پاسخ گیاه شبدر به تلقیح باکتری ریزوبیوم تریفولی و قارچ‌های آربسکولار میکوریز در خاک‌های آلوده به کادمیم

آب و خاک

مقاله 1، دوره 35، شماره 1 - شماره پیاپی 75، فروردین و اردیبهشت 1400، صفحه 1-18   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2021.14772.0

نویسندگان

لیلا قاسمی فر؛ احمد گلچین^* ؛ فاطمه رخش

دانشگاه زنجان

چکیده

به­منظور بررسی پاسخ گیاه شبدر برسیم به تلقیح باکتری ریزوبیوم تریفولی و قارچ‌های آربسکولار میکوریز در خاک‎های آلوده به کادمیم، آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار اجرا گردید. فاکتورهای مورد بررسی شامل سطوح مختلف آلودگی خاک به کادمیم (صفر، 10، 25، 50 و 100 میلی­گرم بر کیلوگرم خاک) و تلقیح با میکروارگانیسم شامل قارچ‌های آربسکولار میکوریز گونه‌های گلوموس موسه­آ و گلوموس اینترارادیسز و باکتری ریزوبیوم تریفولی بودند. نتایج آزمایش نشان داد که تأثیر کادمیم بر وزن تر بخش هوایی و ریشه و غلظت آهن، روی و کادمیم بخش هوایی و ریشه گیاه شبدر برسیم در سطح احتمال یک درصد معنی­دار شد. با افزایش غلظت کادمیم در خاک، وزن تر بخش هوایی و ریشه و غلظت آهن و روی کاهش یافتند؛ اما بیشترین غلظت کادمیم بخش هوایی و ریشه و جذب کادمیم زیست­توده گیاه مربوط به تیمار 100 میلی­گرم کادمیم بر کیلوگرم خاک بود. همچنین نتایج نشان داد که تأثیر تلقیح با قارچ‌های آربسکولار میکوریز و باکتری ریزوبیوم تریفولی بر صفات اندازه‌گیری شده در سطح احتمال 1 درصد معنی­دار شد. بیشترین وزن تر بخش هوایی و ریشه و غلظت عناصر کم‌مصرف نیز در اثر تلقیح مشترک قارچ میکوریز گلوموس موسه­آ و باکتری ریزوبیوم تریفولی (MT) مشاهده شدند. با توجه به نتایج اثرات متقابل آزمایش می­توان بیان کرد که، با افزایش کادمیم در خاک عملکرد گیاه شبدر کاهش یافت ولی استفاده از تلقیح مشترک قارچ میکوریز گلوموس موسه­آ و باکتری ریزوبیوم تریفولی (MT) موجب بهبود و حفظ عملکرد گیاه شبدر در خاک‎های آلوده به کادمیم شد. در نتیجه برای کشت شبدر در خاک‌های آلوده به کادمیم می­توان از این تلقیح مشترک (MT) برای بهبود عملکرد استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

