چکیده :

سرب به عنوان یک فلز سنگین و آلاینده شیمیایی پایدار از طریق منابع مختلف مصنوعی و طبیعی سلامت محیط زیست موجودات زنده را تهدید می کند. امروزه تکنیک گیاه پالایی به عنوان یک روش مقرون به صرفه و مناسب از نظر محیط زیست، کاربرد بسیارمهمی در پالایش خاک های آلوده به سرب دارد. به طور کلی نتایج نشان داد که گیاه کنگرفرنگی توانایینسبتاًزیادی در تحمل غلظت های بالای سرب و انباشت آن در ریشه ،ساقه و همچنین انتقال بیشتر سرب به بخش هوایی دارد. بنابراین گیاه کنگرفرنگی جهت کشت در مناطق آلوده به سرب و کاهش آلودگی آن در خاک توصیه می گردد.(کریمی و همکاران(۱۳۹۲

نتایج بررسی گیاه سیر نشان میدهد که سیر از طریق فرآیند تثبیت ریش های میتواند میزان بالایی از سرب را در ریشه خود جای دهد .(موسوی و همکاران(۱۱۱:۱۳۹۱

با توجه به اهمیت دارویی و صنعتی بابونه آلمانی، پاسخ این گیاه در رویارویی با آلودگی سرب در سه مرحله رزت، ساقه دهی و غنچه دهی مطالعه شد. در واقع، این گونه با تجمع سرب در ریشه به خصوص در مراحل اولیه رشد این توانایی را دارد که از انتقال این فلز به بخش های هوایی و بروز سمییت در گیاه جلوگیری کند.(صادری و همکاران(۵۳:۱۳۹۰

در این تحقیق بعلت اهمیت شناسایی اثرات ناشی از مسمومیت فلزات سنگین از جمله سرب در گیاهان ،اثر غلظتهای مختلف ۰/۲۵ ، ۰/۵ ، ۱ و۲ میلی مولار نیترات سرب با pH 6 بر روی دانه رستهای چهار روزه ذرت هیبرید سینگل کراس(تک آمیزش) ۷۰۴ مورد مطالعه قرارگرفت. نتایج نشان داد که مسمومیت سرب در درجه اول بر روی ریشه اثر کرده وموجب کاهش طول، وزن تر و وزن خشک ریشه می شود. (حیدری و همکاران(۱۳۸۴

در یک آزمایش اسپلیت پلات در زمان در قالب طرحکاملاًتصادفی با ۵ تکرار اثر غلظتهای۰، ۵۰۰، ۱۰۰۰، ۲۰۰۰، ۴۰۰۰، ۸۰۰۰ میلی گرم سرب در کیلوگرم خاک بر رشد، وزن خشک و جذب سرب و عناصر غذایی به وسیله گیاه چمن شور، در شرایط گلدانی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی نشان داد که مصرف سرب موجب کاهش رشد و تولید ماده خشک گیاه شد.(رضوانی و همکاران(۱۳۹۱

واژه های کلیدی :سرب ،چمن شور ،گیاه پالایی ، سیر ، بابونه آلمانی ، مراحل نموی گیاه ، ذرت(.(Zea mays L، کنگرفرنگی.

مقدمه:

گیاهان علاوه بر آب به عناصر معدنی متعدد و متنو عی نیازمندند که به کمک آنها مواد آلی مورد نیاز خود را سنتز میکنند. آشکار است که همه عناصر موجود درطبیعت برای رشد و نمو گیاهان ضرورت ندارند . گاهی وجود مقادیر زیاد از یک عنصر در محیط رشد گیاه موجب ورود مقداری از آن به گیاه می شود . از عناصر موجود در بیوسفر و بافت گیاه فقط بعضی از آنها برای رشد و نمو گیاه ضروری اند .به طور معمول عناصر ضروری بر اساس مقدار تجمع در بافت گیاه به گروه های پرمصرف و کم مصرف تقسیم می شوند. مواد غذایی که در غلظت های زیاد (در سطح میلی مول) مورد نیازند ، پرمصرف (ماکرو) و آنهایی که در غلظت های میکرو مول ضروری اند کم مصرف (میکرو ) نامیده می شوند. گیاهان برای رشد و کامل شدن چرخه زندگی به هر دو گروه از مواد غذایی ماکرو((K, P, N ,Mg, Ca, S و میکرو (Fe, Zn, Ni, Cu, Mo, Mn) نیاز دارند. حدود سه چهارم عناصر شنا خته شده فلز هستند . برخی از این فلزات (کادمیم، سرب و مس) قادر به تخریب فرایندهای فیزیولوژیکی ضروری بوده و برخی در شکل های خاصی سمی اند (کروم در حالت +۳ لازم، ولی به شکل +۶ کارسینوژن است ). در این بین ، فلزاتی که وزن اتمی بیشتر از ۲۳ دارند، سنگین نام دارند . فلزات سنگین گروه مهمی از آلوده کننده های معدنی هستند . بسیاری از مناطق به دلیل استفاده از کودها، حشره کش ها، دود اگزوز ماشین ها، بخارهای ناشی از کوره های زباله سوزی، باقی مانده های معادن فلزی و صنایع تصفیه به این عناصر آلوده اند. فلزات ب ه طور طبیعی در پوست ه زمین نیز در سطوح متنوعی وجود دارند و بسیاری از آنها برای سلولها ضروری اند ولی هم ه فلزات در غلظت های زیاد سمی اند. فلزات سنگین از راه زنجیر ه غذایی وارد بدن جانوران یا انسان ها شده و با اتصال به مولکول های آلی علاوه بر تخریب آنها، در بدن انباشته می شوند. همچنین به ماده وراثتی، لیپیدهای غشاء و پروتئین ها آسیب میرسانند و به واسطه توانایی جهش زایی ممکن است سرطان زا باشند.

اگر جذب بسیاری از این فلزات سنگین مانند کادمیم، سرب و مس ، از آستانه مشخصی فراتر رود برای گیاهان سمی اند، در عین حال برخی از این عناصر، میکروالمانهای ضروری برای گیاه محسوب می شوند . برای مثال مولیبدن با اینکه فلزی سنگین است،

برای گیاه ضروری است و در مقابل برلیم در حالی که فلز ی سبک است ، بهشدت سمی است. بسیاری از فلزات مثل روی، منگنز، نیکل و مس ، از مواد غذایی ضروری کم مصرف برای گیاهان به شمار میروند.

به این ترتیب خاک ها و نهرهای آلوده به فلزات سنگین ، مشکل بزرگی برای سلامت انسان و محیط به وجود می آورند. مناطقی که در اثر فعالیت های انسانی آلوده شده اند و حاوی مقدار زیادی فلزات سنگین هستند ، اغلب می توانند گونه های گیاهی خاصی ر ا پشتیبانی کنند که در این محیط های غنی از فلز رشد می کنند. بعضی از این گونه ها می توانند غلظت های بسیار زیادی از فلزات سمی راحتی در سطوحی بیشتر از سطوح خاک انباشته کنند . همه گیاهان میتوانند فلزات سنگین مورد نیازشان را انباشته کنند. سرب یکی از مهمترین این فلزات است که هم در منابع آب و خاک و در هوا پراکنش وسیعی دارد و برای سلامت انسان ها مشکلات مختلفی را ایجاد می کند.(خداکرمی و همکاران(۳۱۳:۱۳۸۸

گیاهان توانایی زیادی در جذب سرب از طریق ریشهها دارند در حالی که انتقال سرب به بخشهای هوایی گیاهان بسیار محدود انجام میشود. از جمله اثرات منفی سرب بر رشد گیاهان می توان به اثر آن در کاهش زیتوده بخشهای ریشه ای، هوایی و کاهش عملکرد اشاره کرد. اثرات سمی سرب بر فتوسنتز گیاهان از روشهای مختلفی اعمال میشود که از آن جمله میتوان به کاهش بیوسنتز کلروفیل از طریق کاهش غلظت عناصر ضروری منیزیوم و آهن در برگها، ایجاد کمپلکس با پروتئینهای فتوسنتزی و افزایش فعالیت کلروفیلاز جهت تجزیه کلروفیل اشاره کرد.

سرب از طریق اختلال در فعالیت طبیعی ناقل های غشاء سلولهای ریشه باعث کاهش جذب عناصر ضروری مانند کلسیم، منیزیوم و آهن می شود و در نتیجه گیاهان تیمار شده با سرب علایم کمبود این عناصر ضروری را نشان می دهند. تکنولوژیهای رایج در حذف فلزات سنگین هزینه بر بوده و اثرات منفی زیادی بر اکوسیستمها دارند. در مقابل، گیاه پالایی روشی مقرون به صرفه و محیط دوستانه است که در آن از گیاهان مقاوم جهت اصلاح و پالایش خاکهای آلوده به فلزات استفاده میشود و شناخت گیاهان با توان مقاومت یا تجمع بالای فلزات میتواند در این فرایند مؤثر واقع شود.

مواد و روش ها:

کشت گیاهان در گل خانه: بذر گیاه کنگر فرنگی از شرکت پاکان بذر اصفهان تهیه شد. بذرها ابتدا به مدت ۱۰ دقیقه در محلول هیپوکلرید سدیم ۱۰ درصد ضد عفونی گردید و پس از شستشو با آب مقطر در گلدانهای پلاستیکی دارای ماسه شسته شده کشت شدند. تعداد شش بذر در هر گلدان کاشته شد و در نهایت چهار گیاه پایدار شد. پس از رشد گیاهان و رسیدن به مرحله چهاربرگی غلضتهای مختلف نیترات سرب ۰)،۱۰۰ ،۲۰۰ ،۴۰۰ ،۶۰۰ ،۸۰۰ ، ۱۰۰۰و۱۵۰۰ میکرومولار) همراه با محلول غذایی هوگلند بر آن ها اثر داده شد. آزمایش در یک طرح بلوک کامل تصادفی فاکتوریل در طی تابستان ۱۳۹۰ در یک محیط نیمه کنترل شده گلخانه با نور طبیعی که با نور مصنوعی لامپ های فلورسانت تکمیل می شد، انجام گرفت. طول دوره روشنایی ۱۶ ساعت با شدت نور حدود ۱۶۰ میکرومول فوتون بر مترمربع بر ثانیه در نظر گرفته شد. متوسط دمای روز- شب به ترتیب ۱۹ و ۲۶ درجه سانتی

گراد بود. هر یک از تیمارها در ۳ تکرار انجام شد. میانگین مورد استفاده برای هر تیمار شامل میانگین ۳ تکرار بود. اندازه گیری پارامترهای فیزیولوژیکی ریشه و ساقه گیاه کنگر فرنگی: گیاهان پس از ۵ هفته رشد در محیط های دارای غلظت های مختلف سرب برداشت شدند. سطح برگ آن ها با استفاده از دستگاه اندازه گیری سطح برگ محاسبه شد (در این بخش شش برگ از قسمت های انتهایی، میانی و انتهایی گیاه استفاده شد). بخش هوایی و ریشهای آن ها از هم جدا شد و با آب مقطر شستشو شد و در دمای ۶۰ درجه سانتی گراد به مدت ۷۲ ساعت خشک شدند سپس وزن خشک آن ها به عنوان یکی از پارامترهای رشد اندازه گیری شد. استخراج کلروفیل از برگ با کمک استون ۸۰ درصد انجام شد. ساییدن برگ با استون تا به دست آوردن یک محلول بی رنگ ادامه یافت. سپس حجم محلول با استون ۸۰ درصد به ۲۵ میلی لیتر رسید. محلول حاصل به مدت ۱۰ دقیقه با سرعت ۴۰۰۰ دور سانتریفیوژ شد و جذب نوری محلول رویی در طول موجهای ۶۴۵ و ۶۶۳ نانومتر به وسیله اسپکتروفتومتر اندازه گیری شد. میزان کلروفیل a،b و کل هر یک از نمونه ها با استفاده از فرمولهای زیر محاسبه شد.

=Vحجم محلول کلروفیلی (میلی لیتر) [chl a] = 0.0127 *A663 – ۰٫۰۰۲۶۹ * A645 * v/w
= Aجذب نوری عصاره [ chl total] = 0.02021 * A645 + 0.00802 * A663 * v/w
=Wوزن برگ (گرم) [chl b] = 0.0229 * A645 – ۰٫۰۰۴۶۸ * A663 * v/w
= Vحجم استون مورد استفاده [chl total] = 0.02021 * A645 + 0 .00802 * A663 * v/w

اندازه گیری غلظت سرب موجود در نمونه های گیاهی: برای اندازه گیری غلظت سرب کل در نمونه های گیاهی مقدار ۰/۲گرم از نمونه های برگ به داخل لوله آزمایش منتقل و با ۲ میلی لیتر از اسید نیتریک غلیظ مخلوط گردید. پس از ۲۴ ساعت به منظور تکمیل هضم بافتی به هر یک از نمونه ها ۲ میلی لیتر پراکسید هیدروژن اضافه شده و در بن ماری ۷۰ درجه به مدت ۲۰ دقیقه حرارت داده شد تا در نهایت شفاف و بی رنگ شود. در مرحله آخر محلول ها با کاغذ صافی صاف شده و با آب مقطر به حجم ۲۵ میلی لیتر رسانده شد. اندازه گیری غلظت سرب نمونه ها به وسیله دستگاه طیف سنج جذب اتمی انجام شد.

آنالیز آماری داده ها: آنالیز آماری تمامی داده ها با استفاده از نرم افزار SPSS.16 (تهیه شده توسط شرکت آمار پژوهان پارسیان، استان اصفهان) انجام شد. آنالیز واریانس یک راهه بر روی داده های حاصل از اثر غلظت های مختلف تیمار سرب بر زیتوده بخش هوایی و ریشه ای، شاخص سطح برگ، میزان انواع کلروفیل ها و غلظت کل سرب ریشه و ساقه هر کدام از گونه ها انجام شد. همچنین به منظور پی بردن به معنی دار بودن یا نبودن تفاوت میانگین ها در تیمارهای مختلف ازآزمون توکی در سطح ۱ و ۵ درصد استفاده شد. تمامی نمودارها با استفاده از نرم افزار اکسل رسم شدند.(کریمی و همکاران