اثر برهم‌كنش آهن و سرب بر رشد و جذب آن‌ها در شاهي (Lepidium sativum L.)

Interactive effect of iron and lead on growth and their uptake in Cress (Lepidium sativum L.)

سابقه و هدف: آلودگي خاك به فلزات سنگين به‌دليل اثرات مخرب آن در محيط زيست؛ مانند تهديد سلامتي انسان‌ها، مسموميت گياهان و اثرات طولاني‌مدتي كه بر حاصلخيزي خاك مي‌گذارند، تبديل به يك نگراني جهاني شده است. سرب از متداول‌ترين فلزات سنگين در مناطق آلوده است كه از منابع گوناگون به زيست‌بوم، پيكره گياه و در نهايت زنجيره غذايي راه مي‌يابد. به‌عنوان يك عنصر غيرضروري براي گياهان، سرب نه فقط فتوسنتز، فعاليت آنزيمي، وضعيت هورموني و تنفس بلكه رشد، متابوليسم و تعادل عناصر غذايي را متوقف مي كند. معلوم شده است كه فلزات سنگين، شبيه سرب، مي‌تواند جذب و انتقال تعدادي از عناصر غذايي را به‌طور معني‌داري تحت‌تاثير قرار دهد. بنابراين تعادل عناصر غذايي ممكن است علامتي از سميت فلز سنگين در گياهان باشد. از اين‌رو، برهم‌كنش بين سرب و عناصر غذايي ممكن است يك نشانه ويژه‌اي از نقش عناصر غذايي در تجمع و انتقال سرب در گياهان فراهم نمايد. آهن عنصر كم‌مصرفي است كه كمبود آن اغلب در گياهان يافت مي‌شود. ميان عناصر غذايي كه با فلزات سنگين برهم‌كنش نشان مي‌دهند، آهن غالباً از اهميت خاصي برخوردار است. فلزات سنگين قابليت دسترسي و جذب آهن در آپوپلاست ريشه، جذب به درون سلول‌هاي ريشه، انتقال به ساقه و جذب و تحليل در برگ‌ها را تحت‌تاثير قرار مي‌دهد. كمبود آهن نيز، به نوبه خود، ممكن است جذب و تجمع فلزات سنگين را تغيير دهد. بنابراين، هدف از اين پژوهش بررسي برهم‌كنش آهن و سرب بر رشد گياه شاهي (Lepidium sativum L.) بود. مواد و روش‌ها: به اين منظور آزمايشي گلداني به‌صورت فاكتوريل در قالب طرح كاملاً تصادفي شامل سه سطح آهن (0، 20 و 40 ميلي‌گرم بر كيلوگرم) و سه سطح سرب (0، 500 و 1000 ميلي‌گرم بر كيلوگرم) در سه تكرار اجرا گرديد. براي تيمار سرب از نمك نيترات سرب و براي تيمار آهن از سكوسترين آهن- 138 استفاده شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه افزايش سطح سرب در خاك موجب كاهش معنا‌دار وزن خشك و تر گياه، شاخص كلروفيل، غلظت و جذب آهن و شاخص انتقال سرب در شاهي شد (01/0P?) ولي غلظت و شاخص جذب سرب افزايش معنا‌داري يافت (01/0P?). مصرف آهن موجب افزايش معنا‌دار وزن خشك گياه (01/0P?)، شاخص كلروفيل (SPAD)، غلظت و جذب آهن (05/0P?) و كاهش معنا‌دار غلظت و شاخص جذب (01/0P?) و انتقال سرب شد (05/0P?). برهم‌كنش آهن و سرب نيز نشان داد كه مصرف آهن وزن خشك شاخساره شاهي را در حضور سرب به‌طور معنا‌داري افزايش (05/0P?) ولي غلظت و شاخص جذب سرب را به‌طور معنا‌داري كاهش داد (05/0P?). نتيجه‌گيري: آهن نقش مهمي در كاهش اثرات سو سرب در گياه شاهي داشت. بنابراين، مصرف 40 ميلي‌گرم آهن بر كيلوگرم خاك از منبع سكوسترين آهن- 138 براي كاهش اثرات سو سرب در شاهي توصيه مي‌شود.

Background and Objectives: Soil pollution with heavy metals because of its damaging effects on the environment, including human health threat, toxicity in plants and long-term effects on soil fertility have become a global concern. Lead is the most common heavy metals in polluted areas that enter to ecosystems, plants and the food chain from various sources. As a non-essential element for plants, lead inhibits not only photosynthesis, changes enzyme activities, hormonal status and respiration but also plant growth, metabolism and mineral nutrient balance. It has been demonstrated that heavy metals, like lead, can significantly influence the uptake and translocation of some nutrients in plants. Thus, the imbalance of nutrients might be a symptom of heavy metal toxicity in plants. Thereby, interactions between lead and mineral nutrients may provide a specific insight into the role of mineral nutrients in lead accumulation and translocation in plants. Iron is the micronutrient most often found to be deficient in plants. Among the nutrients showing interactions with heavy metals, Fe is one of the most frequently concerned in many respects. Heavy metals influence Fe availability and adsorption in the root apoplasm, uptake into root cells, transport to the shoot and utilization in leaves. In turn, Fe deficiency may also modify heavy metal uptake and accumulation. The objective of this study was to investigate the interactive effect of iron and lead on cress (Lepidium sativum L.) growth. Materials and Methods: For this, a factorial pot experiment in a completely randomized design with three iron levels (0, 20 and 40 mg kg-1) and three lead levels (0, 500 and 1000 mg kg-1) was carried out in triplicate. Lead and iron treatments were applied from lead nitrate and iron sequestrene-138 sources, respectively. Results: The results showed that shoot fresh and dry weights, SPAD value, Fe content and uptake and lead translocation index of cress decreased with the increase of lead content in the soil (P?0.01), but the lead content and uptake increased (P?0.01). The increase of soil iron content significantly increased the shoot dry weights (P?0.01), SPAD value and iron content and uptake (P?0.05) and caused a significant decrease in the lead content, uptake (P?0.01) and translocation index (P?0.05). Interactive effect of iron and lead indicated that iron application along with lead significantly increased the shoot dry weight of cress (P?0.05) and significantly decreased the lead content and uptake of cress (P?0.05). Conclusion: Iron plays an important role in reducing the adverse effects of lead in the cress. Hence, Applying 40 mg kg-1 of Fe as iron sequestrene-138 to reduce the adverse effects of lead on the cress is recommended.