اثرات فلز سنگین جیوه بر برخی پاسخ‌های فیزیولوژیکی توتون

یکی از تنش ‌های غیرزیستی مهمی که روی گیاهان تاثیر منفی می‌ گذارد، تنش فلزات سنگین است. آلودگی خاک با فلزات سنگین با پیشرفت و توسعه صنایع و مصرف کودهای شیمیایی حاوی عناصر سنگین به عنوان یکی از دغدغه ‌های زیست محیطی عمده در جوامع بشری تبدیل شده است. جیوه یکی از فلزات سنگین و سمی است که سبب آلودگی زمین های زراعی می‌شود. تجمع جیوه در گیاهان، بسیاری از اعمال سلولی را مختل و رشد و نمو را متوقف می‌ سازد. در چنین شرایطی سیستم‌ های دفاعی آنزیمی و غیر آنزیمی گیاهان فعال می ‌شوند. سیستم ‌های دفاعی متعددی در فائق آمدن گیاهان در شرایط تنش زا با یکدیگر همکاری می نمایند. هدف این پژوهش بررسی اثر غلظت ‌های مختلف جیوه بر محتوای رنگیزه های فتوسنتزی و فعالیت سیستم ‌های دفاعی غیر آنزیمی در توتون (nicotiana tabacum) است. پس از کاشت گیاهان با شرایط یکسان در بستر هیدروپونیک و تغذیه گیاهان با محلول هوگلند تیمارهایی با غلظت های متفاوت نیترات جیوه (0.5، 1و3 میلی مولار) همراه با گروه شاهد و همگی در سه تکرار بر روی گیاهچه ‌ها اعمال گردید. پس از ده روز اعمال تیمار، گیاهان برای انجام آزمایش‌ ها برداشت شدند. نتایج نشان داد که توتون در مواجهه با تنش فلز سنگین جیوه به منظور حفظ فشار اسمزی داخلی از تجمع اسمولیت ‌هایی مانند پرولین و قندهای محلول کمک می ‌گیرد. در صورتی ‌که کاهش محتوای رنگیزه‌ های فتوسنتزی و افزایش میزان مالون ‌دی‌ آلدهید برگ‌ ها نشان ‌دهنده افزایش آسیب‌ های اکسیداتیو است. افزایش فعالیت آنتی اکسیدانی ‌های غیرآنزیمی توتون شامل آنتوسیانین، فنل، فلاونول و فلاونوئید در برگ ‌ها می‌تواند از سازو کارهای تحمل در برابر تنش فلز سنگین جیوه باشد.

The effects of heavy metal mercury on some physiological responsses in Nicotiana tabacum

One of the major abiotic stresses that negatively affects plants is the presence of heavy metals. Soil pollution with heavy metals, resulting from the industrial development and use of fertilizers containing heavy metals, has become a major environmental concern in human societies. Mercury is a toxic heavy metal that causes pollution in agricultural lands. Accumulation of Hg by plants may disrupt many cellular functions and block growth and development. Under such conditions, the enzymatic and nonenzymatic defense systems of plants are activated. Several defense systems are cooperating together in plants to cope with stressful situations. In this study, the effect of different concentrations of mercury on the photosynthetic pigments content and nonenzymatic defence systems in Nicotiana tabacum was studied. After planting the plants under the same conditions in the hydroponic medium and feeding the plants with Hoagland solution, treatments with different concentrations of mercury nitrate (0.5, 1 and 3 mM and a control group) were applied to the seedlings in three replications. Ten days after the application of the treatments, the plants were harvested and examined. The results showed that tobacco plants which had been exposed to heavy metal used the accumulation of osmolytes such as proline and soluble sugars in order to balance their osmotic pressure. The decrease in the amounts of photosynthetic pigments and increase in the levels of malondialdehyde in the leaves indicated the elevation of oxidative damage. Increased activity of nonenzymatic antioxidants in tobacco leaves, including anthocyanins, phenol, flavonols and flavonoids, can be interpreted as the mechanisms of resistance to heavy metal stress induced by mercury.