The effect of biochar and salicylic acid on growth and physiological traits of cumin )Cuminum Cuminum L. (on soil cadmium contamination

Document Type : Research Paper

Authors
Sajjad Dindarlo Inalo
mehdi madandoust
Agronomy Department, Fasa Branch, Islamic Azad University, Fasa, Iran
Abstract
Heavy metals are considered as one of the most important pollutants in the environment and the application of biochar and salicylic acid can play a significant role in heavy metals tolerance in plants. This study was conducted in a factorial arrangement based on randomized complete design in three repetitions in Shiraz city, 2021-22. The experimental factors included three levels of cadmium nitrate (0, 50, and 100 mg per kg of soil) and compounds at five levels of the control, two biochar levels (2% and 4% w/w), and 100 and 200 μM salicylic acid. The results indicated that the highest concentration of cadmium in roots and shoot, ion leakage and malondialdehyde were observed in the 100 mg/kg soil of cadmium. On the other hand, biochar levels of 4% w/w at 50 and 100 mg of Cd soil decreased the concentration of cadmium in the root by 35% and 31%, respectively, compared to the control. In addition, at the level of 100 mg Cd, 14% and 16% reduction of malondialdehyde in leaves was observed in 100 and 200 μM salicylic acid. The catalase and ascorbate peroxidase activity in leaves indicated an increasing trend with the increased consumption of cadmium nitrate. Biochar levels of 4% w/w at 50 and 100 mg of Cd soil increased the seed weight by 21% and 25%, respectively, compared to the control. Finally, the results of this study indicated the successful effects of biochar and salicylic acid compounds in improving the physiological characteristics, weight shoot and seed.

Keywords

Subjects

اثر بیوچار و اسید سالیسیلیک بر رشد و صفات فیزیولوژیکی زیره سبز

 (.Cuminum cyminum L) در شرایط آلودگی خاک به کادمیوم

سجاد دیندارلو اینالو و مهدی مدن دوست*

ایران، فسا، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد فسا، گروه زراعت

تاریخ دریافت: 09/09/1401          تاریخ پذیرش: 10/02/1402

چکیده

فلزات سنگین از مهم‏ترین آلاینده‏ها در محیط زیست به شمار می‏روند و استفاده از بیوچار و اسید سالیسیلیک می‏تواند نقش بسزایی در تحمل گیاهان به فلزات سنگین داشته باشد. این پژوهش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در سال 1401-1400 در شهر شیراز انجام گردید. عوامل آزمایشی شامل نیترات کادمیوم در سه سطح (صفر، 50 و ۱۰۰ میلی‏گرم نیترات کادمیوم در کیلوگرم خاک) و ترکیبات اصلاح کننده در پنج سطح شامل شاهد، بیوچار در دو سطح 2 و 4 درصد وزنی و اسید سالیسیلک در دو سطح 100 و 200 میکرومولار بود. نتایج نشان داد که بیشترین غلظت کادمیوم ریشه و اندام هوایی، نشت یونی و مالون‏دی‏آلدهید در تیمار 100 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک نیترات کادمیوم مشاهده شد. از سوی دیگر در 50 و 100 میلی‏گرم در کیلوگرم خاک نیترات کادمیوم، بیوچار 4 درصد وزنی به ترتیب سبب کاهش 35 و 31 درصدی غلظت کادمیوم ریشه نسبت به شاهد شد. همچنین در تیمار نیترات کادمیوم 100 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک، کاهش 14 و 16 درصدی مالون‏دی‏آلدهید برگ با اسید سالسیسیک 100 و 200 میکرومولار مشاهده شد. آنزیم کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز برگ با افزایش مصرف نیترات کادمیوم روند افزایشی نشان داد. در سطح 50 و 100 میلی‏‏گرم نیترات کادمیوم، بیوچار 4 درصد وزنی توانست سبب افزایش 21 و 25 درصدی وزن دانه نسبت به شاهد شود. در مجموع نتایج این پژوهش اثرات موفق ترکیبات بیوچار و اسید سالیسیلیک را در بهبود ویژگی‏های فیزیولوژیکی، وزن اندام هوایی و دانه را نشان داد.

واژه های کلیدی: اسید سالیسیلیک، بیوچار، زیره سبز، کادمیوم

* نویسنده مسئول، پست الکترونیکی: mehdimadandoust@yahoo.com

مقدمه

 

گیاه دارویی زیره سبز با نام علمی Cuminum cyminum L از خانواده چتریان (Apiaceae) و به صورت یک‏ساله مورد کاشت قرار می‏گیرد. زیره سبز از مهم‏ترین و اقتصادی‏ترین گیاهان دارویی است که می‏تواند در شرایط کمبود آب و با حاصلخیزی کم خاک در مناطق خشک و نیمه خشک جهان کاشته شود. به همین دلیل در سال‏های اخیر توجه بیشتری به کاشت زیره سبز شده است و سطح زیر کشت آن افزایش پیدا کرده است.[37]  گیاهان دارویی به دلیل نیاز کم به عناصر غذایی برای شروع حرکت از کشاورزی متداول به سمت کشاورزی پایدار (دوره گذار یا انتقالی) بسیار مناسب‏اند. از سوی دیگر با توجه به مشکلات زیست محیطی ناشی از آلودگی خاک‏های کشاورزی، استفاده از ترکیبات آلی می‏تواند به عنوان راهکاری در افزایش عملکرد گیاهان دارویی باشد.[12]  بنابراین معرفی روش‌های مناسب تولید جهت افزایش کمیت و کیفیت گیاهان دارویی بالاخص گیاه دارویی زیره سبز حائز اهمیت می‏باشد [35]. 

امروزه با توجه به دخالت‏های انسان از طریق فعالیت‏های صنعتی، شهری و حمل و نقل سبب تجمع فزاینده در غلظت‏های بالایی از فلزات در منابع طبیعی و زمین‏های کشاورزی شده است.[43]  گزارش شده است که عنصر کادمیوم حتی با غلظت 50 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک حالت سمیت و بازدارندگی روی رشد گیاهان داشته و باعث کاهش فعالیت میکروبی و حاصلخیزی خاک می‌شود. از سوی دیگر افزودن مواد آلی در خاک می‌تواند میزان کادمیوم را تا حدودی به صورت غیر قابل جذب درآورد و از اثرات بازدارندگی آن روی گیاهان کاسته شود.[20]  با توجه به اینکه عنصر کادمیوم میل ترکیبی کمی برای اتصال به فازهای تثبیت‌کنندهی خاک نظیر اکسیدها و کلات‌ها دارد، بنابراین قابلیت جذب این عنصر توسط ریشه گیاهان زیاد است.[29]  جذب بیش از اندازه کادمیوم توسط ریشه گیاه سبب انتقال و تجمع در اندام‌های هوایی گیاهان شده که منجر به ایجاد صدمات متابولیسمی و کاهش رشد و عملکرد گیاه می‏شود.[44]  به نظر می‏رسد اطلاعات در مورد فرآیندهای مؤثر در نحوه رفع آلودگی فلزات سنگین تا حدودی ناشناخته باقی مانده است و سازوکار‏های زیستی رفع آلودگی در گیاهان هنوز به طور کامل مورد شناسایی قرار نگرفته‏اند. در هر حال با توجه به گزارش‏های اخیر محققان، بکارگیری ترکیبات اصلاحی آلی در خاک می‏تواند سبب تغییر در حلالیت فلزات سنگین، میزان جذب و تجمع آنها در گیاهان شود .[14]  

