تاثير فلز سنگين كروم بر ميزان تجمع، عوامل رشد و القا تنش اكسيداتيو در اندام هوايي گياه آفتابگردان (Helianthus annuus)

Effect of the heavey metal of chromium on growth, bioaccumulation and oxidative stress induction on shoots of sunflower (Helianthus annuus)

كروم به عنوان هفتمين عنصر فراوان در پوسته زمين، در غلظت‌هاي پايين، رشد گياهان را افزايش مي‌دهد. در حالي كه غلظت‌هاي بالاي كروم به عنوان عاملي تنش‌زا براي گياهان به شمار رفته، مي‌تواند به عنوان يك عامل محدود‌كننده رشد، ويژگي‌هاي فيزيولوژيك و بيوشيميايي گياهان را تحت تاثير قرار دهد. هدف از اين تحقيق، بررسي اثر غلظت‌هاي متفاوت كروم بر برخي از شاخص‌هاي رشد و همچنين القا تنش اكسيداتيو در گياه آفتابگردان (Heliantus annuus) است. تيمار گياهان پس از گذشت 4 هفته از كشت در شرايط گلخانه، با محلول كلريد كروم در غلظت‌هاي صفر، 001/0، 01/0، 1/0، 1، 5 و 10 ميلي‌مولار همراه با محلول غذايي انجام شد. پس از 3 هفته تيمار، گياهان براي انجام آزمايش‌هاي فيزيولوژيك و بيوشميايي برداشت شدند. نتايج نشان داد كه غلظت‌هاي 5 و 10 ميلي‌مولار كروم در محلول غذايي باعث كاهش شاخص‌هاي رشد اندام هوايي شد، اما غلظت‌هاي پايين‌تر از آن، اختلاف معني‌داري نسبت به گروه شاهد نداشت. پراكسيداسيون ليپيدها در غلظت‌هاي 1، 5 و 10 ميلي‌مولار كروم به طور معني‌داري نسبت به گروه شاهد افزايش يافت و اين بيانگر ايجاد تنش اكسيداتيو ناشي از غلظت‌هاي به كار رفته كروم در گياه مورد آزمايش بوده است. محتواي پرولين اندام هوايي با افزايش غلظت كروم در محلول‌هاي تيمار افزايش يافت، در حالي كه ميزان پروتيين كاهش نشان داد. محتواي آسكوربيك اسيد احيا شده برگ گياهان تحت تيمار با كروم با افزايش غلظت كروم كاهش نشان داد، در حالي كه ميزان دهيدروآسكوربيك اسيد و آسكوربيك اسيد كل افزايش يافت. بنابراين، به نظر مي‌رسد آسكوربيك اسيد به عنوان يك مكانيسم دفاعي غير آنزيمي، نقشي كليدي در ايجاد مقاومت آفتابگردان در برابر تنش اكسيداتيو القا شده توسط فلز سنگين كروم ايفا مي‌كند. بررسي ميزان تجمع كروم در اندام هوايي آفتابگردان نيز نشان داد كه ميزان تجمع در بذرهاي آفتابگردان با افزايش معني‌دار براي غلظت‌هاي 5 و 10 ميلي‌مولار همراه است. اين مورد مي‌تواند به عنوان هشداري سودمند، در استفاده كنترل شده از گياهان خوراكي رشد يافته در خاك‌هاي آلوده به فلزات سنگين از جمله كروم در نظر گرفته شود.

Chromium (Cr) as the seventh most abundant element in the Earth crust, can enhance growth of plants in low concentrations. However, excess Cr is highly toxic to animals and plants. Chromium also can cause oxidative stress in plants by producing free radicals. In this research, effects of various concentrations of Cr on some growth parameters of sunflower (Helianthus annuus)ʹs shoot were studied. Also, the effect of Chromium in inducing oxidative stress on the sunflowerʹs shoot investigated, as well. Cr treatments applied in six concentrations 0, 0.001, 0.01, 0.1, 1, 5 and 10 mM on 4-week sunflower plants and one control group. Plants were allowed to grow under Cr treatments for three weeks before they were harvested. The results demonstrated that the 5 and 10 mM concentrations of Cr decreased the growth parameters of shoot (such as: fresh and dry weight, leaf area and also the length of stems), whereas, the lower concentrations, no significant differences were shown compared to the control. MDA content of plantsʹ shoots significantly increased in 1, 5 and 10 mM concentrations of Cr. Shoot proline concentration was built up as Cr concentration increased in the treated plants, whereas, protein content decreased. Ascorbate content of plants decreased in 0.1, 1, 5 and 10 mM concentrations of Cr, but, dehydroascorbate and total ascorbate increased. It was concluded that ascorbic acid can play a key role in the tolerance of sunflower against oxidative stress induced by chromium. Chromium accumulation in seeds, showed increase in 5 and 10 mM concentrations. Thus, it is so important to pay more attention to use safe edible plants for both humans and animals, as well.