بررسی تأثیر حضور مقادیر سمی نیکل و روی بر تغییر حساسیت، مقاومت و رشد گیاه گلرنگ (رقم گلدشت) نسبت به تنش زیستی شته

مقدمه

تأثیر آﻟﻮدگی ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ بر ﺑﺮخی ﻓﻌﺎﻟﯿﺖﻫﺎی ﻓﯿﺰﯾﻮﻟﻮژیک ﮔﯿﺎﻫﺎن و ﺣﯿﻮاﻧﺎت و نیز تأثیر ﺑﺮ ﺗﻮﻟﯿﺪات ﮐﺸﺎورزی و در ﻧﺘﯿﺠﻪ اثر آن روی ﺳﻼﻣﺖ اﻧﺴﺎن، ﺑﺴﯿﺎر ﺣﺎﺋﺰ اﻫﻤﯿﺖ اﺳﺖ (Duruibe et al., 2007; Gall et al., 2015; Tutic et al., 2015). این آﻟﻮدگی‌ها در درﺟﻪی اول ﻧﺘﯿﺠﻪی ﻓﻌﺎﻟﯿﺖﻫﺎی اﻧﺴﺎن هستند. آﻻﯾﻨﺪهﻫﺎی ﻫﻮا و ﺧﺎک با ﻓﻌﺎﻟﯿﺖﻫﺎی اﻧﺴﺎنی از ﺟﻤﻠﻪ ﺻﻨﻌﺖ، استخراج ﻣﻌادن، ﮐﺸﺎورزی و تولید زﺑﺎﻟﻪﻫﺎی ﺧﻄﺮﻧﺎک در ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ ﻣﻨﺘﺸﺮ می‌ﺷﻮﻧﺪ (Nagajyoti et al., 2010; Gall et al., 2015). در ﺑﯿﻦ آﻟﻮدهﮐﻨﻨﺪهﻫﺎی ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ، ﻓﻠﺰات از اﻫﻤﯿﺖ وﯾﮋه‌ای ﺑﺮﺧﻮردار ﻫﺴﺘﻨﺪ (Gall et al., 2015). این مواد در ﺧﺎک، آبﻫﺎی سطحی و ﮔﯿﺎﻫﺎن وﺟﻮد داشته و ﺑﻪ آﺳﺎنی ﺗﻮﺳﻂ ﻓﻌﺎﻟﯿﺖﻫﺎی اﻧﺴﺎن در اﮐﻮﺳﯿﺴﺘﻢﻫﺎی طبیعی ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺟﻨﮕﻞﻫﺎ، رودﺧﺎﻧﻪﻫﺎ، درﯾﺎﭼﻪﻫﺎ و اﻗﯿﺎﻧﻮسﻫﺎ منتشر می‌ﺷﻮﻧﺪ (Nagajyoti et al., 2010; Baghban et al., 2014). ﻓﻠﺰات سمی و سنگین، ﻋﺎﻣﻞ ﺑﺎﻟﻘﻮه‌ای ﺑﺮای ﺗﻬﺪﯾﺪ ﻣﻮﺟﻮدات ﻣﺨﺘﻠﻒ از ﺟﻤﻠﻪ اﻧﺴﺎن هستند و می‌ﺗﻮان ﮔﻔﺖ آلودگی ناشی از  سمیت مقادیر بیش از حد نیاز این عناصر در گیاهان، یکی از ﻣﺸکلات ﻋﻤﺪه ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﺤﺼﻮﻻت ﮐﺸﺎورزی اﺳﺖ (Boyd, 2010). ﺗﺤﻤّﻞ ﺑﻪ اﯾﻦ ﻋﻨﺎﺻﺮ در ﮔﯿﺎﻫﺎن و ﮔﯿﺎهﺧﻮاران ویژگی ﺛﺎبتی نیست و ﻣﻤکن اﺳﺖ در ﻣﺮاﺣﻞ ﻣﺨﺘﻠﻒ رﺷﺪ ﻫﺮ ﮔﻮﻧﻪ ﻣﺘﻔﺎوت ﺑﺎﺷﺪ. از این­رو، داﻧﺴﺘﻦ و ﺑﺮرسی اﯾﻦ ﮐﻪ اﯾﻦ آﻟﻮدگی ﺑا ﻓﻠﺰات ﭼﻪ ﺗأﺛﯿﺮی ﺑﺮ ﮔﯿﺎه، ﮔﯿﺎهﺧﻮار و ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ دارد ﺑﺴﯿﺎر ﻣﻬﻢ اﺳﺖ. همچنین مصرف بی­رویه کود­های شیمیایی که حاوی عناصر سـنگین هستند، علاوه بر مشکلات اقتصادی، خسارت­های زیادی را به محیط زیست وارد نموده است. بنابراین مصرف بی رویه این کودها سبب تجمع آلاینده ها در خاک، منابع آب و افزایش آنها در گیاهان و زنجیرهء غذایی انسان و حیوانات می­شوند (Pourmoghadas & Zafarzadeh, 2017 ).

ﻓﻠﺰات ﺳﻨﮕﯿﻦ گروه ﻣﻬمی از آﻻﯾﻨﺪه­ﻫﺎ ﺑﺎ دو اﺛﺮ ﮐﺸﻨﺪگی و زﯾﺮﮐﺸﻨﺪگی در ﻣﻮﺟﻮدات زﻧﺪه هستند، به­طوری­که این اثرات می­توانند نقش مهمی در رواﺑﻂ اﮐﻮﻟﻮژیک درونﮔﻮﻧﻪای و ﺑﯿﻦﮔﻮﻧﻪای در اکوسیستم داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷند. همچنین اﯾﻦ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﺑﺮ حساسیت، نحوه رشد و واکنش گیاهان به محیط زندگی و ﻣﻮﺟﻮدات اطراف تأثیر دارند (Boyd, 2010). ﻓﻠﺰات ﺳﻨﮕﯿﻦ می‌توانند ﺑﺮ ﭘﺎﺳخ ایمنی ﻣﻮﺟﻮداتی مانند گیاهان تأثیر بگذارند و در ﻧﺘﯿﺠﻪ منجر به ﺗﻐﯿﯿﺮ در حساسیت، رواﺑﻂ ﺑﯿﻦ ﻣﯿﺰﺑﺎن و آفت می­ﺷﻮﻧﺪ (Kambhampati et al., 2005).

