
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,607,763 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,199,698 |
بررسی تأثیر گلومالین در تثبیت ریشه ای سرب در گیاه شبدر همزیست با قارچ رایزوفاگوس ایرگولاریز | ||
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار | ||
مقاله 4، دوره 9، شماره 3، آذر 1398، صفحه 69-90 اصل مقاله (862.86 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejsms.2020.16109.1859 | ||
نویسندگان | ||
الهام ملک زاده* 1؛ ناصر علی اصغرزاد2 | ||
1دانش آموخته دکتری دانشگاه تبریز و استادیار گروه علوم خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، | ||
2استاد گروه علوم خاک، دانشگاه تبریز | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: تثبیت فلزهای سمی در ریشه گیاهان مایکوریزی از جمله ساز وکارهای حفاظتی قارچ مایکوریزا همزیست در پاسخ به تنش فلزی است. نقش گلومالین به عنوان گلیکوپروتئین اختصاصی دیواره هیف و اسپور قارچهای آربوسکولار مایکوریزا (Arbuscular Mycorrhizal Fungi) در ناپویایی فلزهای سمی و کاهش پیامدهای تنش بر گیاه میزبان میتواند قابل ملاحظه باشد. با این پیشفرض هدف این مطالعه بررسی نقش گلومالین تولیدی توسط قارچ رایزوفاگوس ایرگولاریز همزیست با گیاه شبدر در تثبیت ریشهای سرب بود. مواد و روشها: آزمایشی گلدانی در آرایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی شاکل دو فاکتور قارچ (با و بدون قارچ Rhizophagus irregularis) و سطوح سرب (0، 150، 300 و 450 میکرومولار Pb+2) در پنج تکرار طراحی گردید. جهت استخراج گلومالین، نمونههای ریشه با بافر سیترات سدیم 50 میلیمولار (8=pH) به مدت یک ساعت در دمای C˚ 121 و طی سه چرخه پی در پی اتوکلاو شدند. غلظت گلومالین در عصاره استخراجی با استفاده از روش الایزا توسط آنتیبادی مونوکلونال 11B32 تعیین گردید. بعد از رسوب گلومالین، مقدار سرب کمپلکس شده پس از هضم با اسید نیتریک غلیظ اندازهگیری شد. وزن خشک اندامهوایی و ریشه، درصد کلنیزاسیون ریشه، مقدار فسفر و سرب اندامهوایی و ریشه و کارآیی جذب، استخراج و انتقال سرب مورد ارزیابی قرار گرفت. یافتهها: با افزایش سطح سرب، وزن خشک اندامهوایی و ریشه گیاهان مایکوریزی و غیرمایکوریزی کاهش یافت. وزن خشک اندامهوایی و ریشه در سطوح 150، 300 و 450 میکرومولار سرب، به ترتیب کاهش 2/11، 9/12، 3/18 و 5/7، 1/18 و 7/36 درصدی نسبت به سطح صفر سرب داشتند. وزن خشک اندامهوایی و ریشه در گیاهان مایکوریزی به ترتیب 9/24 و 2/34 درصد بیشتر از گیاهان غیرمایکوریزی بود. اثر قارچ بر جذب فسفر اندامهوایی و ریشه معنیدار گردید، جذب فسفر اندامهوایی و ریشه در گیاهان مایکوریزی به ترتیب 2/32 و 8/45 درصد بیشتر از گیاهان غیرمایکوریزی بود. سرب جذب شده در اندامهوایی و ریشه در سطوح مختلف سرب و در گیاهان مایکوریزی به طور معنیداری بیشتر از گیاهان غیرمایکوریزی بود. بیشترین مقدار جذب سرب در اندامهوایی و ریشه، در تیمار مایکوریزی سطح 450 میکرومولار سرب بود که افزایش 5/46 و 7/80 درصدی نسبت به تیمار غیرمایکوریزی در این سطح داشتند. در سطوح 150، 300 و 450 میکرومولار سرب، کارآیی جذب گیاهی سرب در گیاهان مایکوریزی افزایش 00/8، 5/14 و 2/49 درصدی نسبت به گیاهان غیرمایکوریزی داشت. اثر سطوح مختلف