تأثیر فاصله از منبع آلوده‌کننده هوا بر وضعیت تغذیه‌ای آهن در گیاه بارهنگ در شیراز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه خاکشناسی دانشگاه صنعتی اصفهان و عضو هیأت علمی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

2 استاد گروه خاکشناسی دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

آهن به عنوان یکی از عناصر غذایی ضروری کم­مصرف، نقش بسزایی در فعالیت آنزیم­های مهم آنتی­اکسیدان بر عهده داشته و از این طریق تحمل گیاه در برابر تنش­های محیطی را تحت تأثیر قرار می­دهد. از سوی دیگر، تنش­های محیطی از جمله آلودگی هوا با تغییر در فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان، وضعیت تغذیه­ای آهن گیاه را تغییر می­دهند. بنابراین هدف از پژوهش حاضر، بررسی تغییرات غلظت آهن و فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان مرتبط با آهن در گیاه بارهنگ با فاصله از منابع آلاینده هوا بود. گازهای حاصل از فعالیت پالایشگاه شیراز و ترافیک شهری میدان امام حسین به­عنوان منبع آلاینده هوا انتخاب شده و در فواصل مختلف از این دو مبداء از گیاه بارهنگ نمونه­برداری انجام گردید. غلظت آهن، روی، کلروفیل a و b، کاروتنوئیدها و فعالیت آنزیم­های کاتالاز و پراکسیداز برگ اندازه­گیری شد. نتایج نشان داد که با دورتر شدن از پالایشگاه، غلظت آهن در گیاه افزایش یافت بطوری­که در شهرک رکن­آباد (12 کیلومتری پالایشگاه)، 86/34 درصد و در باغ ملی (20 کیلومتری پالایشگاه)، 73/44 درصد افزایش غلظت آهن در مقایسه با گیاهان اطراف پالایشگاه مشاهده شد. همچنین با افزایش فاصله از پالایشگاه، غلظت کلروفیل گیاه نیز با یک روند صعودی همراه بود. فعالیت آنزیم­های کاتالاز و پراکسیداز در گیاه با فاصله از پالایشگاه افزایش یافت. در ارتباط با مسیر دوم، ترافیک شهری میدان امام حسین به­استثناء غلظت آهن، تغییرات مشخصی در غلظت کلروفیل و نیز فعالیت آنزیم­های کاتالاز و پراکسیداز گیاه با فاصله از مبدا آلودگی مشاهده نگردید که علت آن تغییرات نامنظم غلظت آلاینده­های هوا بدلیل تردد وسایل نقلیه در تمام طول این مسیر عنوان می­شود. هرچند عوامل مختلفی از جمله برخی ویژگی­های خاک ممکن است در این زمینه تأثیر گذار باشند اما با توجه به عدم وجود تفاوت بین خصوصیات خاک­ها بنابراین
می­توان نتیجه گرفت که ارتباط نزدیکی بین وضعیت تغذیه­ای آهن گیاهان بارهنگ و درجه آلودگی هوا وجود دارد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Impact of Distance from Air Pollution Source on Iron Nutritional Status of Plantago major L. in Shiraz City

نویسندگان [English]

  • V. Mohasseli 1
  • A. H. Khoshgoftarmanesh 2
  • H. Shariatmadari 2
چکیده [English]

As an essential micronutrients, iron (Fe) has significant effect on activity of antioxidant enzymes and thereby influences the crop tolerance to environmental stresses. On the other hand, environmental stresses, i.e. air pollution might modify Fe nutritional status of plants by affecting the activity of antioxidant enzymes. The purpose of this study was to investigate the changes in Fe concentration and activity of Fe-dependent antioxidant enzymes in leaves of Plantago major L.with distance from two major sources of air pollution in Shiraz city. Oil Refinery of Shiraz (ORS) and urban traffic of Imam Hossein square were selected as two major air pollutant sources in Shiraz city. Plant leaf samples were collected at different distances from the air pollutant sources. The concentrations of Fe, zinc (Zn), chlorophyll a and b, carotenoids, and activity of catalase and peroxidase in the leaves were measured. The results showed that Fe concentration in the plant leaves increased with distance from the ORS. Leaf Fe concentration was 34.86% and 44.73 % higher in the plants at the Rokn Abbad (12 km far from the ORS)  town and Melli garden (20 km far from the ORS), respectively, in comparison with those plants close to the ORS. Chlorophyll concentration increased with distance from the ORS. Activity of catalase and peroxidase was increased by distance from the ORS. For the second route, traffic of Imam Hossein square, leaf Fe concentration significantly increased with distance from the source of pollution while no regular trend was found for the changes in chlorophyll concentration and catalase and peroxidase activity. Although many factors including soil properties may be effective in this regard, considering the similarities observed in the characteristics of the studied soils, it can be concluded that there was a close relationship between the Fe nutritional status of Plantago major L. and intensity of air pollution. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Air pollutants
  • catalase
  • Fe concentration
  • peroxidase
  • Plantago major L

مراجع

  1. Agarwal, S., and V. Pandey. 2004. Antioxidant enzyme respones to NaCl stress in Cassia angustifolia. Biologia Plantarum. 48: 555- 560.
  2. Arnon, A. N. 1967.Method of extraction of chlorophyll in the plants. J. 23: 112- 121.
  3. Blakrishman, K. 2000. Peroxidase activity as an indicator of the iron deficiency banana. Indian J. Plant Physiol. 5: 389- 391.
  4. Britton, C., and A. C. Mehley. 1955. Assay of catalase and peroxidase. In: Colowick, S.P., Kaplan, N.O. (Eds.), Methods in Enzymology, vol. II. Academic press, New York, pp. 764–775.
  5. Coleman, J. S., H. A. Mooney, and J. N. Gorham. 1989. Effects of multiple stresses on radish growth and resource allocation I. Responses of wild radish plants to a combination of SO2 exposure and decreasing nitrate availability. Oecologia. 81, 124–131.
  6. Corpas, F. J., L. M. Sandalio, L. A. Del Rio, and R. N. Trelease. 1998. Copper-zinc superoxide dismutase is a constituent enzyme of the matrix of peroxisomes in the cotyledons of oilseed plants. New Phytologist. 138: 307- 314.
  7. Del Rio, L. A., J. M. Palma, L. M. Sandalio, F. J. Corpas, G. M. Pastori, P. Bueno, and E. Lopez-Huertas. 1996. Peroxisomes as a source of superoxide and hydrogen peroxide in stressed plants. Soc. Transac. 24: 434– 438.
  8. Iturbe-Ormaetxe, I., J. F. Moran, C. Arrese-Igor, Y. Gogorcena, R. V. Klucas, and M. Becana. 1995. Activated oxygen and antioxidant defenses in iron-deficient pea plants. Plant, Cell and Environ. 18: 421– 429.
  9. Jones, J. B. 1984. Plants. In: Williams, S. (ed.). Official methods of analysis of the association of official analytical chemists. pp: 38–64. Arlington, Virginia, USA.
  10. Khan, M. R., and M. W. Khan. 1994. Single and interactive effect of O3 and SO2 on Tomato. Exper. Bot. 34 (4): 461– 469.
  11. Kumar, M., M. Anjali, M. Narayan, S. Chaudhary, and K. Pal. 2012. Effect of sulphur dioxide on plant chlorophyll on the family of Brassicaceae. J. Pharm. Profes. Res. 3: 605- 609.
  12. Lombardi, L., L. Sebastiani, and C. Vitagliano. 2003. Physiological, biochemical, and molecular effects of in vitro induced Iron deficiency in Peach rootstock Mr.S 2/5. Plant Nutr. 26: 2149– 2163.
  13. Marschner, H. 1995. Mineral nutrition of higher plants. Academic Press London. pp. 313- 323.
  14. Radtke, K., R. W. Byrnes, P. Kerrigan, W. E. Antholine, and D. H. Petering. 1992. Requirement for endogenous iron cytotoxicity caused by hydrogen peroxide in Euglena gracilis. Marine Environ. Res. 34: 339– 343.
  15. Rahimizadeh, M., D. Habibi, H. Madani, G. N. Mohammadi, A. Mehraban, and A. M. Sabet. 2007. The effect of micronutrients on antioxidant enzymes metabolism in sunflower (Helianthus annus L.) under drought stress. Helia. 30: 167- 174.
  16. Rai, A., and K. Kulshreshtha. 2006. Effect of particulates generated from automobile emission on some common plants. Eco Education Division J. Food, Agric. Environ. 4 (1): 253– 259.
  17. Rajput, M., and M. Agrawal. 1994. Responses of soybean plants to sulphur dioxide at varying soil fertility regimes. Biotronics. 23, 81– 92.
  18. Renuga, G., and K. Paliwal. 1995. Detoxification of SO2 derivatives in chloroplasts of Hardwickia binata. Bios. 20 (1): 59– 68.
  19. Salama, Z. A. E., H. S. El-Beltagi, and D. M. El-Hariri. 2009. Effect of Fe deficiency on antioxidant system in leaves of three flax cultivars. Notulae Botanicae Horti AgrobotaniciCluj-Napoca. 37 (1): 122- 128.
  20. Shigeoka, S., T. Ishikawa, M. Tamoi, Y. Miyagawa, T. Takeda, and Y. Yabuta. 2002. Regulation and function of ascorbate peroxidase isoenzymes. Exp. Bot. 53: 1305- 1319.
  21. Singh, A., S. B. Agrawal, and D. Rathore. 2003. Growth responses of wheat (Triticum aestivum L. var. HD 2329) exposed to ambient air pollution under varying fertility regimes. Sci. Word J. 3, 799– 810.
  22. Singh, A., S. B. Agrawal, and D. Rathore. 2005. Amelioration of Indian urban air pollution phytotoxicity in Beta vulgaris by modifying NPK nutrients. Environ. Pollu. 34: 358- 395.
  23. Stocking, C. R. 1975. Iron deficiency and the structure and physiology of Maize chloroplasts1. Plant Physiol. 55: 626- 631.
  24. Sun, B., Y. Jing, K. Chen, L. Song, F. Chen, and L. Zhang. 2007. Protective effect of nitric oxide on iron deficiency-induced oxidative stress in maize (Zea mays ). J. Plant Physiol. 164: 536- 543.
  25. Swanepoel, J. W., G. H. J. Kruger, and P. D. R. Van Heerden. 2007. Effects of sulphur dioxide on photosynthesis in the succulent Augea capensis J. Ari. Environ. 70: 208– 221.
  26. Verma, M., and M. Agrawal. 2001. Response of wheat plants to sulfur dioxide and herbicide interaction at different fertility regimes. Indian Bot. Soc. 80: 67– 72.
پژوهش های خاک
دوره 30، شماره 3
آذر 1395
صفحه 295-304

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار