تعداد نشریات | 25 |
تعداد شمارهها | 916 |
تعداد مقالات | 7,528 |
تعداد مشاهده مقاله | 12,240,003 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,657,876 |
بررسی میزان تجمع و تحمل نیکل توسط گیاه شبدر سفید (Trifolium repens L.) در شرایط کشت هیدروپونیک | ||
زیست شناسی کاربردی | ||
مقاله 2، دوره 35، شماره 2 - شماره پیاپی 72، شهریور 1401، صفحه 19-36 اصل مقاله (1.04 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22051/jab.2022.36251.1421 | ||
نویسندگان | ||
ثریا امیراحمدی1؛ طهماسب آسمانه* 2؛ اطهرالسادات جوانمرد2 | ||
1دانشآموخته کارشناسی ارشد، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران | ||
2استادیار، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران | ||
چکیده | ||
نیکل یک عنصر ضروری برای گیاهان است ولی در غلظتهای بالا، دارای اثرات سمی می باشد. شبدر سفید، یک گیاه علوفهای زراعی و دارای زیستتودهی بالایی است. از طرفی دیگر، آلایندگی نیکل در مزارع افزایش یافته است. بر این اساس، در این پژوهش، در قالب طرح آماری کاملاً تصادفی، اثر تیمار سطوح مختلف نیکل بر شاخصهای جوانهزنی بذر گیاه شبدر سفید در اتاقک رشد و سپس بر شاخصهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیک این گیاه در محیط کشت هیدروپونیک، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که درصد و سرعت جوانهزنی، شاخص بنیهی بذر و طول گیاهچه، در حضور سطوح پایین و بالای تیمار نیکل، به ترتیب افزایش و کاهش پیدا کرد. در شرایط کشت هیدروپونیک نیز، سطوح 100 میکرومولار و بالاتر نیکل، منجر به مرگ گیاهچهها گردید. غلظتهای ۱۰ و ۵۰ میکرومولار نیکل، اثر منفی بر شاخصهای بیوشیمیایی از جمله مقدار کلروفیل،کربوهیدرات، پروتئین محلول کل و آنزیم پراکسیداز و اثر مثبت بر مقدار کاروتنوئیدها داشت. با افزایش غلظت تیمار نیکل، غلظت آن در ریشه و اندام هوایی افزایش یافت. غلظت ۱۰ و ۵۰ میکرومولار نیکل به ترتیب منجر به افزایش و کاهش وزن خشک ساقه و طول اندام هوایی، وزن خشک و سطح برگ نسبت به شاهد گردید. با توجه به نتایج حاصل، به نظر میرسد غلظت ۱۰ میکرومولار نیکل برای رشد گیاه مناسب باشد، درحالیکه سطح ۵۰ میکرومولار آن، برای گیاه سمی است. همچنین به نظر میرسد که شبدر سفید، گیاهی حساس به نیکل بوده و توانایی تحمل و تجمع نیکل را ندارد و گزینه مناسبی برای اهداف گیاه-پالایی نمیباشد. | ||
کلیدواژهها | ||
انباشت نیکل؛ تنش فلزات سنگین؛ شبدر سفید؛ گیاهپالایی | ||
عنوان مقاله [English] | ||
Evaluation of nickel acumulation and tolerance by Trifolium repens L. in hydroponic culture | ||
نویسندگان [English] | ||
Soraya Amir Ahmady1؛ Tahmaseb Asemaneh2؛ Athar Sadat Javanmard2 | ||
1MSc , Department of Biology, Faculty of Basic Sciences, Yasouj University, Yasouj, Iran | ||
2Assistant Professor, Department of Biology, Faculty of Basic Sciences, Yasouj University, Yasouj, Iran | ||
چکیده [English] | ||
