راسته

Solanales

تیره

Solanaceae

جنس

Lycopersicom

گونه

L.esculentum

۱-۵-۱- مشخصات گیاه شناسی وشرایط رشد
گوجه فرنگی گیاهی متعلق به خانواده بادمجانیان یا سیب زمینی(Solanaceae) و از جنس گوجه فرنگی (Lycopersicum esculentum) و گونه گوجه فرنگی اهلی (Lycopersicum sp) می باشد. گوجه فرنگى به طور ذاتى گیاهى علفى و چندساله است که در تمام نقاط جهان اغلب به صورت یکساله کشت مى شود. این گیاه یکی از محصولات ارزشمند سبزی و صیفی در خاورمیانه به شمار می آید که پس از سیب زمینی از نظر اقتصادی در مقام دوم جهان قرار دارد. خاستگاه اصلی گوجه فرنگی آمریکای مرکزی و جنوبی و به احتمال زیاد سواحل غربی آمریکای جنوبی است. ریشه گیاه گوجه فرنگی عمیق و گاهی به طول یک متر می رسد. ساقه جوان این گیاه علفی ، گرد ، صاف ، شکننده و کرکدار بوده که در اثر مسن شدن گوشه دار و سخت می گردد ، برگ ها متناوب و مرکب می باشد. رنگ برگ ها سبز روشن و پشت آن ها معمولا کرکدار است . گل ها دارای ۵ گلبرگ زرد رنگ به هم پِیوسته دارد که در انتها از هم جدا هستند . گلبرگ ها برگشته ، پهن و نیزه ای شکل می باشند . کاسه گل سبز رنگ دارای ۵ کاسبرگ بلند و کشیده یا نیزه ای شکل است. پرچم ها ۵ عدد با بساک های بزرگ که در روی میله کوتاهی قرار می گیرد.
عکس مرتبط با اقتصاد
میوه گوجه فرنگی سته و از ۲ تا چند حفره تشکیل شده است. میوه ها گوشتی و دارای تعداد زیادی تخم های قلبی شکل است. بذر گوجه فرنگی کوچک، سبک، پهن و سفید رنگ است.
برای تهیه نشا گوجه فرنگی حرارت یکنواختی بین ۱۸ تا ۲۰ درجه سانتیگراد لازم است. و از این مرجله به بعد حرارت بین ۱۶ تا ۱۸ درجه سانتیگراد در روز و ۱۲ تا ۱۴ درجه سانتیگراد در شب است. هرچه درجه حرارت پایین تر باشد طول مدت جوانه زنی بیشتر است. این گیاه نیاز زیادی به آب دارد. کنترل مقدار و زمان آبیاری در برقراری تعادل بین رشد رویشی و زایشی گیاه و در نتیجه میزان باروری و کیفیت محصول گوجه فرنگی موثر خواهد بود. گوجه فرنگی احتیاج فراوانی به نور دارد . کمبود نور به خصوص در ماه های زمستان باعث کاهش رشد و نمو گیاه شده ، تشکیل گل و رشد میوه را مختل می سازد. خاکی که برای این منظور استفاده می شود باید پوک ، قوی و بافت آن شنی یا شنی لومی بوده و زهکشی در آن به خوبی انجام می گیرد ]تولایی، ۱۳۸۷٫ هاشمی و میدانی ،۱۳۷۶٫راحمی، ۱۳۷۳[.
۱-۵-۲–اهمیت اقتصادی وتغذیه ای
طبق آمار معاونت بهبود امور تولیدات گیاهی وزارت جهاد کشاورزی، سطح زیر کشت گوجه فرنگی فضای باز ایران در سال ۱۳۸۷در حدود۰۰۰ ۱۴۷هکتار، میزان برداشت۳۰۰٫۰۰۰ ,۵تن و میانگین برداشت در هکتار ۳۶ تن می باشد. ایران پس از کشورهای آمریکا، ایتالیا و چین رتبه سوم تولید گوجه فرنگی را به خود اختصاص داده است . این گیاه یکی از محصولات غذایی پرمصرف در سراسر جهان است ]تولایی،۱۳۸۷[ . نتایج حاصل ازمطالعات نشان داده است که گوجه فرنگی و محصولات آن نقش حفاظتی مهمی را در برابر اشکال مختلف سرطان، به ویژه سرطان پروستات و بیماری های قلبی-عروقی ایفا می کنند. میوه گوجه فرنگی منبع مهمی ازآنتی اکسیدان ها ست که انواع مهم آن شامل رنگدانه های کاروتنوئیدی به ویژه لیکوپن، آسکوربیک اسید و ترکیبات فنولی است.
