آنتی اکسیدانت های برون زاد راهکاری موثر و مقرون به صرفه برای غلبه بر تنش شور
بسیاری از مناطق جهان، شوری به شدت بر روی گیاهان اعمال می شود و محدودیت اصلی برای کشاورزی را شکل می دهد. هنگامی که گیاهان در معرض سدیم کلراید قرار می گیرند، هموستازی یونی سلولی آن ها معیوب می گردد. تحت شرایط شوری گیاهان مقاوم معمولا سدیم کمی در سیتوزول سلول های خود نگه می دارند. چنین مکانیسم هایی جداسازی سدیم به درون واکوئل ها و یا محیط بیرون را می طلبد و این فرآیند ها با سیستم های انتقالی صورت می گیرد.
سیزدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدر دانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.
نام ایده: آنتی اکسیدانت های برون زاد راهکاری موثر و مقرون به صرفه برای غلبه بر تنش شوری
نام ارائه دهنده/دهند گان: نگین علیدوست و یاسمین کامران
زمینه و نوع پروژه: زیست
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبیرستان متوسطه دوم فرزانگان 7
چکیده پروژه
در بسیاری از مناطق جهان، شوری به شدت بر روی گیاهان اعمال می شود و محدودیت اصلی برای کشاورزی را شکل می دهد. هنگامی که گیاهان در معرض سدیم کلراید قرار می گیرند، هموستازی یونی سلولی آن ها معیوب می گردد. تحت شرایط شوری گیاهان مقاوم معمولا سدیم کمی در سیتوزول سلول های خود نگه می دارند. چنین مکانیسم هایی جداسازی سدیم به درون واکوئل ها و یا محیط بیرون را می طلبد و این فرآیند ها با سیستم های انتقالی صورت می گیرد. دیگر تغییر بیوشیمیایی رایج در هنگام شوری تجمع رادیکال های آزاد است که باعث عدم تعادل احیایی سلولی و انباشت اشکال اکسید شده می شود که به وسیله آن استرس اکسیداتیو ایجاد می شود که باعث آسیب به دی ان ای، غیر فعال شدن آنزیم ها می شود. بنابراین این احتمال وجود دارد که آنتی اکسیدانت های برون زاد بتوانند تحمل گیاه را به شوری و استرس اکسیداتیو ایجاد شده توسط آن افزایش دهند. در این مطالعه تاثیر اثر آنتی اکسیدانت های برون زاد بر روی تحمل گیاه در برابر شوری و استرس اکسیداتیو مورد بررسی قرار گرفت.
مقدمه
شوری یکی از مهمترین عوامل تنش زای محیطی برای گیاهان در بسیاری از نقاط جهان به شمار می رود که اثر بازدارنده بر رشد، تولید و فرآیند های متابولیسمی گیاهان از جمله فتوسنتز، تنفس و سایر فرآیند های بیو شیمیایی مرتبط با رشد و تولید گیاه از طریق کاهش جذب آن توسط ریشه یا از طریق برهم خوردن تعادل یونی دارد. اکثر تنش های محیطی همانند خشکی و شوری منجر به تولید گونه های فعال اکسیژنی و ایجاد تنش اکسیداتیو در سلول گیاهان و در نهایت مرگ سلولی می شوند. در طول رشد بهینه گیاه، تعادل بین شکل گیری رادیکال های آزاد و مصرف آن ها به شدت توسط سیستم دفاع آنتی اکسیدانتی گیاه کنترل می شود. گیاهان دارای فعالیت بالای آنزیم های آنتی اکسیدانت مقاومت قابل توجه به آسیب اکسیداتیو ایجاد شده توسط رادیکال های آزاد نشان می دهند. گیاهان مکانیسم های متنوعی را جهت سازگار شدن و یا تحمل تنش های محیطی ایجاد شده همانند شوری به کار می گیرند از جمله این مکانیسم ها می تواند به تولید اسموپروتکتانت ها که با غلبه بر تنش اسمزی تحمل گیاه را به تنش های محیطی افزایش می دهند، اشاره نمود.