آلودگی؛ گلوموس موسه‌آ؛ گلوموس اینترارادیسز؛ فلز سنگین؛ میکروارگانیسم

مراجع

1. Abdollahi S., and Golchin A. 2018. Biomass Production and Cadmium Accumulation and Translocation in Three Varieties of Cabbage 49(2): 243-259. (In Persian with English abstract)
2. Adewole M.B., Awotoye O.O., Ohiembor M.O., and Salami A.O. 2010. Influence of mycorrhizal fungi on phytoremediating potential and yield of sunflower in Cd and Pb polluted soils. Journal of Agricultural Sciences 55(1): 17-28.
3. Ahmad F., Ahmad I., and Khan M.S. 2008. Screening of free-living rhizospheric bacteria for their multiple plant growth promoting activities. Microbiological Research 163(2): 173-181.
4. Andrade S.A.L., Abreu C.A., de-Abreu M.F., and Silveria A.P.D. 2004. Influence of lead analysis of the FOREGS Geochemical database. Geoderma 148: 184-199.
5. Becerril F.R., Calantzis C., Turnau K., Caussanel J.P., Belimov A.A., Gianinazzi S., Strasser R.J., and Pearson V.G. 2002. Cadmium accumulation and buffering of cadmium-inducedstress by arbuscular mycorrhiza in three Pisum sativum L. genotypes. Journal of Experimental Botany 53(371):1177-1185.
6. Bíró I., and Takács T. 2007. Effects of Glomus mosseae strains of different origin on plant macro-and micronutrient uptake in Cd-polluted and unpolluted soils. Acta Agronomica Hungarica 55(2): 183-192.
7. Bradley R., and Burt A.J.1982.The biology of mycorrhiza in the Ericaceae. The role of mycorrhizal infection in heavy metal resistance. New Phytologist 91(2):197-209.
8. Caris C., Hördt W., Hawkins H.J., Römheld V., and George E. 1998. Studies of iron transport by arbuscular mycorrhizal hyphae from soil to peanut and sorghum plants. Mycorrhiza 8(1): 35-39.
9. Chang A.C., Page A.L., and Bingham F.T. 1981. Chemical composition of wastewater sludge. Journal of Water Pollution Control Federation 53(2):237-243.
10. Clark R.B., and Zeto S.K. 1996. Mineral acquisition by mycorrhizal maize grown on acid and alkaline soil. Soil Biology and Biochemistry 28(10-11): 1495-1503.
11. Entry J.A., Cromack Jr.K., Stafford S.G., and Castellano M.A. 1987. The effect of pH and aluminum concentration on ectomycorrhizal formation in Abies balsamea. Canadian Journal of Forest Research 17(8): 865-871.
12. Ernst W.H.O. 1996. Bioavailability of heavy metals and decontamination of soils by plants. Applied Geochemistry 11(1-2): 163-167.
13. Estefan G., Sommer R., and Ryan J. 2013. Methods of soil, plant, and water analysis. A manual for the West Asia and North Africa Region 170-176.
14. Gildon A., and Tinker P.B. 1981. A heavy metal-tolerant strain of mycorrhizal fungus. Transactions of the British Mycological Society 77: 648-649.
15. Giovannetti M., and Mosse B. 1980. An evaluation of techniques for measuring vesicular arbuscular mycorrhizal infection in roots. New Phytologist 489-500.
16. Janouskova M., Pavlikova D., Macek T., and Vosatka M. 2005. Influence of arbuscular mycorrhiza on the growth and cadmium uptake of tobacco with inserted metallothionein gene. Applied Soil Ecology 29(3): 209-214.
17. Joner E.J., and Leyval C. 1997. Uptake of 109 Cd by roots and hyphae of a Glomus mosseae, Trifolium subterraneum mycorrhiza from soil amended with high and low concentrations of cadmium. New Phytologist 135(2): 353-360.
18. Kabata-Pendias A. 2001. Trace elements in soils and plants. CRC Press Inc.: Boca Raton, Fl.
19. Kabata-Pendias A., and Pendias H. 1992. Trace elements in soils and plants. Trace elements in soils and plants.
20. Lagerwerff J.V., Biersdorf G.T., Milberg R.P., and Brower D.L. 1977. Effects of Incubation and Liming on Yield and Heavy Metal Uptake by Rye from Sewage-Sludged Soil. Journal of Environmental Quality 6(4): 427-431.
21. Li X., and Feng L. 2010. Spatial distribution of hazardous elements in urban topsoils surrounding Xi’an industrial areas, (NW, China): controlling factors and contamination assessments. Journal of Hazardous Materials 174(1-3): 662-669.
22. Lugtenberg B., and Kamilova F. 2009. Plant growth promoting rhizobacteria. Annual Review Microbiology 63: 541-56.
23. Malakoti M.J., and Homaei M. 2005. Fertility of arid and semi-arid soils (problems and solutions). Second Edition, Tarbiat Modares University Press. Tehran. Iran. (In Persian with English abstract)
24. McLaughlin M.J., Smolders E., Merckx R., and Maes A. 1997. Plant uptake of Cd and Zn in chelator-buffered nutrient solution depends on ligand type. In Plant nutrition for sustainable food production and environment. pp. 113-118. Springer, Dordrecht.
25. Mirsal I. 2008. Soil pollution: origin, monitoring and remediation. Springer Science and Business Media.
