آلودگی فلزات سنگین، به ویژه فلز سرب، در محیط زیست یکی از مهم ترین تنش های محیطی برای گیاهان محسوب شده که موجب کاهش رشد و عملکرد آنها می گردد. ایزوفلاونوئید مدیکارپین یکی از مهم ترین ترکیبات گیاه یونجه است که تجمع و ترشح و افزایش بیان ژن آنزیم های کلیدی مسیر بیوسنتزی آن در پاسخ به تنش های زیستی و غیر زیستی مختلف گزارش شده است. در این تحقیق، بررسی بیان ژن و فعالیت آنزیم های کلیدی مسیر بیوسنتزی مدیکارپین و تجمع این ترکیب تحت تنش سرب بررسی شد. همچنین فعالیت آنزیم های لاکاز و پراکسیداز و نقش اکسیداسیون فلاونوئیدها در تحمل تنش سرب انجام گردید. مطالعات ساختاری نیز به منظور فهم بیشتر چگونگی مقابله با تنش سرب در گیاه یونجه به عنوان یکی دیگر از اهداف این پژوهش انجام شد. بدین منظور گیاهان یونجه (رقم همدانی) در دو مرحله تکوینی( مرحله جوانه زنی و مرحله رویشی ) با غلظت های 120، 240، 500 و 1000 میکرومولار سرب به مدت 10روز در قالب طرح آماری کاملا تصادفی تحت تیمار قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان دهنده کاهش رشد گیاهان یونجه و افزایش میزان جذب سرب در ریشه و اندام هوایی بود. میزان ترکیبات فنول کل، فلاونوئید کل و اورتو دی فنول کل افزایش یافت. تیمار سرب باعث ایجاد تنش اکسیداتیو در گیاه شده و میزان تولید پراکسید هیدروژن، میزان پراکسیداسیون لیپیدهای غشایی افزایش یافت. نتایج نشان دهنده افزایش فعالیت آنزیم های پراکسیداز، لاکاز و فنیل آلانین آمونیالیاز تحت تیمار سرب در گیاهان یونجه بودند. میزان مدیکارپین در ریشه دانه رست های تحت تیمار کاهش یافت. از سوی دیگر بررسی کمی بیان ژن های pal ، chs وvr نشان داد که تنش سرب در مرحله جوانه زنی بر بیان این ژن ها بی تاثیر بوده است. در مرحله رویشی با افزایش غلظت سرب در محیط رشد گیاهان در حالیکه میزان مدیکارپین داخل ریشه کاهش یافت، میزان خروج مدیکارپین از ریشه ها به محیط رشد افزایش یافت. میزان بیان ژن های pal ، vrوchs در ریشه کاهش یافت اما در اندام هوایی میزان بیان هر سه ژن افزایش یافت. عمده ترین تغییرات ساختاری مشاهده شده در سطح برگ ها شامل کاهش قطر دهانه روزنه و افزایش طول سلول محافظ روزنه و تغییرات موم های سطح برگ بود. در ریشه و ساقه گیاهان تحت تیمار، ذرات سرب به طور عمده در دیواره های سلولی بافت های اپیدرم، پارانشیم پوست و کلانشیم مشاهده شدند. بررسی های تشریحی بر روی بافت های ریشه و ساقه حاکی از افزایش قطر ریشه و دستجات آوند چوب و آبکش و کاهش ضخامت پارانشیم پوست ریشه و افزایش قطر ساقه، اپیدرم، پارانشیم پوست و مغز ساقه بود. به طور کلی می توان گفت که گیاه یونجه به خوبی می تواند غلظت های بالای فلز سرب را تحمل کند و با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق مجموعه ای از سازو کار های تشریحی و فیزیولوژیک را در جهت تحمل بهتر و به حداقل رساندن اثرات سمی فلز سرب به کار می گیرد.

