 گلدان به عنوان 3 تکرار در نظر گرفته شد. گلدانها پس از کشت در گلخانه، تحت شرایط نوری (16: 8) (نور/ تاریکی) با شدت نور حدود 150 میکرومول فوتون بر مترمربع بر ثانیه، رطوبت 75 درصد و دمای 16 درجه سانتیگراد (تاریکی/نور) قرار گرفتند. در حدود دو هفته، گلدانها فقط با آب مقطر آبیاری شدند. پس از آن، یک روز در میان و به مقدار 20 میلی لیتر از محلول غذایی هوگلند 2/1 با pH تقریبی1± 7/5 آبیاری شدند. پس از اینکه گیاهان به رشد کافی رسیدند (مرحله چهار برگی)، به مدت یک هفته به صورت یک روز در میان، تیمار آرسنیک شروع شد. به منظور تهیه محلولهایی با غلظتهای 0 و 300 میکرومولار آرسنیک، مقدار مناسبی از استوک میلیمولار آرسنیک از نمک آرسنیک اسید هیدروژن دی سدیم(Na2HAsO4) تهیه شده است به محلول هوگلند اضافه گردیده و pH محلولها با استفاده از اسیدکلریدریک و سود یک میلیمولار تنظیم شد. محلولها به صورت یک روز در میان به گلدانها اضافه و در فواصل بین تیمارها به منظور مرطوب نگه داشتن خاک و ممانعت از تجمع بیش از حد نمک در گلدانها از آب مقطر استفاده میشد. محلولپاشی گیاهان توسط TRIA نیز با غلظتهای 0، 5 و 10 میکرومولار همزمان با تیمار آرسنیک شروع شد و به مدت یک هفته هر روز ادامه داشت و در نهایت نمونهها برداشت شدند ضمنا به دلیل اینکه جذب TRIA از طریق برگ بیشتر و مطمئن تر است روش محلول پاشی انتخاب شد (47).
اندازه گیری پارمترهای رشد: برای اندازهگیری وزن خشک ریشه و اندام هوایی پس از جدا کردن ریشه ها از اندام هوایی، نمونهها در فویل آلومینیومی پیچیده شده و به مدت 48 ساعت در آون در دمای C◦ 70 خشک شدند. سپس وزن خشک نمونه ها با ترازوی با دقت 001/0 گرم اندازهگیری شد. طول ساقه از یقه تا قسمت انتهایی ساقه و طول ریشه از یقه تا انتهای ریشه در نظر گرفته شد. سطح برگ با کپی برداری کاغذی اندازهگیری شده و براساس سانتیمتر مربع گزارش گردید.
اندازهگیری مقدار رنگیزههای فتوسنتزی و پارامترهای بیوشیمیایی:اندازهگیری مقدار رنگیزههای فتوسنتزی شامل کلروفیل کل و کاروتنوییدها (کاروتنویید و گزانتوفیل) با استفاده از روش Lichtenthaler (33) انجام پذیرفت. اندازه گیری مالون دآلدئید (MDA) به روش (21)Packer وHeath انجام شد. برای اندازهگیری پرولین از روش Bates (3) استفاده شد. محتوای قندهای محلول نمونهها با استفاده از معرف آنترون و براساس روش Roe (56) تعیین گردید.
سنجش مقدار پروتئین و آنزیمهای آنتیاکسیدان: سنجش مقدار پروتئین از روش (6) Bradford استفاده شد. سنجش فعالیت آنزیم کاتالاز(CAT)(EC 1.11.1.6) با استفاده از محاسبه کاهش جذب H2O2 (کاهش مقدار H2O2) در 240 نانومتر و با روش Dhindsa و همکاران(14) انجام شد. سنجش فعالیت آنزیم پراکسیداز(POD)(EC 1.11.1.7) با استفاده از گایاکل و اندازهگیری میزان جذب تتراگایاکل تشکیل شده از گایاکل در نتیجه فعالیت پراکسیداز، در 470 نانومتر انجام گرفت. +در این سنجش از روش Plewa و همکاران(49) استفاده شد.سنجش فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز(APX)(EC1.11.1.1) با روش Nakano و Asada (45)صورت گرفت.