۱-۵-۳- اهداف پروژه:
-بررسی اثرکادمیوم بر رشد گیاهچه گوجه فرنگی
بررسی اثرسیلیکون درکاهش اثرات سوء کادمیوم-
-بررسی برخی خصوصیات فیزیولوژیکی (پرولین،کلروفیل، آنتی اکسیدان،…) گیاهچه گوجه فرنگی در شرایط شاهد و تنش
فصل دوم
۲- مروری برپژوهش ها
۲-۱- جذب و انتقال کادمیم و تأثیر آن بر جذب و انتقال عناصر غذایی در گیاه
جذب کادمیم از طریق سیستم ریشه‌ای بستگی به فاکتورهای خاک مثل pH، حضور مواد آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی، دما و حضور فلزات دیگر دارد
.
اسیدی شدن ریزوسفر و ترشح کربوکسیلات‌ها توسط ریشه باعث افزایش تجمع فلزات می‌شود .
Street و همکاران در سال ۱۹۷۷ اعلام کردند که جذب کادمیم در ذرت در خاک های اسیدی با افزایش مواد آلی کاهش می‌یابد. همچنین Liang و همکاران درسال ۲۰۰۶ اعلام کردندکه کادمیوم درpH اسیدی تجمع می یابد و سیلیکون با بالا بردن pHازحرکت به سمت بالای کادمیوم جلوگیری می کند. حرکت کادمیم همانند سایر فلزات از محلول خاک به دیواره سلولی، بصورت غیرفعال، توسط پدیده انتشار و جریان توده‌ای صورت می‌گیرد. به دلیل باردار بودن یون های فلزی، آن ها نمی‌توانند آزادانه از غشاء پلاسمایی عبور کنند و انتقالشان توسط ناقلین غشا صورت می‌گیرد .
کادمیم از طریق ناقلین کاتیون‌های Ca+2، Mg+2، Fe+2، Mn+2، Cu+2، Zn+2 و Ni+2 از غشا عبور می‌کند . .
Cataldo و همکاران در سال ۱۹۸۳ نشان دادند که روی (Zn) از جذب کادمیم جلوگیری می‌کند. آن ها پیشنهاد کردند که ورود کادمیم به سلول از طریق یک سیستم انتقال Zn می‌باشد. در تحقیق دیگری روی گیاه آرابیدوپسیس Arabidopsis halleri)) نشان داده شد که جذب عناصر Zn و Cd همراه با هم می‌باشد که این مسأله می‌تواند به دلیل داشتن ناقلین مشترک ‌باشد .
دریک تحقیق دیگر اعلام شد که سمیت کادمیوم محتوای منیزیم وآهن را افزایش داده ولی محتوای نیتروژن وپتاسیم را کاهش می دهد و درمحتوای کلسیم و فسفر تغییری ایجاد نمی کند. .[Lopez-Millan et al., 2009]
درسال ۲۰۱۰ Rodríguez-Celma و همکاران اعلام کردند که یک سیستم دفاع آهن درگوجه فرنگی وجود دارد و همراه باکادمیم آهن بیشتر جذب می شود. در گیاه تربچه در مراحل اولیه جوانه زنی جذب کادمیم از طریق ناقلین کلسیم در غشا صورت می‌گیرد .
قاسمی و همکاران درسال ۱۳۸۹ اعلام کردند که کادمیم وروی اثر مثبت بر روی یکدیگر دارند و اثرات یکدیگر را تشدید می کنند ولی کادمیوم و پتاسیم برروی یکدیگر اثر منفی داشته و پتاسیم اثرات منفی کادمیم را کاهش می دهد.
