تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران

همکاری با انجمن علمی گیاهان دارویی ایران

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

رفتار سیستم دفاع ضد اکسیدانی آنزیمی و غیرآنزیمی عصاره ریشه گیاه کنگر در مواجه با کادمیوم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه کشاورزی دانشگاه پیام نور

2 بیوشیمی - دانشگاه پیام نور - تهران - ایران

3 دانش آموخته بیوشیمی دانشگاه پیام نور

10.22092/ijmapr.2023.362560.3331

چکیده

سابقه و هدف: سیستم‌های دفاعی متعددی برای غلبه گیاهان در برابر تنش‌ها و به‌ویژه تنش حاصل از فلزات سنگین وجود دارد. برخی فلزات سنگین به‌عنوان بخشی از ترکیب‌های مهم رنگیزه‌ها و آنزیم‌ها هستند و از عناصر ضروری می‌باشند، در غلظت‌های بالاتر از نیاز فیزیولوژیک گیاهان برای گیاه سمی بوده ولی برخی دیگر از فلزات سنگین مانند کادمیوم و سرب به‌عنوان فلزات غیرضروری حتی در غلظت‌های پایین نیز آثار سمّی روی گیاهان دارند و به‌همین علت این فلزات سنگین به‌عنوان عوامل تنش‌زا برای گیاهان محسوب می‌شوند. بر این اساس، بررسی آثار این فلزات بر فعالیت‌های آنزیم‌های اکسیدانی گیاه حائز اهمیت است.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق به منظور بررسی واکنش آنزیم‌های اکسیدانی و عوامل غیراکسیدانی در برابر تنش حاصل از کادمیوم، کنگر مورد نیاز پس از تهیه از کوهستان‌های کردستان در حضور بافر فسفات، 7 pH و محلول 0.02 PMSF به‌عنوان مهارکننده پروتئازی هموژنیزه گردید و پس از انجام سانتریفوژ در دورهای g3000 و g 15000، محلول شفاف بالایی به‌عنوان عصاره خام و انجام سنجش‌های بعدی استفاده شد. در سنجش‌های انجام شده، اثر غلظت‌های مختلف کلریدکادمیوم (CdCl2) بر محتوای پرولین، ترکیب‌های فنلی و فعالیت آنزیم‌های ضداُکسیدان فنیل‌آلانین آمونیالیاز (PAL)، کاتالاز (CAT)، سوپراکسیددیسموتاز (SOD)، آسکوربات پراکسیداز (APX)، گایاکول پراکسیداز (GPX) و پلی‌فنل اکسیداز (PPO) ریشه کنگر سنجش گردید. این طرح در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار در ویال‌های محتوی 3 میلی‌لیتر از عصاره ریشه کنگر با 7 تیمار اجرا شد که در آن، گروه اول به‌عنوان شاهد بود که تنها در حضور آب مقطر تیمار گردید. گروه دوم در معرض CdCl2 0.25 میلی‌مولار، گروه سوم، چهارم، پنجم، ششم و هفتم به‌ترتیب در حضور 0.5، 1، 2، 5 و 10 میلی‌مولار به مدت 10 دقیقه قبل از سنجش آنزیمی در دمای اتاق 20 تا 25 درجه و شرایط 10 دقیقه نور طبیعی تیمار شدند. سپس میزان فعالیت یکایک آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان، میزان پرولین و محتوای فنلی آن به‌طور جداگانه اندازه‌گیری و سنجش شد. در این تحقیق نیز در ابتدا نمودار پراکنش داده‌ها (فعالیت آنزیم یا پروتئین در مقابل سطوح مختلف Cd) رسم و بعد برای برازش داده‌ها از انواع معادلات رگرسیون خطی و غیرخطی استفاده شد. در گام بعدی با توجه به برازش بهترین نوع رابطه و نیز تجزیه‌وتحلیل نوع پاسخ فعالیت آنزیم‌های GPX، SOD، APX، پروتئین، پرولین و محتوای فنلی از تجزیه رگرسیون غیرخطی (مدل‌های توانی، هذلولی، نمائی مجانب و رشد مجانب) و برای بیان نحوه پاسخ فعالیت آنزیم‌های PPO، CAT و PAL به سطوح مختلف کادمیوم از مدل بتا استفاده شد. نتایج همه مدل‌ها حکایت از اثر تحریک‌کنندگی Cd روی آنزیم‌های مورد مطالعه بود.
نتایج: نتایج تحقیق نشان داد که فعالیت همه آنزیم‌های SOD، APX، CAT، PPO، GPX و PAL و میزان پرولین و محتوای فنلی در نتیجه تیمار با کادمیوم به‌طور معنی‌دار افزایش یافت. با استفاده از پنج مدل رگرسیون غیرخطی، بیشترین فعالیت آنزیم APX در غلظت 4.6 میلی‌مولار (مدل نمایی مجانب)، آنزیم GPX در غلظت 12.3 میلی‌مولار (مدل‌های نمایی مجانب و رشد مجانب) و آنزیم SOD در غلظت 14.3 میلی‌مولار (مدل رشد مجانب) درون‌یابی گردید. ضمن اینکه بیشترین تولید پرولین و محتوای فنلی نیز در غلظت‌های 13.6 و 14.3 میلی‌مولار کادمیوم با بهره‌گیری از مدل نمایی مجانب و رشد مجانب به‌ترتیب حاصل شد. بیشترین فعالیت آنزیم