بررسی اثر کادمیوم بر رفتار کروموزوم در تقسیم میتوز و الگوی الکتروفورتیک پروتئین ها در گیاه تاج ریزی : پایان نامه ارشد کشاورزی بیوتکنولوژی

کشور عزیزمان ایران با توجه به تنوع اقلیم ، آب و هوای مطبوع و اراضی وسیعی که در اختیار دارد در صورت مدیریت در عرصه کشاورزی میتواند یکی از قطب های بلامنازع کشاورزی دنیا باشد و با پرورش دانش آموختگان خبره در گرایش های مختلف رشته کشاورزی میتوان به این مهم نایل آمد.دیجی لود در ادامه به معرفی پایان نامه های کارشناسی ارشد رشته کشاورزی میپردازد. پایان نامه حاضر با عنوان” بررسی اثر کادمیوم بر رفتار کروموزوم در تقسیم میتوز و الگوی الکتروفورتیک پروتئین ها در گیاه تاج ریزی ” با گرایش بیوتکنولوژی و با فرمت Word (قابل ویرایش) تقدیم شما دانشجویان عزیز میگردد.

چکیده بررسی اثر کادمیوم بر رفتار کروموزوم در تقسیم میتوز و الگوی الکتروفورتیک پروتئین ها در گیاه تاج ریزی:

پاكسازي مواد آلاينده از خاك،آب و هوا از طریق گياهان،گیاه­پالایی گفته مي­شود.از اين تكنولوژي و علم جديد امروزه جهت پاكسازي اكوسيستم­ها از موادآلاينده از جمله فلزات سنگين،شبه فلزات،مواد راديواكتيو، علف­كش­ها و ئيدروكربن­هاي نفتي حلال­هاي كلره استفاده مي شود.گياهان مختلفي كه داراي توانايي جذب اين آلاينده­ها هستند،اغلب از خانواده­هايAsteraceae ,Brassicaceae, Fabaceae Poaceaeو Amaranthaceae و گونه­هایی از خانواده Solnaceae

هستند.در این تحقیق با توجه به پدیده گیاه­پالایی و توانایی تاجریزی که گونه­ای از خانواده سولاناسه است در این زمینه،سعی شد تا علاوه برمطالعه برخی اثرات  منفی کادمیوم به عنوان فلز سنگین غیر ضروری برای رشد گیاه، برکروموزوم­های متافازی میتوزو میزان پروتئین کل گیاه نیز تحقیق شود.از این رو هدف این تحقیق بررسی اثر کادمیوم  بر رفتار کروموزوم در تقسیم میتوز و الگوی الکتروفورتیک پروتئین­ها در گیاه تاجریزی است.

آزمایش در قالب طرح کامل تصادفی با 6 سطح تیمار کادمیوم]صفر(شاهد)،1000،500،250،125،62.5 میلی مولار[ با چهار تکرار در گلخانه تحقیقاتی وآزمایشگاه­های ماهان کرمان انجام شد.مطالعه کروموزوم ­­های متافاز میتوزی از آنجا که بطور طبیعی اندازه کروموزوم­های این گونه کوچک است بررسی­ها نشان داد که کادمیوم اثری بر تعداد کروموزوم­ها نداشته و 2x=2n=24 می باشد واز طرفی مطالعه ژل پروتئین نیز مشخص کرد که کادمیوم نتوانسته برمیزان پروتئین­ها اثرمنفی بگذارد و مشخص شد که در غلظت­های 500و1000 میلی مولار نسبت به شاهد افزایش بیان پروتئین دیده شده است که این افزایش سطح پروتئین نقش حفاظتی برای سلول در حال تنش کادمیوم دارد.دراثبات توانایی جذب این گیاه بررسی جذب اتمی نیز مشخص کرد که میزان جذب کادمیوم در تاجریزی با افزایش غلظت تیمار­ها بصورت قابل توجهی افزایش داشته است.

