آمار
| تعداد نشریات | 13 |
| تعداد شماره‌ها | 626 |
| تعداد مقالات | 6,517 |
| تعداد مشاهده مقاله | 8,746,574 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,317,347 |
بررسی خصوصیات فیتوشیمیایی، رنگیزه‌های فتوسنتزی و آنتی‌اکسیدانی باقلا(Vicia faba L.)، نخودفرنگی(Pisum sativum L.) و سیب‌زمینی(Solanum tuberosum L.) تحت سمیت کادمیم در کشت خالص و مخلوط | ||
| پژوهش‌های تولید گیاهی | ||
| مقاله 4، دوره 29، شماره 3، مهر 1401، صفحه 49-68 اصل مقاله (868.9 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jopp.2021.19328.2851 | ||
| نویسندگان | ||
| رمضان سرپرست1؛ فائزه زعفریان* 2؛ همت اله پیردشتی3؛ مجتبی محمودی4 | ||
| 1دانشجوی دکتری، گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران و عضو هیئت علمی بخش تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و | ||
| 2نویسنده مسئول، گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران | ||
| 3گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران | ||
| 4استادیار پژوهش، بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مازندران. سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ساری، ایران. | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: آلودگی خاک با فلزات سنگین و انتقال آن به محصولات کشاورزی به عنوان یک مشکل جهانی در حال گسترش می‌باشد. کادمیم یکی از فلزات سنگین است که افزایش غلظت آن در محیط ریشه گیاه سبب بروز اختلالات متابولیسمی در گیاه می‌شود. بررسی‌ها نشان داده است به‌کارگیری نظام‌های کشت مخلوط ضمن بالا بردن تنوع، افزایش عملکرد، بهبود کارایی استفاده از منابع، کاهش خسارت علف‌های هرز، آفات و بیماری‌ها (نظیر زنگ و لکه-شکلاتی باقلا)، افزایش ثبات و پایداری نظام را به‌دنبال دارد. این پژوهش به‌بررسی اثر سطوح متفاوت کادمیم بر رنگدانه‌های گیاهی به-عنوان یکی از عامل‌های موثر در فرایند فتوسنتز، همچنین مقادیر ترکیبات فنل و فلاونوئید و فعالیت آنتی‌اکسیدانی در حبوبات (باقلا، نخود) و سیب‌زمینی بهصورت کشت خالص و مخلوط می‌پردازد. مواد و روشها: این آزمایش گلدانی بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا" تصادفی در پنج سطح کادمیم(0، 5، 10، 20 و 30 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک) و پنج سطح کشت شامل تک‌کشتی باقلا، تک‌کشتی نخودفرنگی، تک‌کشتی سیب‌زمینی و کشت مخلوط سیب‌زمینی+ باقلا(1:1) و سیب‌زمینی+ نخودفرنگی(1:1) در4 تکرار طی دو سال زراعی 97-1396 و 98-1397 در ایستگاه باغبانی قائم‌شهر مورد بررسی قرار گرفت. بدین‌منظور از برگ‌های خشک گیاهان مورد مطالعه عصاره متانولی تهیه شد. سنجش فنول و فلاونوئید کل به‌روش اسپکتروفتومتری صورت گرفت و فعالیت آنتی‌اکسیدانی عصاره‌ها ازروش‌های احیاء رادیکال آزاد DPPH مورد ارزیابی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم‌افزار SAS و مقایسه میانگین‌ها از طریق آزمون چند دامنه‌ای دانکن در سطح احتمال یک و پنج درصد انجام شد و نمودارها با‌استفاده از نرم‌افزارSigmaPlot و Excel رسم شدند. یافته: نتایج نشان داد که غلظت‌های مختلف کلرید کادمیوم بر میزان رنگیزه‌های فتوسننتزی تاثیر معنی‌داری داشت(P≤0/01). کاهش کاروتنوئید، کلروفیل a و کلروفیل b به‌شکل پلینومیال بود. با کاربرد بالاترین سطح کادمیم(30 میلی‌گرم کادمیم در خاک) کاروتنوئید، کلروفیل a و کلروفیل b کاهش چشمگیری داشت.