Skip to main content
SUPERVISOR
M.Hossein Ehtemam,Amirhossein Khoshgoftarmanesh,Majid Afyuni,Hossein Shariatmadari
محمدحسین اهتمام (استاد مشاور) امیرحسین خوش گفتارمنش (استاد راهنما) مجید افیونی مبارکه (استاد مشاور) حسین شریعتمداری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Vahid Mohasseli
وحید محصلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390

TITLE

Changes in Iron Concentration and Antioxidative Response of Plant to Air Pollution
As an essential micronutrient, iron (Fe) has significant effect on the 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. In fact, the antioxidants considered as the plant response to stresses, while they are dependent on Fe concentration in plants. To our knowledge, there is a lack of information on this regard. Therfore, the purpose of this study was to investigate the impact of air pollution on Fe nutritional status of plants. This study was conducted in two phases. The first phase was done in an open field to analyze the effects of air pollution caused by industry and traffic of vehicles on the plants iron status. In this part of the research considered two areas as infected areas and maple ( Acer negundo L.) and plantain ( Plantago major L.) were sampled as the test plants at different distances from the areas. The results showed by increasing the distance from Oil Refinery of Shiraz (ORS) Fe, Zn, chlorophyll concentration and enzymes activity of catalase (CAT) and peroxidase (POD) in the maple and plantain leaves increased. Our data support the hypothesis that the severity of Fe deficiency-induced chlorosis symptoms on maple and plantain leaves is associated with air pollution. In our study, CAT and POD activity showed a marked decrease in leaves of maple trees and plantain near the air pollutants sources. However, this decrease may not be a specific response to air pollution and it could be also due to lower Fe concentration in plant leaves. No regular pattern was observed for changes in the measured parameters with distance from the urban traffic of Imam Hossein square (AS), as another major source of air pollution in the studied region. This was due to irregular changes in the concentrations of air pollutants across the sampling pathway. 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 plants and intensity of air pollution. The second stage of the study was aimed to investigate how exposure to Sulfur dioxide (SO 2 ), as one of the major air pollutants, would affect plantain responses in a controlled environment. In this experiment, thirty days after seed germination, plants were unexposed or exposed to SO 2 (3900 ?g m -3 ). Fumigation with 3900 ?g m -3 O 2 was performed for 3 h daily for 3 days a week (alternate day) in a 100 × 70 × 70-cm traarent polythene chamber (0.25 mm) which ambient air was circulated by means of a fan. Half of the plants were non-supplemented and another half were supplemented with Fe as foliar application (3 g Fe L -1 in the form of FeEDDHA). Sulfur dioxide was provided by allowing a reaction of dilute sulfuric acid (10% H 2 SO 4 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ). Plant responses i.e., iron, zinc and total sulfur concentration, CAT and POD activity, chlorophyll a, b and carotenoids concentration and cell wall compounds were measured. Based on the results obtained, exposure to SO 2 , as one of the major gaseous air pollutants negatively affected Fe nutritional status and amplified Fe deficiency chlorosis in plantain. Also activity of CAT and POD enzymes increased under SO 2 pollution. Although effect of foliar application of Fe in increasing tht enzymes activity was higher than that of SO 2 . Chlorophyll a, b and carotenoids concentration reduced in the plants exposed to SO 2 . The reduction of chlorophyll concentration in the presence of SO 2 gas shows the degradation of chlorophyll molecule as a result of the production of H + and HSO 3 - ions in the cytoplasm. Exposure to SO 2 led to reduced cellulose (28.1 percentag) but enhanced lignin content of plant leaf cell wall. In contrast, application of Fe increased cellulose content (47.8%) of the leaf cell wall. Regardless of foliar application of Fe, the lignin content was higher in plants exposed to SO 2 in comparison with those unexposed to SO 2 .
آهن به عنوان یکی از عناصر غذایی ضروری کم مصرف، نقش بسزایی در فعالیت آنزیم های مهم آنتی اکسیدان بر عهده داشته و از این طریق تحمل گیاه در برابر تنش های محیطی را تحت تاثیر قرار می دهد. از سوی دیگر، تنش های محیطی از جمله آلودگی هوا با تغییر در فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدان، وضعیت تغذیه ای آهن گیاه را تغییر می دهند. در واقع این آنزیم ها از یکطرف پاسخ آنتی اکسیداتیوی گیاه به تنش ها هستند و از طرف دیگر وابسته به غلظت آهن گیاه می باشند. با توجه به اطلاعات بسیار کم در این زمینه، پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر آلودگی هوا بر وضعیت تغذیه ای آهن گیاه انجام شد. این پژوهش در دو مرحله اجرا شد. مرحله اول پژوهش بصورت میدانی و در فضای باز انجام شد و هدف از انجام آن، بررسی اثر آلودگی هوا ناشی از صنایع و تردد وسائل نقلیه بر وضعیت آهن گیاه بود. در این بخش از پژوهش دو منطقه پالایشگاه شیراز و میدان امام حسین (ع) بعنوان مناطق آلوده در نظر گرفته شد و در فواصل مختلف از این نقاط نمونه برداری از گیاهان افرا ( Acer negundo L.) و بارهنگ (L. Plantago major ) انجام شد. نتایج آزمایش اول نشان داد که با دور شدن از پالایشگاه که در واقع با کاهش غلظت آلاینده های هوا همراه است، غلظت آهن، روی، کلروفیل و فعالیت آنزیم های کاتالاز و پراکسیداز در گیاه افرا و بارهنگ افزایش یافت. نتایج به دست آمده، فرضیه بروز نشانه های زردبرگی (کلروز) کمبود آهن ناشی از آلودگی هوا در برگ های افرا و بارهنگ را تقویت می نماید. فعالیت آنزیم های کاتالاز و پراکسیداز در برگ درختان افرا و بوته های بارهنگ در شرایط حضور آلاینده ها در هوا کاهش یافت در حالی که انتظار می رود در شرایط تنش، فعالیت این آنزیم ها در گیاه افزایش یابد. با توجه به این که فعالیت کاتالاز و پراکسیداز در گیاه تحت تاثیر غلظت آهن می باشد بنابراین، کاهش فعالیت آن ها در گیاه به دلیل شرایط کمبود آهن مشاهده شد. در ارتباط با مسیر دوم، ترافیک شهری میدان امام حسین (ع) تغییرات مشخصی در پاسخ های گیاهی با فاصله از مبدا آلودگی مشاهده نشد که علت آن تغییرات نامنظم غلظت آلاینده های هوا بدلیل تردد وسایل نقلیه در تمام طول این مسیر عنوان می شود. هرچند عوامل مختلفی از جمله برخی ویژگی های خاک ممکن است در این زمینه تاثیر گذار باشند اما با توجه به عدم وجود تفاوت بین خصوصیات خاک ها بنابراین می توان نتیجه گرفت که ارتباط نزدیکی بین وضعیت تغذیه ای آهن گیاهان و درجه آلودگی هوا وجود دارد. در مرحله دوم پژوهش، تاثیر گاز دی اکسید سولفور که از آلاینده های مهم هوا می باشد بر پاسخ های مختلف گیاه بارهنگ در یک محیط قابل کنترل از لحاظ شرایط محیطی بررسی شد. در این آزمایش، بعد از گذشت یک ماه از جوانه زنی بذرهای بارهنگ، نیمی از بوته های گیاه در معرض غلظت 3900 میکروگرم بر مترمکعب SO 2 طی 3 ساعت پی در پی در روز، سه روز در هفته و به مدت شش هفته قرار گرفتند. نیمی از بوته ها نیز در معرض آلودگی SO 2 قرار نگرفتند. از هر گروه از بوته های رشد کرده در شرایط آلوده و غیرآلوده، نیمی از بوته ها با غلظت 3 در هزار سکسترین آهن تغذیه برگی شدند و بقیه بوته ها، آهن دریافت نکردند. دی اکسید سولفور مورد نیاز برای این پژوهش بر اساس واکنش شیمیایی سولفوریک اسید و سدیم سولفیت تولید شد. پاسخ های مختلف گیاهی شامل غلظت آهن، روی و سولفور کل، فعالیت آنزیم های کاتالاز، پراکسیداز، غلظت کلروفیل a و b، کاروتنوئیدها و ترکیبات دیواره سلولی برگ گیاه اندازه گیری شد. نتایج بدست آمده در بخش دوم این پژوهش تاییدکننده این فرضیه است که دی اکسید سولفور، به عنوان یکی از آلاینده های مهم هوا بر وضعیت تغذیه آهن گیاه تاثیر منفی داشته و سبب بروز زردبرگی ناشی از کمبود آهن در گیاه می شود. همچنین فعالیت آنزیم های کاتالاز و پراکسیداز در حضور آلاینده SO 2 افزایش نشان داد. هر چند اثر تغذیه برگی آهن بر افزایش فعالیت این دو آنزیم بیشتر از گاز SO 2 بود. غلظت کلروفیل a و b و کاروتنوئید در گیاهانی که در معرض گاز SO 2 قرار داشتند کاهش نشان داد. کاهش غلظت کلروفیل در اثر حضور گاز دی اکسید سولفور را می توان بدلیل تشکیل یون های H + و HSO 3 - در سیتوپلاسم دانست که سبب تخریب کلروفیل می شوند. گاز دی اکسید سولفور سبب کاهش 1/28 درصدی در مقدار سلولز و افزایش لیگنین دیواره سلولی برگ در گیاه شد. در مقابل، تغذیه برگی آهن مقدار سلولز دیواره سلولی برگ بارهنگ را 8/47 درصد افزایش داد. همچنین صرف نظر از تیمار تغذیه برگی آهن، مقدار لیگنین در گیاهان در معرض SO 2 در مقایسه با گیاهانی که در معرض این گاز نبودند افزایش نشان داد. واژه های کلیدی: آلاینده های هوا، پراکسیداز، غلظت آهن، کاتالاز، گیاه افرا و بارهنگ.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی