اثرات تلقیح با قارچ‌ میکوریزا و ازتوباکتر بر رشد و پاسخ‌های اکسیداتیو گندم به تنش شوری و آلودگی کادمیم

در دهه‌های اخیر وقوع همزمان تنش شوری و فلزات سنگین در مناطق خشک و نیمه‌خشک روند افزایشی داشته و به تهدید فزاینده‌ای برای تولیدات کشاورزی و امنیت‌غذایی انسان تبدیل شده است. کادمیم به عنوان یک فلز سنگین به آسانی جذب گیاه شده و باعث ایجاد اختلال در فعالیت های فیزیولوژیکی گیاه می‌شود. بر این اساس، این آزمایش گلدانی با هدف بررسی اثر همزیستی با میکروارگانیسم‌های سودمند بر پاسخ ارقام گندم نان (روشن و بهار) و گندم دورم (یاواروس و بهرنگ) به‌ شوری در یک خاک آلوده به کادمیم، بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی اجرا گردید. تیمارهای آزمایشی شامل سه سطح شوری (شاهد، 75 و 150 میلی مولار کلرید سدیم در آب آبیاری) و 4 سطح تلقیح (عدم تلقیح، تلقیح با دو گونه قارچ میکوریزا شامل mosseae funneliformis و rhizophagus intraradices و تلقیح با باکتریazotobacter sp. بودند. تنش شوری موجب افزایش غلظت کادمیم اندام هوایی، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی، محتوای پرولین، پراکسید هیدروژن و پراکسیداسیون لیپیدی و کاهش وزن خشک اندام هوائی گردید. در ارقام متحمل (روشن و بهرنگ) نسبت به ارقام حساس (بهار و یاواروس) به شوری میزان افزایش غلظت کادمیم اندام هوایی در شرایط شور کمتر ولی میزان افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و محتوای پرولین بیشتر بود. در گیاهان گندم تلقیح شده با قارچ میکوریزا گونه mosseae f. ، گونه rh. intraradices و باکتریazotobacter sp. در مقایسه با گیاهان تلقیح نشده وزن خشک اندام هوائی (20، 12 و 7 درصد) و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی کاتالاز (22، 18 و 12 درصد)، پراکسیداز (39، 32 و 20)، آسکوربات پراکسیداز (64، 56 و 47 درصد) بالاتر و غلظت کادمیم اندام هوایی (24، 11 و 5 درصد) و پراکسیداسیون لیپیدی (14، 10 و 5 درصد) کمتر بود. در این تحقیق شور شدن خاک موجب افزایش غلظت کادمیم در گیاهان گندم گردید ولی تلقیح گیاهان با قارچ‌های میکوریزا و ازتوباکتر موجب فعال شدن سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی آنزیمی و کاهش پراکسیداسیون لیپیدی و جذب کادمیم از خاک گردید.

Effects of Inoculation with Mycorrhizal Fungi and Azotobacter on Growth and Oxidative Responses of Wheat to Salinity and Cadmium Stresses

In recent decades, the increasing trend of concurrent soil salinity and heavy metal stresses in arid and semiarid regions all over the world has become a serious threat for agricultural production and human food security. Cadmium (Cd), as a heavy metal, can be readily absorbed by plant roots, leading to disruptions in plant physiological and biochemical activities. A factorial pot experiment was carried out based on a completely randomized design with the aim of investigating the beneficial effects of root symbiosis with mycorrhizal fungi and azotobacter on the responses of two bread wheat (Roshan and Bahar) and two durum wheat (Yavarus and Behrang) cultivars grown in a naturally Cdcontaminated soil to salinity stress. Experimental factors were consisted of (1) irrigation water salinity in three levels including 0, 75 and 150 mM NaCl and (2) inoculation treatments in four levels including noinoculation as control, plus separate inoculation by Rhizophagus intraradices and Funneliformis mosseae mycorrhizal fungi and Azotobacter sp. bacteria. Salinity stress was observed to cause an increase in shoot Cd concentration, antioxidant enzymes activity and the levels of proline, hydrogen peroxide and malondialdehyde, while it decreased shoot dry weight. Under saline condition, the salt tolerant cultivars (Roshan and Behrang) showed a lower increase rate of shoot Cd concentration as compared to salt sensitive cultivars (Bahar and Yavarus), while they showed a higher increase rate of antioxidant enzymes and proline content. Wheat plants inoculated by F. mosseae, Rh. intraradices and Azotobacter sp. revealed a higher shoot dry weight (20, 12 and 7%, respectively) as well as higher activities of catalase (22, 18 and 12%), peroxidase (39, 32 and 20%) and ascorbate peroxidase (64, 56 and 47%) antioxidant enzymes, while a lower shoot Cd concentration (24, 11 and 5%) and lipid peroxidation activity (14, 10 an 5%) as compared to noninoculated plants. The results from this experiment showed that soil salinization increased cadmium concentration in wheat plants but the inoculation by mycorrhiza and rizobacter stimulated antioxidant enzyme defense system and reduced lipid peroxidation and cadmium absorption from soil.