تنش کادمیوم به طور چشمگیری از میزان قندها گیاه کاسته است که این کاهش با توجه به بیش تجمع ­دهنده بودن تاجریزی یک مکانیسم سازشی برای حفظ متابولیسم پایه سلول در برابر تنش کادمیوم بوده است.نتایج بررسی­های مورفولوژیکی نشان داد که کادمیوم بر طول ریشه و اندام هوایی این گیاه بی اثر بوده است(به دلیل عدم تاثیر بر کروموزوم های میتوزی در سلول هاس مریستمی انتها ی ریشه).

اندازه ­گیری سطوح کلروفیل a,b، کلروفیل کل،کاروتنوئید نشان داد که تیمارها اثر معنی داری بر روی رنگریزه ­ها نداشته اند،که این یافته­ ها همگی حاکی از این است که تاج­ریزی با دارا بودن توانایی جذب و تجمع فلز سنگین کادمیوم در خود می تواند گیاه مناسبی برای مطالعات گیاه­ پالایی محسوب گردد.از جمله اهداف عملی و کاربردی این تحقیق می توان به بررسی میزان ظرفیت جذب کادمیوم توسط گیاه تاجریزی،تغییر احتمالی رفتار کروموزوم­ها در تقسیم میتوز تحت استرس،مطالعه و بررسی تغییرات احتمالی الگوی الکتروفورتیک پروتئین­های تحت تنش بیان شده درتاجریزی،بررسی توانایی رفع آلودگی­های عناصر سنگین از آب و خاک­های آلوده و احتمالا هوای آلوده_، به علت جذب و تجمع آسان کادمیوم و پتانسیل بالای کادمیوم در آلودگی محیط زیست اشاره کرد.

تعریف فلزات سنگین

فلزات سنگين[1] به عناصر فلزی با وزن مخصوص بالاتر از 5 گرم بر سانتی‌متر مکعب گفته می‌شود. اين فلزات در طبيعت به صورت کاتيون‌ها و آنيون‌های اکسيد شده وجود دارند. عناصری نظير نيکل، کروم، کبالت، جيوه، روی، کادميوم، مس و منگنز به صورت کاتيون در خاک می‌باشند، در حالی که عناصری نظير موليبدن، سلنيوم،آرسنيک و بور به صورت ترکيب با اکسيژن در خاک بوده و دارای بار منفی می‌باشند (شاو،1995؛گاد²،1993).هم‌چنين فلزات سنگين به عنوان عناصري با خصوصيات فلزي (انعطاف‌ پذيري، رسانائي، پايداري مانند كاتيون‌ها، ليگاند اختصاصي و غيره) و عدد اتمي بزرگ‌تر از 20 تعريف مي‌شوند (پندیاس³،1992)به طور كلي يون‌هاي فلزات سنگين را بر اساس اسيديته‌ي لوئيس⁴ و تمايل آن‌ها به ليگاندهاي مختلف در دو گروه مجزا قرار مي‌دهند. گروه اول شامل يون‌هاي فلزي نرم از قبيل جیوه، کادمیوم، نقره، مس و پلاتینیوم است كه ترجيحاً از طريق پيوندهاي كوالانسي با ليگاندهاي قطبي پيوند مي‌شوند. گروه دوم شامل يون‌هاي فلزي اهن، روی، نیکل،کبالت ، سرب مي‌باشد كه بيشتر تمايل دارند با ليگاندهاي واسطه از قبيل آمين‌ها، آميد‌ها و ايمين‌ها پيوند شوند (نایبروهمکاران⁵، 1980). همه يون‌هاي فلزي صرف نظر از اين‌كه در كدام گروه قرار مي‌گيرند در غلظت‌هاي بالاتر از حد بحراني خود در خاك براي گياهان سمي مي‌باشند.

