پديد آورندگان :
برقي، علي دانشگاه محقق اردبيلي، اردبيل، ايران , قلي پوري، عبدالقيوم دانشگاه محقق اردبيلي - دانشكده كشاورزي - گروه زراعت و اصلاح نباتات، اردبيل، ايران , قويدل، اكبر دانشگاه محقق اردبيلي - دانشكده كشاورزي - گروه خاكشناسي، اردبيل، ايران , صدقي، محمد دانشگاه محقق اردبيلي - دانشكده كشاورزي - گروه زراعت و اصلاح نباتات، اردبيل، ايران
كليدواژه :
باكتري , تنظيم كننده رشد گياه , خردل , فلاونوئيد , فلز سنگين
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: آلودگي كادميوم به دليل جذب توسط گياهان و ممانعت از رشد مناسب گياه موجب كاهش كيفيت و كميت محصولات زراعي شده است. گياهان تيره شب بو از جمله خردل سياه در شرايط آلودگي فلزات سنگين قدرت رشد بالايي دارند. برخي باكتري‌ها به تحرك فلزات سنگين در خاك كمك مي‌كنند. تنظيم‌كننده‌هاي رشد نيز در القاي واكنش گياهان به بسياري از تنش-هاي غيرزنده مانند فلزات سنگين نقش مهمي دارد. هدف از اين آزمايش بررسي اثر باكتري هاي محرك رشد، اسيد ساليسيليك و براسينواستروئيد بر كاهش اثرات تنش كادميوم در خردل سياه مي‌باشد.
مواد و روش‌ها: به منظور بررسي اثر باكتري‌هاي محرك رشد و تنظيم‌كننده‌هاي رشد بر خصوصيات فيزيولوژيكي خردل سياه در شرايط تنش كادميوم، آزمايشي به‌صورت فاكتوريل در قالب طرح بلوك‌هاي كامل تصادفي با چهار تكرار در گلخانه تحقيقاتي دانشگاه محقق اردبيلي اجرا شد. تيمارهاي آزمايشي شامل دو سطح كادميوم (0 و 100 ميلي‌گرم بر كيلوگرم خاك)، سه سطح باكتري (شاهد، آزوسپريلوم و سودوموناس) و سه سطح تنظيم كننده‌هاي رشد (شاهد، اسيد ساليسيليك و براسينواستروئيد) بودند. بذرها قبل از كاشت با باكتري‌هاي مورد نظر تلقيح و تنظيم‌كننده‌هاي رشدي در دو مرحله طي دوره رشد، روي گياه محلول‌پاشي گرديدند. پس از برداشت مقادير مالون دي آلدئيد، پرولين، قندهاي محلول، رنگدانه‌هاي فتوسنتزي، شاخص پايداري غشا و متابوليت‌هاي ثانويه اندازه‌گيري شدند.
يافته‌ها: نتايج مقايسه ميانگين نشان داد كه كاربرد كادميوم، با اثراتي از جمله القاي تنش اكسيداتيو، مقادير مالون دي آلدئيد، پرولين ، قندهاي محلول، فنل و فلاونوئيد برگ را افزايش و مقادير كلروفيل a و b، كاروتنوئيد، پايداري غشاي سلولي، محصول بوته و مقدار آنتوسيانين را كاهش داد. مقدارمالون دي آلدئيد و پرولين تحت تاثير كاربرد باكتري‌ها و تنظيم كننده‌هاي رشد به‌طور معني‌داري كاهش و مقدار فنل، فلاونوئيد و محصول بوته در هر دوسطح كادميوم تحت تاثير باكتري‌هاي محرك رشد افزايش يافت. اين در حالي است كه تنظيم كننده‌هاي رشد ميزان كلروفيل a و b، قندهاي محلول، پايداري غشاي سلولي، فنل، فلاونوئيد، آنتوسيانين و محصول بوته و همچنين باكتري‌ها نيز ميزان قندهاي محلول، پايداري غشاي سلولي و آنتوسيانين را به‌طور معني‌داري افزايش دادند. لازم به ذكر است كه بين براسينواستروئيد و اسيد ساليسيليك از نظر تمام صفات مورد بررسي تفاوت معني‌داري وجود نداشت و از نظر صفاتي چون شاخص پايداري غشا و محصول بوته، تلقيح سودوموناس در مقايسه با آزوسپريلوم برتري معني‌داري را نشان داد.
نتيجه‌گيري: مي‌توان نتيجه گرفت كه تنش كادميوم با القاي تنش اكسيداتيو موجب تخريب غشاي سلولي و افزايش مقدار مالون دي آلدئيد گرديده و همچنين به كاهش مقدار كلروفيل مي‌انجامد كه اين موضوع با افزايش سنتز پرولين در شرايط تنش ارتباط دارد. در اثر تنش كادميوم، فعاليت آنزيم‌هاي ساخت كربوهيدرات بيشتر شد و منجر به افزايش قندهاي محلول و به‌دنبال آن افزايش مقدار متابوليت‌هاي ثانويه گرديد. با كاربرد باكتري‌ها و تنظيم كننده‌هاي رشد گياه، اثرات تنش اكسيداتيو كاهش يافته و به افزايش پايداري غشا و كاهش مقدار مالون دي آلدئيد منجر گرديد. همچنين كاربرد اين تيمارها موجب افزايش توليد كلروفيل و كاهش مقدار پرولين گرديد. با افزايش مقدار كلروفيل در اثر اين تيمارها مقدار توليد قندهاي محلول نيز در گياه افزايش يافت كه نتيجه آن هم افزايش توليد متابوليت‌هاي ثانويه در گياه بود. با توجه به اين نتايج، كاربرد تنظيم‌كننده‌ها و باكتري‌هاي محرك رشد براي كاهش اثرات تنش كادميوم بر خردل سياه در خاك‌هاي آلوده به اين فلز، توصيه مي‌گردد.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: Cadmium contamination has decreased crops quality and quantity due to its uptake by plants and inhibition of its proper growth. Plants of Brassicacea family like black mustard have a high growth capacity in heavy metals polluted conditions. Some rhizobacteria can help to the movements of heavy metals in the soil. Plant growth regulators also have an important role in the induction of plant reactions to most of abiotic stresses such as heavy metals. The aim of this experiment was the evaluation of effect of growth promoting rhizobacteria, salicylic acid and brassinosteroid on reduction of cadmium stress effects in black mustard.
Materials and Methods: In order to study the effects of growth promoting rhizobacteria and plant growth regulators on physiological properties of black mustard under cadmium stress conditions, a factorial experiment was conducted based on randomized complete block design with four replications at research greenhouse of Mohaghegh Ardabili university. Experimental treatments included two cadmium levels (0 and 100 milligrams per kilograms of soil), three levels of rhizobacteria (control, Azospirillum, Pseudomonas) and three levels of growth regulators (control, Salicylic acid, Brasinosteroid). Before planting the seeds were inoculated with rhizobacteria and also growth regulators were sprayed in two stages during growth period on plants. After harvest some traits including MDA, proline, soluble sugars, photosynthetic pigments, membrane stability index and secondary metabolites were measured.
Results: Results of means comparisons indicated that cadmium application by some effects including oxidative stress induction, increased MDA, proline, soluble sugars, phenol and flavonoid contents of leaves and decreased chlorophyll a and b, carotenoids and anthocyanin contents, membrane stability index and plant yield. Malondialdehyde and proline contents were reduced significantly by rhizobacteria inoculation and growth regulators application and phenol and flavonoid contents as well as plant yield were enhanced in both cadmium levels by rhizobacteria. Whereas growth regulators spray increased chlorophylls a and b contents, soluble sugars, membrane stability index, phenol, flavonoid, anthocyanin and plant yield and also the rhizobacteria enhanced soluble sugars, anthocyanin content and membrane stability index significantly. In addition, there was no significant difference between salicylic acid and brassinosteroid in all traits and pseudomonas inoculation compared to azospirillum indicated a significant superiority regarding some traits including membrane stability index and plant yield.
Conclusion: It can be concluded that cadmium contamination via the oxidative stress induction leaded to cell membrane destruction and increasing malondialdehyde content and also it resulted decreasing chlorophyll content of plant that is associated with increasing proline synthesis under stress condition. As a result of cadmium contamination stress, the activity of carbohydrates synthesis enzymes was increased and resulted increasing soluble sugars content and consequently increasing secondary metabolites content. By the application of rhizobacteria and plant growth regulators, the effects of oxidative stress were decreased and it leaded to enhancing membrane stability and reducing malondialdehyde content. Additionally, these treatments increased chlorophyll production and decreased proline content. By increasing chlorophyll content affected by these treatments, soluble sugars production in plants was increased and it resulted increasing secondary metabolites production in plant. Considering these results, the application of growth regulators and growth promoting rhizobacteria in order to decrease cadmium stress effects on black mustard grown in contaminated soils is recommended.
