بررسی خصوصیات فیتوشیمیایی، رنگیزه های فتوسنتزی و آنتی اکسیدانی باقلا (Vicia faba L.)، نخودفرنگی (Pisum sativum L.) و سیب زمینی (Solanum tuberosum L.) تحت سمیت کادمیم در کشت خالص و مخلوط

آلودگی خاک با فلزات سنگین و انتقال آن به محصولات کشاورزی به عنوان یک مشکل جهانی در حال گسترش می باشد. کادمیم یکی از فلزات سنگین است که افزایش غلظت آن در محیط ریشه گیاه سبب بروز اختلالات متابولیسمی در گیاه می شود. بررسی ها نشان داده است به کارگیری نظام های کشت مخلوط ضمن بالا بردن تنوع، افزایش عملکرد، بهبود کارایی استفاده از منابع، کاهش خسارت علف های هرز، آفات و بیماری ها (نظیر زنگ و لکه-شکلاتی باقلا)، افزایش ثبات و پایداری نظام را به دنبال دارد. این پژوهش به بررسی اثر سطوح متفاوت کادمیم بر رنگدانه های گیاهی به-عنوان یکی از عامل های موثر در فرایند فتوسنتز، همچنین مقادیر ترکیبات فنل و فلاونویید و فعالیت آنتی اکسیدانی در حبوبات (باقلا، نخود) و سیب زمینی به صورت کشت خالص و مخلوط می پردازد.

این آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا" تصادفی در پنج سطح کادمیم(0، 5، 10، 20 و 30 میلی گرم در کیلوگرم خاک) و پنج سطح کشت شامل تک کشتی باقلا، تک کشتی نخودفرنگی، تک کشتی سیب زمینی و کشت مخلوط سیب زمینی+ باقلا(1:1) و سیب زمینی+ نخودفرنگی(1:1) در4 تکرار طی دو سال زراعی 97-1396 و 98-1397 در ایستگاه باغبانی قایم شهر مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از برگ های خشک گیاهان مورد مطالعه عصاره متانولی تهیه شد. سنجش فنول و فلاونویید کل به روش اسپکتروفتومتری صورت گرفت و فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره ها ازروش های احیاء رادیکال آزاد DPPH مورد ارزیابی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار SAS و مقایسه میانگین ها از طریق آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح احتمال یک و پنج درصد انجام شد و نمودارها با استفاده از نرم افزارSigmaPlot و Excel رسم شدند.

نتایج نشان داد که غلظت های مختلف کلرید کادمیوم بر میزان رنگیزه های فتوسننتزی تاثیر معنی داری داشت (P≤0/01). کاهش کاروتنویید، کلروفیل a و کلروفیل b به شکل پلینومیال بود. با کاربرد بالاترین سطح کادمیم (30 میلی گرم کادمیم در خاک) کاروتنویید، کلروفیل a و کلروفیل b کاهش چشمگیری داشت.در غلظت30 میلی گرم کادمیم در خاک، مقدار کلروفیل a موجود در گیاه باقلا به 84/3 میلی گرم در کیلوگرم رسید. به عبارت دیگر، با افزایش غلظت کادمیم در خاک، مقدار کلروفیل a 07/83 درصد نسبت به شاهد کاهش یافت.کاهش کادمیم در میزان کلروفیل کل می تواند به علت اثر بازدارندگی روی فعالیت مولکول های آن باشد. کلرفیل کل گیاه باقلا با افزایش غلظت کادمیوم (از 5 تا 30 میلی گرم در خاک) دچار افت قابل توجهی شد. حساسیت تیمارها نسبت به افزایش غلظت کادمیوم به-ترتیب باقلا (66/7 میلی گرم در کیلوگرم)، سیب زمینی (19/9 میلی گرم در کیلوگرم) و نخود (28/9 میلی گرم در کیلوگرم) بودند. در این مطالعه گیاه باقلا بیشترین میانگین فنل(1643/0 میلی گرم اسیدگالیک بر گرم وزن خشک) و کشت مخلوط (سیب زمینی+ باقلا) بیشترین فلاونویید (00814/0 میلی گرم کویرستین بر گرم وزن خشک) و همچنین آنتی اکسیدان (03/56 درصد) در تیمار 30 میلی گرم کادمیم در خاک به دست آمد. بیشترین مقدار فلاونویید را در بین گیاهان به مقدار (00822/0 میلی گرم کویرستین بر گرم وزن خشک) گیاه باقلا به خود اختصاص داد.در مجموع با افزایش غلظت کادمیم در هر پنج تیمار الگوی کشت شامل (تک کشتی سیب زمینی، باقلا و نخودفرنگی و مخلوط سیب زمینی+ باقلا و سیب زمینی+ نخود) روند افزایشی در میزان فنل، فلاونویید و ظرفیت آنتی اکسیدان وجود دارد.

نتیجه گیری:

 نتایج به دست آمده از پژوهش حاضر، نشاندهنده وجود تفاوت معنی دار بین تیمارهای مختلف (تک کشتی باقلا، نخودفرنگی، سیب زمینی و مخلوط سیب زمینی+ باقلا و سیب زمینی+ نخودفرنگی) از نظر مقدار کل ترکیبات فنولی و فلاونوییدی بوده که وجود چنین تنوعی می تواند بیانگر نقش گیاه و ژنتیک در تولید این ترکیبات باشد. همچنین با افزایش غلظت کادمیم به طور معنی داری از میزان رنگدانه های کلروفیل a و کلروفیل b کاسته شد. به طور کلی از یافته های این تحقیق، می توان چنین نتیجه گیری کرد که این گیاهان مانند بیشتر گیاهان به تنش عناصر سنگین واکنش نشان داده اند و سمیت با کادمیم در هر سه گیاه (باقلا، نخودفرنگی، سیب زمینی) منجر به القاء ترکیبات فنلی شد.