امروزه در اکثر کشور های صنعتی برای غلظت عناصر سنگین حد مجاز تعیین شده است. ولی به علت این که غلظت مجاز این عناصر در کشور های مختلف یکسان نبوده و دامنه تغییرات بین حداقل و حداکثر غلظت گاهی به 100 برابر هم می رسد، این مساله قابل تعمیم نیست. عناصر سنگین در رفتار بیوشیمیایی خود معمولاً از عناصر ضروری تقلید می کنند. مثلاً نیکل از کبالت، کادمیوم از روی، سرب از کلسیم و سلنیم از گوگرد تقلید می کنند.

منابع فلزات سنگین

این عناصر از دو راه کلی زیر به خاک وارد می شوند:

الف)هوادیدگی سنگ های معدنی

ب)فعالیت های انسانی

منایع آلاینده ناشی از فعالیت های انسان شامل موارد زیر است:

الف) ذوب و استخراج فلزات

ب) فعالیت های صنعتی

ج) رسوبات اتمسفری

د) فاضلاب ها

ه) فعالیت های کشاورزی مثل استفاده از آفت کش های حاوی فلزات سنگین، کود و مواد بهساز خاک و حشره کش ها

فلزات سنگين در خاك

فلزات سنگين در خاك تركيباتي طبيعي يا نتيجه‌اي از فعاليت انسان مي‌باشند. مناطق معدني غني از فلزات، گداختن فلزات، آب فلز دادن، گاز حاصل از اگزوز، استفاده از سوخت‌هاي فسيلي، به كار بردن كودها و حشره‌كش ها و توليد فاضلاب شهري از مهم‌ترين فعاليت‌هاي انسان است كه خاك را با مقادير زيادي از فلزات سمي آلوده مي‌كند (براد [2]و همکاران، 1978 ؛ریچاردسون²، 1990).

مقادير بيش از حد طبيعی فلزات در خاک به دليل جذب توسط گياهان و ورود به زنجيره‌هاي غذائی به عنوان منابع آلاينده محيط محسوب می‌شوند و می‌توانند باعث نابودی گياهان شوند (شاو³، 1989).

فرم های فلزات در خاک (تسیر⁴ وهمکاران ، 1979)

الف) يون‌های فلزی آزاد و کمپلکس‌های فلزی محلول در محلول خاک.

ب) پيوند شده با بارهاي منفي ترکيبات غيرآلی خاک در محل‌های تبادل يونی.

پ) باند شده به موادآلی خاک.

ت) رسوب با اکسيدها، هيدروکسيدها و کربنات‌ها.

ث) حضور در ساختمان کانی‌های سيليکاتی.

فلزات فقط در حالت‌های الف و ب سريعاً توسط ريشه گياهان جذب می‌شوند(لاسات⁵  2000).