Although nickel is an essential element for plants, it has toxic effects at high concentrations. White clover (Trifolium repens) is a widely cultivated forage crop with high biomass. On the other hand, nickel pollution on farms has increased. Accordingly, in this study, the effects of nickel treatments (at 0, 10, 50, 100, 200, 500, and 1000 μM levels) were investigated on seed germination characteristics of the plant in a growth chamber and then on biochemical and physiological parameters in hydroponic culture, in a completely randomized statistical design. The results showed that seed germination, percent and speed, seed vigor, and seedling length increased and decreased with low and high levels of nickel, respectively. Seedlings' death was observed at 100 μM and higher concentrations of nickel. Concentrations of 10 and 50 μM of nickel harmed biochemical parameters including chlorophyll, carbohydrate, protein, and peroxidase activity and raised the amounts of carotenoids. By increasing levels of nickel treatments, roots, and shoots nickel concentrations increased. In comparison to the control, treatments of 10 and 50 μM nickel concentrations led to an increase and decrease in stem dry weight, shoot length, leaf area, and leaf dry weight, respectively. It seems that 10 μM and 50 μM concentrations of nickel function as suitable and toxic levels for the growth of this plant, respectively. It also seems that white clover is a nickel-sensitive plant and not able to tolerate and accumulate nickel, and it is not a proper candidate for phytoremediation. | ||
کلیدواژهها [English] | ||
Heavy metal resistance, Nickel accumulation, Phytoremediation, Trifolium repens L | ||
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
مراجع | ||
امینی، ف. و امیرجانی، م. (1391). اثر تیمار نیکل و سرب بر محتوای کلروفیل و تجمع این فلزات در گیاه یونجه. تولید و فرآوری محصولات زراعی و باغی، 2(6): 20-11. امینی، ف. و بلوچی، ح. ر. (1396). تأثیر فلزات سنگین و ترکیبات مختلف بستر کاشت بر آنزیمهای پاداکساینده و عملکرد لوبیا چیتی (Phaseolus vulgaris L.cv. Sadri). پژوهشهای گیاهی، 30(3): ۴۹۸-۵۱۱. سوهانی، م. ه. (13۸۹). کنترل و گواهی بذر. چاپ سوم، انتشارات دانشگاه گیلان، ۳۰۶ صفحه. شهبازی، م. و محققدوست، ز. ت. (1375). بررسی اثرات سدیم کلراید بر رشد و انباشت ترکیبات آلی و معدنی در گندم. علوم کشاورزی ایران، ۲۷(۴): 78-69. عباسی، م.ر. و زمانیان، م. ه. (1384). بررسی پتانسیل تولید، صفات مهم در عملکرد و گروهبندی ژرم پلاسم شبدرهای ایرانی چند چین. اولین همایش ملی گیاهان علوفهای، کرج، ایران. عزیزی، م. و قاسمی، ز. (1389). تحریک انباشت نیکل در شرایط کمبود آهن در گیاه Alyssum inflatum. پایان نامه کارشناسیارشد فیزیولوژی، گروه زیستشناسی، پیام نور اصفهان، اصفهان، ایران. قادری فر، ف. سلطانی، ا. و صادقی پور، ح.ر. (1393). تغییرات بیوشیمیایی طی زوال بذرهای کدویی تخم کاغذی پراکسیداسیون لیپید و صدمات غشا. زیستشناسی گیاهی ایران، ۶(۱): ۱۱۲-۹۶. مهدویان،ک. قربانلی، م. منوچهری کلانتری، خ. و محمدی، غ. (1385). تأثیر باندهای مختلف اشعهی ماوراء بنفش بر عوامل فیزیولوژیکی و ریختشناسی فلفل (Capsicum annuum L.). زیستشناسی ایران، ۳۳(۳): ۶۰-۵۰.