کودهای با منشا طبیعی به دلیل افزایش مقدار ماده آلی خاک، با فلزات سنگین پیوند یافته و قادر است برای مدت زمان طولانی آلاینده‏ها را در خود نگهداری کند. مواد آلی می‏تواند سطوح زیادی از فلزات محلول را از خاک حذف کرده و سمیت آن‌ها را کاهش دهد.[46]  روش‌های نوین کاهش اثرات فلزات سنگین بر رشد گیاهان، کاربرد ترکیبات اصلاح‌کننده در خاک مانند بیوچار است. در سالیان اخیر استفاده از بیوچار برای اصلاح کیفیت خاک مورد توجه قرار گرفته است که فراهمی زیستی آلاینده‌ها را کاهش می‌دهد .[23] افزایش حاصلخیزی و تحریک فعالیت ریزجانداران مفید خاکزی توسط بیوچار گزارش شده است .[40] همچنین شبه هورمون اسید سالیسیلیک، یکی از مشتقات فنلی است که با ایجاد یک‌ سری واکنش‌های متابولیک در گیاهان، موجب افزایش سازگاری آن‌ها در برابر تنش‌های محیطی و از جمله افزایش تحمل گیاهان در برابر تنش فلزات سنگین می‌گردد.[39]  استفاده از غلظت‌های بهینه اسید سالسیلیک با تغییر در سطوح فعالیت‏های متابولیت‌های متعدد از جمله آنزیم‏های دفاعی آنتی‌اکسیدانی، اسمولیت‌ها، متابولیت‌های ثانویه و ترکیبات کلات‌کننده فلز سنگین، تحمل گیاهان را به تنش فلزات سنگین افزایش می‌دهد .[35] محققان اثرات متقابل نیترات سرب، سالیسیلیک اسید و بیوچار بر ویژگی‏های رشدی گیاه آویشن مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که تنش فلز سنگین سرب تمام ویژگی‏های رشدی گیاه را کاهش داده، اما تیمارهای اسید سالیسیلیک و بیوچار موجب تعدیل اثرات منفی سرب بر این خصوصیات گردید.[41]  گزارش شده است که کاربرد بیوچار و اسید سالیسیلیک می‏تواند با افزایش اسمولیت‏های سازگار باعث تنظیم پتانسیل آب سلول برای مقابله با غلظت زیاد یون‏های تجمع یافته در واکوئل شود و آثار منفی سرب بر گیاه مریم گلی (.Salvia officinalis L) را کاهش دهد .[4]  همچنین گزارش شده است که تنش کادمیوم با القای تنش اکسیداتیو موجب تخریب غشای سلولی  گیاه خردل سیاه (Brassica nigra L.) شده، اما کاربرد برخی شبه هورمون‏ها مثل اسید سالیسیلیک، اثرات تنش اکسیداتیو را کاهش داده و به افزایش پایداری غشا منجر می‏گردد .[1]  

اگرچه کاربرد بیوچار و اسید سالسیلیک یک استراتژی عملی و امیدوارکننده برای بهبود عملکرد گیاهان در زمین‌های کشاورزی متاثر از آلودگی فلزات سنگین به نظر می‌رسد، اما گزارش‌های مربوط به استفاده از این استراتژی هنوز محدود است. بنابراین با توجه به این حقیقت که استفاده از غلظت‏های مناسب اسید سالیسیلیک و بیوچار در شرایط تنش فلزات سنگین می‏تواند سبب بهبود رشد و بر کمیت و کیفیت گیاهان موثر باشد، بنابراین این پژوهش روی گیاه دارویی زیره سبز انجام شد.

مواد و روشها

این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی در سه تکرار در سال 1401-1400 به صورت گلدانی در محیط شبه مزرعه‏ای (خارج از گلخانه) در شهر شیراز با عرض جغرافیایی 29 درجه و 37 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 52 درجه و 34 دقیقه شرقی و ارتفاع حدود 1500 متر از سطح دریا انجام گردید. تیمارها شامل عامل نیترات کادمیوم در سه سطح (صفر، 50 و ۱۰۰ میلی‏گرم نیترات کادمیوم در کیلوگرم خاک) و عامل ترکیبات اصلاح کننده در پنج سطح شامل شاهد (بدون ترکیبات اصلاح کننده)، بیوچار در دو سطح 2 و 4 درصد وزنی و اسید سالیسیلک در دو سطح 100 و 200 میکرومولار بود. نیترات کادمیوم و اسید سالیسیلیک از ساخت شرکت مرک آلمان استفاده شد. همچنین از بیوچار کلزا از شرکت بیوچار کوهبنان تهیه شد.

اجرای آزمایش: ابتدا گلدان‏ها با خاک مزرعه پر شدند. گلدان‌های استفاده شده از جنس پلاستیک، با ارتفاع 18 سانتی‌متر و قطر 20 سانتی‌متر، با وزن حدود 6 کیلوگرم خاک بود. برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک مورد استفاده در آزمایش به شرح جدول یک می‏باشد. سپس ترکیب‌ آلی بیوچار کلزا با نسبت مشخص شده به طور دستی با خاک هر گلدان مخلوط شدند .[10] در مرحله‌ بعد در تیمار آلوده به فلز سنگین کادمیوم به میزان 100 میلی‌گرم بر کیلوگرم خاک نیترات کادمیوم توسط افشانه اضافه شد .[31] بعد از گذشت مدت زمان یک ماه جهت یکنواخت شدن فلز سنگین در خاک، کاشت بذرهای زیره سبز صورت گرفت .[2, 3] بذرهای زیره سبز که از شرکت پاکان بذر اصفهان تهیه شده بود با هیپوکلریت سدیم 1% به مدت 15 دقیقه ضد عفونی و بعد چندین بار با آب مقطر استریل شستشو شد. در هر گلدان ده عدد بذر زیره سبز کاشته شد و پس از سبز شدن گیاهچه‏ها به چهار بوته تنک گردید  .[5] لازم به ذکر است که قبل از کاشت بذرها، 3/0 گرم کود فسفات آمونیوم (معادل 100 کیلوگرم در هکتار) با خاک سطحی مخلوط شد و 5/0 گرم کود اوره ( معادل 150 کیلوگرم در هکتار) همراه با اولین آب آبیاری و 5/0 گرم دیگر کود اوره (معادل 150 کیلوگرم در هکتار) در مرحله شروع گلدهی همراه با آب آبیاری اضافه شد.

آبیاری گلدان‏ها تا ظرفیت زراعی خاک گلدان انجام شد. جهت محاسبه درصد وزنی رطوبت خاک در نقطه ظرفیت زراعی، ابتدا چهار عدد گلدان به صورت تصادفی انتخاب شد و به حد اشباع از آب رسانیده شدند. جهت جلوگیری از تبخیر آب گلدان‏ها، سطح بالایی گلدان‏ها را به وسیله فویل آلومینیومی پوشانیده شد. گلدان‏ها را به روی سطوح مشبک جهت خروج آب اضافی یا ثقلی قرار داده شدند.  

 

 

 

جدول 1- نتایج تجزیه شیمیایی و فیزیکی خاک مورد استفاده در آزمایش

 

کربن آلی

 (%)

N

P

K

Mn

Zn

Fe

Cu

اسیدیته

 

هدایت الکتریکی

 (dS.m-1)

بافت

 

(%)

(mg.kg-1)

51/0

1/0

0/6

186

2/3

7/1

5/8

62/0

35/7

11/1

لوم
                       

 

 

پس از گذشت 48 ساعت، گلدان‏ها دوباره وزن شدند و در ادامه گلدان‏ها در دمای 105 درجه سانتی‏گراد به مدت 24 ساعت کاملا خشک شده و وزن خشک اندازه‏گیری شدند. بدین ترتیب میانگین اعداد به دست آمده، طبق معادله 1 معادل ظرفیت زراعی در نظر گرفته شد.

معادله 1

FCW  وزن خاک در ظرفیت زراعی، DW  وزن خاک خشک شده در آون است.