 فهرست مطالب

چکیده  1

فصل اول:مقدمه

1-1 تعریف فلزات سنگین 3

1-2 منابع فلزات سنگین 3

1-3 فلزات سنگین و خاک 4

1-3-1 فرم های فلزات درخاک 4

1-4 فلزات سنگین وگیاهان 5

1-5 سمیت در فلزات سنگین درگیاهان 5

1-6 عوامل موثر برجذب فلزات سنگین 6

1-7 جذب فلزات سنگین از ریشه و انتقال به قسمت هی هوایی گیاه 7

1- 8 مکانیسم مقاومت به فلزات سنگین و سمیت زدایی 9

1-8-1 ترشحات ریشه 10

1-8-2 غشا پلاسمایی 11

1-8-3 فیتوکلاتین ها 11

1-8-4 متالوتیونئین ها 12

1-8-5 اسید های آلی 12

1-8-6 آمینواسید ها 13

1-8-7 حجره بندی واکوئل ها 13

1-9 کادمیوم 13

1-10 خواص شیمیایی و ویژگی کلی کادمیوم 14

1-11 عوامل موثردر تحرک و قابلیت در دسترس بودن کادمیوم 14

1- 12 سمیت کادمیوم دردر انسان 15

1-13 سمیت درحیوانات 15

1- 14 عملکرد بیولوژیک و سمیت کادمیوم در گیاه 15

1-15 مکانیسم جذب کادمیوم توسط گیاه 16

1-16 تاثیر عناصر دیگر در جذب کادمیوم 16

1- 17 حد مجاز کادمیوم در برخی محصولات کشاورزی 17

1-18 منابع کادمیوم 17

1-19 زیست پالایی 18

1-20 گیاه پالایی 18

1-21 فرایند های خاص گیاه پالایی 19

1-22 گیاهان بیش تجمع دهنده 19

1-23 اطلاعات کلی در مورد گیاه تاج ریزی 20

1-23-1 نام های رایج 20

1-23-2 ریخت شناسی 20

1-23-3 زیستگاه 21

1-23-1-1 پراکند گی تاج ریزی در ایران 21

1-24 خواص واثرات دارویی 22

فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1 عوامل موثر بر جذب فلزات سنگین 24

