اثر سالیسیلیک اسید و سدیم نیترو پروساید بر رشد و محتوی عناصر ضروری گیاهچه‌های کلزای بهاره رقم PF تحت تنش نیکل

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان، گروه زیست شناسی، زنجان، ایران

2 به ترتیب استاد و دانشیار گروه زیست‎شناسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، تهران، ایران

چکیده

این پژوهش با هدف بررسی اثر سالیسیلیک اسید و سدیم نیترو پروساید بر رشد و محتوی عناصر ضروری گیاهچه‌های کلزا تحت تنش نیکل در مجتمع آزمایشگاهی واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی تهران انجام شد. برای این منظور اثر برهم کنش نیکل، سالیسیلیک اسید (SA) و سدیم نیترو‌‌ پروساید (SNP) به عنوان دهنده‌ی نیتریک اکسید (NO) در کلزای (Brassica napus L.) رقم PF بررسی گردید. گیاهچه‌های 21 روزه  به مدت ده روز در معرض غلظت‌هایی از نیکل (شاهد و5/0 میلی مولار)، SA (شاهد و2/0 میلی‎مولار) و SNP  (شاهد و2/0 میلی مولار) قرار گرفتند. علایم سمیت نیکل مانند کلروز و نکروز در برگ‌های گیاهچه‌های تحت تیمار نیکل مشاهده شد. تیمار با نیکل موجب کاهش وزن‌تر و خشک ریشه‌ها و اندام‌های هوایی شد. هم‎چنین محتوی عناصر معدنی (منیزیم، آهن، کلسیم، فسفر و پتاسیم) در ریشه‌ها و اندام‌های هوایی گیاهچه‌های کلزای تحت تیمار نیکل به شدت کاهش یافت. اما محتوی نیتروژن در ریشه‌های این گیاهچه‌ها افزایش و در اندام‌های هوایی کاهش یافت. تجمع نیکل در ریشه‌ها به مراتب بیشتر از بخش‌های هوایی گیاهچه بود. گیاهچه‌های تحت تنش نیکل که در معرض SA یا NO به‌ویژه SA + NO قرار گرفتند، در مقایسه با گیاهچه‌هایی که فقط تحت تاثیر تنش نیکل بودند، کاهش علایم سمیت و بهبود رشد را نشان دادند. در این گیاهچه‌ها SA یا NO و به‌ویژه برهم کنش این دو ماده موجب کاهش انتقال نیکل از ریشه به اندام‌های هوایی شده و محتوی عناصر معدنی را در تیمارهای نیکل افزایش دادند. این یافته‌ها نشان دادند که کاربرد SA یا NO به‌ویژه در حالت توام، با توقیف نیکل در ریشه‌ها و از طرف دیگر با بهبود تغذیه عناصر معدنی، به‌طور قابل توجهی موجب برطرف شدن اثر سمی نیکل در گیاهچه کلزا شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

essential elements content in spring canola seedlings cv. PF under nickel stress

نویسندگان [English]

  • Nader Kazemi 1
  • Ramazan Ali Khavari-Nejad 2
  • Taher Nejad-Sattari 2
1 Faculty Member of Department of Biology, Zanjan Branch, Islamic Azad University, Zanjan, Iran.
2 Professor and Associate Professor, respectively, Department of Biology, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

This research was performed in order to investigate the effect of salicylic acid and sodium nitroprusside on growth and essential elements content in spring canola under nickel stress in laboratory of Science and Research Branch, Islamic Azad University of Tehran. The interactive effects of nickel, salicylic acid (SA) and sodium nitroprusside (SNP) as a donor of nitric oxide (NO) were examined on canola (Brassica napus L. cv. PF) growth. 21-day old canola seedlings (cv. PF) were exposed to different concentrations of NiCl2 , 6H2O (0, 0.5 mM), SA (0, 0.2 mM) and SNP (0, 0.2 mM) for 10 days. Nickel toxicity symptoms such as chlorosis and necrosis were observed on leaves of Ni-treated seedlings. Treatment with Ni resulted in a decrease in fresh and dry weight of roots and shoots. Mineral elements content (Mg, Fe, Ca, P, K) extremely decreased in roots and shoots of Ni-stressed canola seedlings, while the content of N in these seedlings increased in roots and decreased in shoots. Ni was more accumulated in roots than in shoots. In Ni-stressed seedlings, application of SA or NO, especially SA+NO, improved the growth and decreased the toxicity symptoms as compared to Ni-treated seedlings. SA or NO, especially both together, considerably reduced root-to-shoot translocation of Ni and increased the content of mineral elements in roots and shoots of Ni-stressed seedlings. These results showed that SA or NO and in particular their combination, markedly reduced the toxic effects of nickel on canola seedlings by sequestration of Ni in roots and amelioration of mineral nutrition.                                                                                                   

کلیدواژه‌ها [English]

  • Brassica napus L
  • nickel toxicity
  • exogenous salicylic acid
  • nitric oxide
  • Mineral nutrition
Arasimowicz M, Floryszak-Wieczorek  J (2007) Nitric oxide as a bioactivesignalling molecule in plant stress responses. Plant Science 172: 876-887.

Drazic G, Mihailovic N (2005) Modification of cadmium toxicity in soybean seedlings by salicylic acid.       Plant Physiology 168: 511-517.

Gajewska E, Sklodowska M (2008) Differential biochemical responses of wheat shoots and roots to nickel       stress: antioxidative reactions and proline accumulation. Plant Growth Regulation 54: 179-188.

Gimeno-Garcia E, Andreu V, Boluda R (1996) Heavy metals incidence in the application of inorganic       fertilizers and pesticides to rice farming soil. Environmental Pollution 92: 19-25.   

Graziano M, Beligni MV, Lamattina L (2002) Nitric oxide improves internal iron availability in plants. Plant Physiology 130: 1852-1859.

Gunes A, Inal A, Alpaslan M, Eraslan  F, Bagci EG, Cicek N (2007) Salicylic acid induced changes on some physiological parameters symptomatic for oxidative stress and mineral nutrition in maize grown under salinity. Journal of Plant Physiology 164: 728-736.  

Horvath E, Szalai G, Janda T (2007) Induction of abiotic stress tolerance by salicylic acid signaling. Journal of Plant Growth Regulation26: 290-300.

Kazemi  N, Khavari-Nejad RA, Fahimi H, Saadatmand S, Nejad-Sattari T (2010) Effect of  exogenous      salicylic acid and nitric oxide on lipid peroxidation and antioxidant enzyme activities in leaves of Brassica napus L. under nickel strees. Scientia Horticulturae 126: 402-407.

KitsonRE,MellonMG (1944) Colorimetric determination of P as molybdovanadato phosphoric acid.       Journal of Industrial and Engineering Chemistry 16: 379-383.

 Kovacik  J, Gruz  J, Hedbavny J, Klejdus B, Strnad M (2009) Cadmium and nickel uptake are differentially modulated by salicylic acid in Matricaria chamomilla  plants. Journal of Agricultural and Food Chemistry 57: 9848-9855.

Lamattina L, Garcia-Mata C, Graziano M, Pagnussat G (2003) Nitric oxide: the versatility of an extensive signal molecule. Annual Review of Plant Biology 54: 109-136.

Metwally A, Finkemeier I, Georgi M, Dietz KJ (2003) Salicylic acid alleviates the cadmium toxicity in barley seedlings. Plant Physiology 132: 272-281.

Murgia I, Delledonne M, Soave C (2002) Nitric oxide mediates iron-induced ferritin accumulation in       Arabidopsis. Plant Journal 30: 521-528.

Palmgren MG, Harper JF (1999) Pumping with plant P-type ATPases. Journal of Experimental Botany  50: 883-893.

Pandey N, Sharma CP (2002) Effect of heavy metals Co2+, Ni2+ and Cd2+ on growth and metabolism of cabbage. Plant Science 163: 753-758. 

Raskin I (1992) Role of salicylic acid in plants. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular       Biology 43: 439-463.

Rodriguez P, Torrecillas A, Morales MA, Ortuno MF, Sanchez-Bianco MJ (2005) Effects of NaCl salinity        and water stress on growth and leaf water relations of Asteriscus maritimus plants. Environmental and Experimental Botany 53: 113-123.

Ryan J, Estefan G, Rashid A (2001) Soil and plant analysis laboratory manual. Interaction Center for      Agricultural. Research in the Dry Areas. 172 pp.

Sagner S, Kneer P, Wanner G, Cosson JP, Numann BD, Zenk MH (1998) Hyperaccumulation, complexation and distribution of nickel in sebertia acuminate. Phytochemistry 47: 339-347.

Seregin IV, Kozhevnikova AD (2006) Physiological role of nickel and its toxic effects on higher plants.       Russian  Journal of Plant Physiology53: 257-277.

Shi Q, Zhu Z (2008) Effects of exogenous salicylic acid on manganese toxicity, element contents and         antioxidative system in cucumber. Environmental and Experimental Botany 63: 317-326.

Stearns JC, Shah S, Greenbery BM, Dixon DG, Glick BR (2005) Tolerance of transgenic canola  expressing 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase to growth inhibition by nickel. Plant Physiology and Biochemistry 41: 701-708.

Sun B, Jing  Y, Chen K, Song L, Chen F, Zhang L (2007) Protective effect of nitric oxide on iron deficiency-induced oxidative stress in maize (Zea maysL.). Journal of Plant Physiology 164: 536-543.

Weatherburn MV (1967) Phenol-hypochloride reaction for determination of ammonia. Analytical Chemistry 39: 971-974.   

Xiong J, An L, Lu H, Zhu C (2009) Exogenous nitric oxide enhances cadmium tolerance of rice by increasing pectin and hemicellulose contents in root cell wall. Planta 230: 755-765.

Xiong  J, Fu G, Tao L, Zhu C (2010) Roles of nitric oxide in alleviating heavy metal toxicity in plants.        Archives of Biochemistry and Biophysics 497: 13-20.  

Xu J, Wang W, Yin H, Liu X, Sun H, Mi Q (2010) Exogenous nitric oxide improves antioxidative capacity and reduces auxin degradation in roots of Medicago truncatula  seedlings under cadmium stress. Plant and Soil 326: 321-330.

Zhang Y, Han X, Chen X, Jin H, Cui X (2009) Exogenous nitric oxide on antioxidative system and ATPase activities from tomato seedlings under copper stress. Scientia Horticulturae 123: 217-223.        

Zhou ZS, Guo K, Elbaz AA, Yang ZM (2009) Salicylic acid alleviates mercury toxicity by preventing      oxidative stress in roots of Medicago sativa L. Environmental and Experimental Botany 65: 27-34.   

 Zornoza  P, Robles  S, Martin  N (1999) Alleviation of nickel toxicity by ammonium supply to sunflower        plants. Plant and Soil 208: 221-226.