Abdul-baki, A. A. & Anderson, J. D. (1973). Vigor determination in soybean seed by multiple criteria. Journal of Crop Science, 13(6): 630-633. Aggarwal, N. I. D. H. I., Laura, J. S. & Sheoran, I. S. (1990). Effect of cadmium and nickel on germination, early seedling growth and photosynthesis of wheat and pigeonpea. International Journal of Tropical Agriculture, 8(2): 141-147. Ahmad, M. S. A., Ashraf, M. & Hussain, M. (2011). Phytotoxic effects of nickel on yield and concentration of macro-and micro-nutrients in sunflower (Helianthus annuus L.) achenes. Journal of Hazardous Materials, 185(2-3): 1295-1303. Alloway, B. J. (1995). Heavy metal in soils. Springer. Aschmann, S. G., & Zasoski, R. J. (1987). Nickel and rubidium uptake by whole oat plants in solution culture. Physiologia Plantarum, 71(2): 191-196. Azooz, M. M., Youssef, M. M. & Al-Omair, M. A. (2011). Comparative evaluation of zinc and lead and their synergistic effects on growth and some physiological responses of Hassawi okra (Hibiscus esculentus) seedlings. American Journal of Plant Physiology, 6(6): 269-282. Baek, S. A., Han, T., Ahn, S. K., Kang, H., Cho, M. R., Lee, S. C. & Im, K. H., 2012. Effects of heavy metals on plant growths and pigment contents in Arabidopsis thaliana. The Plant Pathology Journal, 28(4): 446-452. Bouman, R., van Welzen, P., Sumail, S., Echevarria, G., Erskine, P. D. & van der Ent, A. (2018). Phyllanthus rufuschaneyi: a new nickel hyperaccumulator from Sabah (Borneo Island) with potential for tropical agromining. Botanical Studies, 59(1): 1-12. Bradford, M. M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72(1-2): 248-254. Brooks, R. R., Morrison, R. S., Reeves, R. D., Dudley, T. R. & Akman, Y. (1979). Hyperaccumulation of nickel by Alyssum linnaeus (Cruciferae). Biological Sciences, 203(1153): 387-403. DalCorso, G., Fasani, E., Manara, A., Visioli, G. & Furini, A. (2019). Heavy metal pollutions: state of the art and innovation in phytoremediation. International Journal of Molecular Sciences, 20(14): 3412. Duan, Y., Sangani, C. B., Muddassir, M. & Soni, K. V. (2020). Copper, chromium and nickel heavy metal effects on total sugar and protein content in Glycine max. DOI: 10.21203/rs.3.rs-107829/v1 Ewais, E. A. (1997). Effects of cadmium, nickel and lead on growth, chlorophyll content and proteins of weeds. Biologia Plantarum, 39(3): 403-410. Fargašová, A. (1998). Root growth inhibition, photosynthetic pigments production, and metal accumulation in Sinapis alba as the parameters for trace metals effect determination. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 61(6): 762-769. Fuentes, D., Disante, K. B., Valdecantos, A., Cortina, J. & Vallejo, V. R. (2007). Response of Pinus halepensis Mill. seedlings to biosolids enriched with Cu, Ni and Zn in three Mediterranean forest soils. Environmental Pollution, 145(1): 316-323. Gabbrielli, P., Pandolfini, T., Vergnano, O. & Palandri, M. R. (1990). Comparison of two serpentine species with different nickel tolerance strategies. Plant and Soil, 122(2): 271-277. Gajewska, E., Skłodowska, M., Słaba, M. & Mazur, J. (2006). Effect of nickel on antioxidative enzyme activities, proline and chlorophyll contents in wheat shoots. Biologia Plantarum, 50(4): 653-659. Gheibi, M. N., Malakouti, M. J., Kholdebarin, B., Ghanati, F., Teimouri, S. & Sayadi, R. (2009). Significance of nickel supply for growth and chlorophyll content of wheat supplied with urea or ammonium nitrate. Journal of Plant Nutrition, 32(9): 1440-1450. Gray, C. W. & Mclaren, R. G. (2006). Soil factors