تعداد بیابان ها و مناطق خشک در کره زمین و در منطقه؛ روز به روز در حال افزایش است و عواملی مانند تغییرات آب و هوایی، گرمایش زمین، سد سازی و استفاده ناصحیح و بی رویه از چاه های حفر شده و منابع آب و چرای بی رویه دام ها در این مسئله نقش دارند. پدیده بیابان زایی؛ در ایران بین دهه های 1930 تا 1960 میلادی به رسمیت شناخته شد. در بیابان ها خاک؛ به دلیل کمبود پوشش گیاهی، بیشتر از دیگر مناطق فرسایش می یابد و با وزش باد؛ خاک فرسایش یافته به هوا بلند می شود و پدیده هایی مانند ریزگردها را به وجود می آورد. روش های خاصی برای بیابان زدایی وجود دارد که جهت مقابله با این پدیده ها به کار می رود، از جمله غرقاب کردن و پخش کردن آب و سیلاب، کنترل چرای دام های آن منطقه، تثبیت خاک، احداث بادشکن و کاشت گیاهان شورزی و مقاوم. یکی از روش های نوین و سازگار با محیط زیست این است که می توان با کاشت گیاهان در خاک این مناطق از فرسایش خاک جلوگیری کرد؛ در ایران تاکنون از گیاهانی مانند اکالیپتوس، اقاقیا، کنار و رملیک، کرت و سلم، گز و کهور در این روش استفاده شده است. از جمله محدودیت های این روش اثر مهاری غلظت های بالای نمک در خاک های بیابان بر روی رشد گیاهان می باشد. بنابراین یکی از راهکار ها؛ یافتن گیاهان مناسب و شورپسند برای رشد در این مناطق و یا روش خاصی برای سازگار کردن گیاهان با خاک شور است. اسموپروتکتانت ها موادی هستند که در مقاوم سازی گیاهان در برابر تنش های محیطی مانند تنش شوری نقش دارند و باعث سازگاری گیاه و بهبود فرایند جوانه زدن و رشد گیاه در خاک های شور می شوند. با توجه به موارد گفته شده در این پژوهش دانش آموزان بر آن شدند تا اثر آنتی اکسیدانت های به دست آمده از پسماند گیاهان را در افزایش تحمل گیاهان به تنش شوری مورد بررسی قرار دهیم.
هدف
هدف دانش آموزان از پژوهش حاضر بررسی آنتی اکسیدانت های برون زاد راهکاری موثر و مقرون به صرفه برای غلبه بر تنش شوری بود.
روش
به منظور افزایش اعتبار پژوهش و صرفه جویی در زمان و هزینه ها مطالعات قبلی در زمینه فعالیت آنتی اکسیدانتی عصاره های به دست آمده از پوست میوه ها مورد بررسی قرار گرفت و گزینه های مورد نظر دارای فعالیت آنتی اکسیدانتی انتخاب شدند. در این راستا پوست انار، لیمو، پسته و کاکل ذرت تازه تهیه شدند، در معرض هوا خشک شدند و عصاره 10 گرم از آن ها به روش خیساندن به همراه اولتراسونیک با استفاده از چهار حلال با قطبیت های مختلف استخراج شد. به منظور بررسی توانایی حلال های مختلف در استخراج ترکیبات زیست فعال از پوست میوه ها کروماتوگرافی کاغذی انجام شد. در ادامه عصاره های به دست آمده با استفاده از گاز ازت خشک شدند. در ادامه اثر محافظتی عصاره های به دست آمده بر گیاهان مورد بررسی از جمله لوبیا، کاهو، رازیانه و شوید در دو گروه شاهد و تیمار در حضور 50 میلی مولار نمک سدیم کلراید مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج نشان داد که نوع و شدت ترکیبات زیستی استخراج شده توسط حلال های به کار رفته با قطبیت متفاوت از جمله آب، متانول، اتیل استات کاملا متفاوت است. نتایج نشان داد که عصاره آبی لیمو رشد بذر های لوبیا و عصاره اتیل استاتی آن رشد بذر های کاهو را به طور قابل توجهی در مقایسه با گروه کنترل منفی بهبود داده است. عصاره آبی پسته نیز رشد بذر های لوبیا و عصاره اتیل استاتی آن رشد بذر های کاهو و رازیانه را به طور معناداری افزایش داده است. به نظر می رسد که آنتی اکسیدانت های موجود در این عصاره ها توانسته اند تحمل گیاهان حساس به شوری را افزایش دهند. از آنجایی که ترکیبات عصاره های آبی و اتیل استاتی به ترتیب اثر قابل توجهی بر رشد بذر های لوبیا و کاهو داشته اند به نظر می رسد که ترکیبات موثر بر رشد بذر های لوبیا قطبی و ترکیبات موثر بر رشد بذر های کاهو نیمه قطبی هستند.