26. Mobin M., and Khan N.A. 2007. Photosynthetic activity pigment composition and antioxidative response of two mustard cultivars differing in photosynthetic capacity subjected to cadmium stress. Journal of Plant Physiology 164: 601-61.
27. Moradi S., Besharati H., Feizi Asl V., and Sheikhi J. 2017. Effects of drought stress, arbuscular mycorrhizal fungi and rhizobium treatments on nutrients concentration of roots, areal parts and soil in chickpea cultivation. Journal of Science and Technology of Greenhouse Culture 8(2): 13-25. (In Persian with English abstract)
28. Morton-Bermea O., Hernández-Álvarez E., González-Hernández G., Romero F., Lozano R., and Beramendi-Orosco L.E. 2009. Assessment of heavy metal pollution in urban topsoils from the metropolitan area of Mexico City. Journal of Geochemical Exploration 101(3): 218-224.
29. Naderi M., and Naderi Z. 2015. Plant growth promoting rhizobacteria and their role in remediation of heavy metal contaminated soils. Journal of Human and Environment 32: 33-46. (In Persian with English abstract)
30. Page A.L., Miller R.H., and Keeney D.R. 1982. Methods of soil analysis. Part 2. Chemical and microbiological properties. American Society of Agronomy. In Soil Science Society of America 1159: 1-15.
31. Rasouli-Sadaghiani M., Khodaverdiloo H., Barin M., and Kazemalilou S. 2015. Influence of PGPR Bacteria and Arbuscular Mycorrhizal Fungi on Growth and some Physiological Parameters of Onopordon acanthium in a Cd-Contaminated Soil. Journal of Water and Soil 30(2): 542-554. (In Persian with English abstract)
32. Reichman S.M. 2007. The potential use of the legume–rhizobium symbiosis for the remediation of arsenic contaminated sites. Soil Biology and Biochemistry 39(10): 2587-2593.
33. Sandalio L.M., Dalurzo H.C., Gomez M., Romero‐Puertas M.C., and Del Rio L.A. 2001. Cadmium‐induced changes in the growth and oxidative metabolism of pea plants. Journal of Experimental Botany 52(364): 2115-2126.
34. Shahbaz M., Hashmi M.Z., Malik R.N., and Yasmin A. 2013. Relationship between heavy metals concentrations in egret species, their environment and food chain differences from two Headworks of Pakistan. Chemosphere 93(2): 274-282.
35. Sharma A.K., and Johri B.N. 2002. Arbuscular mycorrhizae: interactions in plants, rhizosphere and soils. Enfield, NH; Plymouth: Science Publishers.
36. Shirazi S.S., Ronaghi A., Karimian N., Yasrebi J., and Emam Y. 2012. Influence of cadmium toxicity on nitrogen and phosphorus uptake and some vegetative growth parameters in shoot of seven rice cultivars. Journal of Science and Technology of Greenhouse Culture 3(9): 107-118.
37. Taji H., and Golchin A. 2011. Effect of different levels of cadmium and sulfur on yield, cadmium concentration and micronutrients of corn (Zea mays L.) leaves and roots under greenhouse conditions. Journal of Science and Technology of Greenhouse Culture 1(4): 23-33. (In Persian with English abstract)
38. Tarafdar J.C., and Marschner H. 1994. Phosphatase activity in the rhizosphere and hyphosphere of VA mycorrhizal wheat supplied with inorganic and organic phosphorus. Soil Biology and Biochemistry 26(3): 387-395.
39. Vierheilig H. 2004. Further root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi in already mycorrhizal plants is suppressed after a critical level of root colonization. Journal of Plant Physiology 161(3): 339-341.
40. Wallace A., and Wallace G.A. 1986. Effects of Soil Conditioners on Emergence and Growth of Tomato, Cotton, and Lettuce Seedlings. Journal of Soil Science 141(5): 313-316.
41. Weissen horn I., Mench M., and Leyval C. 1995. Bioavailability of heavy metals and arbuscular mycorrhiza in a sewage sludge amended sandy soil. Soil Biology and Biochemistry 27(3): 287-296.
42. Weissenhorn I., Leyval C., Belgy G., and Berthelin J. 1995. Arbuscular mycorrhizal contribution to heavy metal uptake by maize (Zea mays L.) in pot culture with contaminated soil. Mycorrhiza 5(4): 245-311.
43. Younesi O., Poustini K., Chaichi M.R., and Pourbabaie A.A. 2012. Effect of growth promoting Rhizobacteria on germination and early growth of two alfalfa cultivars under salinity stress condition. Journal of Crops Improvement 14(2): 83-97. (In Persian with English abstract)
44. Zhu Y.G., Christie P., and Laidlaw A.S. 2001. Uptake of Zn by arbuscular mycorrhizal White clover from Zn-contaminated soil. Chemosphere 42: 193-199.
45. Zimdahl R.L. 1976. Entry and movement in vegetation of lead derived from air and soil sources. Journal of the Air Pollution Control Association 26(7): 655-660.