PPO در غلظت 8 میلی‌مولار، CAT در غلظت 4.8 میلی‌مولار و بیشینه فعالیت PAL نیز مربوط به غلظت 4.1 میلی‌مولار بود. نتایج نشان می‌دهند که کادمیوم به‌دلیل القای تنش اکسیداتیو و افزایش تولید رادیکال آزاد منجر به افزایش میزان محتوای پرولین، ترکیب‌های فنلی و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان ریشه کنگر می‌گردد و در ادامه تغییرات میزان فعالیت این آنزیم‌ها در طول رشد، نشان‌دهنده وجود سازوکار‌های تنظیمی آنزیمی در ریشه کنگر در برابر تنش فلزات سنگین مانند کادمیوم می‌باشد. سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی آنزیمی، پرولین و محتوای فنلی تولید شده نقش کلیدی در پاسخ گیاه ریشه کنگر به تنش فلز سنگین کادمیوم ایفاء می‌کنند.
نتیجه‌گیری: نتایج بنشان داد که کادمیوم به‌دلیل القای تنش اکسیداتیو و افزایش تولید رادیکال آزاد منجر به افزایش میزان محتوای پرولین، ترکیب‌های فنلی و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان ریشه کنگر می‌گردد و در ادامه تغییرات میزان فعالیت این آنزیم‌ها در طول رشد، نشان‌دهنده وجود سازوکار‌های تنظیمی آنزیمی در ریشه کنگر در برابر تنش فلزات سنگین مانند کادمیوم می‌باشد و سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی آنزیمی، پرولین و محتوای فنلی تولید شده نقش کلیدی در پاسخ گیاه ریشه کنگر به تنش فلز سنگین کادمیوم ایفاء می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع
- Amani, M. and Alizade-Salteh, S., 2020. Effect of heavy metal stress (cademium) on morphological and physiological chatacteristics of various medicinal plants. Journal of Biological safety, 11(4): 49-76.
- Amir Gilaki, M. and Mahmoodzade, H., 2016. Assesment of cademium effects on growth indexes, photosyentetics pigments and some biochemical parameters of Safflower. Journal of Plant environmental Physiological, 11(44): 33-43.
- Bates, L.S., Waldren, R.P. and Teare, I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water-stressstudies. Plant and Soil, 39: 205-207.
- Behtash, F., Tabatabai, S., Malakooti, M., Sorouredin, M. and Ustan, S., 2010. Effect of cadmium and silisium on growth and physiological characters of Beta vulgaris. Journal of Agricultural Knowledge, 2(1): 53-67.
- Bradford, M.M., 1976. A rapid sensitive method for the quantitation of microgram quantities of proteinutilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72: 248-254.
- Cakmak, I., Strboe, D. and Marschner, H., 1993. Activities of hydrogen peroxide scavenging enzymes in germinating wheat seeds. Journal of Experimental Botany, 44: 127-132.
- Chen, X., Wang, J., Shi, Y., Zhao, M.Q. and Chi, G.Y., 2011. Effects of cadmium on growth and photosynthetic activities in pakchoi and mustard. Botanical Studies, 52: 41-46.
- Eskandari, S., Yadegari, M. and Iranipour, R., 2017. Assesment of accumulation amount of cademium and Pb in medicinal plant: Alis calendula officials. Journal of Plant environmental Physiological, 12(47): 76-92.
- Giannopolitis, C.N. and Ries, S.K., 1997. Superoxid dismutase. I. occurrence in higher plants. Plant Physiol, 59: 309-314.
- Gill, S.S., 2010. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiology and Biochemistry, 48: 909-930.
- Guo, T.G., Zhang, M., Zhou, F., Wu, Z. and Chen, J., 2004. Effects of aluminum and cadmium toxicity on growth and antioxidant enzyme activities of two barley genotypes with different Al resistance. Plant Soil, 258: 241-248.
- Hayat, S., Hayat, Q., Alyemeni, M.N., Wani, A.S., Pichtel, J. and Ahmad, A., 2012. Role of proline under changing environments. Plant Signaling and Behavior, 7(11): 1456-1466.
- Hsu,Y.T. and Kao, C.H., 2007. Heat shock-mediated H2O2 accumulation and protection against Cd toxicity in rice seedlings. Plant Soil, 300: 137-147.
- Khaliliaqdam, N., 2019. Prediction of phenology, phyllochron and leaf area of wheat. Journal of plant production, 26(2): 89-99.
- Khaliliaqdam, N. and Talebzade, S.J., 2022. Prediction of rate of leaf appearance, leaf area index and growth stages in corn and sunflower. Crop Production, 15(1): 205-228.
- Khan, N., Samiullah, A., Singh, S. and Nazar, R., 2007. Activities of antioxidative enzymes, sulphur assimilation, photosynthetic activity and growth of wheat (Triticum aestivum) cultivars differing in yield potential under cadmium stress. Journal of Agronomy and Crop Science, 193: 435-444.
- Khatamipour, M., Piri, E., Esaeilian, Y. and Tavassoli, A., 2011. The toxic effects of  cademium on germination, seddling growth and prolin content of milk thistle. Scholars research library Annals Biology Research, 2(25): 527-532.
- Nagajyoti, P.C., Lee, K.D. and Sreekanth, T.V.M., 2010. Heavy metals occurrence and toxicity for plants: a review. Environmental Chemistry Letters, 8: 189-216.
- Nakano, Y. and Asada, K., 1992. Purification of ascorbate peroxidase in spinach chloroplast: in inactivation in ascorbate-depleted medium and reactivation by monodehydroascorbate radical. Plant Cell Physiology, 28: 131-140.
- Polle, A., Eiblmeier, M., Sheppard, L. and Murray, M., 1997. Responses of antioxidative enzymes to elevated Co2 in leaves of Beech (Fagus Sylvatica L.) seedlings grown under a range of nutrient regimes. Plant Cell & Environment, 20: 1317-1321.
- Rezaei, A. and Soltani, A., 1998. An Introduction on Applied Regression. Industrial Isfahan university press, 294p.
- Shahid, M., Pourrut, B., Dumat, C., Nadeem, M., Aslam, M. and Pinelli, E., 2014. Heavy-metal induced reactive oxygen species: phytotoxicity and physicochemical changes in plants. Reviews of Environmental Contamination and Toxicology, 232: 1-44.
- Solanki, R. and Dhankhar, R., 2011. Biochemical changes and adaptive strategies of plants under heavy metal stress. Biologia, 66(2): 195-204.
- Soltani, A., 2006. Revision On Application Of Statistical Methods In Agricultural Researches. JDM press, 74p.
- Soltani, A., 2009. Mathematical Modeling Of Crop. JDM press, 175p.
- Unyayar, S., Kele, Y. and Cekic, F.O., 2005. The antioxidative response of two tomato species with different drought tolerances as a result of drought and cadmium stress combinations. Plant Soil Environment, 51(2): 57-64.
- Vassilev, A., Tsonev, T. and Yordanov, I., 1998. Physiological response of barley plants to cadmium contamination in soil during ontogenesis. Environmental Pollution, 103: 287-293.
- Velioglu, Y.S., Mazza, G., Gao, L. and Oomah, B.D., 1998. Antioxidant activity and total phenolics in selected fruits, vegetables, and grain products. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 46: 4113-4117.
- Wang, Y., Wisniewski, M., Meilan, R., Uratsu, R.L., Cui, M.G., Dandekar, A. and Fuchigami, L., 2007. Ectopic expression of Mn-SOD in Lycopersicon esculentum leads to enhanced tolerance to salt and oxidative stress. Journal of Applied Horticulture, 9: 3-8.
- Yin, X., Goudriaan, J., Lantinga, E.A., Vos, J. and Spiertz, H.J., 2003. Annals Botany, 91: 361-371.
تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران
دوره 40، شماره 2 - شماره پیاپی 120
تیر 1403
صفحه 207-224
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار