رفتار سیستم دفاع ضد اکسیدانی آنزیمی و غیرآنزیمی عصاره ریشه گیاه کنگر در مواجه با کادمیوم

سابقه و هدف: سیستم های دفاعی متعددی برای غلبه گیاهان در برابر تنش ها و به ویژه تنش حاصل از فلزات سنگین وجود دارد. برخی فلزات سنگین به عنوان بخشی از ترکیب های مهم رنگیزه ها و آنزیم ها هستند و از عناصر ضروری می باشند، در غلظت های بالاتر از نیاز فیزیولوژیک گیاهان برای گیاه سمی بوده ولی برخی دیگر از فلزات سنگین مانند کادمیوم و سرب به عنوان فلزات غیرضروری حتی در غلظت های پایین نیز آثار سمی روی گیاهان دارند و به همین علت این فلزات سنگین به عنوان عوامل تنش زا برای گیاهان محسوب می شوند. بر این اساس، بررسی آثار این فلزات بر فعالیت های آنزیم های اکسیدانی گیاه حائز اهمیت است. مواد و روش ها: در این تحقیق به منظور بررسی واکنش آنزیم های اکسیدانی و عوامل غیراکسیدانی در برابر تنش حاصل از کادمیوم، کنگر مورد نیاز پس از تهیه از کوهستان های کردستان در حضور بافر فسفات، ۷ pH و محلول ۰.۰۲ PMSF به عنوان مهارکننده پروتئازی هموژنیزه گردید و پس از انجام سانتریفوژ در دورهای g۳۰۰۰ و g ۱۵۰۰۰، محلول شفاف بالایی به عنوان عصاره خام و انجام سنجش های بعدی استفاده شد. در سنجش های انجام شده، اثر غلظت های مختلف کلریدکادمیوم (CdCl۲) بر محتوای پرولین، ترکیب های فنلی و فعالیت آنزیم های ضداکسیدان فنیل آلانین آمونیالیاز (PAL)، کاتالاز (CAT)، سوپراکسیددیسموتاز (SOD)، آسکوربات پراکسیداز (APX)، گایاکول پراکسیداز (GPX) و پلی فنل اکسیداز (PPO) ریشه کنگر سنجش گردید. این طرح در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار در ویال های محتوی ۳ میلی لیتر از عصاره ریشه کنگر با ۷ تیمار اجرا شد که در آن، گروه اول به عنوان شاهد بود که تنها در حضور آب مقطر تیمار گردید. گروه دوم در معرض CdCl۲ ۰.۲۵ میلی مولار، گروه سوم، چهارم، پنجم، ششم و هفتم به ترتیب در حضور ۰.۵، ۱، ۲، ۵ و ۱۰ میلی مولار به مدت ۱۰ دقیقه قبل از سنجش آنزیمی در دمای اتاق ۲۰ تا ۲۵ درجه و شرایط ۱۰ دقیقه نور طبیعی تیمار شدند. سپس میزان فعالیت یکایک آنزیم های آنتی اکسیدان، میزان پرولین و محتوای فنلی آن به طور جداگانه اندازه گیری و سنجش شد. در این تحقیق نیز در ابتدا نمودار پراکنش داده ها (فعالیت آنزیم یا پروتئین در مقابل سطوح مختلف Cd) رسم و بعد برای برازش داده ها از انواع معادلات رگرسیون خطی و غیرخطی استفاده شد. در گام بعدی با توجه به برازش بهترین نوع رابطه و نیز تجزیه وتحلیل نوع پاسخ فعالیت آنزیم های GPX، SOD، APX، پروتئین، پرولین و محتوای فنلی از تجزیه رگرسیون غیرخطی (مدل های توانی، هذلولی، نمائی مجانب و رشد مجانب) و برای بیان نحوه پاسخ فعالیت آنزیم های PPO، CAT و PAL به سطوح مختلف کادمیوم از مدل بتا استفاده شد. نتایج همه مدل ها حکایت از اثر تحریک کنندگی Cd روی آنزیم های مورد مطالعه بود. نتایج: نتایج تحقیق نشان داد که فعالیت همه آنزیم های SOD، APX، CAT، PPO، GPX و PAL و میزان پرولین و محتوای فنلی در نتیجه تیمار با کادمیوم به طور معنی دار افزایش یافت. با استفاده از پنج مدل رگرسیون غیرخطی، بیشترین فعالیت آنزیم APX در غلظت ۴.۶ میلی مولار (مدل نمایی مجانب)، آنزیم GPX در غلظت ۱۲.۳ میلی مولار (مدل های نمایی مجانب و رشد مجانب) و آنزیم SOD در غلظت ۱۴.۳ میلی مولار (مدل رشد مجانب) درون یابی گردید. ضمن اینکه بیشترین تولید پرولین و محتوای فنلی نیز در غلظت های ۱۳.۶ و ۱۴.۳ میلی مولار کادمیوم با بهره گیری از مدل نمایی مجانب و رشد مجانب به ترتیب حاصل شد. بیشترین فعالیت آنزیم PPO در غلظت ۸ میلی مولار، CAT در غلظت ۴.۸ میلی مولار و بیشینه فعالیت PAL نیز مربوط به غلظت ۴.۱ میلی مولار بود. نتایج نشان می دهند که کادمیوم به دلیل القای تنش اکسیداتیو و افزایش تولید رادیکال آزاد منجر به افزایش میزان محتوای پرولین، ترکیب های فنلی و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان ریشه کنگر می گردد و در ادامه تغییرات میزان فعالیت این آنزیم ها در طول رشد، نشان دهنده وجود سازوکار های تنظیمی آنزیمی در ریشه کنگر در برابر تنش فلزات سنگین مانند کادمیوم می باشد. سیستم دفاع آنتی اکسیدانی آنزیمی، پرولین و محتوای فنلی تولید شده نقش کلیدی در پاسخ گیاه ریشه کنگر به تنش فلز سنگین کادمیوم ایفاء می کنند. نتیجه گیری: نتایج بنشان داد که کادمیوم به دلیل القای تنش اکسیداتیو و افزایش تولید رادیکال آزاد منجر به افزایش میزان محتوای پرولین، ترکیب های فنلی و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان ریشه کنگر می گردد و در ادامه تغییرات میزان فعالیت این آنزیم ها در طول رشد، نشان دهنده وجود سازوکار های تنظیمی آنزیمی در ریشه کنگر در برابر تنش فلزات سنگین مانند کادمیوم می باشد و سیستم دفاع آنتی اکسیدانی آنزیمی، پرولین و محتوای فنلی تولید شده نقش کلیدی در پاسخ گیاه ریشه کنگر به تنش فلز سنگین کادمیوم ایفاء می کنند.

کلیدواژه ها:

آنزیم ، فلز سنگین ، ترکیب های فنلی ، کنگر