بررسی اثر تنش آلاینده های اگزوزی بر شاخص های مورفولوژیکی و بیوشیمیایی ذرت (Zea mays var. indentata)

بهنام کریمی^* و رامین عزتی 

تهران،دانشگاهخوارزمی،دانشکدهعلومزیستی، گروه علوم گیاهی

تاریخ دریافت: 15/8/94                تاریخ پذیرش: 26/4/95 

چکیده

آلاینده های اگزوزی با تغییر در سیستم های متابولیکی و فیزیولوژیکی گیاهان سبب تغییرات منفی در شاخص های مورفولوژیکی، بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی می شوند. تحقیقات قبلی نشان داده اند که بسیاری از آلاینده های موجود در گازهای خروجی از اگزوز در غلظت های بالا، می توانند به گیاهان آسیب برسانند. در این تحقیق دانه رست های ذرت
(Zea mays var. indentata) رقم SC704 پس از کِشت در تیمار های زمانیِ 2، 5 و 10 دقیقه در یک محفظه در معرض دود اگزوز حاصل از احتراق بنزین و CNG به صورت جداگانه در شرایطی کاملاً یکسان از نظر دما، رطوبت و نور قرار گرفتند، یک گروه نیز بعنوان شاهد در نظر گرفته شد. دود اگزوز خودرو توسط یک سیستمِ رابط به محفظه ای که گلدان ها در درون آن قرار داشتند، با دِبی m³/s 5 پمپاژ گردید. پس از یک ماه تیمار و انجام سنجش ها به صورت تصادفی بر روی نمونه ها و آنالیز داده های حاصله، یافته های این پژوهش نشان داد که تنش حاصل از اعمالِ آلودگیِ اگزوزی بر کلیه پارامتر های رشدی، از قبیل طول، وزن و سطح برگ و شاخص های بیوشیمیایی گیاه ذرت مانند رنگدانه های فتوسنتزی اثر منفی دارد، همچنین آلاینده های اگزوزی سبب کاهش محتوای فلز آهن می شوند ولی باعث افزایش جذب و تجمع فلزات سنگینی همچون روی و منگنز می شوند، همچنین تأثیر غلظت های مختلف از آلاینده های ناشی از احتراق بنزین معمولی بر کلیه پارامتر های رشدی و شاخص های بیوشیمیایی گیاه ذرت بیش از CNG می باشد.

کلمات کلیدی: آلاینده های اگزوزی، پارامتر های رشدی، ذرت، رنگیزه های فتوسنتزی، شاخص های بیوشیمیایی

* نویسنده مسئول، تلفن: 09127720187 ، پست الکترونیکی: std_Karimi943@Khu.ac.ir

مقدمه

ذرت از تیرۀ  Poaceaeو زیر تیرۀ  Panicoideaeمی باشد و گیاهی است که قدرت سازش با شرایط آب و هوایی مختلف را دارد (3). پراکندگی جغرافیایی ذرت در ایران به صورت کاشته شده در اغلب نقاط و در استانهای مختلف ایران به خصوص در نواحی معتدله و معتدله سرد، به ندرت در نواحی گرمسیری در استانهای گرگان، مازندران، آذربایجان، فارس، خوزستان و تهران می باشد (10). ذرت دارای ارقام مختلفی می باشد که در رقم ذرت دندان اسبی  (Dent Corn-Zea mays indentata) بوته های ذرت بزرگ بوده و بعنوان علوفه کشت می شود. دانه ها پس از رسیدن و تکمیل به شکل دندان اسب درآمده و به آن ذرت دندان اسبی می گویند (5).

وسایل نقلیة موتوری مهمترین منابع مصنوعی آلودگی هوا محسوب می گردند و خروجی اگزوز آنها از عوامل اصلی ورود مواد سمی به اتمسفر می باشد (49 ،4).

ازن، دی اکسید کربن، اکسید های گوگرد و نیتروژن، سرب، ذرات معلق و ترکیبات سمی مانند بنزن و فرمالدئید ترکیباتی هستند که در اثر سوخت اتومبیل ها ایجاد شده و موجب آلودگی هوا می شوند (31).

آلاینده هایی مانند SO₂، NO₂، O₃، SPM (ذرات معلق) که از اگزوز اتومبیل ها خارج می شوند، علل کیفیت نامطلوب هوا می باشند و تأثیرات نامطلوبی بر مورفولوژی و بیوشیمی گیاه دارند (53).

توانایی تأثیر آلودگی هوا بر محیط زیست موضوعی است که در دهۀ اخیر تحقیقات و تلاش های زیادی را متوجه خود کرده است (55).

تحقیقات قبلی نشان داده اند که بسیاری از آلاینده های موجود در گازهای خروجی از اگزوز در غلظت های بالا، می توانند به گیاهان آسیب برسانند (25 ،11).

آلودگی های خروجی از اگزوز خودرو می توانند با ورود به برگ ها، تخریب سلول ها و کاهش توانایی سلول ها در تولید غذا، تأثیر خود را بر گیاه اعمال نمایند (32).

برگ ها فرم های گازی آلاینده ها را توسط سطوح خود جذب می کنند. ورود آلودگی به پیکر گیاه، در میزان کلروفیل، فتوسنتز و رشد گیاه تغییراتی ایجاد می کند (18).

آلاینده ها به علت دارا بودن پتانسیل اکسیداسیون بر فیزیولوژی و متابولیسم گیاهان مضر هستند (41).

بیشترین تأثیر آلودگی هوا بر گیاهان مرتبط با مراحل اولیۀ چرخه زندگی گیاه است (28).

تأثیر آلاینده های هوا بر محصولات کشاورزی مرتبط با غلظت، مدت، ترکیب، الگوی انتشار، انتقال اتمسفری، دریافت برگی و ظرفیت دفاع بیوشیمیایی گیاه می باشد، آلاینده ها با تولید ROS(Reactive Oxygen Species) (گونه های اکسیژن فعال) بر فرآیند های بیوشیمیایی گیاه تأثیر منفی اعمال نموده و سبب کاهش ظرفیت تحمل گیاهان به سایر تنش ها می شوند، چندین فرآیند فیزیولوژیکی حیاتی مانند تثبیت CO₂ فتوسنتزی و متابولیسم انرژی به صورت منفی تحت تأثیر آلاینده های هوا هستند (41).

همچمین آلاینده ها با کاهش در  غلظت  رنگدانه ها  سبب

کاهش رشد گیاهان می شوند (20).

تحقیقات قبلی نشان داده اند که آلاینده های O₃ NOx, SO₂, سبب کاهش فعالیت فتوسنتزی می شوند (53 ،46).

بررسی ها نشان داده اند که فلزات سنگین موجود در آلاینده های هوا می توانند به زنجیره غذایی وارد شده و برای تمامی موجودات زنده خطر ساز باشند. در چنین شرایطی می توان از گیاهان بعنوان مانیتورهای پایش آلودگی ها استفاده نمود (37).

مواد و روشها 

تهیۀ بذر و کشت گیاه ذرت: در شروع آزمایش بذر گیاه ذرت (Zea mays var. indentata) رقم SC704 توسط اتانول 70% به مدت 2 دقیقه و سپس با استفاده از محلول هیپوکلریت سدیم 1% به مدت 5 دقیقه ضدعفونی سطحی و سپس 5 بار، با آب مقطر شستشو داده شد (57)، سپس بذرها در گلدان هایی محتوی پرلیت و در آزمایشگاه تحقیقاتی محیط زیست دانشگاه خوارزمی کشت شدند.

دود خروجی از اگزوز خودرو با استفاده از یک دستگاه گاز آنالایزر مدل avl ditest mds 650 در مرکز معاینه فنی مورد بررسی قرار گرفت که جهت تعیین ترکیبات موجود در آن از دستگاه قرائت مستقیم گاز "Testo" استفاده شد و در زمان نمونه برداری لوله نمونه گیر 15 سانتیمتر داخل اگزوز قرار گرفت و نتیجۀ آنالیز دود خروجی از اگزوز در جدول 1 درج گردیده است.