در مرحله 8-6 برگی، تیمار اسید سالیسیلیک روی برگ گیاهان محلول‏پاشی شد. برای جلوگیری از تبخیر، محلول‏پاشی در هنگام غروب آفتاب و تا تر شدن کامل سطح برگ‏های گیاهان انجام گرفت. محلول‏پاشی در سه مرحله با فاصله هر ده روز یک بار صورت گرفت. در هر مرحله محلول‏پاشی، چند قطره مایع توین (Tween) به عنوان سورفاکتانت یا افزایش قابلیت پخش مایعات استفاده گردید تا جذب سطحی برگ‏ها افزایش پیدا کند. همچنین تیمار شاهد با آب مقطر محلول‏پاشی شد.[7]  

اندازه‏گیری صفات

غلظت کادمیوم ریشه و برگ: در مرحله گلدهی، غلظت فلز کادمیوم ریشه و اندام هوایی با دستگاه جذب اتمی تعیین شد .[36]

صفات فیزیولوژیک: اندازه‏گیری صفات فیزیولوژیک در مرحله گلدهی از برگ‏های بالغ و کاملاً توسعه یافته انجام گرفت. برای سنجش میزان نشت یونی برگ‏ها به اندازه یکسان از هر تیمار تهیه شد و هدایت الکتریکی نمونه‌ها اندازه‌گیری گردید .[2] میزان مالون‌دی‌آلدهید با دستگاه اسپکتروفتومتر مدل Vis 2100 ساخت کشور آمریکا، با جذب در طول موج‌های 532 و 600 نانومتر و با استفاده از ضریب خاموشی (µM-1. cm-1 155) محاسبه شد .[30] برای اندازه گیری محتوای نسبی آب برگ‏ها، قطعاتی تقریباً به اندازه یکسان از برگ جدا و وزن ‌تر آن‌ها با ترازو (دقت 0001/0 گرم) اندازه‌گیری گردید. همچنین برای تعیین وزن آماس، قطعات جدا شده برگ‏ها در ظروف پتری‌ سربسته و حاوی آب مقطر در تاریکی با دمای ثابت 25 درجه سلسیوس به مدت 12 ساعت قرار گرفتند. پس از آن رطوبت سطحی برگ‌ها با کاغذ واتمن شماره یک گرفته می‏شود و وزن آماس محاسبه گردید. برای اندازه‌گیری وزن خشک برگ‌ها، به مدت 24 ساعت در آون در دمای 70 درجه سلسیوس قرار داده شدند. در نهایت محتوای نسبی آب برگ‌ها با استفاده از معادله 2 محاسبه گردید.[49]  

محتوای نسبی آب برگ = ((FW - DW) / (TW - DW)) × 100

(معادله 2)

در این معادله FW وزن تازه‌ی بافت برگ، DW وزن خشک بافت برگ، TW وزن آماس یافته بافت برگ است.

میزان کلروفیل a، b و کلروفیل کل با نمونه‎گیری تصادفی از برگ‎های بالغ و عصاره‎گیری با استون اندازه‎گیری شد [11]. در نهایت جذب نور با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر مدل Vis 2100 ساخت کشور آمریکا در طول موج‎های 645 و 663 نانومتر و میزان کلروفیل a، b و کلروفیل کل با استفاده از معادله‏های 3 تا 5 محاسبه شد.

 

                 

(معادله 3)

Chlorophyll a =) mgg-1) = (12.7×OD.663) - (2.69×OD.645)×V/1000×W

(معادله 4)

Chlorophyll b =) mgg-1) = (22.9×OD.645) - (4.68OD.663)×V/1000×W

(معادله 5)

Total chlorophyll =) mgg-1) = (8.02×OD.663) + (20.2×OD645)×V/1000×W

که در آن V حجم نمونه، OD  میزان جذب، W وزن تر نمونه است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برای تهیه عصاره آنزیمی میزان 100 میلی‏گرم نمونه توزین و به همراه یک میلی لیتر بافر استخراج شامل فسفات پتاسیم 100 میلی مولار با اسیدیته 8/7 و EDTA  1/0 میلی‏مولار در هاون چینی سرد و بر روی یخ همگن گردید. سپس عصاره‏های حاصل در 13000 دور در دقیقه سانتریفیوز شدند و محلول رویی حاصل در ظرف‏های استریل جمع‏آوری گردید. محلول رویی به‏دست آمده به عنوان عصاره آنزیمی جهت اندازه‏گیری فعالیت آنزیمی مورد استفاده قرار گرفت. برای اندازه‏گیری پروتئین از روش برادفورد استفاده شد [16] . فعالیت آنزیم کاتالاز در طول موج 240 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه‏گیری شد و به ازای هر میکرو‌گرم پروتئین در عصاره آنزیمی بیان گردید.[17]  همچنین سنجش فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز با دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 470 نانومتر در دقیقه به ازای هر میکروگرم پروتئین در میلی‌گرم وزن تر برگ صورت گرفت.[24]  

 

 

 

 

جدول 3- مقایسه میانگین (± خطای استاندارد) برهمکنش نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده روی غلظت کادمیوم ریشه و اندام هوایی، نشت یونی، مالون‏دی‏آلدهید و محتوای نسبی آب برگ در زیره سبز

نیترات کادمیوم

ترکیبات اصلاح کننده

کادمیوم ریشه

(میلی‏گرم در کیلوگرم)

کادمیوم اندام هوایی

(میلی‏گرم در کیلوگرم)

نشت یونی

(درصد)

مالون‏دی‏آلدهید

(میکرومول بر گرم وزن تازه برگ)

محتوای نسبی آب برگ

(درصد)

شاهد (صفر)

بدون ترکیبات

001/0±027/0 a

002/0±029/0 a

38/1±46/40 a

083/0±77/7 a

18/1±34/75 a

بیوچار 2 درصد وزنی

001/0±023/0 a

001/0±024/0 ab

52/1±46/37 a

089/0±72/7 a

510/0±75/77 a

بیوچار 4 درصد وزنی

001/0±017/0 ab

001/0±019/0 a

63/1±86/33 a

122/0±61/7 a

136/0±88/78 a

اسید سالسیلیک 100 میکرومولار

001/0±025/0 a

001/0±027/0 ab

17/1±93/37 a

098/0±68/7 a

073/0±69/75 a

اسید سالسیلیک 200 میکرومولار

001/0±022/0 ab

001/0±023/0 ab

97/0±73/36 a

102/0±67/7 a

920/0±32/76 a

50 میلی‏گرم در کیلوگرم خاک

بدون ترکیبات

006/0±657/0 a

009/0±60/1 a

84/1±63/61 a

045/0±93/9 a

357/0±02/60 b

بیوچار 2 درصد وزنی

003/0±552/0 b

027/0±43/1 b

47/1±46/55 ab

113/0±41/9 ab

163/1±81/64 ab

بیوچار 4 درصد وزنی

009/0±425/0 c

014/0±15/1 c

62/1±00/47 b

123/0±03/9 ab

265/0±32/68 a

اسید سالسیلیک 100 میکرومولار

007/0±579/0 b

008/0±54/1 a

43/1±20/57 ab

241/0±55/8 b

709/0±10/62 ab

اسید سالسیلیک 200 میکرومولار

007/0±562/0 b

006/0±42/1 b

03/1±42/54 ab

264/0±45/8 b

728/0±03/63 ab

100 میلی‏گرم در کیلوگرم خاک

بدون ترکیبات

010/0±58/1 a

028/0±86/2 a

66/0±73/80 a

048/0±33/12 a

445/1±31/44 b

بیوچار 2 درصد وزنی

040/0±25/1 bc

018/0±60/2 ab

14/1±73/74 ab

122/0±74/11 a

514/1±11/54 ab

بیوچار 4 درصد وزنی

037/0±09/1 c

014/0±39/2 b

57/0±13/66 c

108/0±41/11 ab

667/2±46/59 a

اسید سالسیلیک 100 میکرومولار

032/0±42/1 ab

018/0±69/2 ab

09/1±76/75 ab

181/0±65/10 bc

578/1±85/47 ab

اسید سالسیلیک 200 میکرومولار

046/0±22/1 bc

110/0±61/2 ab

13/1±83/72 b

156/0±41/10 c

531/1±85/48 ab

بر اساس آزمون چند دامنه­ای دانکن، حروف مختلف هر ستون نمایانگر تفاوت معنی­دار هستند.

 

وزن خشک اندام هوایی و وزن دانه: جهت اندازه‌گیری وزن خشک، پس از شست‌و شو با آب مقطر و خشک شدن در آون در دمای 75 درجه‌ سلسیوس به مدت 24 ساعت با ترازویی با دقت 001/0 گرم وزن شدند. همچنین در پایان دوره رشد میزان بذر تولیدی در هر بوته وزن گردید.

آنالیز آماری: تجزیه واریانس داده‌ها برای صفات مختلف با نرم افزار آماری SAS نسخه 1/9 صورت گرفت. مقایسه میانگین  نیز با استفاده از آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد صورت گرفت. در صورت معنـی‌دار بـودن اثـر برهمکنش، برش‏دهی انجام شد و مقایسه میانگین‌ها با استفاده از رویه L.S.Means انجام گرفت.

نتایج

غلظت کادمیوم ریشه و برگ: نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده، غلظت کادمیوم ریشه و اندام هوایی زیره سبز را تحت تاثیر قرار داد، همچنین غلظت کادمیوم ریشه و اندام هوایی تحت تأثیر برهمکنش نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده قرار گرفت (جدول 2). در شاهد (بدون کادمیوم) اختلاف معنی‏داری بین ترکیبات اصلاح کننده وجود نداشت (جدول 3). در 50 و 100 میلی‏گرم در کیلوگرم خاک نیترات کادمیوم، بیوچار 4 درصد وزنی به ترتیب سبب کاهش 35 و 31 درصدی غلظت کادمیوم ریشه نسبت به شاهد شد. همچنین غلظت کادمیوم ریشه در بیوچار 2 درصد وزنی و اسید سالسیلیک 200 میکرومولار در مقایسه با شاهد کاهش معنی‏داری نشان داد (جدول 3). نتایج دیگر نشان می‏دهد که با افزایش مصرف کادمیوم غلظت کادمیوم ریشه روند افزایشی نشان داد، به‏طوری که بیشترین غلظت کادمیوم ریشه در تیمار 100 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک مشاهده شد.

غلظت کادمیوم اندام هوایی در تیمار 100 میلی‏گرم در کیلوگرم نسبت به شاهد و 50 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک نیترات کادمیوم افزایش معنی‏داری نشان داد (جدول 3). از سوی دیگر در 50 و 100 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک نیترات کادمیوم، کمترین غلظت کادمیوم اندام هوایی به ترتیب با میزان 425/0 و 09/1 میلی‏‏گرم در کیلوگرم در بیوچار 4 درصد وزنی بدست آمد. پس از این تیمار، کاهش معنی‏دار غلظت کادمیوم اندام هوایی در تیمار بیوچار 2 درصد وزنی و اسید سالسیلیک 100 و 200 میکرومولار مشاهده شد که نسبت به شاهد تفاوت معنی‏داری داشتند. همچنین در شاهد اختلاف معنی‏داری بین ترکیبات کودی مشاهده نشد (جدول 3).

نشت یونی و مالون‏دی‏آلدهید: نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده، نشت یونی و مالون‏دی‏آلدهید زیره سبز را تحت تاثیر قرار داد، همچنین نشت یونی و مالون‏دی‏آلدهید تحت تأثیر برهمکنش نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده قرار گرفت (جدول 2). افزایش نیترات کادمیوم سبب افزایش نشت یونی برگ زیره سبز شد (جدول 3). در شاهد تفاوت معنی‏داری بین سطوح مختلف ترکیبات اصلاح کننده مشاهده نگردید، اما با افزایش مصرف نیترات کادمیوم در سطح 50 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک، بیوچار 4 درصد وزنی توانست سبب کاهش نشت یونی برگ شود. همچنین در سطح 100 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک نیترات کادمیوم، بیوچار 4 درصد وزنی و پس از آن اسید سالسیلیک 200 میکرومولار، سبب کاهش نشت یونی برگ زیره سبز  نسبت به شاهد گردید (جدول 3).

مالون‏دی‏آلدهید برگ زیره سبز با افزایش مصرف نیترات کادمیوم روند افزایشی را نشان داد (جدول 3). در شاهد تفاوت معنی‏داری بین سطوح مختلف ترکیبات اصلاح کننده مشاهده نگردید. اما با افزایش مصرف نیترات کادمیوم در سطح 50 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک، اسید سالسیسیک 100 و 200 میکرومولار توانست سبب کاهش 14 و 15 درصدی مالون‏دی‏آلدهید برگ نسبت به شاهد شود. همچنین در سطح 100 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک نیترات کادمیوم، اسید سالسیسیک 100 و 200 میکرومولار، سبب کاهش 14 و 16 درصدی مالون‏دی‏آلدهید برگ زیره سبز نسبت به شاهد گردید (جدول 3).

محتوای نسبی آب برگ: نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده، محتوای نسبی آب برگ زیره سبز را تحت تاثیر قرار داد، همچنین محتوای نسبی آب برگ تحت تأثیر برهمکنش نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده قرار گرفت (جدول 2). افزایش نیترات کادمیوم سبب کاهش محتوای نسبی آب برگ زیره سبز شد (جدول 3). همچنین در شاهد تفاوت معنی‏داری بین سطوح مختلف ترکیبات اصلاح کننده مشاهده نگردید. اما با افزایش مصرف نیترات کادمیوم، بیوچار 4 درصد وزنی در سطح 50 و 100 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک توانست سبب افزایش محتوای نسبی آب برگ شود (جدول 3).

مقدار رنگدانه‌های فتوسنتزی: محتوای کلروفیلa ، b و a+b برگ زیره سبز تحت تاثیر نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده قرار گرفت، همچنین محتوای کلروفیلa ، b و a+b برگ زیره سبز تحت تاثیر نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده قرار گرفت (جدول 4). افزایش نیترات کادمیوم سبب کاهش محتوای کلروفیل a برگ زیره سبز شد (جدول 5). در شاهد تفاوت معنی‏داری بین سطوح مختلف ترکیبات اصلاح کننده مشاهده نگردید. در سطح 50 میلی‏‏گرم نیترات کادمیوم، بیشترین محتوای کلروفیل a برگ به میزان 54/2 و 63/2 میلی‏گرم بر گرم وزن تر برگ در  بیوچار 2 و 4 درصد وزنی مشاهده شد. همچنین در سطح 100 میلی‏‏گرم نیترات کادمیوم، بیوچار 2 و 4 درصد وزنی و پس از آن اسید سالسیلیک 200 میکرومولار توانست سبب افزایش محتوای کلروفیل a برگ شود (جدول 5).

در شاهد بیوچار 4 درصد وزنی سبب افزایش محتوای کلروفیل  bگردید (جدول 5). در سطح 50 میلی‏‏گرم نیترات کادمیوم، بیشترین محتوای کلروفیل  b برگ به میزان 96/0 و 05/1 میلی‏گرم بر گرم وزن تر برگ در  بیوچار 2 و 4 درصد وزنی مشاهده شد. در سطح 100 میلی‏‏گرم نیترات کادمیوم، اختلاف معنی‏داری بین سطوح مختلف ترکیبات اصلاح کننده وجود نداشت (جدول 5).

در شاهد (بدون نیترات کادمیوم)، بیوچار 4 درصد وزنی سبب افزایش محتوای کلروفیل  a+bگردید (جدول 5). در سطح 50 میلی‏‏گرم نیترات کادمیوم، بیشترین محتوای کلروفیل a+b برگ به میزان 50/3 و 68/3 میلی‏گرم بر گرم وزن تر برگ در  بیوچار 2 و 4 درصد وزنی مشاهده شد. در سطح 100 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک نیترات کادمیوم، بیوچار 2 و 4 درصد وزنی، سبب افزایش 17 و 18 درصدی محتوای کلروفیل a+b برگ زیره سبز نسبت به شاهد گردید (جدول 5). همچنین در 100 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک نیترات کادمیوم، اسید سالسیلیک 200 میکرومولار توانست سبب افزایش محتوای کلروفیل a+b برگ شود (جدول 5).

 

آنزیم کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز: آنزیم کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز برگ زیره سبز تحت تاثیر نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده قرار گرفت، همچنین برهمکنش نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده آنزیم کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز برگ زیره سبز معنی دار بود (جدول 4). افزایش نیترات کادمیوم سبب افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز برگ زیره سبز شد (جدول 5). همچنین در شاهد تفاوت معنی‏داری بین سطوح مختلف ترکیبات اصلاح کننده مشاهده نگردید. در سطح 50 و 100 میلی‏‏گرم نیترات کادمیوم، اسید سالسیلیک 100 و 200 میکرومولار توانست سبب کاهش محتوای فعالیت آنزیم کاتالاز برگ شود (جدول 5).

افزایش فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز برگ زیره سبز با افزایش مصرف نیترات کادمیوم مشاهده شد (جدول 5). همچنین در شاهد تفاوت معنی‏داری بین سطوح مختلف ترکیبات اصلاح کننده مشاهده نگردید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در سطح 50 میلی‏گرم نیترات کادمیوم، اسید سالسیلیک 100 و 200 میکرومولار توانست سبب کاهش 14 و 22 درصدی محتوای فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز برگ نسبت به شاهد شود. همچنین در سطح 100 میلی‏‏گرم نیترات کادمیوم، محتوای فعالیت آنزیم آسکوربات پراکسیداز برگ در اسید سالسیلیک 100 و 200 میکرومولار و بیوچار 4 درصد وزنی نسبت به شاهد کاهش معنی‏داری نشان داد (جدول 5).

وزن خشک اندام هوایی و وزن دانه: وزن خشک اندام هوایی و وزن دانه زیره سبز تحت تاثیر نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده قرار گرفت، همچنین برهمکنش نیترات کادمیوم و ترکیبات اصلاح کننده روی وزن خشک اندام هوایی و وزن دانه زیره سبز معنی‏دار بود (جدول 4). در شاهد (بدون نیترات کادمیوم)، بیشترین وزن خشک اندام هوایی زیره سبز با 520 میلی‏‏گرم در بوته در بیوچار 4 درصد وزنی مشاهده  شد (جدول 5). در سطح 50 میلی‏‏گرم نیترات کادمیوم، بیوچار 4 درصد وزنی سبب افزایش 13 درصدی وزن خشک اندام هوایی نسبت به شاهد شد. همچنین در سطح 100 میلی‏گرم نیترات کادمیوم، وزن خشک اندام هوایی زیره سبز در بیوچار 2 و 4 درصد وزنی نسبت به شاهد افزایش معنی‏داری نشان داد (جدول 5).

افزایش نیترات کادمیوم سبب کاهش وزن دانه زیره سبز شد (جدول 5). در شاهد (بدون نیترات کادمیوم)، اختلاف معنی‏داری بین سطوح مختلف ترکیبات اصلاح کننده با شاهد نشان نداد. از سوی دیگر در سطح 50 و 100 میلی‏‏گرم نیترات کادمیوم، بیوچار 4 درصد وزنی توانست سبب افزایش 21 و 25 درصدی وزن دانه زیره سبز نسبت به شاهد شود (جدول 5).

بحث و نتیجه‏گیری

قابلیت جذب و تجمع کادمیم با افزایش غلظت کادمیم در خاک توسط گیاهان افزایش می‏یابد.[47]  کادمیم به دلیل تحرک زیاد در خاک به راحتی می‏تواند توسط گیاه جذب شود .[9] از سوی دیگر تأثیرات مثبت بیوچار با بی‏تحرک کردن فلزات سنگین در خاک‏های آلوده، قابلیت دسترسی و انتقال آنها توسط گیاهان را کاهش می‏دهد.[53]  همچنین بیوچار به دلیل افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی خاک و تشکیل کمپلکس فعال، می‏تواند یون‏های فلزات سنگین قابل تعویض را نیز کاهش دهد.[19]  پیوند قوی فلزات سنگین مثل کادمیوم با بیوچار و ایجاد فرم‌های پایدار سبب کاهش معنی‌دار غلظت کادمیوم در شرایط استفاده از بیوچار نسبت به خاک معمولی می‏گردد .[18]  همچنین گزارش شده است که اسید سالسیلیک با تاثیر بر فعالیت آنزیمی به طور قابل توجهی اثرات منفی تجمع فلزات سنگین را در گیاهان کاهش می‏دهد. به عبارت دیگر اسید سالسیلیک باعث بهبود عوارض ناشی از جذب فلزات سنگین در خاک می‏شود.[6]  

تیمار 50 و 100 میلی‏‏گرم در کیلوگرم خاک نیترات کادمیوم، نشت یونی را در مقایسه با شاهد (بدون نیترات کادمیوم) افزایش دادند. آسیب به غشای سلولی و افزایش نشت‌ یونی در تنش‌ فلزات سنگین به دلیل افزایش پراکسیداسیون لیپیدها می‌باشد .[15]  محققان گزارش نمودند که فلز کادمیوم میزان نشت یونی را نسبت به شرایط بدون تنش (بدون فلزات سنگین) به دلیل خسارت به غشای سلولی افزایش می‏دهد .[32]  بنابراین اسیدهای چرب اشباع نشده در غشاهای سلولی به دلیل بروز تنش اکسیداتیو مستعد تخریب‌های اکسیداتیو بوده که حاصل این فرایندها تشکیل محصولات تجزیه‌ای مانند مالون‌دی‌آلدهید می‌باشد .[42]  از سوی دیگر اسید سالسیلیک اسید و بیوچار با مهار کادمیوم، جلوگیری از انتقال آن به اندام هوایی و کاهش بروز علایم سمیت کادمیوم از خسارت در اندام‏های مختلف گیاه می‏کاهد.[1, 6]  می‏توان به نقش مثبت استفاده از بیوچار و اسید سالسیلیک در کاهش تنش اکسیداتیو و جلوگیری از تخریب غشای سلولی در شرایط تنش‏های فلزات سنگین اشاره کرد.[4]  گزارش شده است که برخی منابع اصلاح کننده مثل کودهای آلی با بهبود شرایط مناسب و تسهیل در جذب آب و عناصر غذایی سبب کاهش نشت یونی در شرایط تنش فلزات سنگین می‏شود .[2]

محققان گزارش کردند که تنش فلزات سنگین سبب کمبود آب شده و اختلال در تعادل آبی گیاه رخ می‌دهد .[34]  از سوی دیگر ترکیبات آلی بیوچار در شرایط تنش فلزات سنگین قابلیت نگهداری آب خاک را افزایش داده و در نتیجه آب بیشتری در اختیار گیاه قرار می‌گیرد. محققان ساختار مولکولی ترکیبات آلی مثل بیوچار، عامل اصلی حفظ بهتر رطوبت در خاک گزارش کردند.[48]  گزارش شده است که استفاده از ترکیبات بیوچار و اسید سالسیلیک با افزایش پایداری و کاهش نفوذپذیری غشای پلاسمایی گیاهان، کمک شایانی به حفظ آب در سلول‏های گیاهی دارد.[13]  

نتایج بدست آمده در این پژوهش نشان می‏دهد که سطوح 50 و 100 نیترات کادمیوم میزان محتوای کلروفیل را نسبت به سطح شاهد کاهش دادند. از سوی دیگر استفاده از بیوچار 5 درصد وزنی سبب افزایش میزان کلروفیلa ، b و کل زیره سبز گردیده است. کادمیوم با تأثیر بر ترکیب لیپیدی غشا، متابولیسم کلروفیل و فعالیت فتوسیستم‏ها باعث کاهش در فعالیت فتوسنتزی گیاهان می‏شود.[21]  با توجه به اینکه ترکیبات آلی مثل بیوچار به تدریج عناصر غذایی آزاد می‌کنند و نقش زیادی در حفظ رطوبت خاک دارند، در نتیجه سبب افزایش میزان کلروفیل شده است.[28]  از سوی دیگر اسید سالسیلیک به طور قابل توجهی فعالیت های فتوشیمیایی فتوسیستم یک و دو، جریان الکترون از کوآنین A به پلاستوکینون، توزیع انرژی بین کمپلکس های رنگدانه-پروتئین را بهبود می‏بخشد، بنابراین احتمالا اسید سالسیلیک به دلیل درگیرکردن مکانیسم‌های دفاعی مولکولی بر عملکرد دستگاه فتوسنتزی تاثیر می‏گذارد.[50]  گزارش شده است که تنش فلز سنگین کادمیوم سبب کاهش سرعت جذب دی‏اکسید کربن، کاهش کارایی فتوسنتزی، تخریب کلروفیل و همچنین اختلال در انتقال الکترون در فتوسیستم نوری می‏شود، اما استفاده از اسید سالسیلیک با تاثیر بر فعالیت آنزیم‏های فتوسنتزی سبب بهبود رشد می‏شود .[38]  

تیمارهای نیترات کادمیوم 50 و 100 میلی‏‏گرم، سبب افزایش میزان فعالیت آنزیم‏های آنتی اکسیدانی کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز گردید. فعالیت این آنزیم‏ها در گیاهان با افزایش تنش‏های زیستی افزایش می‌یابد و همچنین تحمل به تنش در گیاهان توسط آنزیم‌های پاداکساینده حفظ می‌شود [45] ، بنابراین چنین استدلال می‌شود که افزایش سطوح آنزیم­های پاداکساینده تحت تنش یک تأثیر بسیار مهم برای تحمل به تنش در گیاهان حساس می‌باشد. محققان بیان کردند که افزایش در فعالیت آنزیم‏های آنتی‏اکسیدانی در شرایط تنش کادمیوم به دلیل سنتز و فعال شدن این آنزیم‏ها در سیتوپلاسم سلولی می‌باشد.[27]  گزارش شده است که ترکیبات بیوچار و یا اسید سالسیلیک احتمالا با جلوگیری از انباشت کادمیوم و یا کاهش اثرات سمی آن میزان فعالیت آنزیم‌های پاداکساینده را کاهش می‌دهد.[3, 8]  

محققان گزارش کردند که فلزات سنگین از جمله کادمیوم به دلیل تغییر در برخی صفات فیزیولوژیک مثل محتوای نسبی آب برگ، محتوای کلروفیل، فعالیت آنزیم‏ها و ساختار غشای سلولی، رشد گیاهان را کاهش می‏دهند  .[38]  کادمیوم با ورود به سیتوپلاسم سلولی و ایجاد اختلال در متابولیسم آن منجر به کاهش رشد می‌شوند. همچنین فلزات سنگین با کاهش تورژسانس سلولی سبب کاهش تقسیم سلولی و مهار رشد را فراهم می‌آورند.[25]  کاهش وزن خشک اندام هوایی تحت سمیت کلرید کادمیوم توسط دیگر محققان گزارش شده است.[52]  از سوی دیگر بیوچار با تغییر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک سبب افزایش حاصلخیزی خاک شده و در نهایت موجب افزایش رشد و عملکرد گیاه در شرایط تنش فلزات سنگین می‏شود .[51]  همچنین اسید سالسیلیک با حفاظت از فعالیت بسیاری از آنزیم ها و تاثیر بر ساختار و نفوذپذیری غشا می‏تواند باعث افزایش تحمل و حفاظت از گیاه در برابر تنش فلزات سنگین شود و افزایش رشد و عملکرد را به همراه داشته باشد.[22]  مشابه با نتایج این پژوهش گزارش شده است که ترکیبات بیوچار و یا اسید سالسیلیک به دلیل کاهش اثرات سمیت فلزات سنگین و بهبود صفات فیزیولوژیک سبب رشد گیاه داروبی مریم گلی شده است .[4]  

نتیجه‏گیری کلی

به‏طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که نیترات کادمیوم باعث اختلال در شاخص‏های فیزیولوژیکی، رشد و عملکرد دانه زیره سبز شده است. از سوی دیگر استفاده از ترکیبات آلی بیوچار به عنوان یک کود آلی با کاهش جذب و تجمع کادمیوم در ریشه و اندام هوایی می‌تواند نقش مثبتی را در تعدیل اثرات منفی آن ایفا کند. همچنین اسید سالیسیلیک با حفاظت از فعالیت بسیاری از آنزیم‏ها و تاثیر بر ساختار و نفوذپذیری غشا می تواند باعث افزایش تحمل و حفاظت از گیاه در برابر تنش نیترات کادمیوم شود. استفاده از بیوچار و اسید سالیسیلیک منجر به کاهش نشت یونی و افزایش محتوای کلروفیل و محتوای نسبی آب برگ گردید. در مجموع نتایج این پژوهش اثرات موفق ترکیبات اصلاح کننده بیوچار و اسید سالیسیلیک را در بهبود ویژگی‏های فیزیولوژیکی، افزایش وزن خشک اندام هوایی و وزن دانه را نشان داد.

سپاسگزاری

بدین وسیله از دانشگاه آزاد اسلامی واحد فسا، که صمیمانه ما را در انجام این تحقیق یاری نمودند، تشکر می‏نماییم.

1.     برقی، ع.، قلی پوری، ع.، قویدل، ا. و صدقی، م. 1400. اثر باکتری‏های محرک رشد، اسید سالیسیلیک و براسینواستروئید بر ویژگی‏های فیزیولوژیک خردل سیاه تحت تنش کادمیوم. پژوهش های تولید گیاهی (علوم کشاورزی و منابع طبیعی). 28(1): 168-153 https://doi.org/ 10.22069/jopp.2021.17594.2624.
2.     بلوچی، ح .ر.، امینی، ف.، موحدی دهنوی، م. و عطارزاده، م. 1396. تأثیر بسترهای مختلف کاشت بر صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی لوبیا چیتی (Phaseolus vulgaris L) تحت تنش فلزات سنگین. مجله فرآیند و کارکرد گیاهی. 6(21): 40-27. https://doi.org/ 20.1001.1.23222727.1396.6.21.14.6
3.     پاداش، ع.، قنبری، ا و اصغری پور، م. ر. 1395. اثر سالیسیلیک اسید بر غلظت برخی عناصر غذایی، پروتئین و آنزیم های آنتی اکسیدانی ریحان (Ocimum basilicum) تحت تنش سرب. مجله زیست شناسی گیاهی. 8(27): 32-17. https://doi.org/10.22108/ijpb.2016.20691
4.     تیموری، آ.، اشرف امیری نژاد، ع. و قبادی، م. 1400. نقش بیوچار و اسید سالیسیلیک بر کاهش تنش سرب در گیاه مریم گلی (.Salvia officinalis L). مجله روابط خاک و گیاه. 12(1): 108-95. https://doi.org/ 10.47176/jspi.12.1.20161
5.     دژم ، م.، رجایی، م.، جوهری، ش. و طهماسبی، س. 1399. نقش محلول‏ پاشی با نیتروژن، کلسیم و پتاسیم بر کاهش اثرات مخرب تنش شوری در زیره سبز (.Cuminum cyminum L) در شرایط آبکشت. مجله تنش‏های محیطی در علوم زراعی. 13 (1): 250-237. https://doi.org/10.22077/escs.2019.1726.1464
6.     رضایی، ب.،  اشرف امیری نژاد، ع.، قبادی، م. 1401. اثرات متقابل سرب نیترات، سالیسیلیک اسید و بیوچار بر ویژگی‌های رشدی گیاه آویشن. مجله آب و خاک. 36(1): 79-67. https://doi.org/ 10.22067/jsw.2022.72977.1101
7.     فیضی، خ.، اشرف امیری نژاد، ع. و قبادی، م. 1400. بررسی اثرات بیوچار و اسید ‌سالیسیلیک بر کاهش تنش سرب در گیاه ریحان (.Ocimum basilicum L). مجله تحقیقات خاک و آب ایران. 52 (2): 547-539. https://doi.org/ 10.22059/ijswr.2020.313282.668795
8.     قیصری ، س.، نعمت پور، س. و صفی پورافشار، ا. 1394. اثر سالیسیلیک اسید و آسکوربیک اسید بر محتوای رنگیزه های فتوسنتزی و فعالیت برخی آنزیم های آنتی اکسیدان در گیاه ریحان (.Ocimum basilicum L) تحت تنش سرب. مجله پژوهش های گیاهی (زیست شناسی ایران). 28(4): 825-814. https://doi.org/ 20.1001.1.23832592.1394.28.4.13.4
 
 
9.    Abbas, T., Rizwan, M., Ali, S., Adrees, M., Zia-ur-Rehman, M., Qayyum, M.F., Ok, Y.S., Murtaza, G. 2018. Effect of biochar on alleviation of cadmium toxicity in wheat (Triticum aestivum L.) grown on Cd-contaminated saline soil. Environmental Science and Pollution Research, 25: 25668–25680. https://doi.org/10.1007/s11356-017-8987-4.
10. Angelova, V., Ivanova, R., Pevicharova, G. and Ivanov, K. 2010. Effect of organic amendments on heavy metals uptake by potato plants. World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World, 1-6 August, Brisbane, Australi, 84-87.
11. Arnon, D. E. 1949. Copper enzymes in isolated chloroplasts polyphenol oxidase (Beta vulgaris). Plant Physiology, 24: 1-15. https://doi.org/ 10.1104/pp.24.1.1.
12. Attarzadeh M, Balouchi HR, Rajaie M, Movahhedi Dehnavi M and Salehi A. 2019. Improvement of Echinacea purpurea performance by integration of phosphorus with soil microorganisms under different irrigation regimes. Agricultural Water Management, 221: 238-47. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2019.04.022.
13. Awad, M., Moustafa-Farag, M., Liu, Z., El-Shazoly, R.M., 2022. Combined Effect of Biochar and Salicylic Acid in Alleviating Heavy Metal Stress, Antioxidant Enhancement, and Chinese Mustard Growth in a Contaminated Soil. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 1-13. https://doi.org/10.1007/s11356-015-4496-5.
14. Bahrami, M., Jahantab, E., Mahmoudi, M.R., 2021. Clustering the organic soil amendments in combination with phytoremediation of heavy metals contaminated soil. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 1-15. https://doi.org/10.1080/03067319.2021.1961228.
15. Bilal, S., Shahzad, R., Imran, M., Jan, R., Kim, K.M., Lee, I.-J., 2020. Synergistic association of endophytic fungi enhances Glycine max L. resilience to combined abiotic stresses: Heavy metals, high temperature and drought stress. Industrial Crops and Products 143, 111931. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.111931.
16. Bradford, M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Annual Review Biochemical, 72: 248-254. https://doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3.
17. Cakmak, I., and J.H. Horst.1991. Effects of aluminum on lipid peroxidation, superoxide dismutase, catalase, and peroxidase activities in root tips of soybean (Glycine max). Physiologia Plantarum, 83:463- 468. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1991.tb00121.x.
18. Cheng, S., Liu, Y., Xing, B., Qin, X., Zhang, C., Xia, H., 2021. Lead and cadmium clean removal from wastewater by sustainable biochar derived from poplar saw dust. Journal of Cleaner Production, 314, 128074. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128074.
19. Dai, S., Li, H., Yang, Z., Dai, M., Dong, X., Ge, X., Sun, M., Shi, L. 2018. Effects of biochar amendments on speciation and bioavailability of heavy metals in coal-mine-contaminated soil. Human Ecological Risk Assess, 24: 1887–1900. https://doi.org/10.1080/10807039.2018.1429250.
20. Dayani, L., Raiesi, F., 2011. The role of compost in alleviating cadmium effects on microbial respiration and biomass, and phosphatase activity in soil, 25 (1): 161-173. https://doi.org/ 10.22067/jsw.v0i0.8517.
21. Dobrikova, A.G., Apostolova, E.L., 2019. Damage and protection of the photosynthetic apparatus under cadmium stress. Cadmium toxicity and tolerance in plants. Elsevier, pp. 275-298. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814864-8.00011-5.
22. Emamverdian, A., Ding, Y., Mokhberdoran, F., 2020. The role of salicylic acid and gibberellin signaling in plant responses to abiotic stress with an emphasis on heavy metals. Plant Signaling & Behavior 15, 1777372. https://doi.org/10.1080/15592324.2020.177737.
23. Fan, Q., Sun, J., Quan, G., Yan, J., Gao, J., Zou, X., Cui, L., 2020. Insights into the effects of long-term biochar loading on water-soluble organic matter in soil: Implications for the vertical co-migration of heavy metals. Environment international 136, 105439. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.105439.
24. Ghanati F, Morita A and Yokota H. 2002. Induction of suberin and increase of lignin content by excess boron in tabacco cell. Soil Science and Plant Nutrition, 48: 357-364. https://doi.org/10.1080/00380768.2002.10409212.
25. Ghori, N.-H., Ghori, T., Hayat, M., Imadi, S., Gul, A., Altay, V., Ozturk, M., 2019. Heavy metal stress and responses in plants. International journal of environmental science and technology, 16: 1807-1828. https://doi.org/10.1007/s13762-019-02215-8.
26. Gjorgieva Ackova, D., 2018. Heavy metals and their general toxicity on plants. Plant Science Today, 5: 15-19. https://dx.doi.org/10.14719/pst.2018.5.1.355.
27. Guo, J., Qin, S., Rengel, Z., Gao, W., Nie, Z., Liu, H., Li, C., Zhao, P., 2019. Cadmium stress increases antioxidant enzyme activities and decreases endogenous hormone concentrations more in Cd-tolerant than Cd-sensitive wheat varieties. Ecotoxicology and environmental safety, 172: 380-387. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.01.069.
28. Hafez, E.M., Omara, A.E.D., Alhumaydhi, F.A., El‐Esawi, M.A., 2021. Minimizing hazard impacts of soil salinity and water stress on wheat plants by soil application of vermicompost and biochar. Physiologia Plantarum, 172: 587-602. https://doi.org/10.1111/ppl.13261
29. Hamid, Y., Tang, L., Hussain, B., Usman, M., Lin, Q., Rashid, M.S., He, Z., Yang, X., 2020. Organic soil additives for the remediation of cadmium contaminated soils and their impact on the soil-plant system: A review. Science of the Total Environment, 707:136121. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136121.
30. Heath, R.L. and L. Packer. 1968. Photo peroxidation in isolated chloroplast kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Biochemistry and Biophysics, 125: 189-198. https://doi.org/10.1016/0003-9861(68)90654-1.
31. Jadia C.D., and Fulekar M.H. 2008. Phytoremediation: The application of vermicompost to remove zinc, cadmium, copper, nickel and lead by sunflower plant. Environmental Engineering and Management 7 (5): 547-558. https://doi.org/ 10.30638/eemj.2008.078.
32. Khan, K.Y., Ali, B., Stoffella, P.J., Cui, X., Yang, X., Guo, Y., 2020. Study amino acid contents, plant growth variables and cell ultrastructural changes induced by cadmium stress between two contrasting cadmium accumulating cultivars of Brassica rapa ssp. chinensis L.(pak choi). Ecotoxicology and Environmental Safety 200, 110748. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110748.
33. Kohli, S.K., Handa, N., Kaur, R., Kumar, V., Khanna, K., Bakshi, P., Singh, R., Arora, S., Kaur, R., Bhardwaj, R., 2017. Role of salicylic acid in heavy metal stress tolerance: insight into underlying mechanism. Salicylic acid: a multifaceted hormone. Springer, pp. 123-144. https://doi.org/10.1007/978-981-10-6068-7.
34. Kumar, V., Singh, J., Kumar, P., 2019. Heavy metals accumulation in crop plants: Sources, response mechanisms, stress tolerance and their effects. Contaminants in agriculture and environment: health risks and remediation 1, 38. https://doi.org/10.26832/AESA.2019.CAE.0161.04.
35. Li, Y., Kong, D., Fu, Y., Sussman, M.R., Wu, H., 2020. The effect of developmental and environmental factors on secondary metabolites in medicinal plants. Plant Physiology and Biochemistry 148, 80-89. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2020.01.006.
36. Mench, M.J., V.L. Didier, M. Loffler, A. Gomez and P. Masson. 1994. A mimicked 1n-situremediation study of metal contaminated soils with emphasis on cadmium and lead. Environmental Quality, 23: 58-63. https://doi.org/10.2134/jeq1994.00472425002300010010x.
37. Moghaddam M and Pirbalouti AG. 2017. Agro-morphological and phytochemical diversity of Iranian Cuminum cyminum accessions. Industrial Crops and Products, 99: 205-213. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.02.003
38. Moussa, H., El-Gamal, S.M., 2010. Effect of salicylic acid pretreatment on cadmium toxicity in wheat. Biologia Plantaru. 54, 315-320. https://doi.org/10.1007/s10535-010-0054-7.
39. Popova, L.P., Maslenkova, L.T., Ivanova, A., Stoinova, Z., 2012. Role of salicylic acid in alleviating heavy metal stress. Environmental adaptations and stress tolerance of plants in the era of climate change. Springer, pp. 447-466. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-0815-4_21.
40. Qu, J., Yuan, Y., Zhang, X., Wang, L., Tao, Y., Jiang, Z., Yu, H., Dong, M., Zhang, Y., 2022. Stabilization of lead and cadmium in soil by sulfur-iron functionalized biochar: Performance, mechanisms and microbial community evolution. Journal of Hazardous Materials 425, 127876. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127876.
41. Rezaei, B., Amirinejad, A., Ghobadi, M., 2022. Interactive Effects of Pb (NO3) 2, biochar and salicylic acid on growth characteristics of thyme (Thymus vulgaris L.). Journal of Water and Soil. 36 (1): 67-79. https://doi.org/ https://doi.org/10.22067/JSW.2022.72977.1101.
42. Rizvi, A., Khan, M., 2019. Heavy metal-mediated toxicity to maize: oxidative damage, antioxidant defence response and metal distribution in plant organs. International Journal of Environmental Science and Technology 16, 4873-4886. https://doi.org/10.1007/s13762-018-1916-3.
43. Sall, M.L., Diaw, A.K.D., Gningue-Sall, D., Efremova Aaron, S., Aaron, J.-J., 2020. Toxic heavy metals: impact on the environment and human health, and treatment with conducting organic polymers, a review. Environmental Science and Pollution Research 27, 29927-29942. https://doi.org/10.1007/s11356-020-09354-3.
44. Sterckeman, T., Thomine, S., 2020. Mechanisms of cadmium accumulation in plants. Critical Reviews in Plant Sciences 39, 322-359. https://doi.org/10.1080/07352689.2020.1792179.
45. Taie, H.A., Seif El-Yazal, M.A., Ahmed, S., Rady, M.M., 2019. Polyamines modulate growth, antioxidant activity, and genomic DNA in heavy metal–stressed wheat plant. Environmental Science and Pollution Research 26, 22338-22350. https://doi.org/10.1007/s11356-019-05555-7.
46. Tufail, M.A., Iltaf, J., Zaheer, T., Tariq, L., Amir, M.B., Fatima, R., Asbat, A., Kabeer, T., Fahad, M., Naeem, H., 2022. Recent advances in bioremediation of heavy metals and persistent organic pollutants: A review. Science of the Total Environment, 157961. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157961.
47. Ubeynarayana, N., Jeyakumar, P., Bishop, P., Pereira, R.C., Anderson, C.W., 2021. Effect of soil cadmium on root organic acid secretion by forage crops. Environmental Pollution 268, 115839. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115839.
48. Wang, D., Li, C., Parikh, S.J., Scow, K.M., 2019. Impact of biochar on water retention of two agricultural soils–A multi-scale analysis. Geoderma 340, 185-191. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2019.01.012.
49. Weatherely, P. E. 1950. Studies in water relation on cotton plants, the field measurement of water deficit in leaves. New Phytologist 49, 81- 87. https://doi.org/ 10.1111/j.1469-8137.1950.tb05146.x.
50. Yotsova, E.K., Dobrikova, A.G., Stefanov, M.A., Kouzmanova, M., Apostolova, E.L., 2018. Improvement of the rice photosynthetic apparatus defence under cadmium stress modulated by salicylic acid supply to roots. Theoretical and Experimental Plant Physiology 30, 57-70. https://doi.org/10.1007/s40626-018-0102-9.
51. Zeeshan, M., Ahmad, W., Hussain, F., Ahamd, W., Numan, M., Shah, M., Ahmad, I., 2020. Phytostabalization of the heavy metals in the soil with biochar applications, the impact on chlorophyll, carotene, soil fertility and tomato crop yield. Journal of Cleaner Production 255, 120318. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120318.
52. Zeshan, A., Abdullah, M., Adil, M.F., Wei, D., Noman, M., Ahmed, T., Sehar, S., Ouyang, Y., Shamsi, I.H., 2022. Improvement of morpho-physiological, ultrastructural and nutritional profiles in wheat seedlings through astaxanthin nanoparticles alleviating the cadmium toxicity. Journal of Hazardous Materials 424, 126511. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120318.
53. Zhou, N., Wang, Y., Yao, D., Li, S., Tang, J., Shen, D., Zhu, X., Huang, L., Zhong, M., Zhou, Z. 2019. Novel wet pyrolysis providing simultaneous conversion and activation to produce surface-functionalized biochars for cadmium remediation. Journal of Cleaner Production, 221, 63-72. https://doi.org/10.1016/j. jclepro.2019.02.176.
Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology)
Volume 38, Issue 1
Spring 2025
Pages 65-81

  • Receive Date 30 November 2022
  • Revise Date 23 April 2023
  • Accept Date 30 April 2023