تتاثیر نیتروژن و آرسینک بر رنگدانه های فتوسنتزی، فعالیت آنزیم‌های آنتی اکسیدان و مقادیر عناصر معدنی گلرنگ (Carthamus tinctorius L.)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زراعت و اصلاح نباتات- دانشکده کشاورزی- دانشگاه شاهرود

2 گروه زراعت دانشگاه زابل

3 گروه زراعت- دانشگاه زابل

چکیده

سابقه و هدف: آرسنیک یک شبه فلز سمی برای گیاهان است که از طریق منابع طبیعی و مصنوعی محیط زیست را آلوده کرده و سلامتی انسان را مورد تهدید قرار می دهد. آرسنیک در گیاهان به سبب تولید گونه های فعال اکسیژن منجر به تخریب اسیدهای نوکئیک و پروتئین ها می شود. این عنصر همچنین با تخریب غشاء کلروپلاستی سبب کاهش فتوسنتز و رشد خواهد شد. از این رو پاکسازی خاک های آلوده به آرسنیک یک مبحث مهم زیستی جهت مطالعه است. لذا مطالعه زیر به منظور بررسی اثرات غلظتهای مختلف آرسنیک و کود نیتروژن بر رنگدانه های فتوسنتزی، میزان فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان و غلظت عناصر معدنی در گیاه گلرنگ (رقم گلدشت) انجام گرفت.
مواد و روش ها: جهت اجرای این طرح، آزمایشی گلدانی به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در دانشگاه زابل انجام گرفت. تیمار‌های آزمایش شامل سه سطح نیتروژن: 75 N1=، 150N2= و 225 N3= کیلوگرم در هکتار از منبع اوره و چهار سطح آرسنیک: 0 A1=، 30A2= ، 60A3= و 90 A4= میلی گرم در کیلو‌گرم خاک از منبع آرسنات سدیم بودند.
یافته ها: نتایج آزمایش نشان داد آرسنیک تاثیر معنی‌داری بر فعالیت آنزیم‌های کاتالاز (CAT یا Catalase)، اسکوربات پراکسیداز (APX یا Ascorate perxidase) و گایاکول پراکسیداز (GPX یا Guaiacol peroxidase ) داشت و تا سطح A4 سبب افزایش فعالیت GPX، APX و کاهش CAT گردید. عنصر آرسنیک بدون تاثیر بر مقادیر کلروفیل a، b وکارتنوئید بود و تنها تاثیر معنی داری بر غلظت عناصر سدیم و پتاسیم آن هم در بخش هوایی داشت. تیمار کود نیتروژن و اثر متقابل آرسنیک و نیتروژن بجز APX، تاثیر معنی داری بر فعالیت دو آنزیم آنتی اکسیدان CAT و GPX داشتند. در این بین بیشترین فعالیت آنزیم آنتی اکسیدان GPX در تیمار A4N3 بدست آمد. در این آزمایش تیمار کودی نیتروژن سبب افزایش مقادیر رنگدانه های کلروفیل a، b و کارتنوئید در برگها گردید و نیز تنها تاثیر معنی‌دار بر غلظت عناصر پتاسیم و سدیم آنهم در بخش دانه‌ها داشت. با افزایش مصرف کود نیتروژن از سطح 75 به 225 کیلوگرم در هکتار بر میزان پتاسیم دانه‌ها افزوده و از غلظت سدیم در دانه ها کاسته شدند.
نتیجه گیری: به طور کلی نتایج این حاصله در این آزمایش نشان داد که عنصر آرسنیک تا سطح 30 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک بدون تاثیر سوء بر رشد و صفات فیزیولوژیکی گلرنگ رقم گلدشت بود و عمده تاثیر سوء این عنصر در غلظت های بالاتر از 30 میلی گرم در کیلوگرم خاک بر این گیاه پدیدار شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of nitrogen and arsenic on photosynthetic pigments, antioxidant enzyme activities and nutrient elements content in safflower (Carthamus tinctorius L.) Se

نویسندگان [English]

  • Mostafa Heidari 1
  • Sepideh Mohammadi 2
1 Agronomy and Plant Breeding Department, Agricultural college. University of Shahrood
2 MSC of agronomy (agroecology), University of Zabol
چکیده [English]

Introduction and aim: Arsenic is a metalloid toxic for plants. Arsenic is polluting the environment through the natural and artificial resources. It is harmful to human health. Arsenic in plants for the production of the reactive oxygen species (ROS) lead to destruction of nucleic acids and proteins in tissues of plants. It also reduces of photosynthesis and growth by destroy of the membranes of chloroplasts. The arsenic-contaminated soil cleanup is an important issue in the study of biology. In order to investigate the effects of different concentrations of arsenic and nitrogen fertilizer on photosynthetic pigments, antioxidant enzyme activities and nutrient concentrations in both shoot and seed of safflower plants (cv. Goldasht).
Materials and Methods: To implement of this study, a plot experiment was conducted in a factorial design as randomized complete block with three replicates in university of Zabol. Arsenic treatment included: A1= control or without application of arsenic, A2=30, A3=60 and A4=90 mg. kg-1 soil from the Na2HASO4 source and three nitrogen levels including W1=75, W2=150 and W3=225 kg.ha-1 from urea source.
Results: The results showed that arsenic treatment had a significant effect on the antioxidant enzymes activity. Among the three antioxidant enzymes, by increasing arsenic level from control (A1) to 90 mg. kg-1 soils (A4), the activity of ascorbate peroxidase (APX) decreased and the activities of gayacol peroxidase (GPX) and catalase (CAT) increased. Arsenic treatment had no significant effect on the photosynthesis pigments included chlorophyll a, b and cartoneid content in leaves. Among the elements content in shoot and seeds, Arsenic treatment had only significant effect on the potassium and sodium content in shoot of safflower plants. Nitrogen and interaction between arsenic and nitrogen treatments, except on ascorbate peroxidase (APX), had significant effect on catalase (CAT) and gayacol peroxidase (GPX). The highest gayacol peroxidase (GPX) activity was obtained at A4N3 treatment. However nitrogen treatment had significant on the content of chlorophyll a, b and cartoneid in leaves and increased them, but by increasing nitrogen level from N1 to N3, the content of potassium in seed increased and the content of sodium in seed was decreased.
Conclusion: The results obtained from this experiment showed that, application of heavy metal element (arsenic) however adversely effect on safflower plants but until to 30 mg arsenic per kg of soil, it had not adversely effects on growth and physiological characteristics of safflower (cv. Goldasht). The adversely effect of arsenic was appeared at the higher levels of 30 mg arsenic per kg of soil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Arsenic
  • Physiological parameters
  • light pigments
  • Oxidative enzymes
  • Nitrogen