affecting heavy metal solubility in some New Zealand soils. Water, Air, and Soil Pollution, 175(1): 3-14. Hassan, M. U., Chattha, M. U., Khan, I., Chattha, M. B., Aamer, M., Nawaz, M. & Khan, T. A. (2019). Nickel toxicity in plants: reasons, toxic effects, tolerance mechanisms, and remediation possibilities—a review. Environmental Science and Pollution Research, 26(13): 12673-12688. Hattab, S., Chouba, L., Ben Kheder, M., Mahouachi, T. & Boussetta, H. (2009). Cadmium‐and copper‐induced DNA damage in Pisum sativum roots and leaves as determined by the Comet assay. Plant Biosystems, 143(1): 6-11. John, R., Ahmad, P., Gadgil, K. & Sharma, S. (2008). Effect of cadmium and lead on growth, biochemical parameters and uptake in Lemna polyrrhiza L. Plant Soil and Environment, 54(6): 262. Kabir, M., Iqbal, M. Z., Shafiq, M. & Farooqi, Z. R. (2008). Reduction in germination and seedling growth of Thespesia populnea L., caused by lead and cadmium treatments. Pakistan Journal of Botany, 40(6): 2419-2426. Kennedy, J. F. & Chaplin, M. F. (1994). Carbohydrate analysis: a practical approach. Oxford University Press. Krupa, Z. & Baszynski, T. (1995). Some aspects of heavy metals toxicity towards photosynthetic apparatus-direct and indirect effects on light and dark reactions. Acta Physiologiae Plantarum, 2(17). Li, B., Zhang, X., Wang, X. & Ma, Y. (2009). Refining a biotic ligand model for nickel toxicity to barley root elongation in solution culture. Ecotoxicology and Environmental Safety, 72(6): 1760-1766. Lichtenthaler, H. K. (1987). Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in Enzymology, 148: 350-382. Manivasagaperumal, R., Vijayarengan, P., Balamurugan, S. & Thiyagarajan, G. (2011). Effect of copper on growth, dry matter yield and nutrient content of Vigna radiata (L.) Wilczek. Journal of Phytology, 3(3): 53-62. Márquez-García, B., Márquez, C., Sanjosé, I., Nieva, F. J. J., Rodríguez-Rubio, P. & Muñoz-Rodríguez, A. F. (2013). The effects of heavy metals on germination and seedling characteristics in two halophyte species in Mediterranean marshes. Marine Pollution Bulletin, 70(1-2): 119-124. Mishra, D. & Kar, M. (1974). Nickel in plant growth and metabolism. The Botanical Review, 40(4): 395-452. Mishra, S., Srivastava, S., Tripathi, R. D., Govindarajan, R., Kuriakose, S. V., and Prasad, M. N. V. (2006). Phytochelatin synthesis and response of antioxidants during cadmium stress in Bacopa monnieri L. Plant Physiology and Biochemistry, 44(1): 25-37. Molas, J. (2002). Changes of chloroplast ultrastructure and total chlorophyll concentration in cabbage leaves caused by excess of organic Ni (II) complexes. Environmental and Experimental Botany, 47(2): 115-126. Nie, J., Pan, Y., Shi, J., Guo, Y., Yan, Z., Duan, X. & Xu, M. (2015). A comparative study on the uptake and toxicity of nickel added in the form of different salts to maize seedlings. International journal of environmental research and public health, 12(12): 15075-15087. Nieminen, T. M., Ukonmaanaho, L., Rausch, N. & Shotyk, W. (2007). Biogeochemistry of nickel and its release into the environment. Metal Ions in Life Sciences, 2: 1-30. Nishida, S., Tsuzuki, C., Kato, A., Aisu, A., Yoshida, J. & Mizuno, T. (2011). AtIRT1, the primary iron uptake transporter in the root, mediates excess nickel accumulation in Arabidopsis thaliana. Plant and Cell Physiology, 52(8): 1433-1442. Parida, B. K., Chhibba, I. M. & Nayyar, V. K. (2003). Influence of nickel-contaminated soils on fenugreek (Trigonella corniculata L.) growth and mineral composition. Scientia Horticulturae, 98(2): 113-119. Parker, D. R. & Norvell, W. A. (1999). Advances in solution culture methods for plant mineral nutrition research. Advances in Agronomy, 65: 151-213. Peralta-Videa, J. R., Gardea-Torresdey, J. L., Tiemann, K. J., Gomez, E., Arteaga, S., Rascon, E. & Parsons, J. G. (2001). Uptake and effects of five heavy metals on seed germination and plant growth in alfalfa (Medicago sativa L.). Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 66(6): 727-734. Posmyk, M. M., Kontek, R. & Janas, K. M. (2009). Antioxidant enzymes activity and phenolic compounds content in red cabbage seedlings exposed to copper stress. Ecotoxicology and Environmental Safety, 72(2): 596-602. Rahman, H., Sabreen, S., Alam, S., & Kawai, S. (2005). Effects of nickel on growth and composition of metal micronutrients in barley plants grown in nutrient solution. Journal of Plant Nutrition, 28(3): 393-404. Rao, K. M. & Sresty, T. V. S. (2000). Antioxidative parameters in the seedlings of pigeonpea (Cajanus cajan (L.) Millspaugh) in response to Zn and Ni stresses. Plant Science, 157(1): 113-128. Saito, A., Saito, M., Ichikawa, Y., Yoshiba, M., Tadano, T., Miwa, E., & Higuchi, K. (2010). Difference in the distribution and speciation of cellular nickel between nickel‐tolerant and non‐tolerant Nicotiana tabacum L. cv. BY‐2 cells. Plant, Cell & Environment, 33(2): 174-187. Schutzendubel, A. & Polle, A. (2002). Plant responses to abiotic stresses: heavy metal‐induced oxidative stress and protection by mycorrhization. Journal of Experimental Botany, 53(372): 1351-1365. Seregin, I. & Kozhevnikova, A. D. (2006). Physiological role of nickel and its toxic effects on higher plants. Russian Journal of Plant Physiology, 53(2): 257-277. Sinha, S., Bhatt, K., Pandey, K., Singh, S. & Saxena, R. (2003). Interactive metal accumulation and its toxic effects under repeated exposure in submerged plant Najas indica Cham. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 70(4): 0696-0704. Soltani, A., Gholipoor, M. & Zeinali, E. (2006). Seed reserve utilization and seedling growth of wheat as affected by drought and salinity. Environmental and Experimental Botany, 55(1-2): 195-200. Suman, J., Uhlik, O., Viktorova, J. & Macek, T. (2018). Phytoextraction of heavy metals: a promising tool for clean-up of polluted environment? Frontiers in Plant Science, 9: 1476. Taiz, L. & Zeiger, E. (2002). Plant Physiology. The Benjamin Cummings Publishing Company. Tripathi, B. N., Mehta, S. K., Amar, A. & Gaur, J. P. (2006). Oxidative stress in Scenedesmus sp. during short-and long-term exposure to Cu2+ and Zn2+. Chemosphere, 62(4): 538-544. Verma, S. & Dubey, R. S. (2001). Effect of cadmium on soluble sugars and enzymes of their metabolism in rice. Biologia Plantarum, 44(1): 117-123. Wagner, G. J. (1979). Content and vacuole/extravacuole distribution of neutral sugars, free amino acids, and anthocyanin in protoplasts. Plant Physiology, 64(1): 88-93. Yan, A., Wang, Y., Tan, S. N., Yusof, M. L. M., Ghosh, S. & Chen, Z. (2020). Phytoremediation: a promising approach for revegetation of heavy metal-polluted land. Frontiers in Plant Science, 11: 359. Zhong, W. S., Ren, T. & Zhao, L. J. (2016). Determination of Pb (Lead), Cd (Cadmium), Cr (Chromium), Cu (Copper), and Ni (Nickel) in Chinese tea with high-resolution continuum source graphite furnace atomic absorption spectrometry. Journal of Food and Drug Analysis, 24(1): 46-55.
| ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 182 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 263 |