در ﺑﯿﻦ آﻟﻮدگی‌ﻫﺎﯾﯽ ﮐﻪ ﺗﻮﺳﻂ ﻓﻠﺰات ایجاد می شود، ﺑﯿﺶﺗﺮ ﺑﻪ آﻟﻮدگی ﻓﻠﺰاتی از جمله روی، نیکل، ﺟﯿﻮه، ﺳﺮب، ﮐﺎدﻣﯿﻢ، ﮐﺮوم و ﻣﺲ ﺗﻮﺟﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ (Nagajyoti et al., 2010). ﻓﻠﺰات سنگین می‌ﺗﻮاﻧﻨﺪ به ایجاد ﺳﻤﯿّﺖ ﺑﺎﻻﯾﯽ در ﮔﯿﺎﻫﺎن منجر شوند و از آن­ﺟﺎﯾﯽ ﮐﻪ ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺟﺰء ﺟﺪاﯾﯽ‌ﻧﺎﭘﺬﯾﺮی از ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ ﺑﻪ ﺷﻤﺎر می‌روﻧﺪ، اﯾﻦ تأثیر ﻓﻠﺰات ﺑﺴﯿﺎر ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻪ اﺳﺖ. ﮔﯿﺎﻫﺎن در ﺣﺎل رﺷﺪ در ﻣﺤﯿﻂ آﻟﻮده ﺑﻪ ﻓﻠﺰات، ﺗﻐﯿﯿﺮاتی از ﺟﻤﻠﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮ در ﺳﻮﺧﺖ و ﺳﺎز، ﮐﺎﻫﺶ رﺷﺪ، کاهش زﯾﺴﺖ ﺗﻮده و تجمع ﻓﻠﺰات را ﻧﺸﺎن می‌دﻫﻨﺪ (Weis & Weis, 2004; Nagajyoti et al., 2010). بعضی از ﻓﻠﺰات ﺳﻨﮕﯿﻦ ﻣﺎﻧﻨﺪ روی و ﻣﺲ ﺑﺮای ﺳﻮﺧﺖ و ﺳﺎز موجودات زنده ﺿﺮوری ﻫﺴﺘﻨﺪ، در ﺣﺎلی ﮐﻪ ﻓﻠﺰاتی ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺳﺮب ﻏﯿﺮﺿﺮوری هستند و ﮔﺮاﯾش ﺑﻪ سمی ﺑﻮدن در ﺑﺮخی ﮔﻮﻧﻪﻫﺎ دارند. ﻣﺲ و روی رﯾﺰ ﻣﻐﺬیﻫﺎی ﺿﺮوری ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز در ﮐﻠﺮوﭘﻼﺳﺖ، ﺳﯿﺴﺘﻢﻫﺎی آﻧﺰیمی، ﺳﻨﺘﺰ ﭘﺮوﺗﺌﯿﻦ، ﻫﻮرﻣﻮنﻫﺎی رﺷﺪ، ﮐﺮﺑﻮﻫﯿﺪرات­ﻫﺎ و ﻣﺘﺎﺑﻮﻟﯿﺴﻢ ﻫﺴﺘﻨﺪ (Nagajyoti et al., 2010). حضور این نوع عناصر در ﮔﯿﺎﻫﺎن می‌ﺗﻮاﻧﻨﺪ ﻧﻘﺶﻫﺎی ﻣﺘﻔﺎوتی داﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﻨﺪ ﮐﻪ ﻧﻘﺶ دﻓﺎعی ﻧﯿﺰ ﺑﺮای آنﻫﺎ ﺛﺎﺑﺖ ﺷﺪه اﺳﺖ (Boyd, 2010). وﺟﻮد ﻣﻘﺎدﯾﺮ مشخص و کمتر سمی از ﻓﻠﺰاتی ﻣﺎﻧﻨﺪ نیکل، ﻣﺲ، ﮐﺒﺎﻟﺖ، روی، منگنز و ﺳﺮب در ﮔﯿﺎه ﻧﻘﺶ ﺿﺪﺗﻐﺬﯾﻪای و کاهش جذابیت برای شته دارﻧﺪ. عملکرد اﯾﻦ ﻋﻨاصر دﻓﺎعی ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ دیگر سازوکارهای دﻓﺎعی ﮔﯿﺎه، سبب اﯾﺠﺎد ﺣﺎﻟﺖ ﺿﺪﺗﻐﺬﯾﻪای در ﺣﺸﺮه آﻓﺖ و ﯾﺎ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﺎده ﺿﺪ آﻓﺖ و نیز سبب ﺗﻘﻮﯾﺖ دﻓﺎعﻫﺎی آنتی‌اﮐﺴﯿﺪان در ﮔﯿﺎه می­شوند، ﮐﻪ به ﮐﺎﻫﺶ ﺟﻤﻌﯿﺖ ﮔﯿﺎهﺧﻮاران منجر می‌ﺷﻮﻧﺪ (Poschenrieder et al., 2006). فلز روی ﺑﺮای ﺣﯿﻮاﻧﺎت و ﮔﯿﺎﻫﺎن به­عنوان یک ﻋﻨﺼﺮ ﺿﺮوری و نیز یک رﯾﺰ ﻣﻐﺬی ﺑﺮای ﻓﺮآﯾﻨﺪﻫﺎی ﻣﺘﺎﺑﻮلیک ﮔﯿﺎﻫﺎن ﻣﺤﺴﻮب می‌ﺷﻮد (Xie et al., 2014). عنصر روی دارای ﻧﯿﻤﻪ ﻋﻤﺮ زیستی ﻃﻮﻻنی اﺳﺖ و در ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺑﺮای ﺣﻔﻆ رﯾﺒﻮزوم اﻫﻤّﯿﺖ دارد. ﺣﻀﻮر روی در ﮔﯿﺎه در شکل‌ﮔﯿﺮی ﮐﺮﺑﻮﻫﯿﺪرات و ﮐﺎﺗﺎﻟﯿﺰ ﻣﺮاﺣﻞ اﮐﺴﯿﺪاﺳﯿﻮن ﻣﻮﺛﺮ اﺳﺖ. همچنین روی ﻧﻘﺶ ﺳﺎﺧﺘﺎری در ﺑﺴﯿﺎری از ﻓﺎﮐﺘﻮرﻫﺎی روﻧﻮیسی دارد و یک ﮐﻮﻓﺎﮐﺘﻮر از RNA ﭘﻠﯿﻤﺮاز ﻓﺮاﻫﻢ می‌ﮐﻨﺪ. ﻏﻠﻈﺖ ﺑﺎﻻی روی سبب ﺟﻠﻮﮔﯿﺮی از ﻓﻌﺎﻟﯿﺖﻫﺎی ﻣﺘﺎﺑﻮلیک می­شود ﮐﻪ ﻧﺘﯿﺠﻪی آن ﻋﻘﺐ ﻣﺎﻧﺪگی رﺷﺪ و ﭘﯿﺮی ﮔﯿﺎه است. همچنین ﺳﻤّﯿﺖ روی سبب ﻧﮑﺮوزه ﺷﺪن ﺑﺮگﻫﺎی ﺟﻮان می‌ﺷﻮد. از سوی دیگر، تنش سمیت با مقادیر اضافی روی منجر به کاهش عملکرد و کاهش رشد در گیاهان شده که به علّت کلروزگی ناشی از کمبود آهن در مسیر بیوسنتز کلروفیل و تسریع در تخریب کلروپلاست، و تداخل در جذب فسفر، منیزیم و منگنز رخ می‎دهد. گیاهان از نظر حساسیت به مسمومیت روی تفاوت چشمگیری با یکدیگر دارند (Broadley et al., 2007). نیکل نیز یکی از فلزات سنگین است که به عنوان فلزی سمی و سرطان‌زا مطرح است (Pourakbar & Ebrahimzade, 2014). نیکل و ﺗﺮﮐﯿﺒﺎت آن از دو روش ﻣﻨﺒﻊ طبیعی و ﻓﻌﺎﻟﯿﺖﻫﺎی اﻧﺴﺎنی وارد ﻣﺤﯿﻂ می‌ﺷﻮﻧﺪ. نیکل به عنوان یک عنصر مغذی ضروری برای تکمیل چرخه ازت گیاهان شناخته شده است. پژوهش­ها نشان می­دهند افزایش جوانه زنی و عملکرد دانه جو ناشی از حضور نیکل در خاک اتفاق می افتد. به­هر حال نیکل در غلظت بسیار کم برای متابولیسم نیتروژن در گیاهان موثر است. برای مثال وزن گره‎ها و عملکرد دانه سویا با کوددهی نیکل افزایش پیدا می­کند (Brown et al., 1987). نیکل یک ﻋﻨﺼﺮ ﺿﺮوری ﺑﺮای ﮔﯿﺎﻫﺎن و ﺑﺴﯿﺎری از ﻣﻮﺟﻮدات دیگر است ﮐﻪ در ﺳﺎﺧﺖ آﻧﺰﯾﻢ اوره‌آز ﻧﻘﺶ دارد، ﻫﺮﭼﻨﺪ که ﻫﻤﯿﺸﻪ ﺧﻄﺮ ﺳﻤّﯿﺖ آن ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﮐﻤﺒﻮد آن ﺑﯿﺶﺗﺮ ﻣﺪ ﻧﻈﺮ ﺑﻮده اﺳﺖ. اﻓﺰاﯾﺶ نیکل در ﺣﺪ ﺑﯿﺶﺗﺮ از ﻏﻠﻈﺖ ﺑﻬﯿﻨﻪ، ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﻣﻤﺎﻧﻌﺖ از ﻓﻌﺎﻟﯿﺖﻫﺎی ﻣﺘﺎﺑﻮلیسمی ﮔﯿﺎه می‌ﺷﻮد (Nagajyoti et al., 2010). ﻧﻤﻮﻧﻪﺑﺮداریﻫﺎی انجام شده ﻧﺸﺎن دادند اﻓﺰاﯾﺶ معنی‌داری در ﻣﯿﺰان نیکل در ﺧﺎکﻫﺎی زراعی و جنگلی، رﺳﻮﺑﺎت آبﻫﺎ و ﻣﺤﯿﻂﻫﺎی درﯾﺎﯾﯽ ﺟﻬﺎن در ﻗﺮن ﮔﺬﺷﺘﻪ رخ داده اﺳﺖ (Seregin & Kozhevnikova, 2006). به‌هرحال گیاهانی مانند گلرنگ بطور پیوسته تحت تأثیر تنش‌های زیستی و غیرزیستی از جمله فلزات سنگین، آسیب‌های ناشی از کمبود عناصر و یا افزایش برخی از عناصر خاک و نیز آفات و بیماری‌ها مانند شته قرار دارند  (Poschenrieder et al., 2006).

 در گذشته، اولین روش برای کاهش اثرات تنش‌های محیطی، عموماً استفاده از کودها، اصلاح خاک، آبیاری و آفت کش‌ها بود. چنین رهیافت‌هایی، اکنون به عنوان عوامل بی ثباتی اکوسیستم تلقی می­شوند و مسلماً گزینه‌ای برای رفع این محدودیت‌ها نخواهند بود. داﻧﺴﺘﻦ و بررسی اﯾﻦ ﮐﻪ اﯾﻦ آلودگی ناشی از ﻓﻠﺰات ﭼﻪ ﺗأﺛﯿﺮی ﺑﺮ ﮔﯿﺎه، ﮔﯿﺎهﺧﻮار و ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ دارد ﺑﺴﯿﺎر ﻣﻬﻢ اﺳﺖ (Pourmoghadas & Zafarzadeh, 2017). بنابراین هدف اصلی در علوم گیاهی جدید برای سازگار نمودن گیاهان به شرایط محیطی، این است که سازوکار‌های مقاومت گیاهان به تنش‌ها درک شود و از این دانش برای تغییر ژنتیکی گیاهان و حتی برایافزایش مقاومت به تنش‌ها، استفاده شود. بنابراین با توجه به آلودگی های زیست محیطی و اهمیت حضور تنش های زیستی مانند شته، در پژوهش­های مرتبط با بررسی حساسیت گیاهان زراعی مانند گلرنگ به آفات، می بایست وجود یا عدم وجود و نیز اثر متقابل تنش­های مهمی مانند فلزات سنگین بررسی شود (Pourmoghadas & Zafarzadeh, 2017 ). با توجه به اینکه تنش­ها ابتدا در مرحله رشد و قبل از بلوغ و گلدهی گیاه تأثیر زیادی دارند و گیاه گلرنگ نیز در این مرحله تحت تنش است، بنابراین بررسی تأثیر تنش­های زیستی و غیرزیستی بر این گیاه مهم دانه روغنی در مرحله رویشی، جهت بررسی تغییرات حساسیت و مقاومت، ضروری بنظر می­رسد.

بنابراین هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثرات جداگانه و توام فلزات سنگین نیکل و روی بر تغییر حساسیت یا مقاومت، تغییر فاکتورهای رشدی و شاخص­های فیزیولوژیک در گیاه گلرنگ رقم گلدشت تحت تنش زیستی شته گلرنگ بود. جهت این هدف، بررسی تغییرات واکنش­های حساسیت­زا یا مقاومت در گیاهان تحت تنش در شرایط استاندارد رشد در گلخانه انجام شد. بنابراین در این پژوهش، بطور کلی اثر متقابل دو نوع تنش یعنی تنش غیرزیستی عناصر سنگین با تنش زیستی شته بررسی شده است. به­هرحال این پژوهش در جهت بررسی تأثیر تنش­های غیر زیستی از جمله فلزات سنگین بر تغییر حساسیت یا مقاومت گیاهان به تنش‌های زیستی آفات گیاهی و علفخواری بیان و هدف گذاری شده است.