بذر های ذرت (Zea mays var. indentata) رقم SC704 در گلدان های مخصوص در شرایط بدون خاک در محیط پرلیت با محلول غذایی هویت (Hewitt) و در هر گلدان به تعداد 6 عدد در 7 گروه و 3 تکرار مستقل برای هر گروه و در مجموع در 21 گلدان کشت شدند. و در شرایط کاملاً یکسان، در فتوپریود 12 ساعت نور و 12 ساعت تاریکی، میانگین رطوبت 60% و میانگین دمای C°25 و C°18 به هنگام روز و شب قرار گرفتند، 10 روز پس از جوانه زنی کامل (Full germination) تیمار دهی آغاز گردید.پس از جوانه زنی و در طول دوره تیمار نمونه ها با استفاده از کود هویت (Hewitt) با درصد مشخص از عناصر مورد نیاز گیاه و با غلظت و حجم یکسانی از محلول کود آبیاری شدند. تیمار دهی با استفاده از دود حاصل از احتراق دو نوع سوخت بنزین و CNG در موتور خودرو به طور جداگانه و در بازه های زمانی 2، 5 و 10 دقیقه برای هر کدام و دود دهی در محفظه مخصوص صورت گرفت (یک گروه نیز بعنوان شاهد). که شرایط کاملاً یکسانی از هر لحاظ به جز تفاوت در نوع تیمار بر آنها حاکم بود. جهت کنترل میزان دود ورودی به محفظه، دود خروجی از اگزوز خودرو با استفاده از لوله ای مخصوص به قطر 8 سانتی متر به پمپی با دبی 5 متر مکعب بر ثانیه وصل گردید، لولۀ خروجی از این پمپ به محفظه ای با حجم 5/7 مترمکعب وصل گردید که نمونه ها در هنگام تیمار دهی در درون آن قرار گرفتند بدین صورت از نفوذ هوای بیرون به محفظه حاوی گلدانها، و همچنین از رقیق شدن و تغییر غلظت آلودگی اعمال شده به گیاهان تاحد امکان جلوگیری گردید. و در بین هر تیمار با تیمار بعدی فاصله زمانی 10 دقیقه جهت تأثیر غلظت مورد نظر از دود اگزوز بر نمونه ها در نظر گرفته شد که در این فاصلۀ زمان نمونه ها در درون محفظه دود قرار داشتند. فاصلۀ هر دوره تیمار با دوره تیمار بعدی برای گروه ها 2 روز در نظر گرفته شد و تیمار دهی هر روز در ساعت مشخصی صورت می گرفت. در پایان یک دوره 31 روزه که نمونه ها 16 بار تحت تیمار قرار گرفتند شاخص های رشدی مانند ارتفاع گیاه، وزن تر و وزن خشک و سطح برگ اندازه گیری شدند. در ادامه فاکتورهای بیوشیمیایی مانند رنگیزه هایی مثل کلروفیل های a، b و فلزات سنگین (آهن، روی، منگنز) سنجیده شد.

جدول 1- میزان آلاینده های حاصل از احتراق بنزین و CNG در موتور خودرو

* هیدروکربن های نسوخته که این هیدروکربن ها به دلیل احتراق ناقص در موتور و همچنین بخار شدن سوخت در باک خودرو ایجاد می شود.

** نسبت هوا؛ برای ارزیابی میزان انحراف مخلوط سوخت و هوای ورودی به موتور *** ppm مخفف parts per million و معرف یک ذره از آلاینده در یک میلیون ذره از مخلوط است.

جهت سنجش غلظت سه فلز آهن (Fe)، روی (Zn) و منگنز (Mn)، ابتدا تمام وسایل مورد نیاز با اسید نیتریک 65% و آب مقطر دیونیزه کاملا شسته و خشک شدند، برگ ها پس از شستشو با آب مقطر دیونیزه، به مدت 24 ساعت در آون 105 درجه سانتی گراد خشک شدند، سپس به 1/0 گرم از نمونه های خشک شده 5 میلی لیتر اسید نیتریک 65% افزوده شده و لوله ها به مدت 24 ساعت جهت هضم اسیدی کامل در دمای آزمایشگاه نگهداری شدند، سپس عصاره های حاصل جهت تبخیر کامل اسید تا خروج بخارهای اسیدی خرمایی رنگ همراه با آب مقطر حرارت دیدند، عصاره های حاصل از تبخیر اسید پس از عبور از کاغذ صافی با 10 میلی لیتر آب مقطر رقیق شده، به لوله های آزمایش منتقل شدند و توسط دستگاه جذب اتمی (Atomic Absorption) مدل Shimadzu AAS 800 با حد تشخیص مناسب (زیر ۱ ppm) و با روش نورسنجی شعله (Flame photometer) سنجش غلظت فلزات سنگین بر حسب میکروگرم بر گرم وزن خشک صورت گرفت (15).

تجزیه و تحلیل آماری: در این پژوهش، سنجش آماریِ نتایجِ کلیۀ آزمایش ها بر اساس طرح کاملاً تصادفى و در قالب سه تکرار مستقل انجام گرفت. تحلیل داده های حاصل از اندازه گیری با استفاده از نرم افزار (version 22)  SPSSو با استفاده از آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) صورت گرفت. مقایسه میانگین داده ها با استفاده از آزمون دانکن (Duncan) و محاسبۀ احتمال معنی دار بودن تفاوت بین میانگین ها در سطح 05/0 بر طبق روش استاندارد گومز و گومز (1984)، (24) انجام شد. رسم نمودارهای مربوطه نیز با استفاده از نرم افزار Excel صورت گرفت.

نتایج

قرارگیری طولانی مدت در معرض آلاینده ها مشکلاتی جدی برای گیاه ایجاد می کند. ویژگی های مورفولوژیکی گیاه مانند ساختار های بدون کرک ممکن است بعنوان موانع فیزیکی و محافظ در برابر آلاینده ها عمل نمایند (37).

آلودگی ناشی از خودرو ها شامل آلاینده های مختلفی مانند: اکسید های نیتروژن و گوگرد، هیدروکربن ها، ازون، ذرات ریز، هیدروژن فلوراید، پراکسی آسیل نیتراتها و... می باشند. برگ ها که از سایر قسمتهای گیاه مانند ریشه و ساقه به آلودگی حساستر هستند و در هر یک از مراحل نمو خود می توانند نشانگر آلودگی هوا باشند(42 ،7). تحقیقات صورت گرفته در پاکستان نشان داد آلودگی هوا باعث تغییر در خصوصیات مورفولوژیکی برگ بسیاری از گونه های مورد بررسی در مناطق با هوای آلوده در مقایسه با هوای پاک گردیده است (32).

Yuval Eshdat در سال 1997 بیان داشت هنگامی که سلول های گیاهی در تنش اکسیداتیو قرار می گیرند در فاز G₁ چرخه زندگی سلول متوقف می مانند و بدین صورت از آسیب رسیدن به DNA جلوگیری می شود (59).

Bhatti و Iqbal (1988) نیز دریافتند که فنولوژی و زایایی برخی گیاهان به شدت تحت تأثیر آلودگی ناشی از دود اگزوز خودرو ها قرار می گیرند. آنها همچنین دریافتند که توان تولیدی و همینطور وزن تر و خشک برگ، و محتوای رطوبت آن نیز در مناطق آلوده به طور قابل توجهی نسبت به مناطق پاک کاهش داشته است (47).

نکته جالب توجه این است که، داده های ارتفاع نشان می دهند که گیاهان جوان به گازهای خروجی اگزوز نسبت به آنهایی که مسن ترند، بیشتر حساس می باشند. این نتایج نشان می دهد که، برای برخی از گونه ها، بیشترین اثرات تیمار آلودگی با مراحل اولیه چرخه زندگی مرتبط است. این نظریه توسط کارهای Whitmore و Mansfield (1983) پشتیبانی شده که نشان دادند، برای گونه های
P. pratense  و  Dactylis glomerata، اثرات دود دهی در طول زمستان با NO₂ nl l^-1 66  برای گیاهان دود دیده از بدو ظهور نهال بیشتر از گیاهانی بود که دود دهی بعد از ایجاد نهال شروع شد (28).

O₃، NO₂،  SO₂به صورت جداگانه و یا در ترکیب باهم موجب کاهش محصولات گیاهی می شوند، بیشترین آسیب در شاخص های مختلف رشد از قبیل طول ریشه و شاخه، ارتفاع، سطح برگ، بیومس، NPP (تولید اولیه خالص)، PGR (میزان رشد نسبی) و محصول در گیاهان Triticum aestivumبه علت آلودگی هوای شهری و صنعتی است (50).

