بررسی مقاومت، جذب و تجمع آرسنات در دو رقم گندم (triticum aestivum l)

شبه فلزاتی نظیر آرسنیک از مهمترین ترکیبات آلوده کننده ی محیط زیست محسوب می شوند. برخی خاک ها بطور طبیعی (سنگ های مادری غنی از آرسنیک و فعالیت آتشفشان ها) و یا در اثر فعالیت های انسانی (استخراج معادن، سوزاندن زغال سنگ و استفاده از حشره کش ها و علف کش ها با ترکیبات آرسنیکی) به مقادیر بالایی از این عنصر سمی آلوده اند. این عنصر در متابولیسم گیاه نقش قابل توجهی ندارد و تجمع آن در گیاهان رشد و نمو آن ها را محدود ساخته و تهدیدی جدی بر سلامتی جانوران و انسان ها محسوب می شود. شبه فلز آرسنیک در خاک به فرم های مختلفی وجود دارد، آرسنات و آرسنیت ترکیبات معدنی و مونومتیل آرسنیک اسید(mma) ? دی متیل آرسنیک اسید(dma) و تری متیل آرسین ترکیبات آلی آرسنیک را با حلالیت و تحرک متفاوت تشکیل می دهند. آرسنات فرم غالب آرسنیک در شرایط هوازی به علت شباهت ویژگی های شیمیایی با یون فسفات جهت جذب توسط گیاه با فسفات رقابت نموده و در تنوعی از گونه ها نظیر خزه ها، گلسنگ ها، قارچ ها، باکتری ها و گیاهان عالی از طریق سیستم ترانسپورت فسفات جذب شده و بدینگونه آرسنات در فرایند فسفریلاسیون اکسیداتیو مداخله نموده و از طرق باند شدن با گروه های تیولی آنزیم ها منجر به بازدارندگی فعالیت آن ها می گردند. در غلظت های بالاتر، آرسنیک با دخالت در فرایند های متابولیکی گیاه و بازدارندگی رشد منجر به مرگ گیاهان می شود. بنابراین فهم چگونگی جذب آرسنیک از طریق گیاهان و انتقال آن به بافت های مختلف برای تخمین میزان خطر آن برای بشر حیاتی است. در این تحقیق اثر آرسنیک بر گیاه گندم (triticum aestivum l.) در دو جمعیت زرین و دیم سرداری مورد آزمایش قرار گرفت. در بخش اول اثر غلظت های مختلف آرسنیک (0، 1، 5/2، 5، 10، 15، 20 و 30 میلی گرم در لیتر) بر درصد جوانه زنی، طول ریشه و ساقه، وزن خشک گیاهچه های حاصل و شاخص مقاومت ریشه بررسی و مشاهده گردید که با افزایش غلظت آرسنیک در محیط درصد جوانه زنی بذر، طول ریشه و ساقه ، وزن خشک گیاهچه های حاصل و شاخص مقاومت ریشه کاهش معنی داری می یابد، البته در سطوح پایین تیماری (1 و 5/2 میلی گرم در لیتر) افزایشی در هر یک از این پارامتر ها مشاهده شد ولی این افزایش نسبت به شاهد معنی دار نبود. در بخش دیگر تحقیق اثر غلظت های مختلف آرسنیک (0، 1، 5/2، 5، 10، 15، 20 و 30 میلی گرم در لیتر) بر رشد گیاه در شرایط کشت گلدانی (پرلیت) بررسی و مشاهده شد که آرسنیک در غلظت های پایین منجر به افزایش رشد و وزن خشک اندام های هوایی و ریشه ی گیاه نسبت به شاهد می گردد ولی در غلظت های بالای آرسنیک کاهش قابل ملاحظه ای در رشد گیاه دیده می شود که به نظر می رسد، تیمار با غلظت های پایین آرسنیک باعث آزاد شدن بیشتر فسفر و قابل دسترس شدن بیشتر آن در محیط می‎شود. نتیجه ی چنین حالتی جذب بیشتر فسفر از طریق ریشه و در نتیجه افزایش بیومس و رشد گیاه نسبت به حالت شاهد می‎باشد. همچنین