مواد و روش‌ها

کشت گیاه: در پژوهش حاضر، از ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ (Carthamus tinctorius) متعلق به ﺗﯿﺮه ﮐﺎﺳﻨﯿﺎن (Asteraceae) رﻗﻢ ﮔﻠﺪﺷﺖ اﺳﺘﻔﺎده شد ﮐﻪ ﺑﺬر آن از ﺷﺮﮐﺖ ﺗﻮﺳﻌﻪ ﮐﺸﺖ داﻧﻪﻫﺎی روغنی واقع در اﺻﻔﻬﺎن ﺗﻬﯿﻪ ﺷﺪ. ﮐﺎﺷﺖ و ﭘﺮورش ﮔﯿﺎﻫﺎن در ﺷﺮاﯾﻂ ﮔﻠﺨﺎﻧﻪای ﺑﺎ دﻣﺎیC° 24 در روز و C°20 در ﺷﺐ و رﻃﻮﺑﺖ ﻧﺴﺒﯽ ۵ ±50 درﺻﺪ و دوره ﻧﻮری ﻫﺸﺖ ﺳﺎﻋﺖ ﺗﺎریکی و 16ﺳﺎﻋﺖ روﺷﻨﺎﯾﯽ در ﮔﻠﺨﺎﻧﻪ ﭘﮋوهشی دانشگاه ﺗﺤﺼﯿﻼت تکمیلی صنعتی و ﻓﻨﺎوری ﭘﯿﺸﺮﻓﺘﻪ، اﻧﺠﺎم شد. برای ﮐﺎﺷﺖ ﮔﯿﺎﻫﺎن، اﺑﺘﺪا ﺑﺬرﻫﺎ ﺗﻮﺳﻂ ﻣﺤﻠﻮل ﺳﺪﯾﻢ ﻫﯿﭙﻮﮐﻠﺮﯾﺪ ٣/٠ درﺻﺪ ﺿﺪﻋﻔﻮنی شدند و ﭘﺲ از ﺷﺴﺘﺸﻮ ﺑﺎ آب ﻣﻘﻄﺮ، ﺑﺬرﻫﺎ درون ﻇﺮوف ﭘﺘﺮی دارای دو لایه ﮐﺎﻏﺬ ﺻﺎفی ﻗﺮار گرفتند. ﺑﺬرﻫﺎ توسط ﻣﺤﻠﻮل ﻏﺬاﯾﯽ ﻫﻮﮔﻠﻨﺪ با رقت 2/1 ﺑﻪ ﻣﺪت 24 ﺳﺎﻋﺖ ﺧﯿﺴﺎﻧﺪه ﺷﺪﻧﺪ. استفاده از محلول هوگلند به علّت داشتن نیترات جهت تحریک جوانه زنی، افزایش درصد جوانه زنی و رشد یکنواخت بذرها و گیاهان است و خطای تغییر محلول زمینه نیز در تحلیل آماری داده­ها حذف می شود (Hasani & Khangholi, 2022). ﭘﺲ از گذشت اﯾﻦ ﻣﺪّت، ﺑﺬرﻫﺎی ﺟﻮاﻧﻪ زده به آرامی در ﻋﻤﻖ ﻧﯿﻢ ﺳﺎنتیﻣﺘﺮی داﺧﻞ ﻇﺮوف پلاستیکی ﺑﺎ ﻗﻄﺮ و ارﺗﻔﺎع ٢١ ﺳﺎنتیﻣﺘﺮ ﮐﻪ ﺑﺎ ﭘﺮﻟﯿﺖ ﭘﺮ ﺷﺪه ﺑﻮدﻧﺪ، ﻧﺸﺎء ﺷﺪﻧﺪ. ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺑﻪ ﻃﻮر روزاﻧﻪ ﺑﺎ ﻣﻘﺪاری ﻣﺤﻠﻮل ﻫﻮﮔﻠﻨﺪ آبیاری شدند ﺑﻪ ﻃﻮری ﮐﻪ از زیر گلدان محلول جاری نشود و نیز گیاه به قدر کافی آبیاری شود. آﺑﯿﺎری ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺑﺎ ﻣﺤﻠﻮل ﻫﻮﮔﻠﻨﺪ ﺗﺎ زﻣﺎن رﺳﯿﺪن ﺑﻪ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺷﺶ ﺑﺮگی ﮐﻪ ﺑﺮای ﺷﺮوع آزﻣﺎﯾﺶ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﻮدﻧﺪ، اداﻣﻪ داشت.

ﭘﺮورش ﺷﺘﻪﻫﺎ: تنش زیستی توسط ﺷﺘﻪ ﮔﻠﺮﻧﮓ Uroleucon carthami (Hem.: Aphididae) انجام شد. اﯾﻦ ﺷﺘﻪ از کلنی ﻣﻮﺟﻮد در ﮔﻠﺨﺎﻧﻪ ﭘﮋوهشی دانشگاه ﺗﺤﺼﯿﻼت تکمیلی صنعتی و ﻓﻨﺎوری ﭘﯿﺸﺮﻓﺘﻪ، کرمان تهیه شد. این کلونی ها شته های پرورشی هستند که برای انجام پژوهش­های مختلفی استفاده می­شوند و در طول سال در دسترس هستند. کلنی ﺷﺘﻪﻫﺎ روی ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﻗﻔﺲﻫﺎﯾﯽ ﺑﻪ ﻃﻮل و ﻋﺮض 32 سانتیﻣﺘﺮ و ارﺗﻔﺎع 48 سانتیﻣﺘﺮ، ﮐﻪ ﺑﺎ ﺗﻮریﻫﺎﯾﯽ ﺑﺎ ﺑﺎﻓﺖ رﯾﺰ ﭘﻮﺷﯿﺪه ﺷﺪه ﺑﻮدﻧﺪ، در ﮔﻠﺨﺎﻧﻪ ﺗﺤﺖ ﺷﺮاﯾﻂ ذﮐﺮ ﺷﺪه ﭘﺮورش ﯾﺎﻓﺘﻨﺪ. ﺟﻬﺖ ﺣﻔﻆ کلنی ﺷﺘﻪﻫﺎ، ﮔﯿﺎﻫﺎن پس از مدت حدود یک هفته ﺑﺎ ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺟﺪﯾﺪ ﺗﻌﻮﯾﺾ و ﮔﯿﺎﻫﺎن جدید ﺑﺎ ﻗﺮار دادن ﺗﻌﺪادی ﺷﺘﻪ بالغ بی‌بال روی آنﻫﺎ آﻟﻮده می‌شدند.

ﻃﺮاحی آزﻣﺎﯾﺶ: ﺑﺮای ارزﯾﺎﺑﯽ ﺗأﺛﯿﺮ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﻓﻠﺰات نیکل و روی بر ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ پس از بهینه­سازی و انجام پژوهش­های اولیه، آزﻣﺎﯾشی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کامل تصادفی و ﺑﺎ 8 کد ﺗﯿﻤﺎر ﺷﺎﻣﻞ؛ 1- ﻣﺤﻠﻮل ﻫﻮﮔﻠﻨﺪ (ﺷﺎﻫﺪ)، 2-ﺗﯿﻤﺎر روی، 3- ﺗﯿﻤﺎر نیکل و 4- ﺗﯿﻤﺎر توام روی+نیکل که هر کدام در شرایط حضور یا عدم حضور ﺗﯿﻤﺎر ﺷﺘﻪ ﺑﺎ ﻫﻔﺖ ﺑﻠﻮک (ﺗﮑﺮار) در شرایط گلخانه‌ای اﻧﺠﺎم ﺷﺪ. اِعمال تیمار برای هر بلوک به فاصله زمانی 3 روز از بلوک قبلی خود انجام شد، بنابراین عامل بلوک‌بندی زمان است. به­هرحال ﻫﺮ ﺑﻠﻮک ﺷﺎﻣﻞ ﻫﺸﺖ گلدان برای 8 کد تیماری ﺑﻮد. ﭘﺲ از رﺳﯿﺪن ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺑﻪ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺷﺶ برگی، از 8 کد تیماری استفاده شد (جدول 1). نمک روی ﺑﻪ ﺻﻮرت 300 میکرومولار ﺳﻮﻟﻔﺎت روی II و نمک نیکل نیز ﺑﻪ ﺻﻮرت 300 میکرومولار ﺳﻮﻟﻔﺎت نیکل II بود که این غلظت ها پس از بهینه سازی آزمایش و تعیین سطح آستانه تنش قابل توجه برای عناصر روی و نیکل انتخاب شدند. بدین منظور از ﻫﺮ ﮐﺪام از محلول­های غلیط مادر (استوک) حاوی روی و نیکل ﺑﻪ ﻣﻘﺪار ١/٠ درﺻﺪ در ﻣﺤﻠﻮل ﻫﻮﮔﻠﻨﺪ ﻣﺨﻠﻮط و گیاهان با این محلول آبیاری شدند. روند آبیاری به صورت یک­روز در میان بود و در روزهای بدون محلول تیمار، از آب مقطر جهت مرطوب نگه داشتن گلدان و عدم تجمع عناصر تیمار استفاده شد. برای ﻣﺸﺨﺺ ﺑﻮدن ﺗﯿﻤﺎرها، ﮔﻠﺪانﻫﺎ ﺑﺮ اﺳﺎس ﻧﻮع ﺗﯿﻤﺎر با آبسلانگ ﮐﺪﮔﺬاری ﺷﺪﻧﺪ.

جدول شماره 1- کدهای تیماری استفاده شده در این پژوهش که با آزمایش فاکتوریل مشخص شدند و در قالب طرح کامل تصادفی بر گیاهان گلرنگ در شرایط رشد استاندارد تیمار داده شد.

Table 1-The treatment codes used in this study, which were determined by factorial analysis and were treated on the safflower plant in the form of a completely random design.

اعمال تنش زیستی به گیاهان با شته: ﭘﺲ از رﺷﺪ ﮔﯿﺎه و رﺳﯿﺪن ﺑﻪ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﻫﺸﺖ برگی، سطح پرلیت در ﮔﻠﺪانﻫﺎ ﺑﺎ ﻓﻮﯾﻞ آﻟﻮﻣﯿﻨﯿﻮمی ﺟﻬﺖ ﺟﻠﻮﮔﯿﺮی از اﻓﺘﺎدن ﺷﺘﻪﻫﺎ و گیر کردن آنها در لابلای پرلیت پوشیده ﺷﺪ. در اﯾﻦ ﺣﺎﻟﺖ آﺑﯿﺎری ﮔﯿﺎﻫﺎن توسط ﺳﺮﻧﮓ با ﻣﻨﻔﺬ رﯾﺰی داخل ﻓﻮﯾﻞ آﻟﻮﻣﯿﻨﯿﻮم اﻧﺠﺎم شد. ﺑﺮای ﺷﺮوع آزﻣﺎﯾﺶ ﺑﺎ ﻗﻠﻢﻣﻮ ﺷﺶ ﻋﺪد ﺷﺘﻪ بالغ ﺑﯽ‌ﺑﺎل و ﻫﻢ ﺳﻦ روی ﮔﯿﺎهان مربوطه ﮔﺬاﺷﺘﻪ ﺷﺪﻧﺪ. ﺟﻬﺖ ﻫﻢ ﺳﻦ ﺳﺎزی ﺷﺘﻪﻫﺎ اﺑﺘﺪا تعدادی از ﺷﺘﻪﻫﺎی بالغ بی‌بال از کلنی انتخاب شدند و روی ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺟﺪﯾﺪ در ﻗﻔﺲ دیگری ﮔﺬاﺷﺘﻪ ﺗﺎ ﺗﻮﻟﯿﺪﻣﺜﻞ ﮐﻨﻨﺪ. پس از گذشت 24 ساعت ﺷﺘﻪﻫﺎی بالغ از روی ﮔﯿﺎه ﺣﺬف ﺷﺪﻧﺪ و ﺑﻪ ﭘﻮرهﻫﺎ اﺟﺎزه داده ﺷﺪ ﺗﺎ ﺑﻪ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺑﻠﻮغ ﺑﺮﺳﻨﺪ، ﺑﺪﯾﻦ ﺗﺮﺗﯿﺐ ﺑﺮای اﻧﺠﺎم آزﻣﺎﯾﺶ از ﺷﺘﻪﻫﺎی ﻫﻢ ﺳﻦ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ. در ﻓﺎﺻﻠﻪ زﻣﺎنی 24 ﺳﺎﻋﺖ ﺑﻌﺪ از آﻟﻮده ﮐﺮدن ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺑﻪ ﺷﺘﻪ، ﺑﺮای اطمینان از وﺟﻮد ﺷﺶ عدد ﺷﺘﻪ روی آنﻫﺎ ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺑﻪ دﻗﺖ بررسی ﺷﺪﻧﺪ. در ﺻﻮرتی ﮐﻪ ﺗﻌﺪاد ﺷﺘﻪﻫﺎ ﺑﻪ ﻫﺮ دلیلی ﮐﻢﺗﺮ از ﺷﺶ ﻋﺪد ﺑﻮد ﺗﻌﺪاد آنﻫﺎ ﺑﺎ ﮔﺬاﺷﺘﻦ ﺷﺘﻪ ﺟﺒﺮان شد. ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺑﺎ ﻃﻠﻖﻫﺎی ﺷﻔﺎف ﺑﺎ ﻗﻄﺮ 5/12و ارﺗﻔﺎع 34 ﺳﺎنتیﻣﺘﺮ ﮐﻪ در اﻧﺘﻬﺎی آن ﺗﻮری ظریفی ﻗﺮار داده ﺷﺪه ﺑﻮد ﭘﻮﺷﯿﺪه ﺷﺪﻧﺪ تا از فرار شته‌ها جلوگیری به عمل آید. برای یکسان سازی شرایط رشد، گیاهان تیمارهای بدون شته نیز توسط طلق‌های مشابه پوشیده شدند. ﺑﻌﺪ از ﮔﺬﺷﺖ 15 روز از آلوده کردن گیاهان به شته، ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺑﻪ آرامی از سطح ﺑﺴﺘﺮ ﮐﺸﺖ ﺑﺮﯾﺪه ﺷﺪﻧﺪ و ﺷﺘﻪﻫﺎی روی آنﻫﺎ جمع­آوری و در ﻇﺮوف محتوی الکل اتیلیک 75% رﯾﺨﺘﻪ ﺷﺪﻧﺪ  (Xie et al., 2014).

سنجش فاکتورهای رشدی گیاه: فاکتورهای رﺷﺪ ﮔﯿﺎه از جمله ارتفاع گیاه، ﺗﻌﺪاد ﺑﺮگﻫﺎ، سطح برگ چهارم از ﭘﺎئین ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﺷﺎﺧﺺ سطح ﺑﺮگ ﮔﯿﺎه، وزنﺗﺮ رﯾﺸﻪ و وزنﺗﺮ اﻧﺪام ﻫﻮاﯾﯽ ﮔﯿﺎه اﻧﺪازهﮔﯿﺮی ﺷﺪند. ارﺗﻔﺎع ﮔﯿﺎه توسط ﺧﻂﮐﺶ ﺑﺎ دﻗﺖ ١/٠ ﺳﺎنتیﻣﺘﺮ و ﭘﺲ از ﺑﺮش از ﻣﻨﻄﻘﻪ ﯾﻘﻪ ﮔﯿﺎه اندازه‌گیری شد. در ﻫﺮ ﮔﯿﺎه ﺑﺮگ ﭼﻬﺎرم از ﭘﺎئین ﺗﻮﺳﻂ قیچی قطع شد و ﺳﭙﺲ شکل آن روی ﮐﺎﻏﺬ ﺷﻄﺮنجی رﺳﻢ و ﻣﺴﺎﺣﺖ آن ﻣﺤﺎﺳبه شد. ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎی گیاهی ﭘﺲ از ﻣﻨﺠﻤﺪ ﮐﺮدن در ازت ﻣﺎﯾﻊ و ﻧﮕﻪداری در ﻓﺮﯾﺰر منهای C° 80 ﺟﻬﺖ اﻧﺪازهﮔﯿﺮی ﺳﺎﯾﺮ فاکتورها ﻣﺎﻧﻨﺪ رﻧﮕﯿﺰهﻫﺎی ﻓﺘﻮﺳﻨﺘﺰی ﺑﺮگ اﺳﺘﻔﺎده شدند (Prasad et al., 2004; Xie et al., 2014).

ﺳﻨﺠﺶ رﻧﮕﯿﺰهﻫﺎی ﻓﺘﻮﺳﻨﺘﺰی: برای ﺳﻨﺠﺶ رﻧﮕﯿﺰهﻫﺎی ﻓﺘﻮﺳﻨﺘﺰی ﺑﺮگ، محتوای ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ b، ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ a، ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ ﮐﻞ و ﮐﺎرﺗﻨﻮﺋﯿﺪﻫﺎ اﻧﺪازهﮔﯿﺮی شدند. روﻧﺪ کار ﺑﻪ اﯾﻦ ﺻﻮرت ﺑﻮد ﮐﻪ ٢/٠ﮔﺮم از ﺑﺎﻓﺖ ﺑﺮگ از ﻫﺮ ﮔﯿﺎه ﺑﺎ 15 ﻣﯿلیﻟﯿﺘﺮ اﺳﺘﻦ 80 درﺻﺪ ﺑﻪ ﺧﻮﺑﯽ سائیده ﺷﺪ ﺗﺎ ﺑﺎﻓﺖ ﺑﺮگ ﺑﺎ اﺳﺘﻦ ﻣﺨﻠﻮط شود. ﺳﭙﺲ ﻣﺤﻠﻮل بطور جداگانه در ﻟﻮﻟﻪﻫﺎی فالکن ﺑﺎ ﺣﺠﻢ 15 میلیﻟﯿﺘﺮ رﯾﺨﺘﻪ و در ﺳﺎﻧﺘﺮﯾﻔﯿﻮژ ﺑﻪ ﻣﺪت 20 دﻗﯿﻘﻪ در 9000 دور و در دﻣﺎی C° 9 ﻗﺮار داده شد. ﺳﭙﺲ ﺳﻨﺠﺶ ﺟﺬب محلول ﺣﺎﺻﻞ ﺑﺎ دﺳﺘﮕﺎه اسپکتروﻓﺘﻮﻣﺘﺮ CONc 50 CARY در ﻃﻮل ﻣﻮجﻫﺎی ٨/۶۴۶، ٢/٣۶۶ و740 ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ خوانده و ثبت شد. غلظت رنگیزه‌های کلروفیل و کارتنوئیدها از رابطه 1 محاسبه شد (Lichtenthaler, 1987).

رابطه 1:

)a(کلروفیل chla = 12.25 A_663.2 – 2.79 A_646.8

)b(کلروفیل chlb= 21.21 A_646.8 – 5.1 A_663.2

(کلروفیل کل) chlT= chla + chlb

(کاروتنوئید) car = (1000A₄₇₀ - 1.8 chla - 85.02 chlb )/198

اندازه گیری محتوی آب نسبی و درصد نشت یونی: ﻧﺸﺖ یونی ﺑﺎ ﺟﺪا ﮐﺮدن 2/0 ﮔﺮم از ﺑﺎﻓﺖ ﺑﺮگ ﮔﯿﺎﻫﺎن اندازه‌گیری شد. ﺑﺮگﻫﺎ ﭘﺲ از ﺷﺴﺘﺸﻮ ﺑﺎ آب دیونیزه برای ﺷﺴﺘﺸﻮی ﮔﺮد و ﻏﺒﺎر از سطح ﺑﺮگ، درون ﻟﻮﻟﻪهای فالکن ﺑﺎ ﺣﺠﻢ 15 ﻣﯿلیﻟﯿﺘﺮ ﻗﺮار داده شدند و 10 میلیﻟﯿﺘﺮ آب دیونیزه ﺑﻪ آنها اﺿﺎﻓﻪ شد. سپس ﺑﻪ ﻣﺪت ٢ ﺳﺎﻋﺖ درون ﺣﻤﺎم آب ﮔﺮم ﺑﺎ دﻣﺎیC° ٢٣ ﻗﺮار داده شدند. پس از گذشت این مّدت ﺑﺎ دﺳﺘﮕﺎه EC ﻣﺘﺮ میزان هدایت الکتریکی ﻣﺤﻠﻮل بر حسب میکروزیمنس ﺧﻮاﻧﺪه ﺷﺪ. ﺑﻌﺪ از آن ﻟﻮﻟﻪﻫﺎ در اﺗﻮﮐﻼو و اﯾﻦ ﺑﺎر در دﻣﺎی C° ١٢١ ﺑﻪ ﻣﺪّت 20 دﻗﯿﻘﻪ ﻗﺮار داده شدند. ﺑﻌﺪ از ﺧﻨﮏ ﺷﺪن ﻟﻮﻟﻪﻫﺎ و رﺳﯿﺪن ﺑﻪ دﻣﺎی C° 25 میزان هدایت الکتریکی ﻣﺤﻠﻮل دوباره ﺧﻮاﻧﺪه ﺷﺪ. ﺑﺎ ﮔﺬاﺷﺘﻦ اﻋﺪاد ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه در رابطه 2 درﺻﺪ ﻧﺸﺖ ﯾﻮنی ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪ (Ben Hamed et al., 2007).

