بررسي فيزيولوژيك گياه آفتابگردان تحت تنش كروم: تاثير بر رشد، تجمع و القاي تنش اكسيداتيو در ريشه آفتابگردان (Helianthus annuus)

A physiological analysis of sunflower under chromium stress: Impact on plant growth, bioaccumulation and oxidative stress induction on sunflower (Helianthus annuus)

كروم يك فلز سنگين سمّي براي ميكروارگانيسم‌ها، حيوانات و گياهان محسوب مي‌شود كه به علت استفاده‌هاي وسيع صنعتي طي دهه اخير، به يك آلاينده جدي محيطي تبديل شده است. غلظت‌هاي بالاي كروم به عنوان عاملي تنش‌زا براي گياهان به شمار مي‌رود كه مي‌تواند به عنوان يك عامل محدود كننده رشد، خصوصيات فيزيولوژيك و بيوشيميايي گياهان را تحت تاثير قرار دهد. سمّيت در اثر اين فلز همچنين مي‌تواند از طريق توليد راديكال‌هاي آزاد، سبب القا تنش اكسيداتيو شود. اين پژوهش به منظور بررسي اثر غلظت‌هاي متفاوت كروم بر رشد، تجمع و همچنين، القا تنش اكسيداتيو در ريشه گياه آفتابگردان (Heliantus Annuus) انجام گرفته است. گياهان 4 هفته‌اي آفتابگردان كه در شرايط گلخانه‌اي كشت داده شده بودند، با فلز كروم به صورت محلول كلريد كروم (CrCl3.6H2O) در 6 غلظت 001/0، 01/0، 1/0، 1، 5 و 10 ميلي‌مولار همراه با محلول غذايي تيمار و پس از 3 هفته، گياهان براي انجام آناليزهاي فيزيولوژيك و بيوشميايي برداشت شدند. نتايج نشان داد كه غلظت 5 و 10 ميلي‌مولار كروم در محلول غذايي موجب كاهش شاخص‌هاي رشد ريشه (وزن تر و خشك، طول ريشه) شد، اما غلظت‌هاي پايين‌تر اختلاف معني‌داري نسبت به گروه شاهد نداشت. مقدار مالون دآلدهيد ريشه به عنوان شاخص پراكسيداسيون ليپيدهاي غشاي ريشه در غلظت‌هاي 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 است. محتواي پرولين ريشه نيز افزايش معني‌داري در غلظت‌هاي 5 و 10 ميلي‌مولار نشان داد. ميزان پروتيين‌هاي ريشه گياه با كاهش معني‌دار در غلظت 001/0 ميلي‌مولار، براي ساير غلظت‌ها تفاوت معني‌داري نسبت به گروه شاهد نداشت. محتواي آسكوربات ريشه گياهان تحت تيمار با كروم، با افزايش غلظت كروم كاهش نشان داد، در حالي كه ميزان دهيدروآسكوربات و آسكوربات كل، تحت تيمار با اين غلظت‌ها، افزايش معني‌داري در غلظت‌هاي 1، 5 و 10 ميلي‌مولار نشان داد. از طرف ديگر، با تجمع چشمگير كروم در ريشه آفتابگردان، به نظر مي‌رسد در اين تحقيق، كليت شدن و كده‌بندي يون‌هاي كروم در ريشه يك مكانيسم مقاومتي است كه آفتابگردان در تنش فلز كروم اتخاذ كرده است.

Chromium (Cr) is a highly toxic heavy metal for microorganisms, animals and plants. Due to its widespread industrial use, it has become a serious pollutant in a diverse array of environments. Excess Cr is a stressful factor for plants that can limit their growth. It can also induce oxidative stress in plants. In this research, four-week sunflowers which were grown under controlled greenhouse conditions, were exposed to various concentrations of Cr (0.0, 0.001, 0.01, 0.1. 1.0, 5.0, 10.0 mM) to determine how chromium would affect the growth and oxidative stress induction in the root part of sunflower. The field survey showed that 5 and 10 mM concentrations of Cr led to lowering growth parameters (such as; length, fresh and dry weigh) in sunflowerʹs roots. However, the lower concentrations showed no significant differences compared to the control. In contrast, the content of malondialdehyde as the oxidative stress indicator, increased in this two high level chromium. In addition, chromium treated sunflower roots showed increased proloine contents in 5 and 10mM concentrations. In contrast, protein content reduced in 0.001 mM consentration of chromium compared to the control. However, reduced ascorbate contents in roots occurred with the increase in dehydroascorbate and total ascorbate amount under 1, 5 and 10 mM concentration of Cr treatment. Despite some stress symptoms, sunflower roots accumulated high amount of chromium, and it seemed that chelation and compartmentation of Cr in the roots was a tolerant mechanism for sunflower which occurred under chromium stress.