میزان عنصر تجمع یافته در بخش هوایی و ریشه با غلظت آرسنیک در محیط رابطه مستقیمی دارد. بیشترین مقدار فلز تجمع یافته به ترتیب در بخش ریشه و ساقه ی گیاه در شرایط کشت گلدانی (پرلیت) در غلظت 30 میلی گرم در لیتر آرسنیک بود که در جمعیت زرین برابر 1/43 و 2/3 میکروگرم بر گرم وزن خشک و در جمعیت دیم سرداری برابر 5/58 و 5/3میکروگرم بر گرم وزن خشک می باشد. در بخش دیگر این پژوهش پاسخ های رشد و مقاومت دو جمعیت به غلظت های مختلف آرسنات (0، 75/3، 5/7 و 75/18 میلی گرم در لیتر) و فسفات (0، 75/3، 25/11 و 5/22 میلی گرم در لیتر) در شرایط کشت هیدروپونیک بررسی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش تیمار فسفات در محیط کاهش معنی داری در میزان تجمع آرسنیک در بافت گیاه مشاهده می گردد که آرسنات و فسفات به دلیل خصوصیات شیمیایی مشابه و انتقال از طریق یک ناقل مشترک بر میزان جذب یکدیگر اثر کرده و جذب یکدیگر را کاهش می دهند. گیاهان با قرارگیری در معرض آرسنیک و در طول تبدیل آرسنات به آرسنیت گونه های فعال اکسیژن را تولید نموده که باعث تخریبdna ? پروتئین ها و غشاء های لیپیدی می گردند. در گیاهان وجود سیستم دفاع آنتی اکسیدان (آنتی اکسیدان های همراه با لیپید های محلول غشایی (آلفا توکوفرول و بتا کاروتن) و عوامل احیاء کننده ی محلول در آب (گلوتاتیون و آسکوربات) با وزن مولکولی پایین و آنزیم های آنتی اکسیدان نظیر سوپراکسید دیسموتاز (sod)، کاتالاز (cat)، گایاکول پراکسیداز (gpx) و آسکوربات پراکسیداز (apx) در پاک کردن rosهای تولید شده تحت تنش اکسیداتیو نقش مهمی را ایفا می نمایند. جهت پی بردن به مکانیسم های سمیت زدایی آرسنیک، فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی کاتالاز و آسکوربات پراکسیداز در ریشه و بخش هوایی به عنوان نمونه ای از این آنزیم ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل حاکی از افزایش فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت در غلظت های بالای آرسنیک می باشد. در ضمن فعالیت انزیم آسکوربات پراکسیداز در ریشه و بخش هوایی در مقایسه با فعالیت آنزیم کاتالاز بیشتر بود. همچنین اثر تیمار های مختلف آرسنیک بر محتوای کلروفیل گیاه گندم در دو جمعیت زرین و دیم سرداری در محیط پرلیت بررسی شد و نتایج به دست آمده نشان داد که افزایش میزان آرسنیک در محیط منجر به کاهش محتوای کلروفیل و فتوسنتز در گیاه می شود اما در تیمار پایین آرسنیک (1 و 5/2) به دلیل افزایش رشد گیاه محتوای کلروفیل نیز نسبت به شاهد افزایش یافت. در پایان می توان نتیجه گرفت که چون گندم گیاه انباشته سازی نیست بیشتر آرسنیک جذب شده را در ریشه تجمع و به مقدار کمتر به ساقه منتقل می نماید. همچنین در مقایسه دو جمعیت می توان گفت که رقم زرین نسبت به رقم دیم در سطوح بالای آرسنیک مقاومت تر است ولی میزان تجمع فلز در ریشه و اندام هوایی جمعیت دیم نسبت به زرین بیشتر می باشد که البته این افزایش چندان معنی دار نیست.