رابطه 2:

درصد نشت یونی =

ﺗﺠﺰﯾﻪ و ﺗﺤﻠﯿﻞ آﻣﺎری: تحلیل دادهﻫﺎ ﺑﺎ ﻧﺮم اﻓﺰار SPSS IBM ﻧﺴﺨﻪ ٢٢ انجام شد. از آنجایی ﮐﻪ ﻫﻤﻪ دادهﻫﺎی ﺑﻪ دﺳﺖ آﻣﺪه ﺑﻪ ﺟﺰ ارتفاع گیاه، وزنﺗﺮ رﯾﺸﻪ و محتوی آب نسبی دارای ﺗﻮزﯾﻊ ﻧﺮﻣﺎل ﺑﻮدﻧﺪ، ﺑﺮای ﺗﺠﺰﯾﻪ و ﺗﺤﻠﯿﻞ آنﻫﺎ از آزﻣﻮن پارامتریک ﺗﺠﺰﯾﻪ وارﯾﺎﻧﺲ (ANOVA) اﺳﺘﻔﺎده شد. جهت نرمال سازی پراکنش دادهﻫﺎی ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ وزنﺗﺮ اﻧﺪام ﻫﻮاﯾﯽ ﮔﯿﺎه ﻧﯿﺰ ﭘﺲ از ﺗﺒﺪﯾﻞ ﺑﻪ ﺻﻮرت لگاریتم پایه 10 ﻣﻮرد ﺗﺠﺰﯾﻪ و ﺗﺤﻠﯿﻞ با آزﻣﻮن پارامتریک ﺗﺠﺰﯾﻪ وارﯾﺎﻧﺲ (ANOVA) و آزمون والد (Wald test) ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻨﺪ. داده‌های مربوط به ارتفاع گیاه، وزن تر ریشه و محتوی آب نسبی نیز توسط آزمون Generalized Linear Models با توزیع Gamma log link تجزیه و تحلیل شدند. ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦﻫﺎ ﺑﺎ آزﻣﻮن داﻧﮑﻦ، در سطح اﺣﺘﻤﺎل 5 درﺻﺪ اﻧﺠﺎم شد.

نتایج

نتایج کلی پژوهش نشان داد در چهار فاکتور ارتفاع گیاه، وزن تر ریشه، وزن تر ساقه و تعداد برگ­های گیاه، به خوبی تأثیر تنش زیستی شته بر تشدید تنش سنگین روی و نیکل معنی دار بوده است و جدول میانگین این چهار فاکتور ذکر شده در 8 کد تیمار طبق جدول تیمارها در جدول 4 ارائه شده است. در سایر فاکتورها، نمودارها به­صورت جدا بر اساس تأثیر جداگانه یا توام تنش روی و نیکل براساس 4 کد تیماری ارائه شده است.

تغییرات ارﺗﻔﺎع ﮔﯿﺎه: ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از جدول ﺗﺠﺰﯾﻪ وارﯾﺎﻧﺲ و جدول اثر متقابل تیمارها، اثر توام تیمارهای حاوی ﻓﻠﺰات روی و نیکل در گیاهان دارای شته اﺧﺘﻼف ﻣﻌنی­داری در ارﺗﻔﺎع ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ اﯾﺠﺎد ﮐﺮد (ﺟﺪول 2)؛ به­طوری ﮐﻪ ﺑﯿﺶﺗﺮﯾﻦ ارﺗﻔﺎع ﮔﯿﺎه ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺗﯿﻤﺎر ﺷﺎﻫﺪ (40 سانتی متر) و ﮐﻢﺗﺮﯾﻦ آن ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺗﯿﻤﺎر نیکل (35 سانتی متر) ﺑﻮد (شکل 1 و جدول 2). ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ روی ﮔﯿﺎه سبب ﮐﺎﻫﺶ معنی­دار ارﺗﻔﺎع ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ به میزان 13درصد شد (ﺟﺪول2 و شکل 2). ﺑﺮ ﻫﻢ ﮐﻨﺶ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﺑﯿﻦ ﺗﯿﻤﺎر ﻓﻠﺰات روی و نیکل و تنش ﺷﺘﻪ دارای اﺛﺮ معنی‌دار بود (ﺟﺪول 2). نتایج اثر متقابل بین تیمارها نیز در جداول 2 و 4 بیان شده و در این جدول ها، اثر متقابل بین مقادیر سمی روی و نیکل در حضور یا عدم حضور تنش زیستی شته، در سطح معنی دار 5 درصد معنی دار و قابل توجه بوده است (جداول 2 و 4)

ﺟﺪول 2- ﺗﺠﺰﯾﻪ وارﯾﺎﻧﺲ ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ و بررسی اثر متقابل ﺷﺎﺧﺺﻫﺎی ارتفاع گیاه، وزن تر ریشه و محتوی آب نسبی در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ ﺗﺤﺖ ﺗأﺛﯿﺮ ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی روی و نیکل در ﺣﻀﻮر و ﻋﺪم ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ ﮔﻠﺮﻧﮓ، اعداد تیره و دارای علامت * در سطح معنی دار 5 درصد دارای تفاوت معنی‌دار هستند.

Table 2- Analyses of variance for plant height, root fresh weight and relative water content of safflower plant treated by Ni and Zn in the presence and absence of safflower aphids. Bold numbers indicate significant differences at the level of 5%.

شکل 2- ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ارﺗﻔﺎع ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﺣﻀﻮر و ﻋﺪم ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ ﮔﻠﺮﻧﮓ، حروف غیر مشترک بیانگر معنی‌دار بودن (P<0.05) بر اساس آزمون دانکن و خطوط بار نشان دهنده خطای استاندارد هستند.

Figure 2- Comparison for mean plant height of safflower in the presence and absence of safflower aphid. Different letters indicate significant difference based on Duncan post hoc test (P<0.05), Error bars show standard error (SE).

ﺗﻌﺪاد ﺑﺮگ ﮔﯿﺎه: ﺗﺠﺰﯾﻪ وارﯾﺎﻧﺲ و جدول مقایسه میانگین دادهﻫﺎ ﻧﺸﺎن دادند ﺗﻨﺶ ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی ﻓﻠﺰ روی و نیکل به حضور یا بدون شته اﺛﺮ معنی‌داری ﺑﺮ ﺗﻌﺪاد ﺑﺮگ ﮔﯿﺎه داشت (جداول 3 و 4)، ﺑﻪ ﮔﻮﻧﻪای ﮐﻪ ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی ﺣﺎوی ﻓﻠﺰ نیکل سبب ﮐﺎﻫﺶ معنی‌داری 15 درصد در ﺗﻌﺪاد ﺑﺮگﻫﺎی ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ ﺷﺪﻧﺪ (شکل 3). همچنین ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﺗﺠﺰﯾﻪ وارﯾﺎﻧﺲ ﻧﺸﺎن دادند ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ نیز بر رویﮔﯿﺎه، ﺑﻪ ﻃﻮر معنی‌داری سبب ﮐﺎﻫﺶ 20 درصدی ﺗﻌﺪاد ﺑﺮگ ﮔﯿﺎه نسبت به شاهد شد (ﺟﺪول 3 و شکل 3). مقایسه میانگین­ها نشان دادند تأثیر شته در حضور دو یون سمی سبب کاهش بیشتر و تشدید تنش فلز سنگین شد (جدول3 و4)

شکل 3- ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ تعداد برگ در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻓﻠﺰات روی و نیکل، حروف غیر مشترک بیانگر معنی‌دار بودن (P<0.05) بر اساس آزمون دانکن و خطوط بار نشان دهنده خطای استاندارد هستند.

Figure 3- Comparison for mean number of leaves of safflower plant treated by Ni and Zn. Different letters indicate significant difference based on Duncan post hoc test (P<0.05), Error bars show standard error (SE).

شکل 4- ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ تعداد برگ در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﺣﻀﻮر و ﻋﺪم ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ ﮔﻠﺮﻧﮓ، حروف غیر مشترک بیانگر معنی‌دار بودن (P<0.05) بر اساس آزمون دانکن و خطوط بار نشان دهنده خطای استاندارد هستند.

Figure 4- Comparison for mean number of leaves of safflower plant in the presence and absence of safflower aphid. Different letters indicate significant difference based on Duncan post hoc test (P<0.05), Error bars show standard error (SE).

وزنﺗﺮ رﯾﺸﻪ: مقایسه نتایج وزن تر ریشه به همراه سایر فاکتورهای رشد و نیز بررسی نتایج این فاکتور با نمونه­های تازه تحت تیمار نشان دادند تیمارهای حاوی عناصر روی و نیکل در حضور تنش ﺷﺘﻪ، اﺛﺮ معنی‌داری ﺑﺮ وزنﺗﺮ رﯾﺸﻪ داﺷﺘﻨﺪ (ﺟﺪاول 1و 4)، ﺑﻪ­ﻃﻮری ﮐﻪ ﺗﯿﻤﺎر نیکل سبب ﮐﺎﻫﺶ 35 درصدی و معنی دار وزنﺗﺮ رﯾﺸﻪ ﺷﺪ و اﺧﺘﻼف معنی‌داری ﺑﺎ شاهد ﻧﺸﺎن داد (شکل 5). همچنین ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ، سبب ﮐﺎﻫﺶ 26 درصدی معنی‌­دار وزنﺗﺮ رﯾﺸﻪ ﺷﺪ (شکل 5 و جدول 4). اﺛﺮ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﺑﯿﻦ ﺗﯿﻤﺎرهای حاوی ﻓﻠﺰات روی و نیکل و تنش ﺷﺘﻪ در ساقه، دارای اﺛﺮ ﻣﻌنی­دار قابل توجه بود و حضور شته در شرایط تنش روی و نیکل منجر به کاهش قابل توجه وزن تر ریشه شد و حساسیت گیاه در اینجا به تنش نیکل و ریشه بیشتر مشاهده شد (ﺟﺪاول 1و 4).