2-2 تقسیم بندی گیاهان در برابر تنش فلزات سنگین 25

2-2-1 خارج کنند گان فلز 25

2-2-2 معرف فلزی 25

2-2-3 گونه های گیاهی تجمع کننده فلزات 25

2-3 مقاومت به فلزات سنگین 26

2-3-1 خلاصه ای از مکانسیم های سلولی موثر در سمیت زدایی 27

2-4 پاسخ های گیاهان به فلزات سنگین 27

2-4-1 اجتناب 27

2-4-2 تحمل 27

2-4-3 میزان تجمع 28

2-4-3-1 ممانعت كنندگان 28

2-4-3- 2 نشانگرها   28

2-4-3-3 تجمع دهندگان 28

2- 5 مزيت تجمع فلزات سنگين در بافت‌هاي گياهان 28

2-5-1 جذب غیرانتخابي 29

2-5-2 مقاومت به خشكي 29

2-5-3 مقاومت به فلزات 29

2-5-4 فرضيه دیسپوزال 29

2- 5-5 تاثير بر رشد ساير گياهان 29

2- 5 – 6 دفاع در برابر پاتوژن‌ها و گياه‌خواران 29

2-6 ظرفيت تجمع فلز سنگين در بخش هوايي گیاه 29

2-7 فلزات سنگین وگیاه بیش تجمع دهنده  30

2-8 كاربرد گياهان بيش‌تجمع‌دهنده 32

2-8-1 به كار بردن سيستم‌هاي متعددي كارائي فیتوریمیدیشن را افزايش مي‌دهد 33

2-9 مزایای استفاده ازگیاهان بیش تجمع دهنده 34

2-10 پاک سازی مناطق آلوده توسط گیاه بیش تجمع دهنده 34

2-10-1 فیتو اکستراکشن 34

2-10-2 ریزوفیلتریشن 35

2-10-3 فیتواستبیلیشن 36

2-10-4 فیتوولتالیزیشن 36

2-10-5 فیتودیگریدیشن 36

2-11 کادمیوم وگیاه وخاک 37

2-12 اثرکادميوم بررشدومورفولوژي گياه 37

2-13 کادمیوم وگیاه بیش انباشته ساز 40

2-13-1 سنتز پروتئین های تنش 41

2-14 سیتوژنتیک 41

2-14-1 تقسیم میتوز 41

2-14-2 مطالعات کروموزومی 42

2-14-3 پیش تیمار 42

2-14-4 تثبیت 42

2-14-5 هیدرولیز 43

2-14-6 رنگ امیزی  43

2-14-7 له کردن 43

2-15 کادمیوم وتقسیم سلولی 44

فصل سوم:مواد وروش ها

3-1 تهیه بستر مناسب برای ازمایش 46

3-2 تهیه ترکیب کادمیوم 46

3-4 تهیه بذرتاج ریزی 46

3-5 ضدعفوني مواد گياهي 46

3-6 ضدعفوني وسايل و سطح کار 46

3-7 تهیه نمونه کروموزمی میتوز 47

3-7-1 مراحل آماده سازی نمونه میکروسکوپی 47

3-7-1-1 پیش تیمار 47

3-7-1-2 تثبیت  47

3-7-3-3 هیدرولیز 47

3-7-3-4 رنگ آمیزی 48

3-7-3-5 تهیه اسلاید کروموزومی 48

3-7-3-6 بررسی های میکروسکوپی 48

3-8 کاشت گلخانه ای 48

3-9 برداشت گیاهان 49

3-10 شاخص­هاي (صفات) مورفولوژيكي  49

3-10-1 تعيين طول ريشه 49

3-10-2 تعیین طول ساقه 49

3-11 شاخص های(صفات) بیوشیمیای 50

3-11-1 سنجش ميزان رنگيزه هاي فتوسنتزي (کلروفيل و کاروتنوئيدها)  50

3-12-2 سنجش مقدار قندهای احیا کننده (روش سوموگی،نلسون 50

3-12-2-1 تهیه عصاره گیاهی 51

3-12-2-2 تهیه محلولهای مورد نیاز 51

3-12-2-3 طریقه استفاده از این محلولها در سنجش مقدار قندها 51

3-12-2-4 رسم منحنی استاندارد 52

3-13 سنجش غلظت پروتئین به روش  برادفورد 52

3-13-1 استخراج پروتئین 52

3-13-2 رسم منحنی استاندارد پروتئین (روش برادفورد)  52

3- 14 الکتروفورز يک بعدي پروتئينها 53

3- 14- 1 روش تهيه محلولها و بافرهاي مورد نياز در الکتروفورز 53

3-14- 1- 1 تهيه بافر استخراج تريس-ساکارز(pH=7.5)  53

3-14- 1-2 محلول پايه آکريلاميد-بيس آکريلاميد(30 درصد آکريلاميد +8/0 درصد بيس آکريلاميد)  53

3-14- 1-3 محلول پايه بافر ژل متراکم کننده (Tris-Hcl  pH=6.8)……… 54

3- 14- 1- 4 محلول پايه بافر ژل تفکيک کننده (Tris-Hcl  pH=8.8)……….54

3-14- 1- 5 بافر الکترود يا بافر تانک (1000 ميلي ليتر)  54

3-14- 1- 6 محلول پايه بافر نمونه(2X)  54

3-14- 1- 7 محلول SDS 54

3-14- 1- 8  محلول آمونيوم پرسولفات 55

3- 14-2 روش تهيه ژلهاي فوقاني و تحتاني 55

3- 14- 2- 1 روش تهيه ژل تحتاني 55

3- 14-2-2 روش تهيه ژل فوقاني 55

3- 14 – 3 مراحل تهیه ژل الکتروفورز سیستم ناپیوسته به روش SDS-PAGE 56

3- 14- 3- 1 استخراج پروتئين از بافت برگ گیاه تاج ریزی 57

3- 14- 3- 2 تثبیت پروتئینها 58

3- 14- 4 رنگ آميزي ژل پلي اکريلاميد 58

3- 14- 4- 1  رنگ آمیزی با کوماسی بلو R 250 58

3- 14- 4-2 مواد مورد نیاز 58

3- 14- 4- 3 محلولهای مورد نیاز 58

3- 14- 5  تعیین وزن مولکولی با استفاده از الکتروفورز 59

3- 14- 5- 1 روش کار 59

3- 14- 5- 2 رسم منحنی استاندارد و تعیین وزن مولکولی پروتئینها 59

3-15 تعيين ميزان يون کادمیوم در اندام هوايي و ريشه به روش جذب اتمي 60

3-16 طرح آماري وآناليز داده­ها  60

فصل چهارم:نتایج و بحث

4-2 نتايج حاصل از داده­هاي بخش فيزيولوژي گياهي 62

4-2-1 طول اندام زميني  62

4-2-2 طول اندام هوایی 63

4-2-3 كلروفيل a,b  وکلروفیل کل 64

4-2-4 کاروتنوئید 66

4-2-5 قند  67

4-3 جذب کادميوم دراندام های هوایی 68

4-4 میزان پروتئین در برگ ها 69

4-5 بررسی کروموزومی 70

4-6 بررسی ژل آکریل آمید پروتئین 71

4-6-1 ژل پروتئین 72

فصل پنجم: نتیجه گیری

5-1 جذب و انتقال كادميوم درگياه 74

5-2 اثر كادميوم بر رشد طولي ريشه و اندام هوایی 76

5-3 اثر كادميوم برمحتواي كلروفيل وكاروتنوئيدها  77

5-4 بررسي اثر كادميوم بر محتواي قند در گياه  78

5-5 بررسی اثر کادمیوم بر پروتئین های گیاه 79

5-6 بررسی اثر کادمیوم بر کروموزوم ها 80

5-7 نتيجه کلي 82

5-8 پيشنهادات 83

فصل ششم:منابع 84

چکیده انگلیسی  95

فهرست جداول

جدول ( 2-1)  گونه های بیش انباشته ساز فلزات سنگین کادمیوم، مس، کروم جیوه،

نیکل، سرب 32

جدول( 3-1) جدول ترکیب محلول غذایی هوگلند( میدنر 1984 49

جدول( 3-2 )جدول تهیه محلول ژل فوقانی و تحتانی با غلظت های متفاوت 55

جدول(4-1) تجزیه واریانس طول اندام زمینی  62

جدول( 4-2) تجزیه واریانس طول اندام هوایی  63

جدول (4-3) تجزیه واریانس میزان کروفیل a 64

جدول (4-4) تجزیه واریانس میزان کروفیل b 64

جدول (4-5) تجزیه واریانس میزان کل  64

جدول (4-6) تجزیه واریانس میزان کارتنوئید 67

جدول (4-7) تجزیه واریانس میزان قند 68

جدول( 4-8) تجزیه واریانس جذب در اندام های هوایی  69

جدول (4-9) تجزیه واریانس پروتئین در برگ ها  70

فهرست نمودار ها

نمودار (4- 1) تاثیر کادمیوم بر طول اندام زمینی 62

نمودار( 4-2) تاثیر کادمیوم بر طول اندام هوایی 63

نمودار(4-3) تاثیر کادمیوم بر کلروفیل a 65

نمودار(4-4) تاثیر کادمیوم بر کلروفیل b 65

نمودار(4-5) تاثیر کادمیوم بر کلروفیل کل 66

نمودار(4-6) تاثیر کادمیوم بر کاروتنوئید 67

نمودار(4-7) تاثیر کادمیوم بر محتوای قند 68

نمودار(4-8) تاثیر کادمیوم بر جذب اندام های هوایی  69

نمودار(4-9) تاثیر کادمیوم بر پروتئین  70

فهرست اشکال

شکل (1-1 ) جذب و تجمع فلـزات در گيـاهان  8

شكل (1-2 )خلاصه‌اي از مكانيسم‌هاي سلولي موثر در سميت‌زدائي و افزايش مقاومت در گياهان

عالي (مارشنر⁴،1995).  9

شکل( 1-1 )تقسیم بندی گیاهان  24

شکل( 2-1) شمائي از فیتوریمیدیشن .پیراساد،2004  33

شکل( 4-1 )کروموزوم های متافازی تاج ریزی در تیمار شاهد  71

شکل( 4-2 )کروموزوم های متافازی در بالاترین غلظت تیمار 1000 میلی مولار  71

شکل( 4-3 ) ژل SDS-PAGE ازگیاه تاج ریزی تحت تیمارهای مختلف کادمیوم  72

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.