SUPERVISOR
مجید افیونی مبارکه (استاد مشاور) محمدعلی حاج عباسی جورتانی (استاد مشاور) مژگان سپهری (استاد راهنما)
STUDENT
Fatemeh Karimi
فاطمه کریمی شرودانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
Effect of Piriformospora indica in Barley (Hordeum vulgare L.) Resistance to Cadmium, Lead and Copper
Environmental stresses (biotic and abiotic) are the most restricted factors of growth and yield of crops. Microbial endophytes are the most important soil microorganism and by modyfing host plants at genetical, physiological and ecological levels, increase their yield in area unit and provide the possibility of plant cropping in soils with harsh environmental conditions. Soil biology with emphasize on maintenance and activation landcratuse communities and attempt in order to use further and more complete of biologic technichs for improving plant feeding and healthy meeting heve particular importance in development of sustaining agriculture. Therfor knowing and introducing useful microorganism of soil and practical use of them in order to improve growth and function and plant in improper invironmental condition can be overview for providing inoculation broth of growing plant in infected area to heavy metal. The endophytic fungus, Piriformospora indica , has a pronounced growth promoting activity and also induces plant resistance to abiotic stresses including salinity, drough and heavy metals. The research, investigates the potential of P. indica to induce heavy metals (Cd, Cu and Pb) tolerance in the barley (Hordeum vulgare L.) . Therefore, a greenhouse experiment with two fungus treatments (non-inoculated and P. indica inoculated) and three different heavy metals including Cd (0, 0.5, 1, 3, 10), Cu (0, 50, 100, 200, 500) and Pb (0, 25, 50, 100, 500 mg/kg) with three replications, was conducted based on a factorial design ih the pots including the mixture of sand and perlite (in the ratio of 2:1). The obtained results show that P. indica increases the biomass of aerial parts and root of inoculated plant under normal and heavy metal stress conditions in compare to the non-inoculated ones. So that, the average shoot dry weight of inoculated plants under Cd, Cu an Pb treatments increased 55%, 59% and 43%, respectively in compare to non-inoculated plants. The results of this research indicated that heavy metals concentration in the shoot parts of the studied plants were higher than the roots. Also the Results were shown increase of copper, cadmium concentration in roots and decrease of their concentration in shoot inoculated plant in P. indica fungi. So that concentration of these elements in plant root are 36 and 3 and in shoot 47.2 and 32.9 % higher than in plants without fungal infection. Also lead inoculated plants root was shown higher concentration, so that concentration of this element in inoculated plants root with fungi was 75% higher tha plants without fungi. But in contrast to results for both cadmium and copper, lead concentration of inoculated plant shoot with fungi was higher than plants without fungi infection. Also the results indicated that chlorophyll concentration of the leaf of inoculated plants under Cd, Cu and Pb treatments were higher to the amount of 8.4%, 11% and 23.5% in compare to non-inoculated plants. These observations open up an approach for application of plant growth promoting symbiotic fungus P. indica for better production of agriculturally important crops under conditions that are not suitable for the plants. Keywords: Piriformospora indica , soil pollution, cadmium, copper, lead
تنش های محیطی (زیستی و غیر زیستی) از مهمترین عوامل محدود کننده رشد و عملکرد گیاهان زراعی در سراسر جهان هستند. روش های مهندسی ژنتیک در راستای اصلاح ژنتیکی گیاهان جهت افزایش مقاومت آنها به تنش های محیطی از جمله فلزات سنگین، دشوار و پرهزینه می باشند. اندوفیت های میکروبی که از مهمترین میکروارگانیسم های خاک محسوب می شوند، با ایجاد تغییرات ژنتیکی، فیزیولوژیکی و اکولوژیکی در گیاهان میزبان خود، عملکرد آنها را در واحد سطح افزایش می دهند و امکان توسعه کشت آنها را در خاک هایی با شرایط محیطی نامساعد فراهم می آورند. قارچ اندوفیت Piriformospora indic a دارای خاصیت شدید تحریک کنندگی رشد گیاه و افزایش مقاومت آن به تنش های محیطی از جمله شوری، خشکی و آلودگی خاک می باشد. این پژوهش به بررسی توان قارچ اندوفیت P.indica در بهبود رشد و افزایش مقاومت گیاه جو ( Hordeum vulgare L. ) به فلزات سنگین کادمیم، مس و سرب می پردازد. بدین منظور، آزمایش گلخانه ای در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با دو تیمار شامل دو سطح قارچ (تلقیح و عدم تلقیح) و پنج سطح از فلزات سنگین کادمیم (0، 5/0، 1، 3 و 10mg/kg ) مس) 0، 50، 100، 200 و 500 (mg/kg و سرب (0، 25، 50، 100 و 500 mg/kg) در سه تکرار در گلدان های حاوی شن و پرلیت (نسبت 1:2) در مرکز پژوهش کشت بدون خاک واقع در دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. آنالیز اثر ساده تنش فلزات سنگین بر شاخص های فیزیولوژیک اندازه گیری شده (وزن خشک ریشه و اندام هوایی، تعداد پنجه و غلظت کلروفیل)، تنها در سطوح بالای اعمال تنش فلزات سنگین، کاهش معنی دار را نشان دادند. وزن خشک زیست توده اندام هوایی و ریشه گیاهان تیمار شده با قارچ در تمامی سطوح اعمال شده فلزات سنگین به میزان قابل توجهی (05/0P ?) بالاتر از گیاهان فاقد قارچ بود . نتایج به دست آمده نشان داد که قارچ P. indica زیست توده قسمت هوایی و ریشه گیاهان تلقیح شده را هم در شرایط نرمال و هم در شرایط آلودگی خاک به فلزات سنگین نسبت به گیاهان شاهد تلقیح نشده افزایش داد. به طوریکه، میانگین وزن خشک اندام هوایی گیاهان تلقیح شده در تیمارهای کادمیم، مس و سرب در مقایسه با گیاهان شاهد به ترتیب 55، 59 و 43 درصد افزایش یافت. نتایج این پژوهش دلالت دارد بر اینکه غلظت فلزات سنگین در بخش های هوایی تمام گیاهان مورد مطالعه بیشتر از ریشه است. همچنین، نتایج نشان دهنده افزایش غلظت کادمیم و مس در ریشه ها و کاهش غلظت آنها در بخش هوایی گیاهان تلقیح شده با قارچ P. indica می باشند. به طوریکه، غلظت این فلزات در ریشه گیاهان تلقیح شده به ترتیب 36 و 33 درصد و در اندام هوایی آنها به ترتیب 2/47 و 9/32 درصد بیشتر از گیاهان فاقد آلودگی قارچی بود، اما برخلاف نتایج به دست آمده در مورد کادمیم و مس، غلظت سرب در بخش هوایی گیاهان تلقیح شده با قارچ بیشتر از گیاهان غیر آلوده بود. همچنین نتایج بیان می دارند که غلظت کلروفیل در برگ گیاهان تلقیح شده تحت تیمارهای کادمیم، مس و سرب به ترتیب به میزان 4/8 ،11 و 5/23 درصد بالاتر از گیاهان تلقیح نشده است. این مشاهدات امیدهایی را در به کارگیری P.indica ، قارچ همزیست تحریک کننده رشد گیاه، در جهت بهبود عملکرد گیاهان مهم زراعی در شرایط نامساعد محیطی ایجاد نمود. واژه های کلیدی : Piriformospora indic a ، آلودگی خاک، کادمیم، مس، سرب