بررسی نقش ژنهای متالوتیونین و abc ترانسپورتر در سم زدایی نیکل در گیاهچه های فستوکا تلقیح شده با قارچ گلوموس اینترارادیسز

آلودگی خاک با فلزات سنگین از مهمترین مسائل زیست محیطی است. گیاه پالایی به عنوان یک روش امید بخش، استفاده از گیاهان برای اصلاح یا پاک سازی خاک های آلوده به فلزات سنگین است. علاوه بر این یکی دیگر از روش-های کاهش اثرات نامطلوب آلودگی خاک ها به فلزات سنگین استفاده از روش های زیستی همچون استفاده از قارچ های همزیست با ریشه (قارچ های میکوریز آربسکولار) است. بر این اساس در این مطالعه تأثیر قارچ میکوریز آربسکولار glomus intraradices به عنوان یکی از میکروارگانیسم های همزیست با گیاه بر تحمل تنش نیکل در گیاه فسکیوی بلند (festuca arondinacea) مورد بررسی قرار گرفت. گیاه فستوکا به دو حالت آلوده به قارچ (m+) و عاری از آن (m-) تحت 4 غلطت نیکل (کنترل، 30، 90 و 180 میلی گرم بر کیلوگرم) در خاک استریل به مدت سه ماه کشت داده شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی اجرا شد. برای پی بردن به مکانیسم های مقاومت گیاه، شاخص های رشد (وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی و طول ریشه و اندام هوایی)، میزان کلروفیل و کاروتنوئید، فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان (کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز، گایاکول پراکسیداز، گلوتاتیون ردوکتاز و گلوتاتیون اس ترانسفراز)، درصد نشت الکترولیتی غشا، میزان کربوهیدرات محلول ریشه، میزان ترکیبات فنولیک کل، میزان عناصر ضروری مس، روی، آهن و منگنز، جذب نیکل، فاکتور انتقال نیکل و بیان ژن های met و abc پس از سه ماه اندازه گیری شد. نتایج این تحقیق نشان داد که وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی و طول ریشه و اندام هوایی در گیاهان m+ نسبت به گیاهان m- افزایش یافت ولی در شرایط تنش حضور قارچ تأثیری بر میزان این شاخص ها نداشت. حضور قارچ g. intraradices سبب افزایش میزان کلروفیل و کاروتنوئید اندام هوایی، کربوهیدرات محلول ریشه در گیاهان m+ نسبت به گیاهان m- تحت تنش فلز سنگین نیکل شد. حضور قارچ g. intraradices سبب افزایش فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان کاتالاز و گایاکول پراکسیداز (در شرایط تنش) و گلوتاتیون ردوکتاز (در شرایط کنترل) در گیاهان m+ نسبت به گیاهان m- شد. فعالیت آنزیم گلوتاتیون اس ترانسفراز در شرایط تنش نیکل در گیاهان m+ نسبت به گیاهان m- کاهش یافت. حضور قارچ تأثیری بر فعالیت آنزیم های آسکوربات پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز نداشت. درصد نشت الکترولیتی غشا و میزان ترکیبات فنولیک کل در گیاهان m+ نسبت به گیاهان m- کاهش یافت ولی در شرایط تنش حضور قارچ تأثیری بر این شاخص ها نداشت. میزان عناصر مس، روی و منگنز ریشه و آهن و منگنز اندام هوایی تحت تنش فلز سنگین نیکل در گیاهان m+ بیشتر از گیاهان m- بود. میزان مس، روی و فسفر اندام هوایی و آهن و فسفر ریشه در گیاهان m+ بیشتر از گیاهان m- بود ولی در شرایط تنش حضور قارچ تأثیری بر میزان این شاخص ها نداشت. میزان روی ریشه در غلظت های پایین نیکل در گیاهچه های m- بیشتر از گیاهچه های m+ بود و در غلظت های بالای نیکل تأثیر قارچ معنی دار نبود. میزان روی اندام هوایی نیز در گیاهچه های m- بیشتر از گیاهچه های m+ بود. میزان و جذب نیکل ریشه و اندام هوایی گیاهان m- بیشتر از گیاهان m+ بود. میزان بیان ژن های met و abc در ریشه و اندام هوایی تحت تنش فلز سنگین نیکل در گیاهان m+ بیشتر از گیاهان m- بود. طبق نتایج این تحقیق آلودگی گیاه با قارچ g. intraradices با افزایش بیان ژن های met و abc در ریشه و اندام هوایی، بهبود مکانیسم های آنتی اکسیداتیو، افزایش میزان عناصر ضروری و کاهش جذب نیکل سبب مقاومت گیاهچه های فستوکا تحت تنش نیکل شد.