ﺟﺪول 3- ﺗﺠﺰﯾﻪ وارﯾﺎﻧﺲ ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ و بررسی اثر متقابل برخی ﺷﺎﺧﺺﻫﺎی رﺷﺪی و محتوای رنگیزه های فتوسنتزی در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ ﺗﺤﺖ ﺗأﺛﯿﺮ ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی روی و نیکل در ﺣﻀﻮر و ﻋﺪم ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ ﮔﻠﺮﻧﮓ.

Table 3- Analyses of variance for some growth parameters and photosynthetic pigments content of safflower treated by Ni and Zn in the presence and absence of safflower aphids.

ns، * و ** به ترتیب نشان‌دهنده عدم معنی‌داری و معنی‌داری در سطح احتمال 5 و 1 درصد است.

ns, * and **: Not significant, significant at 5% and 1% probability levels, respectively

ﺟﺪول 4- مقایسه ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ فاکتورهایی که تأثیر متقابل بین سه فاکتور شته، روی و نیکل بر آنها معنی دار بوده است. حروف لاتین غیر مشابه در هر ستون و فاکتور بیانگر اختلاف معنی دار بر اساس آزمون دانکن در سطح معنی دار 5 درصد است.

Table 4- Comparison of the average parameters on which the interaction between the three factors of aphid, zinc and nickel was significant. Non-similar Latin letters in each column and parameter indicate a significant difference based on Duncan's test at a significant level of 5%.

شکل 5- ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ وزن تر ریشه در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻓﻠﺰات روی و نیکل، حروف غیر مشترک بیانگر معنی‌دار بودن (P<0.05) بر اساس آزمون دانکن و خطوط بار نشان دهنده خطای استاندارد هستند.

Figure 5- Comparison for mean root fresh weight of safflower plant treated by Ni and Zn. Different letters indicate significant difference based on Duncan post hoc test (P<0.05), Error bars show standard error (SE).

شکل 6- ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ وزن تر ریشه در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﺣﻀﻮر و ﻋﺪم ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ ﮔﻠﺮﻧﮓ، حروف غیر مشترک بیانگر معنی‌دار بودن (P<0.05) بر اساس آزمون دانکن و خطوط بار نشان دهنده خطای استاندارد هستند.

Figure 6- Comparison for mean root fresh weight of safflower plant in the presence and absence of safflower aphid. Different letters indicate significant difference based on Duncan post hoc test (P<0.05), Error bars show standard error (SE).

وزن تر اندام‌های هوایی گیاه: بررسی جداول میانگین و اثر متقابل پس از نرمال­سازی داده­ها نشان دادند حضور شته بر تغییر فاکتور وزن تر اندام هوایی گیاه گلرنگ تحت تنش روی و نیکل تأثیر معنی دار داشت (جدول 4). به هر حال، تیمار با تنش عناصر روی و نیکل در حضور شته اﺛﺮ معنی‌داری ﺑﺮ وزن ﺗﺮ اندام‌های هوایی گیاه گلرنگ داشت و تنش غیر زیستی در حضور شته تشدید شد (ﺟﺪول4). حضور شته سبب کاهش معنی‌دار در حدود 15 درصد در این شاخص رشد نسبت به شرایط کنترل شد (ﺟﺪول 4، شکل 7). همچنین اﺛﺮ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﺑﯿﻦ ﺗﯿﻤﺎر ﻓﻠﺰات روی و نیکل و تنش ﺷﺘﻪ دارای اﺛﺮ ﻣﻌنی­دار ﻧﺒﻮد (ﺟﺪول 3).

شکل 7- ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ وزنﺗﺮ اندام‌های هوایی ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﺣﻀﻮر و ﻋﺪم ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ ﮔﻠﺮﻧﮓ، حروف غیر مشترک بیانگر معنی‌دار بودن (P<0.05) بر اساس آزمون دانکن و خطوط بار نشان دهنده خطای استاندارد هستند.

Figure 7- Comparison for mean aerial parts fresh weight of safflower plant in the presence and absence of safflower aphid. Different letters indicate significant difference based on Duncan post hoc test (P<0.05), Error bars show standard error (SE).

سطح برگ: ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی حاوی مقادیر سمی روی و نیکل به همراه تنش زیستی شته اﺛﺮ معنی‌داری ﺑﺮ اندازه سطح ﺑﺮگ ﮔﯿﺎه گلرنگ نداشتند (ﺟﺪول 3). ﺑﺮﻫﻢﮐﻨﺶ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﺑﯿﻦ دو ﺗﯿﻤﺎر ﻓﻠﺰات روی و نیکل و تنش ﺷﺘﻪ نیز اﺧﺘﻼف معنی‌داری را ﻧﺸﺎن ﻧﺪاد (ﺟﺪول 3).

محتوی آب نسبی برگ: ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی ﻓﻠﺰات روی و نیکل و نیز تنش زیستی شته اﺛﺮ معنی‌داری ﺑﺮ محتوی آب نسبی ﮔﯿﺎه نداشتند (ﺟﺪول 2). ﺑﺮﻫﻢﮐﻨﺶ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﺑﯿﻦ دو ﺗﯿﻤﺎر ﻓﻠﺰات روی و نیکل و ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ هم اﺧﺘﻼف معنی‌داری را ﻧﺸﺎن ﻧﺪاد (ﺟﺪول 2).

درﺻﺪ ﻧﺸﺖ ﯾﻮنی: ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺗﺠﺰﯾﻪ وارﯾﺎﻧﺲ داده‌های مربوط به ﻧﺸﺖ ﯾﻮنی ﻧﺸﺎن دادند ﺗﯿﻤﺎر گیاه با ﻓﻠﺰات روی و نیکل اﺛﺮ معنی‌داری ﺑﺮ اﯾﻦ ﺷﺎﺧﺺ داشت (ﺟﺪول 3)، ﺑﺪﯾﻦ ﺻﻮرت ﮐﻪ ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی دارای ﻓﻠﺰ نیکل سبب اﻓﺰاﯾﺶ معنی‌دار ﻧﺸﺖ ﯾﻮنی ﺷﺪﻧﺪ (شکل 8) و ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ سبب ﺗﻐﯿﯿﺮ در درﺻﺪ ﻧﺸﺖ ﯾﻮنی ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ ﻧﺸﺪ (ﺟﺪول 3). اﺛﺮ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﺑﯿﻦ ﺗﯿﻤﺎر ﻓﻠﺰات روی و نیکل و تنش ﺷﺘﻪ اﺛﺮ معنی‌داری نداشت (ﺟﺪول 3).

ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ ﮐﻞ: تیمار ﻓﻠﺰات روی و نیکل ﺗأﺛﯿﺮ معنی‌داری ﺑﺮ محتوای ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ ﮐﻞ برگ گیاهان تحت تیمار داشت (ﺟﺪول 3). ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ‌ﻫﺎ ﻧﺸﺎن دادند ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی دارای ﻓﻠﺰ نیکل منجر به ﮐﺎﻫﺶ معنی‌دار 58 درصدی در محتوای ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ ﮐﻞ ﮔﯿﺎه ﺷﺪه‌اﻧﺪ، ﺑﻪ ﻃﻮری ﮐﻪ ﺑﯿﺸﺘﺮﯾﻦ محتوای ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ ﮐﻞ در ﺗﯿﻤﺎر ﺷﺎﻫﺪ در حدود 40 میکرو گرم بر گرم وزن تر ﻣﺸﺎﻫﺪه شد. همچنین تیمار گیاه با فلز روی نیز سبب کاهش معنی‌دار کلروفیل کل شد (شکل 9). وﺟﻮد ﺷﺘﻪ ﺗأﺛﯿﺮ معنی‌داری ﺑﺮ اﯾﻦ ﺷﺎﺧﺺ ﻧﺪاﺷﺖ (ﺟﺪول 3). اﺛﺮ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﺑﯿﻦ ﺗﯿﻤﺎر ﻓﻠﺰات روی و نیکل و تنش ﺷﺘﻪ دارای اﺛﺮ معنی­دار ﻧﺒﻮد (ﺟﺪول 3).

ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ a: تیمار با ﻓﻠﺰات روی و نیکل ﺗﺎﺛﯿﺮ معنی‌داری ﺑﺮ ﺷﺎﺧﺺ ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ a داشت (ﺟﺪول 3)، ﺑﺪﯾﻦ ﺻﻮرت ﮐﻪ ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی دارای ﻓﻠﺰ نیکل سبب ﮐﺎﻫﺶ معنی‌دار 55 درصدی اﯾﻦ ﺷﺎﺧﺺ ﺷﺪﻧﺪ. بیشترین محتوای کلروفیل a در شاهد (27 میکروگرم بر گرم وزن تر) و کمترین آن در تیمارهای دارای نیکل بود. تیمار با روی نیز در حد بینابین قرار داشت (شکل 10). ﺣﻀﻮر شته سبب اﺧﺘﻼف معنی‌داری در اﯾﻦ ﺷﺎﺧﺺ ﻧﺸﺪ (ﺟﺪول 3). ﺑﺮ ﻫﻢ ﮐﻨﺶ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﺑﯿﻦ ﺗﯿﻤﺎر ﻓﻠﺰات روی و نیکل و تنش ﺷﺘﻪ دارای اﺛﺮ ﻣﻌنی‌داری نبود (ﺟﺪول 3).

شکل 8- ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ درصد نشت یونی در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻓﻠﺰات روی و نیکل، حروف غیر مشترک بیانگر معنی‌دار بودن (P<0.05) بر اساس آزمون دانکن و خطوط بار نشان دهنده خطای استاندارد هستند.

Figure 8- Comparison for mean percentage of ion leakage of safflower plant treated by Ni and Zn. Different letters indicate significant difference based on Duncan post hoc test (P<0.05), Error bars show standard error (SE).

شکل 9- ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ کلروفیل کل در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻓﻠﺰات روی و نیکل، حروف غیر مشترک بیانگر معنی‌دار بودن (P<0.05) بر اساس آزمون دانکن و خطوط بار نشان دهنده خطای استاندارد هستند.

Figure 9- Comparison for mean total chlorophyl of safflower plant treated by Ni and Zn. Different letters indicatesignificant difference based on Duncan post hoc test (P<0.05), Error bars show standard error.

ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ b: کاربرد تیمارهای حاوی روی و نیکل ﺗأﺛﯿﺮ معنی‌داری ﺑﺮ اﯾﻦ ﺷﺎﺧﺺ برگی داشت، ولی ﺣﻀﻮر ﺷﺘﻪ تغییری در این شاخص اﯾﺠﺎد ﻧﮑﺮد (ﺟﺪول 3). ﺑﯿﺶﺗﺮﯾﻦ محتوای ﮐﻠﺮوﻓﯿﻞ b در ﺗﯿﻤﺎر ﺷﺎﻫﺪ و ﮐﻢﺗﺮﯾﻦ آن در ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی دارای تنش نیکل ﻣﺸﺎﻫﺪه شد (شکل 11). تیمار با فلز روی نیز سبب کاهش معنی‌دار محتوای کروفیل b شد. اﺛﺮ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﺑﯿﻦ ﺗﯿﻤﺎر ﻓﻠﺰات روی و نیکل و تنش ﺷﺘﻪ دارای اﺛﺮ معنی­دار ﻧﺒﻮد (ﺟﺪول 3). تنش نیکل به تنهایی سبب کاهش 56 درصدی میزان این فاکتور برگ شد.

شکل 10- ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ محتوای کلروفیل a در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻓﻠﺰات روی و نیکل، حروف غیر مشترک بیانگر معنی‌دار بودن (P<0.05) بر اساس آزمون دانکن و خطوط بار نشان دهنده خطای ا هستند.

Figure10- Comparison for mean chlorophyl a of safflower plant treated by Ni and Zn. Different letters indicate significant difference based on Duncan post hoc test (P<0.05), Error bars show standard error (SE).

شکل 11- ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ محتوای کلروفیل b در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻓﻠﺰات روی و نیکل، حروف غیر مشترک بیانگر معنی‌دار بودن (P<0.05) بر اساس آزمون دانکن و خطوط بار نشان دهنده خطای استاندارد هستند.

Figure 11- Comparison for mean chlorophyl b of safflower plant treated by Ni and Zn. Different letters indicate significant difference based on Duncan post hoc test (P<0.05), Error bars show standard error (SE).

ﮐﺎرﺗﻨﻮﺋﯿﺪها: تیمار ﺑﺎ ﻓﻠﺰات روی و نیکل سبب ﺗأﺛﯿﺮ معنی‌داری ﺑﺮ محتوای ﮐﺎرﺗﻨﻮﺋﯿﺪهای ﻣﻮﺟﻮد در ﮔﯿﺎهان تحت تیمار شد (ﺟﺪول 3)، ﺑﻪ ﮔﻮﻧﻪای ﮐﻪ ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی دارای ﻓﻠﺰ نیکل سبب ﮐﺎﻫﺶ معنی‌داری در اﯾﻦ ﺷﺎﺧﺺ نسبت به شاهد ﺷﺪﻧﺪ (شکل 12). تیمار زیستی ﺷﺘﻪ ﺗﻔﺎوت معنی‌داری در ﺷﺎﺧﺺ ﻣﻘﺪار ﮐﺎرﺗﻨﻮﺋﯿﺪها ﻣﻮﺟﻮد در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ اﯾﺠﺎد ﻧﮑﺮد (ﺟﺪول 3). اﺛﺮ ﻣﺘﻘﺎﺑﻞ ﺑﯿﻦ ﺗﯿﻤﺎر ﻓﻠﺰات روی و نیکل و تنش ﺷﺘﻪ دارای اﺛﺮ معنی­دار ﻧﺒﻮد (ﺟﺪول 3). تیمار تنش زای نیکل توام با روی سبب کاهش 68 درصدی نسبت به گیاهان شاهد شد.

شکل 12- ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮات ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ محتوای کارتنوئید در ﮔﯿﺎه ﮔﻠﺮﻧﮓ در ﺗﯿﻤﺎرﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻓﻠﺰات روی و نیکل، حروف غیر مشترک بیانگر معنی‌دار بودن (P<0.05) بر اساس آزمون دانکن و خطوط بار نشان دهنده خطای استاندارد هستند.

Figure 12- Comparison for mean carotenoid of safflower plant treated by Ni and Zn. Different letters indicate significant difference based on Duncan post hoc test (P<0.05), Error bars show standard error (SE).

بحث

نتایج ارائه شده در جداول 2 و 3، اثر متقابل و همزمان تیمارها، تحلیل واریانس و مقایسه آنها بیانگر وجود تأثیر نیکل بر ارتفاع گیاه، تعداد برگ، وزن تر ریشه، درصد نشت یونی، محتوای رنگیزه‌های کلروفیلی و کارتنوئیدها بود؛ بدین گونه که نیکل منجر به کاهش تمامی این فاکتورها و افزایش درصد نشت یونی شد (جداول 2و 4، نمودار 1). تیمار گیاهان با مقادیر اضافی روی، بطور مستقیم اثری بر اغلب فاکتورهای گیاه گلرنگ نداشت و تنها اثر معنی‌دار این فلز بر روی محتوای رنگیزه‌های کلروفیلی بود. همچنین طبق جدول اثر متقابل تیمارها، وجود تنش زیستی شته سبب تاثیر منفی بر فاکتورهای رشدی گیاه گلرنگ شد. تغییرات ناشی از تیمار فلزات نیکل و روی را می‌توان این گونه توضیح داد که فلزات سنگین فرآیندهای متابولیکی را با ممانعت از عمل آنزیم‌ها کاهش می‌دهند (Amini & Amirjani, 2013). یکی از آسیب‌های بافتی مهم در گیاهانی که تحت تنش فلزات سنگین هستند، افزایش تولید گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) است (Callahan et al., 2005; Rabie, 2005; Mohammadhasani et al., 2020). نتایج پژوهش­های Khafi و همکاران (2022) نشان دادند با افزایش غلظت کلرید نیکل، طول اندام هوایی، وزن خشک اندام هوایی و ریشه و نیز محتوای آب نسبی کاهش نشان می­دهد. علاوه بر تأثیر نیکل بر فاکتورهای رشدی و فیزیولوژیک گیاه، تنش با این فلز سبب بوجود آمدن علائم ظاهری مانند کلروز و نکروز شدن برگ‌ها شد. این نتیجه با پژوهش Saeidi Sar و همکاران (2006) مطابقت دارد ؛ به­طوری که علائم سمیت نیکل از جمله نکروز و تشکیل لکه‌های قرمز متمایل به ­قهوه‌ای در سطح برگ‌های گیاه سویا بروز کرد و حتی در غلظت‌های یک میلی مولار نیکل اکثر برگ‌ها پژمرده شده و از بین رفتند. پژوهشگران دیگر نیز تأثیر تنش نیکل بر تغییرات فیزیولوژیک و بیان ژن­ها در مرکبات گزارش کردند.

فلز روی نقش مهمی در ساختار و راه‌اندازی بسیاری از فرآیندهای متابولیک گیاه دارد؛ امّا مانند سایر فلزات سنگین غلظت زیاد آن در خاک و در گیاه سبب عدم رشد طبیعی گیاه می‌شود (Mohammadhasani et al., 2020). در حالتی که غلظت روی در برگ بیش از ۴۰۰ میلی‌گرم در کیلوگرم وزن خشک گیاه باشد سبب بروز نقاط نکروزه روی برگ و در غلظت‌های بالاتر سبب مرگ گیاه می‌شود (Rion & Alloway, 2004). روی بر خلاف عناصری مانند آهن و مس در گیاهان تنها به صورت Zn²⁺ وجود دارد و در واکنش‌های ‌اکسید و احیا شرکت نمی‌کند (Vallee & Auld, 1990). عملکرد متابولیکی روی، براساس تمایل شدید آن برای تشکیل کمپلکس‌های چهار وجهی با عناصری مثل اکسیژن، نیتروژن و بویژه گوگرد در اسیدهای آمینه مانند سیستئین است، بنابراین عنصر روی در بسیاری از سیستم‌های آنزیمی گیاه نقش کاتالیزوری، فعال‌کنندگی و یا ساختمانی دارد (Broadley et al., 2007).

سازوکار تأثیر فلزات سنگین بر رنگیزه‌های فتوسنتزی ممکن است به چهار دلیل باشد؛ الف) فلزات سنگین جذب و انتقال سایر عناصر ضروری مانند Fe²⁺، Mn²⁺ و Zn²⁺ را مهار می­کنند و از این روش ظرفیت سنتز رنگدانه­ها در برگ‌ها تحت تأثیر قرار می‌گیرد (Gardea-Torresdey et al., 2004; Romero-Puertas et al., 2004). ب) با ورود فلزات سنگین و تجمع آنها داخل کلروپلاست ممکن است تنش‌های اکسیداتیو ایجاد شود که در نهایت سبب پراکسیداسیون کلروپلاست می‌شود (Hao et al., 2006; Seregin & Kozhevnikova, 2006). فلزات سنگین بطور مستقیم ساختار و عملکرد کلروپلاست‌ها را با اتصال به گروه‌های سولفیدریل آنزیم‌ها از هم گسیخته و در نهایت بیوسنتز کلروفیل را تحت تأثیر قرار می‌دهند (Srivastava et al., 2006). ثابت شده که فلزات سنگین حداقل در یکی از مراحل آنزیمی بیوسنتز کلروفیل تاثیرات مهار کنندگی مستقیم دارند (Singh, 1995).  

کاهش محتوای رنگیزه‌های کلروفیلی در اثر تنش ناشی از فلزات روی و نیکل ممکن است نتیجه ممانعت آنزیم‌های مسئول در بیوسنتز کلروفیل باشد (Manio et al., 2003; Prasad & Freitas, 2003; Zengin & Munzuroglu, 2005). فلزات سنگین به شدت سبب مهار فعالیت آنزیم­های مسیر بیوسنتز کلروفیل و کاهش تجمع کلروفیل می‌شوند (Ouzoundi et al., 1995; Prasad & Freitas, 2003). برخی دیگر از فلزات سنگین مانند کادمیوم با تداخل در فرآیند تولید پروتوکلروفیلید مانع تشکیل کلروفیل می شوند (Prasad et al., 2004). این کاهش فتوسنتز در رابطه با سایر فلزات نظیر سرب، مس و جیوه نیز گزارش شده است (Heckathorn et al., 2004; Kambhampati et al., 2005; Zengin & Munzuroglu, 2005; Amini & Amirjani, 2013). نتایج حاصل از این پژوهش نیز با نتایج سایر پژوهش­ها همخوانی دارد. به عنوان مثال Khatib و همکاران (2008) دریافتند با افزایش غلظت نیکل، محتوای کلروفیل برگ‌ها در گیاه جعفری کاهش می یابد (Khatib et al., 2008). هم­چنین Gadallah (1994) و Gaur Sharma & (1995) نیز به نتایج مشابهی در گیاه تیمار شده با نیکل رسیدند (Gadallah, 1994; Sharma & Gaur, 1995).Ranjbar و همکاران (2020) نیز به این نتیجه رسیدند مقادیر نیکل و سرب به کار رفته در آزمایش هرچند سبب کاهش طول گیاه، وزن گیاه و محتوای کارتنوئیدها نشدند، امّا محتوای کلروفیل (a، b و کل) بطور معنی‌داری کاهش یافت (Ranjbar et al., 2020). از سوی دیگر ثابت شده است کاربرد غلظت‌های پائین برخی فلزات مانند کادمیوم، سرب و نیکل می‌تواند سنتز کلروفیل را تسهیل کند (Nyitrai et al., 2003). از سوی دیگر، پژوهش­ها نشان دادند نیکل بر متابولیسم نیتروژن در گیاه نقش موثری دارد، به­طوری­که بررسی روی عکس العمل گوجه‌فرنگی و سویا نیز نتیجه فوق را تایید نموده است (Shimada & Ando, 1980).

تیمار گیاه گلرنگ با فلز نیکل، سبب کاهش ارتفاع و تعداد برگ در گیاهان تحت تیمار با این فلز شد. نیکل با تأثیر منفی روی ساختار و عملکرد ریشه و کاهش سطوح جذب کننده آب و املاح سبب کاهش جذب آب و ایجاد تنش خشکی ثانویه در گیاهان می‌شود (Parida et al., 2003)، که این نیز در نهایت سبب کاهش شاخص‌های رشدی گیاه مانند تعداد برگ می‌شود. کاهش سطح برگ در اثر کاربرد فلزات سنگین در برخی پژوهش­ها مشاهده شده است (Molas & Baran, 2004)، امّا در این پژوهش این گونه نبود.

در پژوهش حاضر، در اثر تیمار گیاهان با نیکل وزن تر ریشه کاهش یافت. افزایش نیکل در گیاه سبب تغییر در ساختار غشای سلول‌های ریشه، کاهش سطوح جذب کننده آب و کاهش فرآیند فتوسنتز می‌شود که در نهایت منجر به کاهش رشد و وزن اندام‌های گیاه می‌شود (Sharma & Madhulika, 2005; Fuentes et al., 2007). پژوهش­ها نشان دادهند کاهش بیومس گیاهان در اثر نیکل ناشی از تغییرات فرآیندهای متابولیکی القا شده توسط فلز نیکل و کاهش محتوای آب است (Pourakbar & Ebrahimzade, 2014). برخی دیگر از پژوهش­ها نیز بیانگر کاهش زیست توده گیاه در اثر فلزات سنگین از جمله نیکل بوده‌اند (Parida et al., 2003; Molas & Baran, 2004; Papazoglou et al., 2005; Fuentes et al., 2007; Khatib et al., 2008; Pourakbar & Ebrahimzade, 2014; Fatemi & Esmaielpour, 2021).

یکی دیگر از معمول‌ترین علائم سمّیت فلز نیکل، افزایش نشت یونی است (Sharma & Madhulika, 2005). در این پژوهش تیمار گیاهان با فلز نیکل سبب افزایش معنی‌دار نشت یونی در گیاه گلرنگ شد. پژوهش­های دیگر نیز چنین نتیجه‌ای را تائید نموده‌اند، برای مثال Shaker-Kouhi و همکاران (2021) نشان دادند با افزایش غلظت نیکل در خاک، میانگین نشت یونی برگ جو به طور معنی‌داری افزایش یافت (Shaker-Kouhi et al., 2021). همچنین گزارش شده است که قرار گرفتن در معرض نیکل (50 میکرو مولار) منجر به افزایش نشت الکترولیت­ها در برگ گندم نسبت به تیمار شاهد می­شود (Gajewska et al., 2013). افزایش غلظت فلز نیکل در خاک سبب تخریب دیواره سلولی می‌شود و این تخریب منجر به افزایش تراوش الکترولیت می‌­شود (Azevedo et al., 2005). همچنین افزایش نشت یونی در معرض سطوح بالای نیکل ممکن است در نتیجه افزایش تشکیل گونه‌های اکسیژن فعال، افزایش پراکسیداسیون لیپید و در نتیجه آسیب غشای سلولی باشد (Baccouch et al., 1998). تنش زیستی توسط آفات و بیماری‌های گیاهی، اثرات منفی متفاوتی بر روی شاخص‌های رشدی و فیزیولوژیکی گیاه میزبان دارد (Mansouri et al., 2020). با توجه به پژوهش حاضر، وجود شته بر روی گیاه گلرنگ به عنوان یک تنش زیستی، سبب کاهش فاکتورهای رشدی و اثر منفی روی برخی فاکتورهای فیزیولوژیک گیاه شد. گیاهان همیشه در معرض حملة حشرات آفت هستند، به­طوری­که بیشترین خسارت را از این موجودات می‌بینند (Gullan & Cranston, 2014). حشرات به علت تغذیه از همة قسمت‌های گیاه و در همة مراحل رشدی، گیاهان را به سمت نابودی برده و منجر به کاهش رشد اندام‌های هوایی و ریشه‌ها، افزایش حساسیت گیاه به عوامل بیماری‌زا و کاهش توانایی رقابت گیاهان نسبت به سایر گیاهان می‌شوند (van Emden & Harrington, 2009; Mehrparvar et al., 2008; Blackman & Eastop, 2023). به­طور کلی نتایج این تحقیق نشان دادند اگر گیاه مورد نظر در شرایط بهینه رشد و تغذیه مناسب قرار گیرد، مقاومت بیشتری در هنگام بروز تنش زیستی مانند شته خواهد داشت و حضور تنش فلزات سنگینی مانند روی و نیکل سبب حساسیت بیشتری، از لحاظ رشد و فیزیولوژیک، در زمان حمله آفات و علف‌خواران می­شود. نتایج کلی پژوهش نشان دادند در چهار فاکتور ارتفاع گیاه، وزن تر ریشه، وزن تر ساقه و تعداد برگ­های گیاه به خوبی تأثیر تنش زیستی شته بر تشدید تنش سنگین روی و نیکل معنی دار بوده است.

نتیجه‌گیری کلی

نتایج حاصل از این پژوهش، بیانگر تأثیر معنی‌دار و توام عناصر نیکل، روی و نیز تنش زیستی شته بر ویژگی­های رشدی و فیزیولوژیک گیاه گلرنگ است که سبب کاهش زیست‌توده و عملکرد گیاهان گلرنگ نسبت به گیاهان شاهد و شرایط بهینه رشد گیاه شد. به­هرحال مقایسه آماری داده­های پژوهش نشان دادند تأثیر تنش زای عنصر نیکل از عنصر روی بر ایجاد حساسیت و کاهش رشد قابل توجه­تر بود و سبب حساسیت بیشتر گیاه گلرنگ به حمله و علف­خواری شته گلرنگ شد. همچنین در این شرایط، کاهش رشد گیاه و علائمی مانند کلروزگی و نکروزه شدن برگ‌ها نیز در اثر کاربرد مقادیر سمی نیکل نسبت به شاهد به خوبی مشاهده شد. بررسی اثر متقابل بین فاکتورهای آزمایش بر فاکتورهای سنجش شده نشان دادند اثر متقابل تیمار با فلزات سنگین و تنش زیستی شته بر فاکتورهای ارتفاع گیاه و تعداد برگ و سایر شاخص­های رشد معنی‌دار بود و این بدین معنی است که این دو تنش علاوه بر اثرات جداگانه خود دارای اثر توام و افزایشی بر این فاکتورهای رشد مهم بودند. وجود برخی عوامل تنش زای غیرزیستی فلزات سنگین، می تواند حساسیت پذیری گیاهان را به تنش های زیستی مانند علف­خواری و حمله آفاتی مانند شته را افزایش دهد و مقاومت و رشد گیاه را کاهش دهد. بنابراین در پژوهش حساسیت گیاهان زراعی مانند گلرنگ به آفات، باید به موضوع وجود یا عدم وجود و نیز اثر متقابل تنش های احتمالی مهمی مانند فلزات سنگین مورد بررسی قرار گیرد. بنابراین می توان با بررسی یا افزایش مقاومت گیاهان به تنش احتمالی فلز سنگین، افزایش مقاومت به آفات را در محیط­های آلوده افزایش داد و سبب کاهش استفاده از سموم کشاورزی در این زمینه شد. به عبارت دیگر با افزایش مقاومت گیاهان به تنش های محیطی احتمالی مانند سمّیت فلزات یا تنش های دیگر، مقاومت آنها به تنش های زیستی مانند شته نیز افزایش می­یابد. اِعمال تنش فلزات سنگین در این پژوهش به ویژه نیکل سبب کاهش رشد و افزایش حساسیت گیاه به تنش زیستی و گیاه خواری شته گلرنگ شد.

تشکر و قدردانی

این مقاله حاصل بخشی از یک پژوهش مربوط پایان‌نامه کارشناسی ارشد نویسنده اول می‌باشد که با حمایت مالی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان انجام شده است.