بررسی اثر آرسنیک بر برخی پارامترهای رشد و پروفایل پروتئینی جمعیت های مختلف (isatis cappadocica)

آرسنیک به عنوان یک شبه فلز سمی از آلاینده های مهم محیطی است که از طریق خاک های آلوده و ریشه وارد گیاهان و زنجیره های غذایی شده و تهدیدی جدی برای سلامتی انسانها محسوب می شود. این عنصر باعث ایجاد تغییرات ساختاری، مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در گیاهان می گردد. با این حال، در برخی از خاک های آلوده به آرسنیک، گونه های گیاهی مقاوم دیده می شود که با دو مکانیسم اجتناب و تحمل، با سمیت فلز مقابله می کنند. امروزه از تکنیک گیاه پالایی به عنوان یک تکنولوژی و علم جدید جهت پاکسازی اکوسیستم ها از مواد آلاینده مانند متالوئید ها و فلزات سنگین استفاده می شود. نظر به اینکه مطالعات قبلی توان بیش انباشگر آرسنیک در گیاه isatis cappadocica را ثابت کرده است، دو جمعیت مختلف جمع آوری شده از مناطق آلوده و غیره آلوده ی isatis cappadocica و گیاه خاکشیر (descurainia sophia) جهت بررسی مقایسه ی مکانیسم های مقاومت و تحمل آنها نسبت به آرسنیک و همچنین بررسی اثر آرسنیک بر برخی پارامترهای فیزیولوژیک و پروفایل پروتئینی آنها انتخاب شدند. لذا در این پژوهش اثر غلظت های مختلف آرسنات سدیم (0 تا 1400 میکرومولار) ابتدا بر پارامترهای مختلف جوانه زنی بذر بررسی شد. سپس تیمارهای (0 تا 1300 میکرومولار) به مدت چهار هفته در شرایط کشت گلدانی در مرحله ی چهار برگی بر جمعیت های مختلف isatis cappadocica و گیاه خاکشیر اثر داده و پارامترهای رشد و فیزیولوژیک و مقدار عنصر آرسنیک تجمع یافته در آنها اندازه گیری شد. در بخش دیگر تحقیق الگوی پروفایل پروتئین در هر دو جمعیت آلوده و غیره آلوده گیاه isatis توسط الکتروفورز دوبعدی بررسی شد. نتایج نشان داد با افزایش غلظت آرسنیک صفت های درصد جوانه زنی، طول ریشه چه، ساقه چه و وزن آنها کاهش یافت. تیمارهای 5 تا 600 میکرومولار آرسنیک اثر معنی داری بر کاهش درصد جوانه زنی دو جمعیت نداشت. در حالی که در گیاه خاکشیر کاهش 78 درصدی صفت جوانه زنی در تیمار 200 میکرومولار آرسنیک مشاهده شد. در تیمارهای 800 تا 1400میکرومولار آرسنیک، مقاومت جمعیت آلوده i. cappadocica بطور معنی داری بیشتر از جمعیت غیره آلوده بود بطوری که در بیشترین سطح تیمار (1400 میکرومولار) درصد جوانه زنی در جمعیت آلوده و غیره آلوده به ترتیب 27 درصد و 4/10 درصد بود. همچنین با افزایش غلظت آرسنیک در محلول غذایی، زیتوده ریشه و ساقه، کلروفیل a، b و کلروفیل کل گیاهان جمعیت غیره آلوده و خاکشیر کاهش معنی داری نشان دادند در حالی که این تیمارها اثر معنی داری بر جمعیت آلوده نداشت. فاکتورهای پرولین بخش هوایی، کربوهیدرات های محلول و پروتئین های محلول کل در هر دو جمعیت آلوده و غیره آلوده افزایش یافتند در حالی که کاهش این فاکتورها در گیاه حساس خاکشیر مشاهده شد. میزان فلز تجمع یافته در بخش هوایی با غلظت آرسنیک رابطه ی مستقیمی داشت. بیشترین مقدار آرسنیک تجمع یافته در بخش هوایی در غلظت 1300 میکرومولار در جمعیت آلوده، غیره آلوده و خاکشیر به ترتیب 76، 69 و 1/7 میلی گرم بر کیلوگرم وزن خشک بود. الکتروفورز دوبعدی پروتئین های برگ های تحت تنش آرسنیک نیز نشان دهنده اختلافاتی در شدت نقاط پروتئینی برگ نسبت به گیاهان کنترل بود. 9 لکه ی پروتئینی در جمعیت آلوده و 7 لکه ی پروتئینی در جمعیت غیره آلوده بوسیله تنش تغییر نمودند. در جمعیت آلوده بیان 4 پروتئین افزایش، بیان 1 پروتئین کاهش و4 پروتئین تحت تنش آرسنیک به وجود آمد. در جمعیت غیره آلوده بیان 3 پروتئین افزایش، بیان 3 پروتئین کاهش و1 پروتئین تحت تنش به وجود آمده بود. بنابراین گیاه i. cappadocica یک گیاه بیش انباشگر آرسنیک است و احتمالاً مقاومت بیشتر جمعیت آلوده مستلزم مکانیسم های تطابقی و فیزیولوژیکی بیشتری است که به دلیل تغییرات ژنتیکی در این گیاه، مقاومت بیشتری در برابر غلظت های خیلی زیاد آرسنیک پیدا می کند.