بررسي محتواي تركيبات آنتي‌اكسيداني گياه Isatis cappadocica در سطوح مختلف آرسنيك و فسفر

Evaluation of different levels of arsenic and phosphorus on antioxidant compounds content in Isatis cappadocica

شبه فلز آرسنيك يكی از مهم‌ترين تركيبات آلوده‌‌‌كننده‌ ‌محيط زيست محسوب می‌شود. برخی از گياهان با انباشت سطوح بالای آرسنيك در بخش هوايی خود، توانايی پالايش مناطق آلوده به آرسنيك را دارند. به دليل شباهت شيميايی آرسنيك و فسفر، رفتار مشابهی از آنها در سيستم جذب گياهی ديده شده است. در پژوهش حاضر، آزمايش‌های هيدروپونيك بر گياه Isatis cappadocica كه اخيراً به عنوان گياه بيش انباشتگر آرسنيك شناخته شده است، انجام شد. بذرهای گياه از منطقه آلوده، جهت بررسی محتوای تركيبات آنتی‌اكسيدانی و درك بهتر سازوكارهای مقاومتی گياه در اثر متقابل بين فسفر و آرسنيك، انتخاب گرديد. بدين منظور، غلظت‌های مختلف آرسنيك (0، 50، 200، 800 و 1200 ميكرومولار) و فسفر (5، 50، 200، 800 و 1600 ميكرومولار)، در مرحله چهار برگی بر گياه اثر داده و وزن خشك، محتوای پراكسيد هيدروژن، تركيبات آنتی‌اكسيدانی (كاروتنوئيد، فلاونوئيد و آنتوسيانين)، ميزان آرسنيك و فسفر تجمع يافته در بخش هوايی اندازه‌گيری شد. بيشترين ميزان آرسنيك تجمع يافته در تيمار 1200 ميكرومولار آرسنيك و 5 ميكرومولار فسفر مشاهده گرديد. افزايش سطوح بالای فسفر در محيط، باعث كاهش ميزان تجمع آرسنيك گرديد كه نشان‌دهنده اثر متقابل اين دو عنصر در طول جذب توسط گياه است. به دنبال افزايش سطوح آرسنيك، ميزان پراكسيد هيدروژن و متعاقب آن محتوای تركيبات آنتی‌اكسيدانی افزايش يافت. انباشت بيش از 700 ميلی‌گرم بر كيلوگرم آرسنيك (بر پايه وزن خشك)، نشان‌دهنده مقاومت بالای گياه نسبت به آرسنيك و وجود سازوكارهای كارآمد از جمله افزايش تركيبات آنتی‌اكسيدانی در آن به منظور مقابله با تنش اكسيداتيو است.

Metalloid arsenic is considered as one of the most important environmental contaminant compounds. Some plants with high concentrations of arsenic accumulation in their shoots, have the ability to purify arsenic-contaminated areas. Due to the chemical similarity between arsenic and phosphate, similar behavior has been observed by plant uptake system. In this study, hydroponic experiment was conducted on Isatis cappadocica, as a newly-discovered hyperaccumulator. Accordingly, we conducted this experiment to compare the interaction of arsenic and phosphorus on antioxidant compounds of I. cappadocica. Therefore, the plants were grown for 6 weeks in a medium, embedded with combinations of 50, 200, 800 and 1200 μmol arsenic and 5, 50, 200, 800 and 1600 μmol phosphorus, respectively. The dry weight, hydrogen peroxide, antioxidant compounds and the arsenic and phosphorus concentration of harvestable parts were determined. The highest concentration of arsenic was obtained in plants treated with 1200 μmol As and 5 μmol phosphorus. Along with a marked increase in arsenic concentration in the media, a built up hydrogen peroxide was observed. Increasing arsenic concentration in the medium lead to increase of antioxidant compounds (carotenoids, anthocyanin and flavonoid). The accumulation of more than 700 mg kg-1 arsenic in the shoots, demonstrated the high resistance of I. cappadocica to arsenic stress and the existence of efficient mechanisms for reduced oxidative stress.