بررسي نقش حفاظتي نيتريك اكسيد در كاهش آثار سميّت آرسنيك اسيد در اندام هوايي و ريشه گياه ريحان سبز (Ocimum basilicum L.)

Investigation on the protective role of nitric oxide in alleviating arsenic acid toxicity in shoot and root of Ocimum basilicum L.

نيتريك اكسيد (NO) راديكال آزاد بسيار فعال با طيف وسيعي از آثار فيزيولوژيك در گياهان است. در پژوهش حاضر، آثار سديم نيترو پروسايد (SNP) به عنوان رها كننده نيتريك اكسيد، بر سميّت ناشي از فلز سنگين آرسنيك در دو بخش هوايي و زميني گياه ريحان بررسي شد. پيش‌تيمار گياهچه‌ها با غلظت‌هاي صفر و 150 ميكرومولار سديم نيترو پروسايد در محلول غذايي هوگلند انجام شد. سپس، نمونه‌ها با غلظت‌هاي مختلف آرسنيك (صفر، 150 و 300 ميكرومولار) تيمار شدند. تيمار آرسنيك به ويژه در غلظت بالاي آن باعث تجمع معني‌دار پراكسيد هيدروژن (H2O2)، افزايش معني‌دار پراكسيداسيون ليپيدها، نشت يوني غشا و كاهش رشد و بيوماس در برگ و ريشه گياه شد. استفاده از پيش‌تيمار نيتريك اكسيد پيش از آرسنيك ميزان نشت يوني و پراكسيداسيون ليپيدها را كاهش داده، به افزايش پرولين، قندها و آمينو اسيدهاي آزاد برگ و ريشه منجر شد. به طور كلي، نتايج نشان داد كه آثار سميّت آرسنيك اسيد در ريشه گياه ريحان بسيار شديدتر از اندام‌هاي هوايي گياه است و نيتريك اكسيد احتمالاً از طريق افزايش تركيبات پشتيبان به ويژه محافظت كننده‌هاي اسمزي از جمله پرولين، آمينو اسيدهاي آزاد و قندهاي محلول آستانه تحمل گياه ريحان در برابر آرسنيك اسيد را افزايش داده است. علاوه بر اين، از داده‌هاي حاصل از سنجش آرسنيك در بخش‌هاي مختلف گياه چنين بر مي‌آيد كه پيش‌تيمار SNP باعث كاهش انتقال آرسنيك از ريشه به اندام‌هاي هوايي ريحان شده است و اين كاهش به علت مصارف تغذيه‌اي اندام‌هاي هوايي ريحان توسط انسان از اهميّت بسيار بالايي برخوردار است.

Nitric oxide (NO) is a highly reactive free radical with a wide variety of physiological implications in plants. In this research, we investigated the protective effects of exogenous Sodium Nitroprusside (SNP) as a NO donor, against the toxicity caused by excess arsenic in sweet basil (Ocimum basilicum L.). Seedlings grown in a Hoagland nutrient solution were treated with SNP at 0 (control) and 150 µM and different concentration of arsenate at 0 (control), 150 and 300 µM. Arsenic treatment (specially in 300 µM) significantly induced accumulation of hydrogen peroxide (H2O2) significantly increase in serious lipid peroxidation, electrolyte leakage (EL) and decreased the growth and the biomass of basil. Application of SNP before arsenic stress resulted in alleviated arsenic-induced electrolyte leakage and malondiadehyde (MDA) content and increased proline and free amino acid contents in shoots and roots of sweet basil, compared with the control. On the whole, our results showed stronger arsenic toxicity in the root than in the shoot and nitric oxide probably, was increased tolerance capacity in basil due to production of osmoprotecting compounds such as proline, sugar and free amino acid. In addition, analysis of ICP-results indicated that, As translocation from root to shoot of O. basilicum was limited by SNP pretreatment which is very important for human health.