آلودگی فلزات سنگین در خاک و هوا در اثر فعالیت های انسانی به عنوان یکی از مهم ترین تنش های محیطی برای گیاهان محسوب شده که موجب کاهش رشد و عملکرد آنها می گردد. فلز سرب مهم ترین فلز آلاینده در محیط زیست می باشد که موجب اثرات متعددی بر آناتومی و تولید متابولیت های ثانویه در گیاهان می گردد. گل راعی با نام علمی hypericum perforatum l. یکی از گونه های مهم دارویی است. مهم ترین ماده دارویی گل راعی هیپریسین می باشد که یک ماده کینونی از گروه فلاونوئیدهاست و مسیر بیوسنتزی آن نسبت به استرس های محیطی از جمله آلودگی فلزات سنگین بسیار حساس است. در پژوهش حاضر اثر فلز سرب بر صفات مورفولوژیک و آناتومیک گل راعی و همچنین میزان تولید هیپریسین مد نظر قرار گرفت. بدین منظور نمونه های گیاهی به صورت 2 گروه به مدت 14 روز تحت تیمار قرارگرفتند. گروه اول در خاک های آلوده با غلظت های 75،150، 300، 600، 800، 1000و 1500میلی گرم در کیلو گرم سرب در خاک و گروه دوم تحت تیمار سرب به صورت محلول پاشی بر سطح برگ در قالب طرح کاملا تصادفی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از مطالعات سطح برگ با میکروسکوپ sem نشان دهنده کاهش قطر دهانه روزنه در هر دو سطح فوقانی و تحتانی برگ در هر دو تیمار آلودگی خاک و اسپری بود. طول سلول محافظ روزنه در هر دو سطح فوقانی و تحتانی در تیمار آلودگی خاک افزایش ودر تیمار اسپری کاهش یافت. تراکم واکس های فلسی شکل و بی شکل هر دو سطح فوقانی و تحتانی نیز با افزایش غلظت سرب نسبت به نمونه شاهد افزایش داشت. نتایج حاصل از مطالعات آناتومیک برش عرضی برگ در تیمارآلودگی خاک نشان دهنده افزایش ضخامت کوتیکول فوقانی و تحتانی، قطر رگبرگ اصلی و ضخامت آوند چوب و آبکش است. افزایش ضخامت برگ، اندازه سلول های اپیدرم فوقانی و تحتانی و ضخامت مزوفیل اسفنجی و نردبانی تا غلظت 600 و کاهش آنها از غلظت mg/kg 600 تا 1500 مشاهده گردید. نتایج حاصل از مطالعات آناتومیک برش عرضی برگ در تیمارمحلول پاشی حاکی از افزایش ضخامت کوتیکول فوقانی و تحتانی و مزوفیل اسفنجی و کاهش قطر رگبرگ اصلی ، ضخامت آوند چوب و اندازه سلول های اپیدرم تحتانی بود. نتایج حاصل از مطالعات آناتومیک برش عرضی ساقه نمایانگر افزایش معنی دار قطر ساقه، ضخامت دستجات آوندی و قطر بافت مغز ساقه بود. در بافت مغز ساقه تخریب سلول های پارانشیمی در اثر افزایش غلظت سرب مشاهده گردید. نتایج حاصل از مطالعات آناتومیک برش عرضی ریشه نشان دهنده افزایش قطر ریشه، ضخامت پریدرم و ضخامت دستجات آوندی با افزایش غلظت سرب بود. نتایج به دست آمده نشان داد که میزان تجمع سرب در ریشه ها با افزایش غلظت سرب به طور معنی داری افزایش می یابد، اما میزان سرب در اندام هوایی تا غلظت mg/kg 600 افزایش یافته و پس از آن رو به کاهش می گذارد. همچنین میزان تجمع سرب در اندام هوایی در تیمار محلول پاشی در غلظت mm724/0 نسبت به نمونه شاهد افزایش یافته پس از آن کاهش می یابد. نتایج میزان تغییرات هیپریسین ، نشان دهنده افزایش میزان هیپریسین تا غلظت mg/kg 600 و کاهش آن تا غلظت mg/kg 1500 در تیمار آلودگی خاک می باشد. اما در تیمار محلول پاشی سرب، نتایج حاکی از افزایش معنی دار میزان هیپریسین همراه با افزایش غلظت سرب بود. به طور کلی می توان گفت که آلودگی سرب در خاک تا غلظت mg/kg 600 برای گل راعی قابل تحمل است و در غلظت های بالاتر از آن توان حیاتی گیاه رو به کاهش می گذارد.