بررسی پاسخ دو رقم جدید گوجه‌فرنگی به کاربرد برون‌زای لیگاندهای هیستیدین و مالات جهت کاهش تنش اکسیداتیو ناشی از سمیت همزمان مس و نیکل در محیط کشت هیدروپونیک

سمیت فلزات سنگینی مانند مس و نیکل، موجب القاء تنش اکسیداتیو در ارقام گوجه فرنگی می شود که به دلیل تولید رادیکالهای آزاد و آسیبهای غشاء پلاسمایی ناشی از مقادیر سمی مس و نیکل می باشد. هنگامی که اثرات منفی تنش اکسیداتیو بیش از توانایی سیستم مقاومت آنتی اکسیدانی باشد، گیاه دچار کاهش رشد و عملکرد می شود. در این پژوهش سعی شد تا تاثیر همزمان دو لیگاند هیستیدین و مالات بر بهبود رشد و کاهش تنش اکسیداتیو در دو رقم جدید گوجه فرنگی شامل کال جی و ارلی اوربانا تحت تنش همزمان مس و نیکل در شرایط استاندارد هیدروپونیک بررسی شود. 9 تیمار آزمایش پس از بهینه سازی حاوی غلظت های 150 و 300 میکرومولار مس و نیکل، 300 و 600 میکرومولار هیستیدین و 1 و 2 میلی مولار مالات در پایه ای از محلول هوگلند بودند. تیمارهای مذکور بر گیاهان کشت شده در سطح لوله فالکون 50 سی سی حاوی محلول هوگلند بدون بستر کشت در سه تکرار اِعمال شدند. پس از تیمار، پارامترهایی مانند رشد مورفولوژیک، میزان پروتئین کل، تغییر فعالیت آنزیم های کاتالاز و پراکسیداز، تجمع آب اکسیژنه، مالون دی آلدئید و غیره در هر دو رقم گیاه سنجش شدند. نتایج نشان داد که کاربرد همزمان 2 میلی مولار و 600 میکرومولار از لیگاندهای هیستیدین و مالات تاثیر معنی داری بر بهبود تنش اکسیداتیو بر ارقام گوجه فرنگی تحت تنش 300 میکرومولار نیکل و مس داشت. بطوریکه با افزودن لیگاندها در شرایط تنش، شاخص های اکسیدانی به میزان شاهد بهبود یافته که نشان از همبستگی بیشتر غشاء پلاسمائی و کاهش جذب و انتقال کاتیون های آزاد نیکل و مس دارد. علاوه بر این، رقم کال جی پاسخ نسبی بهتری از لحاظ شاخصهای رشد و اکسیدانی به لیگاندها، تحت شرایط تنش داد. به نظر می رسد لیگاندها با تاثیر فلزات سنگین آزاد بر فرآیندهای فیزیولوژیکی، مولکولی، فعالیت آنزیم ها و جایگزینی با عناصر تغذیه ای مقابله می کنند که پیشنهاد می شود این تاثیر لیگاندها در سطح مولکولی نیز مطالعه گردد.

Investigation of the response of two new tomato varieties to the use of exogenous histidine and malate ligands to reduce oxidative stress due to the simultaneous toxicity of copper and nickel in hydroponics culture media

The toxicity of heavy metals such as copper and nickel induces oxidative stress in tomato cultivars, due to the production of free radicals and damage to the plasma membrane due to toxic amounts of copper and nickel. When the negative effects of oxidative stress exceed the ability of the antioxidant resistance system, the plant decreases its growth and yield. In this research, we tried to study the simultaneous effect of two histidine and malate ligands on growth improvement and oxidative stress reduction in two new tomato cultivars including Cal J N3 and Early urbana under simultaneous stresses of copper and nickel in standard hydroponic conditions. 9 postoptimization treatments containing concentrations of 150 and 300 mu;M of copper and nickel, 300 and 600 mu;M of histidine and 1 and 2 mM of malate were in the base of Hoagland solution. The treatments were applied to plants cultivated at 50 ml Falcon tube containing Hoagland solution without culture medium in three replications. After treatment, parameters such as morphological growth, total protein content, changes in the activity of catalase and peroxidase enzymes, H2O2 accumulation, Malon dialdehyde and so on were measured in both cultivars. The results showed that the simultaneous use of 600 mu;M and 2 mM from histidine and malate ligands had a significant effect on oxidative stress improvement on tomato cultivars under 300 mu;M of nickel and copper stresses. Thus, by adding ligands in stress conditions, oxidant indices improved in comparison with control, indicating a greater correlation between plasma membrane and reduced absorption and transport of nickel and copper free cations. In addition, Cal j N3 cultivar gave a more significant relative response to growth and oxidation parameters of ligands under stress conditions. Ligands seem to be confronted by the influence of heavy metals on physiological, molecular, enzymatic activity and nutrient substitution, which it is suggested to study the effect of ligands on the molecular level.