کادمیم به طور چشمگیری باعث کاهش جذب( Zn ) و (Mn) در ریشه و برگ گیاه جو و گندم دوروم می‌شود .
جذب و سمیت کادمیم به طور چشمگیری در اثر افزایش عناصر( Zn)، (Ca)، (Fe)، (Cu) و Mn)) کاهش می‌یابد .
درگزارشی درگیاه گوجه فرنگی اثر Cu و Cd مشاهده شد که اثرات مخرب Cu از Cd بیشتر است .
در گیاه ( Lupinus albus) که یک گیاه تجمع دهنده بالا برای Mn است، افزایش سطح Mn باعث کاهش اثر منفی کادمیم در گیاه و به خصوص بر فتوسنتز می‌شود
(Zornoza et al., 2002).
در گیاهچه ‌های گندم دوروم مشخص شد که اضافه شدن کادمیم به محیط کشت از جذب یون پتاسیم جلوگیری می‌کند (Veselov et al.,, 2003).
در آزمایشی روی ریشه‌های گیاه ذرت مشخص شد که اضافه شدن ۱۰ میکرومولار کلرید کادمیم به محلول غذایی باعث درصد افزایش جذب سولفات توسط ریشه‌ها می‌شود که این تغییر می‌تواند به علت تغییر در مقدار سولفات در ضمن بیوسنتز فیتوکلاتین (pc) باشد .
کادمیم هم چنین باعث کاهش جذب آهن در گیاهان می‌شود [Haghiri, 1973].
کادمیم پس از ورود به ریشه‌ها، از راه آپوپلاست یا سیمپلاست خود را به آوند چوب رسانده و با لیگاندهای مختلفی مثل اسیدهای آلی یا فیتوکلاتین‌ها ایجاد کمپلکس می‌کند
.
بطور کلی تجمع فلزات سنگین در ریشه‌ها بیشتر از اندامهای هوایی است
.
Blum در سال ۱۹۹۷ اعلام کرد که غلظت کادمیم در گیاه به ترتیب زیر می باشد .
بذرها > میوه‌ها > برگها > ساقه > ریشه‌ها. این در حالی است که درگزارش دیگری اعلام شد که ترتیب اندام های تجمع کننده کادمیم درگیاه به این ترتیب است: برگ > ساقه > ریشه > میوه.
۲-۲- تجمع و سمیت زدایی کادمیم
استراتژی های ممانعت از سمیت فلزات سنگین متفاوت است. اولین سد دفاعی علیه تنش کادمیم اصولاً در سطح ریشه عمل می‌کند که شامل دیواره سلولی و کربوهیدرات های خارج سلولی مثل کالوز است [Wagner, 1993; Nishizono et al.,1989].
Leita و همکاران در سال ۱۹۹۶ گزارش کردند که در ریشه و برگ های لوبیا یون های کادمیم به مقدار فراوان به مناطق پکتینی و گروه های هیستیدیل دیواره سلولی متصل می‌شوند.
Ernst و همکاران در سال ۱۹۹۲ اعلام کردند که بیشتر اتصالات فلزات سنگین با دیواره سلولی که بخصوص در ریشه‌ها اتفاق می‌افتد، اتصال به پلی گالاکتورونیک اسیدها است که البته تمایل فلزات مختلف به آن متفاوت است.
Cataldo و همکاران در سال ۱۹۸۳ در تحقیقی که بر روی سینتیک جذب کادمیم در گیاه سویا انجام دادند گزارش کردند که ۲۰ تا ۲۵ درصد کادمیم جذب شده به صورت غیرقابل تبادلی به سطح ریشه‌ها باند می‌شود.
غشا سلولی اولین ساختار زنده‌ای است که هدف سمیت فلزات سنگین است. این سمیت ناشی از مکانیسم های مختلف اکسیداسیون، اتصالات عرضی تیول های پروتئین‌ها، ممانعت از پروتئین‌های غشایی مثل H+ -ATpase ها و تغییر در ترکیب و سیالیت چربی‌های غشا است [Meharg, 1993].
کاهش فعالیت H+ – ATPase در هنگام قرارگیری در معرض کادمیم به علت دفسفریله شدن این آنزیم است [Janika-Russak et al., 2008].
تیمار با کادمیم باعث کاهش فعالیت H+ -ATpase غشاء سلولی در ریشه گندم و آفتابگردان می‌شود .
مکانیسم اصلی برای سمیت زدایی فلزات سنگین، کلات شدن فلزات بوسیله لیگاند است. کلات شدن خارج سلولی بوسیله اسیدهای آلی ترشح شده از ریشه مثل سیترات و مالات صورت می‌گیرد که البته کلات کننده‌های ترشح شده از ریشه در مقاومت به آلومینیوم بیشتر از سایر فلزات مؤثرند .
مطالعات زیادی نشان می‌دهد که واکوئل محل تجمع تعداد زیادی از فلزات سنگین است .
لیگاندهای متصل شونده به فلزات شامل اسیدهای آلی، آمینواسیدها، پپتیدها و پلی پپتیدها است [Rauser, 1999].
شناخته شده‌ترین مولکولهای متصل شونده به فلزات که در کلات شدن و کده بندی آن ها دخالت دارند شامل متالوتیونین‌ها (MTs)، پروتئین های با وزن مولکولی کم و غنی از سیستئین که توسط ژن بیان می‌شوند و فیتوکلاتین‌ها، پپتیدهای غنی از سیستئین که به طور آنزیمی سنتز می‌شوند [Cobbett, 2000] .
قاسمی وهمکاران درسال ۱۳۸۹اعلام کردند که تولید فیتو کلاتین درزمان آلودگی گیاه گوجه فرنگی به فلزات سنگین افزایش می یابد که باعث ایجاد کمپلکس فلز-لیگاند به منظور سمیت زدایی فلزات سنگین می شود.
۲-۳- تاثیر کادمیم بر مراحل متابولیکی گیاه
Lagriffoul و همکاران در سال ۱۹۹۸ گزارش کردند که کادمیم در غلظت کم ۷/۱ میکرومولار باعث کاهش کلروفیل در ذرت می‌شود.
Mohsenzadeh وهمکاران درسال۲۰۱۱ گزارش کردند که تنش کادمیم در ذرت موجب کاهش کلروفیل می شود .در آزمایشی بر روی کلروپلاست‌های جدا شده ذرت تحت تیمار کادمیم، معلوم شد که کادمیم تأثیر بازدارندگی بر فتوسیستم II دارد. انتقال الکترون در فتوسیستم II در اثر تخریب غشاء تیلاکوئیدی و تغییر در ساختمان پروتئین ها ممانعت می‌شود که این مسأله در نهایت موجب تولید رادیکال های آزاد می‌شود
,۱۹۷۴]. و فسفوانول پیروات کربوکسیلاز[۳] چرخه کالوین، باعث کاهش کارآمدی فتوسنتز می‌شوند
.
درگزارشی مشاهده شد که در گیاه گوجه فرنگی تیمار با کادمیم باعث افزایش فعالیت آنزیم فسفو انول پیروات کربوکسیلاز در ریشه می شود. همچنین گزارش کردند که تعدادی از آنزیم های چرخه کربس دربرگ ها مانند سیترات سنتاز، ایزو سیترات دهیدروژناز ومالات دهیدروژناز افزایش فعالیت دارند، اما فوماراز کاهش فعالیت دارد .[Lopez-Millan et al., 2009]
کادمیم در مدت زمان بیشتر دارای اثر بازدارندگی بر روی آنزیم ها است. کادمیم با اتصال به گروه های سولفیدریل در پروتئین‌ها و یا با جایگزین شدن با فلزات در متالوپروتئین‌ها، باعث ایجاد تغییر ساختاری آنزیم‌ها می‌شوند .
کادمیم از فعالیت آنزیم Fe ردوکتاز III جلوگیری می‌کند که این مسأله باعث کمبود آهن شده و بطور جدی فتوسنتز را تحت تأثیر قرار می‌دهد

دانلود