تاثير فلزات سنگين روي و كادميم بر رشد و برخي صفات فيزيولوژيك اسفناج

The impact of Zn and Cd heavy metals on the growth and some physiological characteristics of spinach

غلظت بالاي فلزات سنگين باعث ايجاد اختلال در فرايندهاي متابوليكي رشد گياهان شده و حتي باعث مرگ آن­ها مي­شود. گياهان آستانه تحمل متفاوتي به فلزات سنگين نشان مي­دهند به همين منظور تاثير غلظت­هاي مختلف فلزات سنگين روي و كادميوم (صفر، 2 و 4 ميلي­گرم در ليتر) در دو رقم اسفناج (بذر معمولي و خاردار) بر روي برخي صفات مورفولوژيكي، فيزيولوژيكي و محتواي عناصر، در قالب آزمايش فاكتوريل بر مبناي طرح كاملا تصادفي با سه تكرار مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد برخي صفات مورفولوژيكي گياه فقط تحت تاثير مستقل فلزات و نوع رقم قراردارند به طوري كه كمترين وزن­ تر برگ و ارتفاع گياه در تيمار چهار ميلي­گرم در ليتر كادميوم و بيشترين مقدار اين دو صفت در تيمار روي دو ميلي گرم در ليتر مشاهده شد. بالاترين وزن­خشك گياه در رقم خاردار و بيشترين ارتفاع گياه در رقم بذر معمولي ثبت گرديد. اثرات متقابل نوع رقم و فلزات سنگين در برخي صفات فيزيولوژيكي مانند محتواي مواد جامد محلول، محتواي كاتالاز و سوپراكسيد ديسموتاز معني­دار بود. بيشترين فعاليت آنزيم كاتالاز در تيمار 2 ميلي­گرم در ليتر كادميوم در بذر معمولي و بيشترين ميزان آنزيم سوپراكسيد ديسموتاز در تيمار 4 ميلي­گرم در ليتر روي و 2 ميلي گرم كادميوم در بذر معمولي مشاهده شد. فلز روي تا دو ميلي گرم در ليتر باعث افزايش رشد و نمو اسفناج گرديد ولي بيشتر از اين مقدار مانند فلز كادميوم باعث كاهش عملكرد و افزايش مقدار آنزيمهاي آنتي اكسيداني شد. تمامي محتواي عناصر اندازه گيري شده اثر متقابل معني­داري نشان دادند. با افزايش كادميوم جذب كلسيم، پتاسيم، روي ،منگنز و منيزيوم توسط گياه كاهش يافت به طوري كه كمترين مقدار تمامي عناصر اندازه گيري شده در چهار ميلي گرم در ليتر كادميوم در بذر خاردار مشاهده گرديد. نتايج بدست آمده از تعيين غلظت زيستي نشان داد كه محتواي كادميوم برگ اسفناج خاردار و معمولي بين 145 تا 167 ميلي‌گرم در كيلوگرم متغيير بود و اسفناج مي­تواند نماينده خوبي براي استفاده در زيست پالايي فلز كادميوم باشد.

High concentrations of heavy metals disrupt the metabolic processes of plant growth and even cause plant death. Plants show different tolerance thresholds to heavy metals, therefore, the effect of different concentrations of heavy metals zinc (Zn) and cadmium (Cd) (zero, 2 and 4 mgL-1) in two varieties of spinach (common seed and Thorny seeds) on some morphological, physiological traits and content of the elements were examined in the factorial experiment based on a completely randomized design with three replications. The results showed that some morphological traits of the plant are affected by metals and cultivar type independently, so that the lowest wet weight of leaves and plant height was observed in four mgL-1 of Cd treatment and the highest amount of these two traits was observed in two mgL-1 of Zn. The highest dry weight of the plant was recorded in the thorny cultivar and the highest plant height was recorded in the normal seed cultivar. The interaction of the type of cultivar and heavy metals was significant in some physiological traits such as soluble solids content, catalase content, and superoxide dismutase. The highest activity of catalase enzyme was observed in the treatment of 2 mgL-1 of Cd in normal seeds and the highest amount of superoxide dismutase was observed in the treatment of 4 mgL-1 of Zn and 2 mgL-1 of Cd in normal seeds. Zinc metal up to 2 mgL-1 increased the growth and development of spinach, but more than this amount, like cadmium metal, reduced yield and increased the amount of antioxidant enzymes. All content of the measured elements showed a significant interaction. As the cadmium increased, the plant's uptake of the Ca, K, Zn, Mn and Mg decreased, so that the lowest amount of all the elements measured in four mgL-1 of Cd was observed in thorny seeds. The results of determining the biological concentration in this experiment showed that the cadmium content of thorny and common spinach leaves varied between 145 and 167 mgKg-1 and spinach could be a good representative for use in cadmium phytoremediation.