تأثير المعادن الثقيلة (الكادميوم ) على نبات الذرة الصفراء

أ.م.د. رباح سالم شريف 

 تعد الحنطة والذرة الصفراء من اهم  المحاصيل الرئيسية المزروعة في العالم ، وهما بمثابة غذاء أساسي في أجزاء مختلفة من العالم. ومن بين النباتات الحساسة للـكادميوم ، تتمتع الذرة الصفراء بقدرة عالية على تحمل الكادميوم .

يعتمد امتصاص الكادميوم على قدرة النباتات على مقاومة آثاره السمية، حيث اشار احد الباحثين إن الكادميوم مادة سامة لمعظم الكائنات الحية وهي مادة مسرطنة للإنسان على عكس المعادن مثل الحديد (Fe+ 2) والنحاس (Cu+ 2). كذلك فأن تراكم الكادميوم في النباتات قد يتسبب في العديد من التغيرات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية والهيكلية. ويغير تراكم الكادميوم امتصاص المغذيات المعدنية من خلال التفاعل مع توازن الماء في النبات حيث يمنع فتح الثغور في اوراق النبات.

إن تعرض النبات للكادميوم  تسبب حدوث أضرار رئيسية على المستوى الخلوي والفسيولوجي للنباتات، حيث يعد تلوث التربة بالمعادن الثقيلة مشكلة مهمة تعيق نمو النبات. حيث أدى إضافة الكادميوم في الوسط الغذائي لنبات الحنطة إلى إعاقة نمو ساق والجذور، حيث تنخفض تفاعلات تبادل الغازات (معدلات التمثيل الضوئي والنتح) عند التعرض الى الكادميوم  مما يؤدي إلى انخفاض نمو النبات.  

لقد تم التأكد من ان تواجد تركيزات عالية من المعادن الثقيلة في التربة السطحية تؤدي الى تثبيط امتصاص المغذيات ، والعمليات الفسيولوجية والتمثيل الغذائي وبالتالي تقلل من نمو النبات وتسبب أيضًا الإصابة باصفرار الاوراق بسبب تداخل عملية التمثيل الضوئي والتنفس ، تلف غشاء الخلية وقمة الجذر ، وتقلل ايضاً من امتصاص الماء والمغذيات وتلف الإنزيمات . تؤدي المعادن الثقيلة أيضًا إلى زيادة أنشطة إنزيم مضادات الأكسدة في النباتات.  

حيث أظهرت البيانات أن تركيز الكادميوم في الجذور وسيقان النباتات تزداد مع زيادة الكادميوم الخارجي حتى 50 ملي مول من نترانت الكادميوم. وان تراكم الكادميوم في الجذور هو يكون اكبر من باقي اجزاء النبات ولكن تراكمه يختلف بين أصناف الذرة. نظرًا لزيادة نشاط بيروكسيداز (هي مجموعة واسعة من الإنزيمات التي تدخل في عدد كبير من العمليات الحيوية التي تتضمن تفاعلات أكسدة-اختزال. سميت هذه الإنزيمات بهذا الاسم نسبة إلى مركبات البيروكسيد التي تتكسر في هذه العملية). وقلة نقل الكادميوم إلى السيقان، وتشير ايضا بعض المصادر إلى أن زيادة تركيز الكادميوم في التربة أدى إلى زيادة تراكمه في حبوب الذرة الصفراء على وجه الخصوص .

وفي دراسة قام بها احد الباحثين المهتمين بتأثير المعادن الثقيلة وتاثيرها على نمو النباتات حيث قام بزراعة أربعة محاصيل (القمح والذرة الصفراء والذرة البيضاء والخيار) لتقييم السمية البيئية في التربة المعدلة باستخدام الكادميوم. اشار الباحث الى ان وجود الكادميوم ادى الى تقليل نمو الشتلات لجميع المحاصيل المدروسة. علاوة على ذلك ، وجد أن نمو الجذر كان أكثر حساسية عند نقطة النهاية (قمة الجذر) من نمو الساق بسبب زيادة تراكم الكادميوم في الجذور. وفي دراسة اخرى تمت الاشارة الى ان توزيع الكادميوم والرصاص في الذرة المزروعة في حقول قريبة من معامل صهر الحديد أظهرت النتائج أن كمية كبيرة من الكادميوم المتراكمة في السيقان من خلال امتصاص الجذور من التربة وأظهرت انخفاضًا في محصول الكتلة الحيوية وطول الساق عند اعلى تركيز من الكادميوم، بينما انخفضت أصباغ الكلوروفيل عند المستوى الأدنى من تطبيق الكادميوم. كما لوحظ انخفاض الكتلة الحيوية في نبات الذرة الصفراء بناءً على تعرضه للكادميوم. حيث يؤثر وجود الكادميوم في النبات على الكفاءة الكيميائية الضوئية ، ويحث على الإجهاد التأكسدي ويتلف الأغشية . حيث يؤدي ذلك الى انخفاض صفات النمو مثل طول الجذر ، وارتفاع النبتة ، والأوزان الطازجة والجافة للبراعم والجذر مع زيادة إضافته الى التربة، وكذلك أصباغ النبات مثل الكلوروفيل أ ، والكلوروفيل ب ، وإجمالي الكاروتينات وهذه النتائج  يتفق معها الكثير من الباحثين المختصين بدراسة تاثير معدن الكادميوم على النبات، حيث وجدوا أن أصباغ التمثيل الضوئي أظهرت انخفاضًا حادًا (50? ، 28? و 45? من الكلوروفيل أ ، كلوروفيل ب والكاروتينات ، على التوالي) في 10 ميكرومول / لتر من النباتات المعالجة بالكادميوم بالمقارنة مع السيطرة. كذلك فإن استخدام الكادميوم يثبط بشدة تكوين الحبوب، حيث لا ينتج عند المستويات العالية من الكادميوم في النباتات حبوبًا في كوز الذرة، حيث يزداد امتصاصه من قبل النباتات المزروعة في التربة.