مقایسه ویژگی‌های بیوشیمیایی دو گونه Pinus nigra و P. eldarica در خاک‌های آلوده اطراف مجتمع مس سرچشمه کرمان و خاک‌های کمتر آلوده منطقه کنتوئیه

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه اکولوژی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان

2 استاد، گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 استادیار، گروه، زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

در این پژوهش، از برگ دو گونه‌ی کاج تهران و کاج سیاه کاشته شده‌ در اطراف کارخانه مس سرچشمه به عنوان گیاهان منطقه آلوده نمونه برداری شد. از گیاهان باغ کنتوئیه (به فاصله 9 کیلومتری از کارخانه) نیز به عنوان منطقه شاهد نمونه برداری انجام شد. گیاهان دو منطقه از نظر میزان پارامتر‌های مختلفی نظیر رنگیزه‌های فتوسنتزی، ترکیبات فنلی کل، پروتئین‌ها و فعالیت آنزیم‌های کاتالاز، آسکوربات پراکسیداز، گایاکول پراکسیداز و پلی فنل اکسیداز مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند. هر دو گونه مقدار کلروفیل و کاروتنوئیدهای کمتری در منطقه اطراف کارخانه در مقایسه با منطقه شاهد نشان دادند. فعالیت اغلب آنزیم‌های آنتی اکسیدان در هردو گونه مورد مطالعه نیز در منطقه اطراف کارخانه بیشتر بود. بنابراین نتایج نشان از وجود شرایط تنش برای گیاهان منطقه اطراف کارخانه داشت که هر دو گونه با استفاده از پاسخ‌های آنتی اکسیدان و افزایش میزان ترکیبات فنلی و نیز مقدار پروتئین در گیاه کاج سیاه قادر به تحمل شرایط آلودگی منطقه می‌باشند.

کلیدواژه‌ها


امیر تیموری، س.،خلیلیان، ص.، امیرنژاد، ح. و محبی، ع. (1393). برآورد میزان بهینة اجتماعی گاز دی اکسید گوگرد منتشر‌شده از مجتمع مس سرچشمه و مالیات بهینه بر آن. تحقیقات اقتصادی. جلد چهارم. شماره 49. صفحات 97–77.

رضانژاد، ف.، قلی‌پور، ز.، علومی، ح. و منوچهری‌کلانتری، خ. (1394). واکنش ساختاری برگ دو گونه کاج (Pinus nigra و
P. eldarica) به فلزات سنگین (مطالعه موردی: کارخانه مس سرچشمه). مجله پژوهش‌های گیاهی، پذیرش چاپ.

شایسته‌فر، م.، شفیعی، ن.، شیرانی، ح.، رضایی، ع. و کارگر دیانتی، م. (1391). توزیع عناصر آرسنیک و سلنیوم در خاک‌های اطراف معدن مس سرچشمه کرمان. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). جلد 26. شماره سوم. صفحات544-533.

قطبی‌راوندی، ع.، قادریان، م. و اسماعیل‌زاده، ع. (۱۳۸۷). بررسی امکان استفاده از گیاهان بومی جهت زدودن آلودگی‌های فلزات سنگین در ناحیه معدنی مس سرچشمه کرمان. دومین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست، تهران. دانشگاه تهران، دانشکده محیط‌زیست.

Ali, M.B., Singh, N., Shohael, A.M., Hahn, E.J. and Paek, K.Y. (2006). Phenolics metabolism and lignin synthesis in root suspension cultures of Panax ginseng in response to copper stress. Plant Science. 171 (1):147-154.

Balsberg-Påhlsson, A.M. (1989). Effects of heavy-metal and SO2 pollution on the concentrations of carbohydrates and nitrogen in tree leaves. Canadian Journal of Botany. 67 (7):2106-2113.

Boularbah, A., Schwartz, C., Bitton, G., Aboudrar, W., Ouhammou A. and Morel J.L. (2006). Heavy metal contamination from mining sites in South Morocco: 2. Assessment of metal accumulation and toxicity in plants. Chemosphere. 63 (5):811-817.

Bradford, M.M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry. 72 (1):248-254.

Das, G.C., Kumar, K.B. and Mohanty, B. (2013).Effect of mercury and cadmium on the biochemical parameters of hydrilla plant. International Journal of Biological and Pharmaceutical Research. 7:58-67.

Demirevska-Kepova, K., Simova-Stoilova, L., Stoyanova, Z., Hölzer, R. andFeller, U. (2004).Biochemical changes in barley plants after excessive supply of copper and manganese. Environmental and Experimental Botany. 52 (3):253-266.

Dhindsa, R.S., Plumb-Dhindsa, P. and Thorpe, T.A. (1981).Leaf senescence: correlated with increased levels of membrane permeability and lipid peroxidation, and decreased levels of superoxide dismutase and catalase. Journal of Experimental Botany. 32 (1):93-101.

Egert, M. and Tevini, M. (2002). Influence of drought on some physiological parameters symptomatic for oxidative stress in leaves of chives (Allium eschoenoprasum). Environmental and Experimental Botany. 48 (1):43-49

Fletcher, R. and Kott, L.S. (1999). Phenolics and cold tolerance of Brassica napus. Proc 10th Int Rapeseed Congress GCIRC, Canberra, Australia.

Gao, S., Ouyang, C., Wang, S., Xu, Y., Tang, L. and Chen, F. (2008). Effects of salt stress on growth, antioxidant enzyme and phenylalanine ammonia-lyase activities in Jatropha curcas L. seedlings. Plant Soil Environment. 54 (9):374-381.

Guala, S.D., Vega, F.A. and Covelo, E.F. (2010). The dynamics of heavy metals in plant–soil interactions. Ecological Modelling. 221 (8):1148-1152.

Hou, W., Chen, X., Song, G., Wang, Q. and Chang, C.C . (2007).Effects of copper and cadmium on heavy metal polluted waterbody restoration by duckweed (Lemna minor). Plant Physiology and Biochemistry. 45 (1):62-69.

Hüttermann, A., Zommorodi, M. and Reise, K. (1999).Addition of hydrogels to soil for prolonging the survival of Pinus halepensis seedlings subjected to drought. Soil and Tillage Research. 50 (3):295-304.

Kar, M. and Mishra, D. (1976).Catalase, peroxidase, and polyphenoloxidase activities during rice leaf senescence. Plant Physiology. 57 (2):315-319.

Kärenlampi, S., Schat, H., Vangronsveld, J., Verkleij, J., van der Lelie, D., Mergeay, M. and Tervahauta, A. (2000).Genetic engineering in the improvement of plants for phytoremediation of metal polluted soils. Environmental Pollution. 107 (2):225-231.

Kord, B., Mataji, A. and Babaie, S. (2010). Pine (Pinus eldarica Medw.) needles as indicator for heavy metals pollution. International Journal of Environmental Science and Technology. 7 (1):79-84.

Kováčik, J. and Bačkor, M. (2007). Phenylalanine ammonia-lyase and phenolic compounds in chamomile tolerance to cadmium and copper excess. Water, Air, and Soil Pollution. 185 (1-4):185-193.

Kubo, A., Aono, M., Nakajima, N., Saji, H., Tanaka, K. and Kondo, N. (1999).Differential responses in activity of antioxidant enzymes to different environmental stresses in Arabidopsis thaliana. Journal of Plant Research. 112(3):279-290.

Lichtenthaler, H.K. (1987). Chlorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in Enzymology. 148: 350-382.

Liu, J.H., Nad,a K., Honda, C., Kitashiba, H., Wen, X.P., Pang, X.M. and Moriguchi, T. (2006). Polyamine biosynthesis of apple callus under salt stress: importance of the arginine decarboxylase pathway in stress response. Journal of Experimental Botany. 57 (11):2589-2599.

Liu, Y.J. and Ding, H. (2008). Variation in air pollution tolerance index of plants near a steel factory: Implication for landscape-plant species selection for industrial areas. WSEAS Transactions on Environment and Development. 4 (1):24-32.

Luna, C.M,. González, C.A. and Trippi, V.S. (1994).Oxidative damage caused by an excess of copper in oat leaves. Plant and Cell Physiology. 35 (1):11-15.

Manara, A. (2012). Plant responses to heavy metal toxicity. In:  Plants and heavy metals. Springer, pp 27-53.

Martins, L.L. and Mourato, M.P. (2006). Effect of excess copper on tomato plants: growth parameters, enzyme activities, chlorophyll, and mineral content. Journal of Plant Nutrition. 29 (12):2179-2198.

Michalak, A. (2006).Phenolic compounds and their antioxidant activity in plants growing under heavy metal stress. Polish Journal of Environmental Studies. 15 (4):523.

Mozaffarian, V. (1991).Plant Systmematics. Amir Kabir University Press,

Nakano, Y. and Asada, K. (1981).Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts. Plant and Cell Physiology. 22 (5):867-880.

Nighat, F. and Iqbal, M. (2000). Stomatal conductance, photosynthetic rate, and pigment content in Ruellia tuberosa leaves as affected by coal-smoke pollution. Biologia Plantarum. 43 (2):263-267.

Plewa, M.J., Smith, S.R. and Wagner, E.D. (1991).Diethyldithiocarbamate suppresses the plant activation of aromatic amines into mutagens by inhibiting tobacco cell peroxidase. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 247 (1):57-64.

Rabe, R. and Kreeb, K. (1979). Enzyme activities and chlorophyll and protein content in plants as indicators of air pollution. Environmental Pollution. 19 (2):119-137

Rao, D. and LeBlanc, F. (1966). Effects of sulfur dioxide on the lichen alga, with special reference to chlorophyll. Bryologist.10:69-75.

Rezanejad, F. (2009).Air pollution effects on structure, proteins and flavonoids in pollen grains of Thuja orientalis L.(Cupressaceae). Grana. 48 (3):205-213.

Sandalio, L., Dalurzo, H., Gomez, M., RomeroPuertas, M. and Del Rio, L. (2001). Cadmium‐induced changes in the growth and oxidative metabolism of pea plants. Journal of Experimental Botany. 52 (364):2115-2126.

Sawidis, T., Marnasidis, A., Zachariadis, G. and Stratis, J. (1995). A study of air pollution with heavy metals in Thessaloniki city (Greece) using trees as biological indicators. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 28 (1):118-124.


Schützendübel, A., Schwanz, P., Teichmann, T., Gross, K., Langenfeld-Heyser, R., Godbold, D.L. and Polle, A. (2001).Cadmium-induced changes in antioxidative systems, hydrogen peroxide content, and differentiation in Scots pine roots. Plant Physiology. 127(3):887-898.

Seregin, I. and Ivanov, V. (2001).Physiological aspects of cadmium and lead toxic effects on higher plants. Russian Journal of Plant Physiology. 48 (4):523-544.

Solecka, D. (1997).Role of phenylpropanoid compounds in plant responses to different stress factors. Acta Physiologiae Plantarum. 19 (3):257-268.

Stoeva, N. and Bineva, T. (2003).Oxidative changes and photosynthesis in oat plants grown in as-contaminated soil. Bulgarian Journal of Plant Physiology. 29 (1-2):87-95.

Takahama, U. and Oniki, T. (1997).A peroxidase/phenolics/ascorbate system can scavenge hydrogen peroxide in plant cells. Physiologia Plantarum. 101 (4):845-852.

Timperio, A.M., Egidi, M.G. and Zolla, L. (2008).Proteomics applied on plant abiotic stresses: role of heat shock proteins (HSP). Journal of Proteomics. 71 (4):391-411.

Verma, R,  Mahmooduzzafar, S.T. and Iqbal, M. (2006). Foliar response of Ipomea pes-tigridis L. to coal-smoke pollution. Turkish Journal Botany. 30:413-417.

Wani, P.A., Khan, M.S. and Zaidi, A. (2008). Effects of heavy metal toxicity on growth, symbiosis, seed yield and metal uptake in pea grown in metal amended soil. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 81 (2):152-158.