ارزيابي فعاليت بعضي آنزيم هاي آنتي اكسيدان تحت سميت كادميوم در دو رقم گندم

Evaluation Activity of some Antioxidant Enzymes under Cadmium Toxicity in Two wheat Cultivars

سابقه و هدف: گندم يكي از غلاتي است كه به ويژه در كشورهاي در حال توسعه و پر جمعيت داراي نقش مهمي در تامين غذاي افراد جامعه است. اولين پاسخ گياهان به محض قرار گيري در معرض سطوح بالاي فلزات سنگين از جمله كادميوم، توليد گونه هاي فعال اكسيژن (ROS) است. مواد و روش ها: اين پژوهش طي سه زمان نمونه برداري (30، 45 و 60 روز پس از كشت بذر) در دو رقم گندم نان ايراني در قالب آزمايشي فاكتوريل بر پايه طرح كاملا تصادفي در گلخانه تحقيقاتي پرديس كشاورزي و منابع طبيعي دانشگاه تهران اجرا شد. تيمار هاي آزمايش شامل چهار سطح كادميوم صفر Cd0 (شاهد)، 25 (Cd25)، 50 ( Cd50) و 100 ميلي گرم بر كيلوگرم كادميوم (Cd100) (از منبع نيترات كادميوم) و دو رقم گندم (آزادي و الوند) بود. يافته ها: نتايج اين تحقيق نشان داد با افزايش سطح كادميوم از Cd0 تا Cd50 فعاليت آنزيم SOD در هر يك از زمان هاي نمونه برداري در دو رقم آزادي و الوند افزايش يافت. در تيمار Cd100 فعاليت آنزيم SOD در هر دو رقم و در هر سه زمان نمونه برداري كاهش يافت. شدت كاهش در زمان سوم نمونه برداي به طور مشخص بيش از دو مرحله قبلي بود، به عنوان مثال در رقم الوند و آزادي در تيمار Cd100 نسبت به تيمار Cd50 فعاليت آنزيم SOD به ترتيب 39 و 37 درصد كاهش نشان داد. در يك زمان نمونه برداري مشخص، با افزايش سطح كادميوم خاك، فعاليت آنزيم CAT در هر دو رقم آزادي و الوند كاهش يافت. بيشترين كاهش فعاليت اين آنزيم در رقم الوند، در تيمار Cd100 نسبت به تيمار شاهد و در زمان سوم نمونه برداري با 73 درصد كاهش مشاهده شد. همانند آنزيم SOD فعاليت آنزيم POX نيز با افزايش سطح كادميوم خاك، افزايش يافت، با اين تفاوت كه بر خلاف آنزيم SOD فعاليت اين آنزيم به طور پيوسته روندي افزايشي تا تيمار Cd100 نشان داد. با افزايش سطح كادميوم خاك، فعاليت آنزيم APX در هر دو رقم آزادي و الوند افزايش يافت. نتيجه گيري: به طور كلي و با توجه به نتايج اين تحقيق مي توان گفت رقم الوند توانايي بيشتري در تجمع كادميوم نسبت به رقم آزادي نشان داد كه اين خصوصيت، از ديدگاه امنيت غذايي (علي رغم توليد زيست توده بيشتر رقم الوند در مقايسه با رقم آزادي)، محدوديت به شمار مي رود.

Background and objectives: Wheat is one of the crops that have an important role especially in developing countries for feeding people. Therefore pay attention to the most minor issues with related to this crop strategy has a great importance role in ensuring food security and maintaining the independence of the country. First response of plants as soon as are exposed to high levels of heavy metals such as cadmium is production of reactive oxygen species (ROS). Effect of cadmium stress on superoxide dismutase (SOD) activity in different varieties of wheat showed a significant increase (31). Khan et al (2007) reported that under cadmium stress, ascorbate peroxidase (APX) enzyme activity in all varieties of the wheat had risen. Milone et al (2003) showed that about plants treated with cadmium, peroxidase (POX) activity increased. Catalase (CAT) enzyme activity in rice was increased under salt stress (33). According to importance of this issue, this study examined the uptake of cadmium and changes in activity of antioxidant enzymes (superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase and peroxidase Guaiacol) three stage sampling was conducted at two Iranian bread wheat cultivars. Materials and Methods: A factorial experiment in completely randomized has been designed and performed with three replications in the research greenhouse in Tehran University, Collage of Agriculture and Natural Resources. The treatments were consisted of four levels of Cd (0 (as control), 25, 50 and 100 mg Cd kg-1 soil), three times of sampling (30, 45 and 60 days after seed planting) and two cultivars of Iranian wheat (Alvand and Azadi), respectively. Results and discussion: The results of this study has been showed with increasing of cadmium level in soil (Cd0to Cd50), SOD activity in two cultivars of wheat and three time of sampling was increased. On the other hand, in Cd100, SOD activity in two cultivars of wheat and three time of sampling was decreased. Level of decreasing in third time of sampling was clearer in compare to first and second time of sampling. For example Alvand and Azadi cultivars in Cd100 treatment showed 39 and 37 percent reduce. For two cultivars and in every three stage of sampling, CAT activity showed a decrease when level of cadmium was increased. Alvand cultivar showed the greatest decrease in third time of sampling with 73 percent, when level of cadmium was 100 mg/kg. Similar to SOD activity, POX activity was increased, when level of cadmium increased, but activity of POX was increased continuous. APX activity was increased when level of cadmium increased. Generally result of this research showed that efficiency of ant oxidative system in Alvand cultivar was more of Azadi cultivar. Conclusion: Our results showed that Alvand cultivar compared with Azadi cultivar is more able to accumulate cadmium in its root and shoot that based on a botanical point view is an advantage and from the perspective of food security is a disadvantage.