سرب بر کارایی استخراج و انتقال گیاهی سرب معنیدار شد. با افزایش سطح سرب کارآیی استخراج گیاهی افزایش یافت، بهطوری که سطح 450 میکرومولار نسبت به سطح 150 و 300 میکرومولار افزایش 3/69 و 8/27 درصدی داشت. با افزایش غلظت سرب، از کارایی انتقال گیاهی سرب از ریشه به اندامهوایی کاسته شد. درصد کلنیزاسیون ریشه با افزایش غلظت سرب تا سطح 300 میکرومولار سرب افزایش و سپس در سطح 450 میکرومولار کمی کاهش یافت، اما از نظر آماری تفاوت معنیدار بین سطوح 150، 300 و 450 میکرومولار سرب وجود نداشت. با افزایش غلظت سرب، تولید گلومالین ریشه و مقدار سرب تثبیت شده توسط آن نیز به طور معنیداری افزایش یافت. نتیجهگیری: کلنیزاسیون ریشه گیاه شبدر با قارچ رایزوفاگوس ایرگولاریز منجر به بهبود رشد و تغذیه فسفری گیاهان مایکوریزی نسبت به گیاهان غیرمایکوریزی در شرایط تنش سرب شد. جذب سرب در ریشه گیاه شبدر بیشتر از اندامهوایی بود، بنابراین، گیاه شبدر در تثبیت ریشهای سرب نقش مؤثرتری داشت. همچنین مقدار سرب ریشه در گیاهان مایکوریزی بیشتر از گیاهان غیرمایکوریزی بود که میتواند به دلیل تثبیت سرب در ساختارهای قارچی ریشه باشد. افزایش تولید گلومالین در ریشههای مایکوریزی به عنوان ترکیب اصلی و مؤثر دیواره اسپور و هیف قارچ نقش مهم و کلیدی در تثبیت ریشهای سرب در گیاهان مایکوریزی ایفا میکند. | ||
کلیدواژهها | ||
الایزا؛ تثبیت زیستی؛ زیست پالایی؛ فلز سمی؛ قارچ AM | ||
مراجع | ||
1.Andrade, S.A.L., Abreu, C.A., de Abreu, M.F., and Silveira, A.P.D. 2004. Influence of lead addition on arbuscular mycorrhiza and Rhizobium symbioses under soybean plants. Applied Soil Ecology. 26: 2. 123-131.
2.Audet, P., and Charest, C. 2006. Effects of AM colonization on ‘wild tobacco’ grown in zinc contaminated soil. Mycorrhiza. 16: 4. 277-283.
3.Barber, S.A. 1984. Soil Nutrient Bioavailability. A Mechanistic Approach. John Wiley and Sons, New York, USA. 398p.
4.Chen, X., Wu, C., Tang, J., and Hu, S. 2005. Arbuscular mycorrhizae enhance metal lead uptake and growth of host plants under a sand culture experiment. Chemosphere. 60: 5. 665-671.
5.Cottenie, A. 1980. Methods of Plant Analysis. In: Soil and Plant Testing. FAO Soils Bulletin, NO 38/2, Pp: 94-100.
6.de Andrade, S.A.L., da Silveira, A.P.D., Jorge, R.A., and de Abreu, M.F. 2008. Cadmium accumulation in sunflower plants influenced by arbuscular mycorrhiza. Inter. J. Phytoremed. 10: 1-13.
7.de Souza, L.A., de Andrade, S.A.L.,de Souza, S.C.R., and Schiavinato,M.A. 2012. Arbuscular mycorrhiza confers Pb tolerance in Calopogonium mucunoides. Acta Physiologiae Plantarum. 34: 2. 523-531.
8.Feddermann, N., Roger, F., Boller, T., and Elfstrand, M. 2010. Functional diversity in arbuscular mycorrhiza – the role of gene expression, phosphorous nutrition and symbiotic efficiency. Fungal Ecology. 3: 1-8.
9.Ferreira, A.S., Totola, M.R., Kasuya, M.C.M., Araujo, E.F., and Borges, A.C. 2005. Small heat shock proteins in the development of thermotolerance in Pisolithu ssp. J. Thermal Biol. 30: 8. 595-602.
10.Ferrol, N., Tamayo, E., and Vargas, P. 2016. The heavy metal paradox in arbuscular mycorrhizas: from mechanisms to biotechnological applications. J. Exp. Bot. 67: 22. 6253-6265.
11.Gadkar, V., and Rillig, M.C. 2006. The arbuscular mycorrhizal fungal protein glomalin is a putative homolog of heat shock protein 60. FEMS Microbiology Letters. 263: 93-101.
12.Garg, N., Singh, S., and Kashyap, L. 2017. Arbuscular mycorrhizal fungi and heavy metal tolerance in plants: An insight into physiological and molecular mechanisms. P 75-97, In: Varma, A., R. Prasad and N. Tuteja (eds.), Mycorrhiza-Nutrient Uptake, Biocontrol, Ecorestoration. Springer, Cham, Switzerland.
13.Gaur, A., and Adholeya, A. 2004. Prospects of arbuscular mycorrhizal fungi in phytoremediation of heavy metal contaminated soils. Current Science. 86: 528-534.
14.Giasson, P., Jaouich, A., Gagné, S., and Moutoglis, P. 2005. Phytoremediation of zinc and cadmium: A study of arbuscular mycorrhizal hyphae. Remediation. 15: 113-122.
15.Gil-Cardeza, M.L., Ferri, A., Cornejo, P., and Gomez, E. 2014. Distribution of chromium species in a Cr-polluted soil: presence of Cr(III) in glomalin related protein fraction. Science of the Total Environment. 493: 828-833.
16.Gohre, V., and Paszkowski, U. 2006. Contribution of the arbuscular mycorrhizal symbiosis to heavy metal phytoremediation. Planta. 223: 6. 1115-1122.
17.Gonzalez-Chavez, M.C., Carrillo-Gonzalez, R., Wright, S.F., and Nichols, K.A. 2004. The role of glomalin, a protein produced by arbuscular mycorrhizal fungi, in sequestering potentially toxic elements. Environmental Pollution. 130: 3. 317-323.
18.González-Guerrero, M., Melville, L.H., Ferrol, N., Lott, J.N.A., Azcón-Aguilar, C., and Peterson, R.L. 2008. Ultrastructural localization of heavy metals in the extraradical mycelium and spores of the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus intraradices. Can. J. Microbiol. 54: 2. 103-10.
19.Gupta, D.K., Nicolosa, F.T., Schetinger, M.R.C., Rossato, L.V., Pereira, L.B., Castro, G.Y., Srivastava, S., and Tri- pathi, R.D. 2009. Antioxidant defense mechanism in hy- droponically grown Zea mays seedlings under moderate lead stress. J. Hazard. Mater. 172: 479-484.
20.Hall, J.L. 2002. Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and toletance. J. Exp. Bot. 53: 366. 1-11.
21.Hammer, E.C., and Rillig, M.C. 2011. The Influence of different stresses on glomalin levels in an arbuscular mycorrhizal fungus- salinity increases glomalin content. PLoS One. 6: 12. 1-5.
22.Hildebrandt, U., Regvar, M., and Bothe, H. 2007. Arbuscular mycorrhiza and heavy metal tolerance. Phytochemistry. 68: 1. 139-146.
23.Hutchinson, J.J., Young, S.D., Black, C.R., and West, H.M. 2004. Determining uptake of radio-labile soil cadmium by arbuscular mycorrhizal hyphae using isotopic dilution in a compartmented-pot system. New Phytologist. 164: 3. 477-484.
24.Jankong, P., and Visoottiviseth, P. 2008. Effects of arbuscular mycorrhizal inoculation on plants growing on arsenic contaminated soil. Chemosphere. 72: 7. 1092-1097.
25.Janouskova, M., Pavlikova, D., Macek, T., and Vosatka, M. 2005. Arbuscular mycorrhiza decreases cadmium phytoextraction by transgenic tobacco with inserted metallothionein. Plant and Soil. 272: 29-40.
26.Jansa, J., Finlay, R., Wallander, H., Smith, F.A., and Smith, S.E., 2011. Role of mycorrhizal symbioses in phosphorus cycling. In: Phosphorus in action. Soil Biology. Springer, Berlin, Heidelbe, Pp: 137-168.
27.Kabata-Pendias, A. 2011. Trace Elements in Soils and Plants, 4td ed. CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, USA. 548p.
28.Kormanik, P.P., and McGraw, A.C. 1982. Quantification of vesicular-arbuscular mycorrhizae in plant roots. P 37-45, In: N.C. Schenck, (ed.), Methods and Principles of Mycorrhizal Research, American Phytopathological Society, Saint Paul, MN. 29.Liang, C., Li, T., Xiao, Y., Liu, M.L., Zhang, H.B. and Zhao, Z.W. 2009. Effects of inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi on maize grown in multi-metal contaminated soils. Inter. J. Phytoremed. 11: 8. 692-703.
30.Lingua, G., Franchin, C., Todeschini, V., Castiglione, S., Biondi, S., Burlando, B., Parravicini, V., Torrigiani, P., and Berta, G. 2008. Arbuscular mycorrhizal fungi differentially affect the response to high zinc concentrations of two registered poplar clones. Environmental Pollution. 153: 137-147.
31.Lombi, E., Wenzel, W.W., Gobran, G.R., and Adriano, D.C. 2001. Dependency of metals on indigenous and induced rhizosphere processes: A review. P 3-24, In: G.R. Gobran, , W.W. Wenzel and E. Lombi (eds.), Trace Elements in the Rhizopshere. CRC Press, Boca Raton, Florida.
32.Lopez, M.L., Peralta-Videa, J.R., Castillo-Michel, H., Martinez-Martinez, A., Duarte-Gardea, M., and Gardea-Torresdey, J.L. 2007. Lead toxicity in alfalfa plants exposed to phytohormones and ethylene diamine tetra acetic acid monitored by peroxidase, catalase and amylase activities. Environmental Toxicology and Chemistry. 26: 12. 2717-2723. 33.Millner, P.D., and Kitt, D.G. 1992. The Beltsville method for soilless production of vesicular arbuscular mycorrhizal fungi. Mycorrhiza. 2: 9-15.
34.Nayuki, K., Chen, B., Ohtomo, R., and Kuga, Y. 2014. Cellular imaging of cadmium in resin sections of arbuscular mycorrhizas using synchrotron micro X-ray fluorescence. Microbes and Environments. 29: 60-66.35.Nichols, K.A., and Wright, S.F. 2005. Comparison of glomalin and humic acid in eight native United State soils. Soil Science. 170: 12. 985-997.
36.Pawlowska, T.E., and Charvat, I. 2004. Heavy-metal stress and developmental patterns of arbuscular mycorrhizal fungi. Applied and Environmental Microbiology. 70: 11. 6643-6649.
37.Peer, W., Baxter, I., Richards, E., Freeman, J., and Murphy, A. 2005. Phytoremediation and hyperaccumulator plants. 14: P 299-340, In: M. Tamas and E. Martinoia (eds.), Topics in Current Genetics, Molecular Biology of Metal Homeostasis and Detoxification. Springer, Berlin.
38.Pellegrino, E., and Bedini, S. 2014. Enhancing ecosystem services in sustainable agriculture: biofertilization and biofortification of chickpea (Cicer arietinum L.) by arbuscular mycorrhizal fungi. Soil Biology and Biochemistry. 68: 429-439.
39.Pourmoradi, S., and Jafari, A.A. 2011. Evaluation of forage yield and quality traits in seven varieties of white clover grown in rangelands of Mazandaran province, Iran. Iran. J. Range Des. Res. 17: 4. 615-623. (In Persian) 40.Purin, S., and Rillig, M.C. 2008. Immuno-cytolocalization of glomalin in the mycelium of the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus intraradices. Soil Biology and Biochemistry. 40: 4. 1000-1003.
41.Rabie, G.H. 2005. Contribution of AM fungus to red kidney and wheat plants tolerance grown in heavy metal-polluted soil. Afric. J. Biotechnol. 4: 4. 332-345.
42.Rillig, M.C., and Steinberg, P.D. 2002. Glomalin production by an arbuscular mycorrhizal fungus, a mechanism of habitat modification? Soil Biology and Biochemistry. 34: 9. 1371-1374.
43.Rosier, C.L., Hoye, A.T., and Rillig, M.C. 2006. Glomalin-related soil protein: Assessment of current detection and qualification tools. Soil Biology and Biochemistry. 38: 8. 2205-2211.
44.Seregin, I.V., and Ivanov, V.B. 2001. Physiological aspects of cadmium and lead toxic effects on higher plants. Russ. J. Plant Physiol. 48: 4. 523-544.
45.Sheikh-Assadi, M., Khandan-Mirkohi, A., Alemardan, A., and Moreno-Jiménez, E. 2015. Mycorrhizal Limonium sinuatum (L.) mill. Enhances accumulation of lead and cadmium. Inter. J. Phytoremed. 17: 6. 556-562.
46.Smith, S.E., and Read, D.J. 1997. Mycorrhizal symbiosis, 2nd ed. Academic Press, San Diego, California. 605p.
47.Soleimani, M., Akbar, S., and Hajabbasi, M.A. 2011. Enhancing Phytoremediation Efficiency in Response to Environmetal Pollution Stress. P 1-14, In: H.K.N., Vasanthaiah, and D.M. Kambiranda (eds.), Plants and Environment, In Tech-Open Access Publisher.
48.Subramanian, K.S., Balakrishnan, N., and Senthil, N. 2013. Mycorrhizal symbiosis to increase the grain micronutrient content in maize. Austr. J. Crop Sci. 7: 7. 900-910.
49.Sudova, R., and Vosatka, M. 2007. Differences in the effects of three arbuscular mycorrhizal fungal strains on P and Pb accumulation by maize plants. Plant and Soil. 296: 77-83.
50.Vaidya, G.S., Rillig, M.C., and Wallander, H. 2011. The role of glomalin in soil erosion. Scientific World. 9: 9. 82-85.
51.Vogel-Mikuš, K., Drobne, D., and Regvar, M. 2005. Zn, Cd and Pb accumulation and arbuscular mycorrhizal colonization of pennycress Thlaspi praecox Wulf. (Brassicaceae) from the vicinity of a lead mine and smelter in Slovenia. Environmental Pollution.133: 2. 233-242.
52.Waling, I., Vark, W.V., Houba, V.J.G., and Vanderlee, J.J. 1989. Soil and plant analysis, a series of syllabi: Part 7- Plant Analysis Procedures. Wageningen Agricultural University, Netherlands. 53.Wang, F., Li, X., and Yin, R. 2005. Heavy metal uptake by arbuscular mycorrhizas of Elsholtzia splendens and the potential for phytoremediation of contaminated soil. Plant and Soil. 269: 225-232. 54.Wang, F.Y., Lin, X.G., and Yin,R. 2007. Inoculation with arbuscular mycorrhizal fungus Acaulospora mellea decrease Cu phytoextraction by maize from Cu-contaminated soil. Pedobiologia. 51:2. 99-109.
55.Wang, Z.H., Yuan, K., and Yang, L. 2013. Response of maize leaf proteins induced/modulated by AM mycorrhizal inoculation and (or) arsenic stress. China Agriculture Science. 46: 18. 3758-3767.
56.Wright, S.F., Franke-Snyder, M., Morton, J.B., and Upadhyaya, A.1996. Time-course study and partial characterization of a protein on hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi during active colonization of roots. Plant and Soil. 181: 2. 193-203.
57.Wright, S.F., and Upadhyaya, A. 1996. Extraction of an abundant and unusual protein from soil and comparison with hyphal protein from arbuscular mycorrhizal fungi. Soil Science.161: 575-586. 58.Wu, C., Chen, X., and Tang, J.2005. Lead accumulation in weed communities with various species. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 36: 13-14. 1891-1902.
59.Wu, S., Zhang, X., Chen, B., Wu, Z.,Li, T., Hu, Y., Sun, Y., and Wang,Y. 2016. Chromium immobilization by extraradical mycelium of arbuscular mycorrhiza contributes to plant chromium tolerance. Environmental and Experimental Botany. 122: 10-18.
60.Zhu, J., Zhang, C., and Lynch, J.P. 2010. The utility of phenotypic plasticity for root hair length for phosphorus acquisition. Functional Plant Biology. 37: 313-322.
| ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 379 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 254 |