آنالیز آماری: این تحقیق در قالب طرح کاملا تصادفی و با سه تکرار در هر تیمار انجام شد. تجزیه و تحلیل دادهها با استفاده از نرمافزار آماری SPSS نسخه 18 و آزمون ANOVA صورت گرفت. مقایسه میانگینها با استفاده از آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد و رسم نمودارها با نرمافزار Excel نسخه2010 انجام پذیرفت.
نتایج
پارامترهای رشد: نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد، با افزایش غلظت آرسنیک در محلول غذایی میزان سطح برگ، ارتفاع گیاه و همچنین وزن خشک اندام هوایی و ریشه به ترتیب39%، 18%، 68% و 60% کاهش یافت در این شرایط کاربرد TRIA توانستپارامترهای رشد را در شرایط تیمار آرسنیک نسبت به گیاهان تحت تیمار آرسنیک به طور معنیداری افزایش دهد(جدول1).
جدول 1- تاثیر تریاکونتانول بر برخی از پارامترهای رشد در گیاه سویا تحت تنش آرسنیک. 05/0p > به عنوان اختلاف معنیدار در نظر گرفته شد. حروف متفاوت نشانه معنیدار بودن و میانگینهای دارای حروف مشابه از نظر آماری اختلافی ندارند.
تیمار |
سطح برگ (سانتی متر مربع) |
ارتفاع گیاه (سانتی متر) |
وزن خشک اندام هوایی (گرم در گلدان) |
وزن خشک ریشه (گرم در گلدان) |
شاهد |
21/562a |
24/28c |
32/1a |
97/0a |
تری اکونتانول5 میکرومولار |
33/573a |
61/30b |
28/1a |
90/0ab |
تری اکونتانول 10 میکرومولار |
14/550b |
28/34a |
11/1b |
84/0a |
آرسنیک 300 میکرومولار |
67/341e |
96/22d |
42/0d |
38/0c |
آرسنیک300 تری اکونتانول5+ |
54/486c |
35/28c |
75/0c |
54/0bc |
آرسنیک300 تری اکونتانول10+ |
42/402cd |
69/27c |
69/0c |
39/0c |
پارامترهای بیوشیمیایی: در پژوهش حاضر، تیمار آرسنیک محتوای کلروفیل، کاروتنویید و قند محلول اندام هوایی گیاه سویا را به ترتیب 28%، 32% و 38% کاهش داد در حالیکه تیمار10 میکرومولار TRIA باعث افزایش این موارد در شرایط سمیت آرسنیک شد. همچنین تنش آرسنیک باعث ایجاد استرس اکسیداتیو را در گیاه سویا شد که از افزایش32درصدی محتوای مالون دالدئید و 47 درصدی میزان پرولین در اندام هوایی مشخص است. در این شرایط، کاربرد برگی TRIA خسارت غشایی القا شده توسط تنش اکسیداتیو را کاهش داد، بنابراین به طور معنیداری محتوای مالون دالدئید و پرولین نسبت به شرایط تیمار آرسنیک کاهش یافت (جدول2).
جدول 2- تاثیر تریاکونتانول بر برخی پارامترهای بیوشیمیایی در گیاه سویا تحت تنش آرسنیک. 05/0p > به عنوان اختلاف معنیدار در نظر گرفته شد. حروف متفاوت نشانه معنیدار بودن و میانگینهای دارای حروف مشابه از نظر آماری اختلافی ندارند.
تیمار |
کلروفیل کل (میلی گرم بر گرم وزن تر) |
کاروتنوئید (میلی گرم بر گرم وزن تر) |
قند محلول (میلی گرم بر گرم وزن تر) |
مالون دآلدئید (میلی گرم بر گرم وزن تر) |
پرولین (میلی گرم بر گرم وزن تر) |
شاهد |
95/16b |
34/3ab |
224/1b |
436/0b |
57/0b |
تری اکونتانول5 میکرومولار |
33/20a |
61/3a |
284/1b |
362/0c |
60/0b |
تری اکونتانول 10 میکرومولار |
11/22a |
25/3ab |
018/1c |
194/0e |
38/0c |
آرسنیک 300 میکرومولار |
15/12e |
26/2d |
751/0d |
576/0a |
84/0a |
آرسنیک300 تری اکونتانول5+ |
51/15c |
95/2c |
983/0c |
411/0bc |
41/0c |
آرسنیک300 تری اکونتانول10+ |
42/13cd |
69/2c |
340/1a |
302/0d |
36/0cd |
آنزیم های آنتیاکسیدانی: تیمار 300 میکرومولار آرسنیک، فعالیت آنزیمهای CAT، GPX و APX را به طور معنیداری نسبت به گیاهان شاهد افزایش داده است. تیمار گیاهان با غلظتهای 5 و 10 میکرومولار TRIA، فعالیت آنزیم GPX و CAT را در شرایط تنش آرسنیک به طور معنی داری نسبت به گیاهان تیمار نشده افزایش داد که این افزایش به صورت (235- 328 درصد) و (183-111 درصد) است (جدول3).
جدول 3- تاثیر تریاکونتانول بر میزان پروتئین و فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان در گیاه سویا تحت تنش آرسنیک. 05/0p > به عنوان اختلاف معنیدار در نظر گرفته شد. حروف متفاوت نشانه معنیدار بودن و میانگینهای دارای حروف مشابه از نظر آماری اختلافی ندارند.
تیمار |
گایاکول پراکسیداز (واحد بر میلی گرم پروتئین) |
آسکوربات پراکسیداز (واحد بر میلی گرم پروتئین) |
کاتالاز (واحد بر میلی گرم پروتئین) |
پروتئین (میلی گرم بر گرم وزن تر) |
شاهد |
21/48c |
81/0e |
61/3c |
18/26a |
تری اکونتانول5 میکرومولار |
13/46c |
98/0e |
12/3c |
83/23a |
تری اکونتانول 10 میکرومولار |
45/147b |
28/2d |
85/9a |
12/13c |
آرسنیک 300 میکرومولار |
46/178a |
14/6a |
55/7b |
91/17b |
آرسنیک300 تری اکونتانول5+ |
87/161 ab |
86/4c |
23/10a |
56/10d |
آرسنیک300 تری اکونتانول10+ |
73/206a |
38/5 b |
64/7b |
55/13c |
بحث
در مورد اثر آرسنیک برگیاهان بسته به نوع آرسنیک و گونه گیاهی مورد نظر گزارشات متقاضی وجود دارد نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد، تیمار آرسنیک باعث کاهش سطح برگ، ارتفاع گیاه و همچنین کاهش وزن خشک اندام هوایی و ریشه گردید(جدول1). مطالعه در گیاه گندم نشان داده است که جوانه زنی دانه، طول و زی توده ریشه و اندام های هوایی در غلظتهای بالای آرسنیک کاهش مییابد(9). همچنین، در گیاه خردل هندی نیز مشاهده شده است که مقادیر بالای آرسنیک باعث کاهش معنی دار وزن خشک هر دو ریشه واندام هوایی گیاه میگردد(28) حضور غلظتهای بحرانی آرسنیک در آبهای آبیاری و یا در خاک علاوه براثر مضر بر سلامت انسانها موجب اختلال در رشد و علائم سمیت از جمله کاهش بیوماس در گیاهان میگردد.(7) گزارشات زیادی مبنی بر اثر آرسنیک بر کاهش وزن تر و خشک ریشه و اندامهای هوایی،کاهش محصول و تولید میوه وتغییرات مرفولوژیکی در گیاهان وجود دارد(59 ; 17). علاوه براین Miteva(35) گزارشات کرد آرسنیک در غلظتهای بالا موجب کاهش رشد و تغییرات پارامترهای مرفولوژیکی مانند سطح برگ در گوجه فرنگی شده ولی غلظت کم آن موجب تحریک رشد گیاه میگردد. Shaibur وهمکاران (59) نیز کاهش وزن خشک اندام هوایی و ریشه در سورگوم توسط سطوح بالای آرسنات گزارش کردهاند(59). افزودن کودهای فسفر به خاک اثرات مضر آرسنیک بر گیاه را کاهش میدهد گزارشی وجود دارد که اضافه کردن فسفر به محیط اثرات سمیت آرسنیک بر کاهش بیوماس گیاه را تخفیف میبخشد .(48)کاهش رشد در اثر سمیت فلز سنگین میتواند به علت افزایش تولید گونههای فعال اکسیژن از جمله پراکسیدهیدروژن در واکنشهای نوری فتوسنتز باشد( .(18مهار پمپ پروتون و کاهش جذب مواد غذایی نیز از دیگر علتهای احتمالی کاهش رشد توسط فلزات سنگین است.(9) کاربرد TRIAوزن خشک گیاه، محتوای پروتئین، کلروفیل و نرخ خالص فتوسنتز در گیاه برنج(Oryza sativa L.) را افزایش داد.(11)به طور مشابه، کاربرد خارجی TRIAاثر مثبتیبر رشد،محتوای کلروفیل، کارایی فتوسیستم دو و ویژگیهای تبادل گازی در گیاهچههای برنج (40;30)، ذرت و گندم(53) را نشان میدهد. همچنینSkogen و همکاران (64) افزایش رشد، افزایش تعداد گل آذین و کیفیت گلهای تحت تیمار با TRIA در گل داوودی (Chrysanthemum morifolium) گزارش کردند. اسپری برگی TRIA وزن خشک نهال برنج رشد یافته در محیط مغذی و وزن خشک گیاهان ذرت، جو و گوجه فرنگی را افزایش داده است(53). اثرات بهبود رشد TRIA بر صفات مختلف، به ویژه قد و وزن تر و خشک، سطح برگ و گره سازی ریشه، در گیاهان دارویی مختلف به وسیله محققان بسیاری بررسی شده است(40; 8). TRIA وزن تر و خشک، سطح برگ، تعداد برگ و وزن خشک گرهک در گیاه لوبیا سنبل(purpureus Lablab) را بهبود میدهد ( (42; 43. در پژوهش حاضر کاربرد TRIAپارامترهای رشد را در شرایط تیمار آرسنیک نسبت به گیاهان تیمار شده با آرسنیک به طور معنی داری افزایش داد. افزایش در رشد گیاه میتواند اساسا به علت یک افزایش ناگهانی القا شده توسط TRIAدر فتوسنتز باشد زیرا گزارش شده که TRIAدر افزایش بیان بسیاری از ژنهای درگیر در فرایندی از قبیل فتوسنتز دخیل است (10).کلروز برگها معمولا به عنوان یکی از علائم اصلی سمیت فلزات سنگین در گیاهان مطرح میشود (60). در این پژوهش تیمار آرسنیک میزان کلروفیل را کاهش داد در حالی که تیمار10 میکرومولار TRIA باعث افزایش این میزان در شرایط سمیت آرسنیک شد(جدول2). گزارشات متعددی مبنی بر اثر منفی آرسنیک بر محتوای کلروفیل و کاروتنوئید وجود دارد (59). کاهش مقدار کلروفیل و کاروتنوئید در اثر تیمار آرسنیک در گیاه جو (66)، برنج (65)، گندم (12) و سورگوم 59)) گزارش شده است. برخی محققین معتقدند فلز آرسنیک از راه کاهش فعالیت آنزیم پروتوکلروفیلید ردوکتاز، بعنوان یکی از کلیدی ترین آنزیمها در مسیر سنتز کلروفیل در گیاهان، موجب کاهش محتوای کلروفیل در گیاه میشود. این اثر آرسنیک را، به اتصال محکم آن با گروههای بازی سولفیدریل در ساختار پروتئینی این آنزیم و مهار فعالیت آن نسبت میدهند. همچنین آرسنیک با جایگزینی با کاتیون های Fe2+، Zn2+ و Mg2+ در بخشهای مختلف موجب تخریب ساختار و عملکرد کلروپلاست در گیاه شده و از این طریق نیز رشد گیاه را کاهش میدهد(12). بهبود فتوسنتز به عنوان یک پاسخ مهم گیاه به TRIA است (15) و افزایش رشد و وزن خشک گیاهان را به بهبود فتوسنتز و افزایش تجمع از محصولات فتوسنتزی نسبت میدهند. تعدادی از مطالعات افزایش نرخ تثبیت CO2 در انواع از گونه های گیاهی که تحت تیمارغلظت نانومولار TRIA بودند نشان دادهاند (20; 50). Houtz و همکاران (23) پیشنهاد کردند که TRIA منجر به تحریک در افزایش فعالیتهای خاص در آنزیم روبیسکو و فسفوانول پیرواتکربوکسیلاز میشود. علاوه براین، TRIA چندین سیستم آنزیمی دیگر به خصوص ATPase متصل به غشاء وابسته به Ca/Mg را تحت تاثیر قرار میدهد ((31. گزارش شده استTRIA سرعت آسیمیلاسیون CO2 را از طریق افزایش فعالیت آنزیم روبیسکو افزایش میدهد (15)، همچنین بر کمپلکس جمع کننده نور در فتوسیستم یک و دو اثر مثبت دارد(38) و بیان ژنهای مربوط به تنش را کم میکند (11). اکثر محققین عامل اصلی اثرات سمی آرسنیک بر گیاهان را افزایش تولید رادیکالهای آزاد اکسیژن (ROS) در گیاه تحت تنش میدانند. بنابراین افزایش پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی، کاهش فتوسنتز و تنفس از طریق تخریب غشاهای کلروپلاست و میتوکندری، کاهش رشد و در نتیجه تغییر بیوماس، کاهش محتوای رنگیزه های فتوسنتزی و بطور کلی القای تنش اکسیداتیو در گیاهان آلوده شده به آرسنیک امری اجتناب ناپذیر است. نتایج برخی پژوهش ها در این زمینه نیز این موضوع را تایید میکند (32; 28; 27). در پژوهش حاضر تنش آرسنیک استرس اکسیداتیو را در گیاه سویا افزایش داد(جدول2) در حالیکه کاربرد برگی TRIA خسارت غشایی القا شده توسط تنش اکسیداتیو را کاهش میدهد که از کاهش معنی دار محتوای مالون دالدئید مشخص است. القای تنش اکسیداتیو و افزایش مالوندآلدهید در اثر تیمار آرسنیک در گیاهان ذرت(67)، برنج(62)، گندم(Chun-Xi et al., 2007) و لوبیا(69) گزارش شده است. کاربرد TRIA پراکسیداسیون لیپید را در اسفناج (Spinacea oleracea L.) (52)، گندم (47) و برگهای بادام زمینی (Arachis hypogaea L) (70) مهار میکند و تمامیت غشا را به وسیله تعدیل موقعیت لیپید غشا بهبود میبخشد. در این پژوهش بهبود ایجاد شده توسط TRIA ممکن است به علت اثر بر عملکرد آنزیمهای آنتی اکسیدانی تحت تنش آرسنیک باشد((47; 16. افزایش محتوای پروتئین در گونههای گیاهی مختلف تحت تیمار TRIA توسط Verma و همکاران (70)، Kumaravelu و همکاران (30) و Muthuchelian و همکاران (40) گزارش شده است. Krishnan و Kumari (29) افزایش محتوای پروتئین در تیمار TRIA تحت تنش شوری را گزارش کردند. علاوه براین کاربرد TRIA به طور معنیداری تجمع پروتئینهای محلول را در نخود سبز در شرایط رشد نرمال افزایش داد ((30
نتایج حاصل از سنجش پرولین در گیاه سویا نشان داد که تیمار آرسنیک باعث افزایش معنیدار مقدار پرولین شد در حالی که کاربرد TRIA در شرایط سمیت آرسنیک، به طور معنیداری میزان پرولین را در اندام هوایی گیاه کاهش داد(جدول2). مشاهده شده است که میزان پرولین در برگ و ریشه گیاه ریحان تحت تنش آرسنیک افزایش یافته است(1). همچنین گزارش شده که تیمار TRIA باعث کاهش محتوای پرولین در گیاه سویا تحت تنش شوری شده است (29). نتایج به دست آمده در این بررسی نشان میدهد که TRIA میتواند از طریق تاثیر بر کاهش تنش ناشی از فلز سنگین بر محتوای پرولین اثر گذارد.
در این پژوهش تیمار آرسنیک، میزان قند محلول در گیاه را افزایش داد همچنین تیمارهای 5 و 10 میکرومولار TRIA در غلظت 150 و 300 میکرومولار آرسنیک باعث افزایش محتوای قند نسبت به نمونه شاهد گردید(جدول2). در مورد اثر تنش فلز سنگین گزارش شده است که در گیاهچههای موزacuminata) Musa)، با افزایش غلظت مس محتوای قند در اندام هوایی گیاهان تحت تیمار افزایش یافته است که این احتمال میدهد که تنش ناشی از مس را خنثی میکند(13). همچنین در گیاهان ریحان تحت تنش آرسنیک افزایش در میزان قندهای محلول و احیاکننده مشاهده شده است(1). نتایج پژوهش Jha و Dubey (26) نشان داده است که، در گیاه برنج آرسنیک تبدیل قندهای غیر احیایی مانند سوکروز به قندهای احیایی مانند گلوکز و فروکتوز را افزایش داده وآنزیم های سازنده سوکروز مانند سوکروز فسفات سنتتاز را مهار میکند. همچنین فعالیت آنزیمهای تجزیه کننده سوکروز مانند اینورتاز و سوکروز سینتتاز در اثر آرسنیک افزایش یافته است. بنابراین، آرسنیک احتمالا با مهار فعالیت آنزیمهای تجزیه کننده نشاسته مانند آمیلازها و تحریک آنزیمهای تجزیه کننده سوکروز باعث تجمع نشاسته و کاهش حجم مخزن سوکروز درگیاه میشود (26) که میتواند توجیهی بر افزایش قندهای محلول در اثر آرسنیک در پژوهش حاضر باشد. در زمینه اثر TRIA بر محتوای قند گزارش شده است که کاربرد TRIA در گیاه بادام زمینی باعث افزایش میزان قندهای محلول گردید(70). تحقیقات زیادی نقش مثبت TRIA در افزایش رشد، محصول، فتوسنتز، تثبیت نیتروژن، فعالیت آنزیمها، اسیدهای آمینه آزاد، قندهای محلول گیاهان را گزارش میدهد (4; 24; 44).بنابراین TRIA به دلیل افزایش در میزان فتوسنتز و فرآوردههای فتوسنتزی میتواند باعث افزایش محتوای قندهای محلول در گیاهان تحت تنش آرسنیک شود و می توان نقش TRIA را در ایجاد مقاومت گیاه در برابر استرس موثر دانست. در این پژوهش تیمار آرسنیک فعالیت آنزیم های CAT، GPX و APX را نسبت به گیاهان شاهد افزایش داده است (جدول 3). با این وجود چنین بنظر میرسد که این افزایش برای جبران افزایش H2O2 و تنش اکسیداتیو ناشی از تجمع گونههای فعال اکسیژن در اثر سمیت آرسنیک کافی نبوده و میزان تولید گونههای فعال اکسیژن از ظرفیت آنتیاکسیدانی گیاهان بیشتر بوده است. افزایش فعالیت GPX در اثر تیمار با شبه فلز آرسنات در گیاه برنج گزارش شده است (63). تحریک فعالیت CAT توسط آرسنیک در برگهای گیاه خردل هندی (28) و برنج (63) گزارش شده است. تیمار گیاهان با TRIA فعالیت آنزیم GPX و CAT را در شرایط تنش آرسنیک به طور معنی داری نسبت به گیاهان تیمار نشده افزایش داد(جدول3). گزارشات متعددی در مورد افزایش فعالیت CAT و GPX در گیاهان تیمار شده با TRIA تحت تنش های مختلف وجود دارد. گزارش شده است که تیمار TRIA در گیاهان ریحان تحت تنش سرما باعث افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز و در نتیجه مقاومت این گیاهان به تنش سرما شده است (5). همچنین خیساندن بذرهای گندم با TRIA باعث افزایش فعالیت آنزیم پراکسیداز در این گیاهان تحت تنش شوری شده است (46). تیمار TRIA فعالیت CAT و APX را در گیاه بادام زمینی افزایش داده است (70). در این پژوهش TRIA محتوی مالوندآلدئید را به طور معنیداری در گیاهان تحت تنش کاهش داد بنابراین احتمالا TRIA از طریق افزایش فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیداتیو گیاه را در مقابل آسیب اکسیداتیو ناشی از سمیت آرسنیک محافظت مینماید.