شکل -تاثیر عصاره های قطبی و غیر قطبی بر جوانه زنی بذر لوبیا، کاهو و رازیانه تحت تنش شوری
مهارت های کسب شده
1. آشنایی با شیوه انجام کار گروهی
2. آشنایی با شیوه های جستجو در اینترنت
3. آشنایی با شیوه انجام پژوهش و نوشتن مقاله
4. آشنایی با نحوه ارائه گزارش عملکرد
5. آشنایی با روش ایده یابی (توفان مغزی)
6. آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز
7. آشنایی با پروپوزال نویسی
8. آشنایی با نحوه انجام آزمایش
دانش آموزان از پژوهش حاضر چند میلی مولار نمک سدیم کلراید استفاده کردند؟ 50
1. 50
2. 60
3. 30
4. 10
مطالب مرتبط:
پرورش قارچ خوراکی
رشد نخستین و رشد پسین
تهیه کننده: مهدی رحمانی - تنظیم کننده: محبوبه همت
نام ایده: آنتی اکسیدانت های برون زاد راهکاری موثر و مقرون به صرفه برای غلبه بر تنش شوری
نام ارائه دهنده/دهند گان: نگین علیدوست و یاسمین کامران
زمینه و نوع پروژه: زیست
درجه سختی: دشوار
نام مدرسه: دبیرستان متوسطه دوم فرزانگان 7
چکیده پروژه
در بسیاری از مناطق جهان، شوری به شدت بر روی گیاهان اعمال می شود و محدودیت اصلی برای کشاورزی را شکل می دهد. هنگامی که گیاهان در معرض سدیم کلراید قرار می گیرند، هموستازی یونی سلولی آن ها معیوب می گردد. تحت شرایط شوری گیاهان مقاوم معمولا سدیم کمی در سیتوزول سلول های خود نگه می دارند. چنین مکانیسم هایی جداسازی سدیم به درون واکوئل ها و یا محیط بیرون را می طلبد و این فرآیند ها با سیستم های انتقالی صورت می گیرد. دیگر تغییر بیوشیمیایی رایج در هنگام شوری تجمع رادیکال های آزاد است که باعث عدم تعادل احیایی سلولی و انباشت اشکال اکسید شده می شود که به وسیله آن استرس اکسیداتیو ایجاد می شود که باعث آسیب به دی ان ای، غیر فعال شدن آنزیم ها می شود. بنابراین این احتمال وجود دارد که آنتی اکسیدانت های برون زاد بتوانند تحمل گیاه را به شوری و استرس اکسیداتیو ایجاد شده توسط آن افزایش دهند. در این مطالعه تاثیر اثر آنتی اکسیدانت های برون زاد بر روی تحمل گیاه در برابر شوری و استرس اکسیداتیو مورد بررسی قرار گرفت.
شوری یکی از مهمترین عوامل تنش زای محیطی برای گیاهان در بسیاری از نقاط جهان به شمار می رود که اثر بازدارنده بر رشد، تولید و فرآیند های متابولیسمی گیاهان از جمله فتوسنتز، تنفس و سایر فرآیند های بیو شیمیایی مرتبط با رشد و تولید گیاه از طریق کاهش جذب آن توسط ریشه یا از طریق برهم خوردن تعادل یونی دارد. اکثر تنش های محیطی همانند خشکی و شوری منجر به تولید گونه های فعال اکسیژنی و ایجاد تنش اکسیداتیو در سلول گیاهان و در نهایت مرگ سلولی می شوند. در طول رشد بهینه گیاه، تعادل بین شکل گیری رادیکال های آزاد و مصرف آن ها به شدت توسط سیستم دفاع آنتی اکسیدانتی گیاه کنترل می شود. گیاهان دارای فعالیت بالای آنزیم های آنتی اکسیدانت مقاومت قابل توجه به آسیب اکسیداتیو ایجاد شده توسط رادیکال های آزاد نشان می دهند. گیاهان مکانیسم های متنوعی را جهت سازگار شدن و یا تحمل تنش های محیطی ایجاد شده همانند شوری به کار می گیرند از جمله این مکانیسم ها می تواند به تولید اسموپروتکتانت ها که با غلبه بر تنش اسمزی تحمل گیاه را به تنش های محیطی افزایش می دهند، اشاره نمود.