در غلظت30 میلی‌گرم کادمیم در خاک، مقدار کلروفیل a موجود در گیاه باقلا به 84/3 میلی‌گرم در کیلوگرم رسید. به‌عبارت دیگر، با افزایش غلظت کادمیم در خاک، مقدار کلروفیل a 07/83 درصد نسبت به‌شاهد کاهش یافت.کـاهش کادمیم در میـزان کلروفیل کل می‌توانـد بـه‌علـت اثر بازدارندگی روی فعالیت مولکول‌های آن باشد. کلرفیل کل گیاه باقلا با افزایش غلظت کادمیوم(از 5 تا 30 میلی‌گرم در خاک) دچار افت قابل توجهی شد. حساسیت تیمارها نسبت به افزایش غلظت کادمیوم به-ترتیب باقلا(66/7 میلی‌گرم در کیلوگرم)، سیب‌زمینی (19/9 میلی‌گرم در کیلوگرم) و نخود(28/9 میلی‌گرم در کیلوگرم) بودند. در این مطالعه گیاه باقلا بیشترین میانگین فنل(1643/0 میلی‌گرم اسیدگالیک بر گرم وزن خشـک) و کشت مخلوط(سیب‌زمینی+ باقلا) بیشترین فلاونوئید(00814/0 میلی‌گرم کوئرستین بر گرم وزن خشک) و همچنین آنتی‌اکسیدان(03/56 درصد) در تیمار 30 میلی‌گرم کادمیم در خاک به‌دست آمد. بیشترین مقدار فلاونوئید را در بین گیاهان به‌مقدار (00822/0 میلی‌گرم کوئرستین بر گرم وزن خشک) گیاه باقلا به‌خود اختصاص داد.در مجموع با‌افزایش غلظت کادمیم در هر پنج تیمار الگوی کشت شامل(تک‌کشتی سیب‌زمینی، باقلا و نخودفرنگی و مخلوط سیب‌زمینی+ باقلا و سیب‌زمینی+ نخود) روند افزایشی در میزان فنل، فلاونوئید و ظرفیت آنتی‌اکسیدان وجود دارد. نتیجه‌گیری: نتایج به‌دست آمده از پژوهش حاضر، نشاندهنده وجود تفاوت معنی‌دار بین تیمارهای مختلف(تک‌کشتی باقلا، نخودفرنگی، سیب‌زمینی و مخلوط سیب‌زمینی+ باقلا و سیب‌زمینی+ نخودفرنگی) از نظر مقدار کل ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی بوده که وجود چنین تنوعی می‌تواند بیانگر نقش گیاه و ژنتیک در تولید این ترکیبات باشد. همچنین با افزایش غلظت کادمیم به‌طـور معنی‌داری از میزان رنگدانه‌های کلروفیل a و کلروفیل b کاسته شد. به‌طور کلی از یافته‌های این تحقیق، می‌توان چنین نتیجه‌گیری کرد که این گیاهان مانند بیشتر گیاهان به تنش عناصر سنگین واکنش نشان داده‌اند و سمیت با کادمیم در هر سه گیاه(باقلا، نخودفرنگی، سیب‌زمینی) منجر به القاء ترکیبات فنلی شد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آنتی‌اکسیدانی؛ حبوبات؛ رنگیزه؛ فنل؛ کادمیم | ||
| مراجع | ||
|
1.Amiri, A., Parsa, S.R., Nezami, M. and Ganjeali, A. 2011. The effects of drought stress at different phenological stages on growth indices of chickpea (Cicer arietinum L.) in greenhouse conditions.J. Puls. Res. 1: 69-84.
2.Fernandez Aparicio, M., Sillero, J.C. and Rubials, D. 2007. Intercropphing with cereals reduces infection be orobanche crenata in legumes. Crop Pro. 26: 1166-1172.
3.Ayneband, A. 2014. Ecology of agricultural systems. Shahid Chamran Uni. Press. Ahvaz, Iran. pp. 250-261.(In Persian)
4.Babula, P., Adam, V., Opatrilova, R., Zehnalek, J., Havel, L. and Kizek, R. 2008. Uncommon heavy metals, metalloids and their plant toxicity:a review. Environ. Chem. Letters.6: 189-213.
5.Pagotto, C., Rémy, N., Legret, M. and Le Cloirec, P. 2001. Heavy metal pollution of road dust and roadside soil near a major rural highway. Environ. Technol. 22: 3. 307-319.
6.Firouzkoohi, F., Esmaeilzadeh Bahabadi, S., Mohkami, Z. and Yosefzaei, F. 2018. The effect of different solvents on total phenolic, flavonoid contents and antioxidant activity of different organs of (Momordica charantia L.) cultured in Sistan region. Eco-phytochemical J. Medicinal Pl. 5: 4. 74-85.
7.Yan, H., Filardo, F., Hu, X., Zhao, X. and Fu, D. 2016. Cadmium stress alters the redox reaction and hormone balance in oilseed rape (Brassica napus L.)leaves. Environ. Sci. Pollution Res.23: 3758-3769.
8.Duruibe, J.O., Oguwuegbu, M.O.C. and Egwurugwu, J.N. 2007. Heavy metal pollution and human biotoxic effects. Int. J. Physi. Sci. 2: 5. 112-118.
9.Girdhar, M., Sharma, N.R., Rehman,H., Kumar, A. and Mohan, A.2014. Comparative assessment for hyperaccumulatory and phytoremediation capability of three wild weeds. 3. Biotech, 4: 6. 579-589.
10.Maleki, A., Zazoli, M.A. and Shokrzadeh, M. 2009. Investigation of cadmium content in Iranian rice (Oryza Sativa L.). J. Appl. Sci. Environ. Manage. 11: 101-105.
11.Dias, M.C., Monteiro, C., Moutinho Pereira, J., Correia, C., Goncalves, B. and Santos, C. 2013. Cadmium toxicity affects photosynthesis and plant growth at different levels. Acta. Physiol. Plantarum. 35: 4. 1281-1289.
12.Amini, M., Khademi, H., Afyuni, M. and Abbaspour, K.C. 2005. Variability of available cadmium in relation to soil properties and land use in an arid region in central Iran, Water, Air Soil Pollution J. 162: 205-218.
13.Jafarnejadi, A.R., Homaee, M., Sayyad, G.A. and Bybordi, M. 2012. Evaluation of main soil properties affectingCd concentrations in soil and wheat grains on some calcareous soilsof Khuzestan Province. J. Water Soil Conse. 19: 2. 149-164.
14.Kirkham, M.B. 2006. Cadmium in plants on polluted soils: effects of soil factors hyper accumulation and amendments. Geoderma. 137: 19-32.
15.Asadi Kapourchal, S., Eisazadeh, S. and Homaee, M. 2011. Phytoremediation of cadmium polluted soils resulting from use of phosphorus fertilizers. European Biotechnology Thematic Network Association congress. Istanbul, Turkey: S37.
16.Pavilikova, D., Balik, J. and Tlustos, P. 2007. Effect of cadmium content in soil and crop rotation on cadmium accumulation in plant biomass. Eco. Chem. Engine. 14: 363-369.
17.Wangstrand, H., Eriksson, J. and Oborn, I. 2007. Cadmium concentration in winter wheat as affected by nitrogen fertilization, Euro. J. Agron. 26: 209-214.
18.Epstein, A.L., Gussman, C.D., Balaylock, M.J., Yermiyahu, U., Huang, J.W., Kapulink, Y. and Orser, C.S. 1999. Cadmium effects on growth and mineral nutrition of two halophytes: Sesuvium portulacastrum and Mesembryanthemum crystallinum. J. Plant Physiol. 162: 1133-1140.
19.Kaphi, M., Borzooei, A., Salihi, M., Masumi, A. and Nabati, J. 2010. Physiology Environmental Stressesin Plants. Publications Univ. Jihad Mashhad, 502p. (In Persian)
20.Wagner, G.J. 1993. Accumulation of cadmium in crop plants and its consequences to human health. Advances in Agron. 5: 173-212.
21.Manara, A. 2012. Plant responses to heavy metal toxicity, In: Furini A (Eds.), Plants and Heavy Metals. Springer.
22.Lacalle, R.G., Gómez-Sagasti, M.T., Artetxe, U., Garbisu, C. and Becerril, J.M. 2018. Brassica napus has a key role in the recovery of the health of soils contaminated with metals and diesel by rhizoremediation. Sci. The Total Environ. 618: 347-356.
23.Mashayekhi, H.R., Baghaei, A.H. and Gmaryan, M. 2014. Effects of cadmium on some morphological parameters of marigold (Calendula offcinalis L.) The National Conference of Medicinal Plants and Sustainable Agriculture. pp. 12-1. (In Persian)
24.Jia, L., Wang, W., Li, Y. and Yang, L. 2010. Heavy Metals in Soil and Crops of an Intensively Farmed Area: A Case Study in Yucheng City, Shandong Province, China. Int. J. Environ. Res. Public Health. 7: 2. 395-412.
25.Jing, D., Fei-bo, W. and Guo-ping, Z. 2005. Effect of cadmium on growth and photosynthesis of tomato seedlings. J. Zhejiang Uni. Sci. B. 6: 974-980.
26.Malakooti, M. and Khashi, Z. 2014. Heavy metals contamination of drinking water supplies in southeastern villages of Rafsanjan plain: survey of arsenic, cadmium, lead and copper. J. Health Field. 1: 1. 1-12.
27.Kliebenstein, D.J. 2004. Secondary metabolites and plant/environment interactions: a view through Arabidopsis thaliana tinged glasses. Pl. Cell Environ. 27: 675-684.
28.Azimzadeh, B. and Khademi, H. 2013. Estimation of background concentration of selected heavy metals for pollution. Assessment of surface soils of Mazandaran province, Iran. J. Water Soil. 27: 3. 548-559.
29.Shokrzadeh, M., Rokni, M. and Galstvan, A. 2013. Lead, cadmium, and chromium concentrations in irrigation supply of/and tarom rice in centralcities of Mazandaran province, Iran. J. Mazand Uni. Med. Sci. 23: 98. 234-242. (In Persian)
30.Harun, I.G., Karanja, N.N., Gachene, C.K.K., Kamau, S., Sharma, K. and Geldermann, E . 2018. Nitrogen and phosphorous uptake by potato (Solanum tuberosum L.) and their use efficiency under potato-legume intercropping systems. Field Crops Res. 222: 78-84.
31.Porra, R.J. 2002. The chequered history of the development and use of simultaneous equations for the accurate determination of chlorophylls a and b. Photosynthesis Res. 73: 149-156.
32.Farhoosh, R. and Moosavi, S.M.R. 2006. Determination of carbonylvalue in rancid oils: a critical reconsideration. J. Food Lipids. 13: 298-305. 33.Chang, C.C., Yang, M.H., Wen, H.M. and Chern, J.C. 2002. Estimation of total flavonoid content in vegetables by two complementary colorimetric methods.J. Food Drug Anal. 10: 178-82.
34.Sanchez-Moreno, C., Larrauri, J.A. and Saura-Calixto, F. 1999. Free radical scavenging capacity of selected red, rose and white wines. J. Agri. Food Chem. 79: 1301-1304.
35.Akbarian, M.M., Heidari Sharifabad, H., Noormohammadi, G. and Darvish Kojouri, F. 2012. The effect of potassium, zinc and iron foliar application on the production of saffron (Crocus sativa L.). Ann. Biol. Res.3: 12. 5651-5658. (In Persian with English Summary)
36.Shamsi, I.H., Jilani, G., Guo-Ping, Z. and Kang, W. 2008. Cadmium stress tolerance through potassium nutrition in soybean. Asian J. Chem. 20: 2. 1099.
37.Pirselova, B., Kuna, R., Lukac, P.and Havrlentova, M. 2016. Effect of cadmium on growth, photosynthetis pigments, iron and cadmium accumulation of faba bean (Viciafaba L.) Agri. (Poľnohospodárstvo).62: 2. 72-79.
38.Mehandjiev, A., Chankova, S., Todorova, Y. and Noveva, S. 2000. Cytogenetic and Spectrometric Study on Cadmium Pollution in garden pea, Compt. Rend. Acad. Bulg. Sci. 53: 4. 39-42.
39.Gajewska, E., Sklodowska, M., Slaba, M. and Mazur, J. 2006. Effect of nickel on antioxidative enzyme activities, proline and chlorophyll contentsin wheat shoots. Biol. Plantarum.50: 4. 653-659.
40.Aravind, P. and Prasad, M.N.V. 2003. Zinc alleviates cadmium-induced stress in (Ceratophyllumdemersum L.) a free floating freshwater macrophyte. J. Physiol. Biochem. 41: 391-397.
41.Simopoulos, A.P. 2004. Omega-3 fatty acids and antioxidants in edible wild plants. Biol. Res. 37: 263-277.
42.Ying, R.R., Qiu, R.L., Tang, Y.T., Hu, P., Q, H., Chen, H., ShiTai, H. and Morel, J. L. 2010. Cadmium tolerance of carbon assimilation enzymes and chloroplast in Zn/Cd hyperaccumulator Picris divaricate. J. Plant. Physiol.167: 2. 81-87.
43.Lakshaman, K.C. and Surinder Kumar, S. 1999. Photosynthetic activities of garden pea seedlings grown in presence of cadmium. Pl. Physiol. Biochem.37: 4. 297-303. 44.Januskaitiene, I. 2012. The effect of cadmium on several photosynthetic parameters of garden pea (Pisum sativum L.) at two growth stages. Žemdirbystė (Agr.): 99. 1. 71-76. ref. 31.
45.Mubarak, S., Sageri, A., Wijaya, L., Alyemeni, M.N. and Parviz, A.2020. Impact of different cadmium concentrations on two garden pea(pisum sativum L.) genotypes. Pak. J. Bot. 52: 3. 821-829.
46.Horvath, G., Droppa, M., Oravecz, A., Raskin, V.I. and Marder, J.B. 1996. Formation of the photosynthetic apparatus during greening of cadmium poisoned barley leaves. Planta.199: 238-243.
47.Waseem, H., Rizwana, B., Safdar, B. and Zubair, A. 2016. Cadmium toxicity and soil biological index under potato (Solanum tuberosum L.) cultivation. Soil Res. 54: 4. 460-468.
48.Xu, D., Chen, Z., Sun, K., Yan, D., Kang, M. and Zhao, Y. 2013. Effect of cadmium on the physiological parameters and the subcellular cadmium localization in the potato (Solanum tuberosum L.). Ecotoxicology Environ. Safety. 97: 147-153.
49.Alsokari, S.S. 2009. Modulatory role of kinetin on photosynthetic characteristics, yield and yield attributes of cadmium-treated Sorghum bicolor plants. J. Appl. Sci. Res. 5: 12. 2383-2396.
50.Gouia, H., Ghorbal, M.H. and Meyer, C. 2001. Effect of cadmium on activity of nitrate reductase and on other enzymes of the nitrate assimilation pathway in bean. J. Plant Physiol. 38: 629-638.
51.Barandeh, F. and Kavousi, H.R. 2016. Effect of cadmium on changes of some enzymatic and none-enzymatic antioxidant defense systems in lentil (Lens culinaris L.) seedlings Iranian J. Puls. Res. 7: 2. 125-137.
52.Oh, M.M., Trick, H.N. and Rajasheka, C.B. 2009. Secondary metabolismand antioxidant are involved in environmental adaptation and stress tolerance in lettuce. J. of Pl. Physiol. 166: 2. 180-191.
53.Gharibi, S., Tabatabaei, B.E.S., Saeidi, G., Goli, S.A.H. and Talebi, M. 2012. Effect of drought stress on some physiological properties and antioxidant activity of (Achillea tenuifolia. L.).J. Herbal Drug. 3: 181-190.
54.Demirci, B., Kosar, M., Demirci, F., Dinç, M. and Başer, K.H.C. 2007. Antimicrobial and antioxidant activities of the essential oil of (Chaerophyllum libanoticum L.) Boiss. Kotschy. Food Chem. 105: 4. 1512-1517.
55.Saberi, M., Niknahad, H., Heshmati, G.A, Barani, H. and Alireza Shahriari, A.R. 2018. Evaluation of the content and performance of some active ingredients extracts of (Citrullus colocynthis L.) organs from two habitats of Sistan and Balochestan province in different growth stages. J. of Pl. Eco. Conservation. 6: 11. 49-63. 56.Ranjbar, M., Mohammadi, M. and Amjad, L. 2017. Lead and spermidine interact on physiological and biochemical indexes of plants Salvia officinalis L. J. Pl. Process. Funct. Physiol. 6: 21. 103-114. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 296 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 231 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب