برهمكنش شوري و كادميوم بر برخي صفات رويشي و فيزيولوژيك و جذب و تجمع سديم و كادميوم در ريشه و اندام هوايي خرفه

Investigation on interaction of sodium chloride and cadmium on some physiological characteristics and Na and Cd uptake in roots and shoots of purslane (Portulaca oleraceae L

سابقه و هدف: شوري يكي از مهمترين تنش‌هاي محيطي است كه در مناطق خشك دنيا نظير ايران توليد محصول را محدود مي‌نمايد. علاوه بر شوري، آلودگي فلزات سنگين در خاك و آب‌هاي سطحي به‌ويژه در كشورهاي در حال توسعه افزايش يافته است كه مي‌تواند سبب كاهش عملكرد گياهان زراعي نيز گردد. يكي از مهمترين نمكهاي ايجاد كننده تنش شوري، كلريد سديم است كه اثرات بازدارنده آن بر رشد گياه مي‌تواند تحت تاثير ميزان كادميوم خاك (و برعكس) قرار گيرد. خرفه يكي از قديمي‌ترين و متحمل‌ترين گياهان به شوري در مناطق خشك است كه مصارف دارويي و خوراكي دارد. دانش كافي در مورد واكنش خرفه به اثرات توام كلريد سديم و كادميوم خاك وجود ندارد. هدف از اين پژوهش بررسي برهمكنش كلريد سديم و كادميوم بر صفات رويشي، فيزيولوژيك و جذب و تجمع سديم و كادميوم در ريشه و اندام هوايي خرفه مي‌باشد. مواد و روش‌ها: به‌منظور بررسي اثر سميت كادميوم و كلريد سديم بر برخي صفات خرفه آزمايشي به‌صورت فاكتوريل و در چارچوب طرح كاملاً تصادفي با چهار تكرار طراحي و در اتاقك رشد با دماي 18 و 25 درجه سلسيوس (شب-روز) اجرا شد. عامل‌هاي آزمايش عبارت بودند از شوري حاصل از كلريد ‌سديم در چهار سطح (0، 23/1، 57/4 و 100/2 ميلي‌مولار) و كادميوم در پنج سطح (0، 0/5، 1، 2 و 4 ميلي‌گرم بر ليتر) كه به مدت 87 روز در محلول غذايي هوگلند اعمال گرديدند. بذور خرفه (توده محلي جيرفت) در بستر كوكوپيت پرليت (2:1) در گلدان‌هاي يك ليتري كاشته شدند و تا زمان سبز شدن استقرار گياهچه با آب مقطر آبياري شدند. آنگاه گياهچه‌ها به مدت 87 روز با محلول غذايي هوگلند همراه با مقدارهاي محاسبه شده نمك و كادميوم تيمار شدند. يافته‌ها: كاهش معني‌دار زيست‌توده اندام هوايي از 23/1 ميلي‌مولار كلريد سديم و 2 ميلي‌گرم بر ليتر كادميوم شروع شد. همچنين شاخص سبزينگي برگ با افزايش ميزان كادميوم در هر سطح كلريد سديم كاهش يافت اما در شرايط بدون كادميوم تا سطح 57/4 ميلي‌مولار كلريد سديم كاهش معني‌داري نداشت. مشابه همين روند براي محتواي نسبي آب برگ نيز مشاهده شد به گونه‌اي كه كلريد سديم به‌تنهايي اثر كاهنده معني‌داري بر آن نداشت اما در هر سطح كلريد سديم مقدار آن با افزايش مقدار كادميوم كاهش يافت. از سوي ديگر نشت يوني با افزايش ميزان كلريد سديم به طور معني‌داري افزايش يافت اما به‌جز در سطح 23/1 ميلي‌مولار كلريد سديم افزايش محتواي كادميوم اثر مشخصي بر آن نداشت. محتواي سديم اندام هوايي و ريشه با افزايش سطح كلريد سديم به‌صورت خطي افزايش يافتند اما در هر سطح كلريد سديم و كادميوم محتواي سديم ريشه بسيار بيشتر از اندام هوايي بود. مشابه همين نتيجه براي محتواي كادميوم ريشه و اندام هوايي نيز مشاهده شد. افزايش ميزان كادميوم بستر تا سطح 2 ميلي‌گرم بر ليتر اثري بر محتواي سديم اندام هوايي نداشت و تنها 4 ميلي‌گرم بر ليتر كادميوم سبب افزايش معني‌دار آن شد. نتيجه‌گيري: اگر چه كلريد سديم و آلودگي به كادميوم سبب كاهش رشد گياه خرفه شد اما به‌نظر مي‌‌‌رسد در اين گياه با انباشتگي مقدارهاي قابل توجه سديم و كادميوم در ريشه از انتقال بيش از حد آنها به اندام هوايي و كاهش بيشتر رشد گياه جلوگيري مي‌شود.

Background and Objectives: Salinity, especially NaCl, is one of the most important abiotic stresses which limits crop productivity in dry regions like Iran. Also, soil and water heavy metal pollution is increasing in developing countries, which may suppress crop yield. The adverse effect of salinity on crop growth may be affected by soil cadmium content and vice versa. Purslane is one of the oldest and the most salt tolerant plant species having medicinal and edible uses in arid climates. Little is known about growth response of purslane to combined effect of NaCl and cadmium in soils. The aim of this study is to investigate the interaction of NaCl and cadmium on vegetative and physiological characteristics, sodium (Na) and cadmium (Cd) uptake and accumulation in roots and shoots of purslane. Materials and Methods: This experiment was arranged as factorial based on complete randomized design with four replications and conducted in growth chamber with 25/18 °C temperatures. Factors included growth medium NaCl concentration at four levels (0, 23.1, 57.4 and 100.2 mM) and cadmium at five levels (0, 0.5, 1, 2 and 4 mg/l). Seeds of purslane (local ecotype of Jiroft) were sown in 1-litre plastic pots filled with coco peat-perlite (2:1) and were watered until full emergence and establishment. Then, seedlings were treated with Hoagland solution containing calculated amounts of NaCl and cadmium until 87 days afterward. Results: Significant decrease in shoot biomass started from 23.1 mM NaCl and 2 mg/l cadmium. Also, leaf greenness index (SPAD value) decreased with increase in salinity in each cadmium level; however, when no cadmium was applied, SPAD did not significantly decrease up to 57.4 mM NaCl. Similarly, salinity had no significant effect on leaf relative water content (RWC), but in each salinity level, RWC decreased with increased cadmium level. On the other hand, tissue electrolyte leakage significantly increased with NaCl concentration, however, increase in Cd concentration had no substantial effect on it. Shoot and root Na content linearly increased with salinity, but in each salinity and Cd level, contents of Na in roots were significantly higher than those of shoot. Same results were observed for shoot and root Cd content. Shoot Na content was not significantly affected by Cd concentration in growth medium until 2 mg/l Cd and only 4 mg/l Cd significantly increased it. Conclusion: Although sodium chloride and Cd contamination decreased purslane growth, but our results suggest that considerable accumulation of Na and Cd in roots of purslane inhibits excess translocation of Na and Cd to shoot tissues and further growth inhibition.