تعداد بیابان ها و مناطق خشک در کره زمین و در منطقه؛ روز به روز در حال افزایش است و عواملی مانند تغییرات آب و هوایی، گرمایش زمین، سد سازی و استفاده ناصحیح و بی رویه از چاه های حفر شده و منابع آب و چرای بی رویه دام ها در این مسئله نقش دارند. پدیده بیابان زایی؛ در ایران بین دهه های 1930 تا 1960 میلادی به رسمیت شناخته شد. در بیابان ها خاک؛ به دلیل کمبود پوشش گیاهی، بیشتر از دیگر مناطق فرسایش می یابد و با وزش باد؛ خاک فرسایش یافته به هوا بلند می شود و پدیده هایی مانند ریزگردها را به وجود می آورد. روش های خاصی برای بیابان زدایی وجود دارد که جهت مقابله با این پدیده ها به کار می رود، از جمله غرقاب کردن و پخش کردن آب و سیلاب، کنترل چرای دام های آن منطقه، تثبیت خاک، احداث بادشکن و کاشت گیاهان شورزی و مقاوم. یکی از روش های نوین و سازگار با محیط زیست این است که می توان با کاشت گیاهان در خاک این مناطق از فرسایش خاک جلوگیری کرد؛ در ایران تاکنون از گیاهانی مانند اکالیپتوس، اقاقیا، کنار و رملیک، کرت و سلم، گز و کهور در این روش استفاده شده است. از جمله محدودیت های این روش اثر مهاری غلظت های بالای نمک در خاک های بیابان بر روی رشد گیاهان می باشد. بنابراین یکی از راهکار ها؛ یافتن گیاهان مناسب و شورپسند برای رشد در این مناطق و یا روش خاصی برای سازگار کردن گیاهان با خاک شور است. اسموپروتکتانت ها موادی هستند که در مقاوم سازی گیاهان در برابر تنش های محیطی مانند تنش شوری نقش دارند و باعث سازگاری گیاه و بهبود فرایند جوانه زدن و رشد گیاه در خاک های شور می شوند. با توجه به موارد گفته شده در این پژوهش دانش آموزان بر آن شدند تا اثر آنتی اکسیدانت های به دست آمده از پسماند گیاهان را در افزایش تحمل گیاهان به تنش شوری مورد بررسی قرار دهیم.
هدف
هدف دانش آموزان از پژوهش حاضر بررسی آنتی اکسیدانت های برون زاد راهکاری موثر و مقرون به صرفه برای غلبه بر تنش شوری بود.
روش
به منظور افزایش اعتبار پژوهش و صرفه جویی در زمان و هزینه ها مطالعات قبلی در زمینه فعالیت آنتی اکسیدانتی عصاره های به دست آمده از پوست میوه ها مورد بررسی قرار گرفت و گزینه های مورد نظر دارای فعالیت آنتی اکسیدانتی انتخاب شدند. در این راستا پوست انار، لیمو، پسته و کاکل ذرت تازه تهیه شدند، در معرض هوا خشک شدند و عصاره 10 گرم از آن ها به روش خیساندن به همراه اولتراسونیک با استفاده از چهار حلال با قطبیت های مختلف استخراج شد. به منظور بررسی توانایی حلال های مختلف در استخراج ترکیبات زیست فعال از پوست میوه ها کروماتوگرافی کاغذی انجام شد. در ادامه عصاره های به دست آمده با استفاده از گاز ازت خشک شدند. در ادامه اثر محافظتی عصاره های به دست آمده بر گیاهان مورد بررسی از جمله لوبیا، کاهو، رازیانه و شوید در دو گروه شاهد و تیمار در حضور 50 میلی مولار نمک سدیم کلراید مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج نشان داد که نوع و شدت ترکیبات زیستی استخراج شده توسط حلال های به کار رفته با قطبیت متفاوت از جمله آب، متانول، اتیل استات کاملا متفاوت است. نتایج نشان داد که عصاره آبی لیمو رشد بذر های لوبیا و عصاره اتیل استاتی آن رشد بذر های کاهو را به طور قابل توجهی در مقایسه با گروه کنترل منفی بهبود داده است. عصاره آبی پسته نیز رشد بذر های لوبیا و عصاره اتیل استاتی آن رشد بذر های کاهو و رازیانه را به طور معناداری افزایش داده است. به نظر می رسد که آنتی اکسیدانت های موجود در این عصاره ها توانسته اند تحمل گیاهان حساس به شوری را افزایش دهند. از آنجایی که ترکیبات عصاره های آبی و اتیل استاتی به ترتیب اثر قابل توجهی بر رشد بذر های لوبیا و کاهو داشته اند به نظر می رسد که ترکیبات موثر بر رشد بذر های لوبیا قطبی و ترکیبات موثر بر رشد بذر های کاهو نیمه قطبی هستند.
مهارت های کسب شده
1. آشنایی با شیوه انجام کار گروهی
2. آشنایی با شیوه های جستجو در اینترنت
3. آشنایی با شیوه انجام پژوهش و نوشتن مقاله
4. آشنایی با نحوه ارائه گزارش عملکرد
5. آشنایی با روش ایده یابی (توفان مغزی)
6. آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز
7. آشنایی با پروپوزال نویسی
8. آشنایی با نحوه انجام آزمایش
دانش آموزان از پژوهش حاضر چند میلی مولار نمک سدیم کلراید استفاده کردند؟ 50
1. 50
2. 60
3. 30
4. 10
مطالب مرتبط:
پرورش قارچ خوراکی
رشد نخستین و رشد پسین
تهیه کننده: مهدی رحمانی - تنظیم کننده: محبوبه همت
