تاثیر قارچ‎های اندوفایت بر گیاه پالایی کادمیم، آرسنیک و مواد نفتی

آلودگی خاک و روش های حذف آلاینده ها یکی از مهم ترین موضوع هایی است که در دهه های اخیر به آن توجه زیادی شده است. با توجه به اهمیت آلاینده های آلی و معدنی در سلامتی انسان و محیط زیست، پاک سازی آن ها از محیط امری ضروری است. روش های مختلفی برای حذف آلاینده های خاک وجود دارد که به طور کلی به سه دسته شیمیایی، فیزیکی و زیستی (بیولوژیک) تقسیم می شوند. به علت آثار جانبی روش های فیزیکی و شیمیایی و نیز به دلیل هزینه های بالای آن ها، در سال های اخیر به روش های زیستی و به ویژه گیاه پالایی توجه زیادی شده است. گیاه پالایی به استفاده از گیاهان برای حذف، تثبیت و برداشت آلاینده های آلی و معدنی گفته می شود که روشی سازگار با محیط زیست، ارزان قیمت و قابل استفاده در سطح وسیع است. پژوهش های جدید در این زمینه به افزایش کارایی این روش معطوف شده است. یکی از جدیدترین راهکارهای پیشنهاد شده برای افزایش کارایی گیاه پالایی، استفاده از روابط همزیستی باکتری ها و قارچ ها با گیاهانی است که برای فرآیند گیاه پالایی استفاده می شوند. قارچ های اندوفایت که به طور سیستمیک در اندام هوایی برخی گیاهان علفی وجود دارند، قادر به افزایش مقاومت گیاه میزبان به تنش های زیستی (مانند آفات و بیماری ها) و غیر زیستی (مانند خشکی، شوری و سمیت فلز ها) هستند. در این پژوهش، کارایی پالایش عناصر کادمیم، آرسنیک (در محیط هیدروپونیک و خاک) و هیدروکربن های نفتی (در محیط خاک) توسط گیاهان فسکیوی بلند (festuca arundinacea) و فسکیوی مرتعی (festuca pratensis) حاوی و بدون قارچ های اندوفایت neotyphodium بررسی شده است. پنجه های گیاهان درمحیط هیدروپونیک حاوی 0، 5، 10 و 20 میلی گرم کادمیم در لیتر و 0، 1، 2، 3، 10، 20 و 40 میلی گرم آرسنیک در لیتر به مدت 8 هفته به صورت جداگانه کشت شدند. هم چنین گیاهان مذکور در محیط خاک آلوده شده به کادمیم و آرسنیک حاوی 0، 10، 20 و 40 میلی گرم در کیلوگرم از هر عنصر به طور جداگانه و در حضور و عدم حضور کلات نیتریلوتری استیک اسید (nta) در خاک به مدت 2 ماه در گلخانه های دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان کشت گردیدند. در پایان آزمایش وزن خشک اندام هوایی و ریشه، برخی شاخص های فتوسنتزی و غلظت کادمیم و آرسنیک ریشه و اندام هوایی (با استفاده از دستگاه های جذب اتمی مجهز به شعله و کوره گرافیتی) اندازه گیری گردید. هم چنین گیاهان مورد آزمایش در شرایط گلخانه در خاک آلوده به مواد نفتی (نمونه برداری شده از لندفیل شماره 3 پالایشگاه تهران) به مدت 7 ماه کشت گردیدند. غلظت 19 ترکیب هیدروکربن آروماتیک چندحلقه ای (pah) وکل هیدروکربن های نفتی (tph) با استفاده از دستگاه gc-ms و gc-fid قبل و بعد از کشت گیاه در خاک اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که گیاهان مورد مطالعه پتانسیل قابل توجهی در انباشت کادمیم در ریشه و اندام هوایی خود دارند که چند برابر مقدار استاندارد معین شده برای گیاهان بیش انباشتگر کادمیم بود. با این وجود، پتانسیل انتقال کادمیم از ریشه به اندام هوایی در این گیاهان کمتر از مقدار به دست آمده برای گیاهان بیش انباشتگر بود. به نظر می رسد توانایی گیاه فسکیوی مرتعی نسبت به فسکیوی بلند برای جذب و انباشت کادمیم در بافت های گیاهی بیشتر است. وجود قارچ های اندوفایت موجب افزایش کارایی گیاه پالایی کادمیم از طریق تولید زیست توده بیشتر (8 تا 26 %) ، افزایش انباشت این عنصر در بافت های گیاه (6 تا 16 %) و نیز افزایش تحمل گیاه به تنش کادمیم گردید. اضافه کردن کلات nta نیز باعث افزایش 5/1 تا 3 برابری انباشت کادمیم در اندام های گیاه و انتقال بیشتر آن از ریشه ها به اندام های هوایی گردید که این امر در فرآیند گیاه پالایی شاخصی مهم محسوب می شود. به دلیل تحمل بیشتر گیاهان دارای اندوفایت به غلظت های بالای کادمیم، به نظر می رسد که استفاده از این گیاهان می تواند برای پالایش خاک هایی که میزان آلودگی کادمیم آن ها بالاست، مانند خاک های نزدیک به صنایع ذوب فلز ها، موثر باشد. میزان انباشت آرسنیک در گیاهان مورد مطالعه پایین تر ازآستانه تعریف شده برای گیاهان بیش انباشتگر بود. وجود قارچ های اندوفایت در گیاه منجر به کاهش انتقال آرسنیک از ریشه به اندام هوایی گردید. وجود آرسنیک در محیط (هیدروپونیک و خاک) به کاهش زیست توده ی ریشه و اندام هوایی گیاهان مورد مطالعه ( با و بدون اندوفایت) منجر شد که بیانگر تنش زیستی وارد شده به گیاهان و اختلال در رشد آن ها بود. اضافه کردن کلات nta به خاک باعث افزایش معنی دار برداشت آرسنیک توسط گیاه از خاک شد ولی اثری بر انتقال آن از ریشه به اندام هوایی نداشت. کشت گیاهان مورد مطالعه (با و بدون اندوفایت) منجر به افزایش تجزیه کل هیدروکربن های نفتی (از 30 به 70 %) و هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (از 20 به 60 %) در خاک شد. تفاوتی در تجزیه tph و pah در ریزوسفر دو گیاه مشاهده نشد. کشت گیاهان مذکور در خاک موجب افزایش کل باکتری های خاک و باکتری های تجزیه کننده نفت، افزایش فعالیت آنزیم دهیدروژناز در خاک و مقدار ترکیب های فنولی موجود در خاک گردید. گیاهان حاوی اندوفایت توانایی بیشتری (حدود 10 % کارایی بیشتر) درافزایش تجزیه کل هیدروکربن های نفتی و آلکان های با زنجیره کوتاه تر (c10-c25) در محیط ریشه نشان دادند که علت این امر می تواند افزایش زیست توده ریشه، افزایش ترشحات ریشه (از جمله ترکیب های فنولی محلول در آب) به خاک و به تبع آن ها افزایش فعالیت ریزسازواره های تجزیه کننده نفت در خاک باشد. لذا به نظر می رسد کشت گیاهان حاوی اندوفایت برای گیاه پالایی هیدروکربن های نفتی در خاک مفید خواهد بود.