تأثیر آلودگی ناشی از ترافیک بر برگ گیاه Cassia شامل کاهش سطح برگی، نکروزیز، آسیب به حاشیه برگ، تغییر رنگ و اسیدی شدن pH عصاره برگ است که در گیاهان حساس بیشتر است (53).

میانگین های  مربوط  به  سطح  برگی  در  پنیرک  گل ریز

 (Malva parviflora) و جو هرز (Hordeum glaucum) تحت اثر آلودگیِ هوا کاهش می یابد (9).

سطح برگی در اقاقیاهایی (Robinia pseudoacaciaL.) که در معرض آلاینده های هوا بوده اند کاهش یافت، همچنین کاهش تعداد سلول های روزنه هم باعث کاهش فعالیت های فتوسنتزی و در نتیجه کاهش رشد در اقاقیا شد (2).

کاهش سطح برگی در گیاهان سیب زمینی به علت آلاینده های SO₂ و NO₂ می باشد و ازون آسیب هایی شامل عدم بلوغ، پیری زودرس و ریزش را در برگ ها ایجاد می کند (50).

در مواردی که گیاه تحت تأثیر تنش محیطی قرار می گیرد و محتوای آب بافتی دستخوش تغییر می گردد، یکی از راههای افزایش مقاومت گیاه در برابر تنش، برقرار کردن توازن و تعادل در محتوی آب بافتی است که گیاه با کاهش سطح برگی و تنظیم محتوایِ آب بافتی، در برابر تنش مقاومت می کند (9).

آلودگی هوا یا مستقیماً از طریق برگ بر گیاهان اثر می کند و یا خاک را اسیدی می کند که تأثیرات نامطلوبی بر رشد و فیزیولوژی گیاه دارد (46).

جذب برگی NOx ممکن است فرآیندهای متابولیکی را مختل کرده، و به طور بالقوه می تواند ترکیب موم برگ و ساختار آن را به طور غیر مستقیم تحت تاثیر قرار دهد، اگر چه این مکانیسم احتمالی کمتر شناخته شده است (16).

احتمالاً علت اثرات مستقیم ذرات معلق بر واکس سطح برگ عمدتا وابسته به ترکیب شیمیایی ذرات است (22). با این حال، در مطالعات انجام شده تخریب موم سطحی در معرض گاز خروجی اگزوز، گزارش شده است که به هیدروکربن های آلی و NOx (56)، یا به طور دقیق تر، هیدروکربن های های آروماتیک چربی دوست مرتبط با گاز های خروجی وسیله نقلیه نسبت داده شده است (45).

با مطالعات اولیه کاهش غلظت کلروفیل ها و زرد شدن برگ ها بر اثر تنش آلاینده های هوا شناخته شد (48).

گازهای SO₂ و ازون موجب مهار بیوسنتز کلروفیل می شوند (29).

غلظت کلروفیل های a و  bدر برگ چنار
(Platanus orientalis L.) با افزایش غلظت ازون در هوا کاهش می یابد (6).

تنش های محیطی با فعال کردن ژن های تنظیم کنندۀ فرآیند خزان و آغاز پروسه های کاتابولیک در سلول ممکن است موجب کاهش غلظت کلروفیل شوند (23). گیاهان دارای محتوای کلروفیل بالا نسبت به آلاینده ها مقاوم تر هستند (30).

ازون علاوه بر آسیب به روزنه و تغییر بروز ژن ها از طریق افزایش تولید هورمون اتیلن بر محتوای کلروفیل گیاه تأثیر می گذارد. هورمون گیاهی اتیلن (C₂H₄) چندین وظیفه مانند ریزش برگ، پژمردگی برگ و جلوگیری از بیداری برگ بر عهده دارد (58)، و طی فرآیند پژمردگی برگ، کلروفیل آن تخریب می گردد (43).

کلروفیل a و کلروفیل b در پاییز با افزایش غلظت مونواکسید نیتروژن در هوا روند کاهشی نشان داد. بنابراین، می توان نتیجه گیری کرد نیتروزاکسید تأثیر منفی بر غلظت کلروفیل ها در برگ می گذارد. احتمالاً مکانیسم اثر این آلاینده بر گیاه از طریق القای تولید اتیلن است. مشخص شده است غلظت های کم مونواکسید نیتروژن در حد ppb (ppb مخفف arts per billion و معرف یک ذره از آلاینده در یک میلیارد ذره از مخلوط است) منجر به القای خزان زودهنگام در برگ می شود (40). اتیلن موجب فعال شدن ژن های خزان و تخریب رنگدانه ها می شود (44).

مولکول های کلروفیل در سلول در وضعیتی بسیار باثبات نگهداری می شوند و تحت انواع استرس ممکن است در چندین واکنش فتوشیمیایی مانند اکسیداسیون، کاهش، فئوفیتیزاسیون (Pheophytisation) و سفید شدگی قابل بازگشت شرکت کنند (48).

رنگدانه ها به آلاینده ای به خصوص پاسخ اختصاصی نمی دهند و انواع مختلف آلاینده ها و استرس های محیطی بر آن تأثیر می گذارد (6). البته کلروفیل b زودتر از کلروفیل a تحت تأثیر قرار می گیرد (29).

آلاینده ها با تولید ROS (گونه های اکسیژن فعال) در گیاهان موجب تخریب پراکسیداتیو اجزاء سلولی می شوند، ورود آلاینده ها از طریق کوتیکول و روزنه ابتدا محتوای کلروفیل را کاهش می دهد و سپس به تغییر pH عصاره برگ می انجامد (53).

مواد سمی و فلزات سنگین خروجی از اگزوز خودروها باعث کاهش رشد و تغییر پارامتر های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، آناتومی و بیوشیمیایی گیاه می گردند. البته این آلودگی ها اثرات طولانی مدتی نیز بر گیاه دارند. بدین صورت که با تأثیر بر مقادیر CO₂، شدت نور، دما و رسوب شیمیایی بر گیاه تأثیر می گذارند (32).

گیاهانی که در امتداد جاده ها رشد می کنند سرب و فلزات سمی دیگر را در بافت های برگی یا سلول هایشان انباشته می کنند (54)، بنابراین بررسی آناتومی و مورفولوژی یک برگ در تشخیص آلاینده های آزاد شده از اگزوز ماشین مفید است (38).

ورود سرب و فلزات سمی دیگر به درون سیستم گیاه از منفذ روزنه ها باعث اختلال در فعالیت فیزیکی گیاه شده و فلزات باعث غیر طبیعی شدن کرومزومی و کاهش در سرعت تقسیم سلول می شوند (36).

آلاینده هایی مانند SO₂ و NO₂ با تولید یون های سولفیت، بی سولفیت و H⁺ سبب اسیدی شدن خاک می شوند (51).

غلظت بالای یون هیدروژن در خاک های اسیدی منجربه آزاد شدن یون های مختلف از قبیل پتاسیم، منیزیم، کلسیم، منگنز و آلومینیم به محلول خاک می شود که توسط گیاهان جذب می شوند (35).

یکی از شایع ترین تغییراتی که در حضور فلزات سنگین در گیاهان ایجاد می شود کاهش محتوای کلروفیل است، در شرایط حضور فلزات سنگین، جایگزینی عناصر جیوه، مس، کادمیم، نیکل، روی و سرب در کلروفیل به جای منیزیم منجربه کاهش میزان فتوسنتز می شود (34).

طبق مطالعات انجام شده فلزات سنگین از یک سو آسیب های اکسیداتیو را القا می کنند و از سوی دیگر رقابت کنندۀ مؤثری برای کوفاکتورهای فلزی ضروری (آهن) هستند که در بیوسنتز کلروفیل نقش دارند (21).

همچنین در این گیاهان کاهش محتوای کلروفیل را می توان به مهار جذب آهن که توسط این فلزات القا می شود نسبت داد، که این امر بدلیل نیاز آهن برای ساخت کلروفیل است (39).

بحث و نتیجه گیری

بر اساس نتایج به دست آمده در این پژوهش مشخص شد که تنش آلودگی ناشی از احتراق سوخت بنزین و CNG در موتور وسایل نقلیه که آلاینده هایی مانند ازون، دی اکسید گوگرد، اکسید های نیتروژن، دی اکسید کربن و ذرات معلق را در بر دارد، بر کلیه پارامتر های رشدی از قبیل طول، وزن و سطح برگ و شاخص های فیزیولوژیکی گیاه ذرت مانند رنگدانه های فتوسنتزی اثر منفی دارد، همچنین آلاینده های اگزوزی سبب کاهش محتوای فلز آهن شده ولی باعث افزایش جذب و تجمع فلزات سنگینی همچون روی و منگنز می شوند، همچنین تأثیر آلاینده های ناشی از احتراق بنزین بر کلیه پارامتر های رشدی از قبیل طول، وزن و سطح برگ و همچنین بر شاخص های فیزیولوژیکی همچون محتوای رنگدانه ای و فلزات سنگین گیاه ذرت بیش از آلاینده های ناشی از احتراق CNG می باشد.

در این تحقیق آلودگی های اگزوزی  ناشی  از وسایل نقلیه

منجر به کاهش در طول و وزن تر و خشک برگ در گیاه ذرت گردید و تأثیر آلاینده های ناشی از احتراق بنزین بر طول و وزن تر و خشک برگ در گیاه ذرت بیش از آلاینده های ناشی از احتراق CNG می باشد. و علت این تأثیرات می تواند موارد ذیل باشد:

شرایط محیطی آلوده موجب کاهش رشد و بیومس می شود، که کاهش رشد به علت اثر بر مبادلات گازی برگ است، البته گیاهان تحت تنش برای مقاومت به آلودگی هوا واکس های اپی کوتیکولی بیشتری تولید می کنند (27).

SO₂ که یکی از گازهای انتشاری از اتومبیل هاست به ویژه در کاهش ارتفاع گیاهان نقش دارد، اتصال ازون و SO₂ موجب کاهش قابل توجه در ماده خشک ریشه و شاخه در گیاهان گوجه فرنگی می شود، کاهش انباشتگی بیومس در گیاه گندم به علت سطوح بالای SO₂ می باشد، این گاز سبب کاهش در ارتفاع و تعداد ساقه ها و برگ ها می شود، افزایش ازون موجب کاهش 15 درصدی در بیومس گیاهان گندم می شود. همچنین کاهش شدت فتوسنتز و میزان رشد گیاه به علت وجود گاز ازون در بین آلاینده هاست که کاهش رشد به علت گاز ازون اغلب مرتبط با کاهش در فتوسنتز است (50 ،12)

دریافت بیشتر آلاینده SO₂ با تداخل در فرآیند های متابولیکی و فیزیولوژیکی کاهش رشد گیاهان را در پی دارد (13).

نتایج این پژوهش نشان می دهد که آلاینده های اگزوزی ناشی از وسایل نقلیه با افزایش غلظت موجب کاهش سطح برگ و نیز زرد شدن تدریجی برگ به ویژه در گیاهانی که در معرض آلاینده های ناشی از احتراق بنزین و با غلظت های بالا قرار گرفته بودند، شدند. با افزایش غلظت CNG نیز سطح برگ گیاه ذرت کاهش یافته و زردی برگ فزونی یافت. که علت اثرات فوق می تواند موارد ذیل باشد:

آلاینده ها با افزایش نفوذ پذیری سبب از دست رفتن آب و

ریز مغذی ها از دسترس گیاه و پیری برگ ها می شوند (30).

ازون بعنوان یک اکسید کننده قوی سبب ایجاد بیماری هایی مانند کلروزیز و نکروزیز در گیاهان می شود که بیشتر در برگ های مسن و معمولاً بین رگبرگ ها در سطح فوقانی برگ ایجاد می شوند (33).

نکروز و تغییر رنگ برگ ها شایعترین علامت سمیت فلزات سنگین می باشد که به ترتیب به علت تولید انواع فعال اکسیژن، تخریب سلول ها، کاهش فتوسنتز و افزایش ترکیبات فنولی است (7).

گاز های ازون، SO₂ و NO₂ سبب کاهش سطح برگ در گیاهان تحت تنش آلودگی هوا می شوند (50).

هیدروکربن های آلی و NOx های خروجی از اگزوز خودرو سبب تخریب موم سطح برگ می شوند (56).

همچنین در این مطالعه آلودگی اگزوزی ناشی از وسایل نقلیه به ویژه در تیمار با غلظت های بالای دود حاصل از احتراق سوخت بنزین سبب کاهش شدید محتوای رنگدانه های فتوسنتزی در گیاه ذرت شد که علت آن می تواند موارد زیر باشد:

آلاینده های SO₂ و ازون با تولید ROS (گونه های اکسیژن فعال) سبب مهار بیوسنتز کلروفیل و تخریب پراکسیداتیو اجزای سلولی می شوند (29).

انحلال SO₂ در آب درون بافتی برگ در غشاء تیلاکوئید سبب آماس کلروپلاست و کاهش کلروفیل می شود (20).

کاهش محتوای کلروفیل مرتبط با گسترش آسیب و بیماری در برگ ها به علت گاز های NO₂ و SO₂ است زیرا این گاز ها بر ساختار سلولی، کلروپلاستی و سطوح کلروفیل تأثیر گذار هستند (26).

القای تولید اتیلن توسط NO و ازون  باعث  فعال شدن ژن

های خزان  و  تخریب  رنگدانه ها  می شود  (58، 44، 43

،23).

مکانیسم آسیب دیگر احتمالاً از طریق تخریب کلروفیل بدلیل اسیدی شدن برگ بر اثر مونواکسید نیتروژن است. آلایندۀ NOx که از روزنه عبور می کند و به اتاقک زیر روزنه وارد می شود در لایۀ مرطوب سطح  سلول ها یعنی آپوپلاست حل شده و به اسید نیتریک و اسید نیتروز تبدیل می شود (14). سپس، NO₃^- و NO₂^- بهمراه NO₃^- ای که از آوند چوبی می آید از غشا عبور می کند و به سیتوپلاسم وارد می شود و در آنجا، توسط آنزیم نیتریت ریداکتاز به NH₄⁺ تبدیل و در ساخت اسیدهای آمینه استفاده می شود. این واکنش ها موجب تغییر pH سلول می شوند (17). پژوهش ها نشان داده است کلروفیل به اسیدیته بسیار حساس است و یون Mg²⁺ مولکول کلروفیل در محیط اسیدی به وسیلۀ H⁺جایگزین شده و منجربه تخریب کلروفیل به فئوفیتین می شود (52).

کاهش محتوای کلروفیل ممکن است به علت افزایش تولید گونه های فعال اکسیژن ناشی از حضور فلزات سنگین و در نتیجه اکسیداسیون شدید دستگاه فتوشیمیایی، همچنین کاهش تراکم و اندازه کلروپلاست ها و نیز کمبود آهن و فسفر باشد (35 ،8).

فلزات سنگین از فرایند های متابولیکی گیاهان بواسطه بازدارندگی فعالیت آنزیم ها جلوگیری می کنند. کاهش محتوای کلروفیل در تنش فلزات به بازدارندگی فعالیت آنزیم های مسئول در بیوسنتز کلروفیل وابسته است (1).

در این تحقیق آلودگی اگزوزی ناشی از وسایل نقلیه به ویژه در تیمار با غلظت های بالای دود حاصل از احتراق سوخت بنزین سبب کاهش محتوای فلز آهن و نیز افزایش محتوای فلزاتی مانند روی و منگنز در مقایسه با گیاهان شاهد شد، علت کاهش محتوای آهن و افزایش محتوای روی و منگنز می تواند موارد ذیل باشد:

اسیدی شدن خاک به علت آلاینده هایی مانند SO₂ و NO₂ که سبب افزایش دسترسی و جذب فلزات سنگین می شود. غلظت بالای یون هیدروژن در خاک های اسیدی منجربه آزاد شدن یون های مختلف از قبیل پتاسیم، منیزیم، کلسیم، منگنز و آلومینیم به محلول خاک می شود که توسط گیاهان جذب می شوند (35).

جایگزینی عناصر جیوه، مس، کادمیم، نیکل، روی و سرب در کلروفیل به جای منیزیم و القای مهار جذب آهن توسط این فلزات منجربه کاهش محتوای کلروفیل و درنتیجه کاهش میزان فتوسنتز می شود (39 ،34 ،21).

تشکروقدردانی 

مقالۀ حاضر نتیجه پروژه ای است که با حمایت دانشکده علوم زیستی دانشگاه خوارزمی انجام گردید که بدینوسیله تشکر و قدردانی می گردد.