اثر بیوچار ضایعات موم زنبور عسل بر رشد، فیزیولوژی و جذب کادمیوم در زعفران

زعفران (Crocus sativus L.) یک گیاه دارویی مهم است که اطلاعاتی درباره فسوتوکسیک بودن کادمیوم (Cd) ندارد. بنابراین، این مطالعه برای اولین بار اثرات بیوچار حاصل از ضایعات موم عسل (یک اصلاح‌کننده آلی نوین) بر جذب کادمیوم، زیست‌توده، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و برخی ویژگی‌های فیزیوبیوشیمیایی در زعفران در معرض استرس Cd را بررسی کرد. تیمارها شامل چهار غلظت Cd (۰، ۳، ۶ و ۹ میلی‌گرم در کیلوگرم خاک) همراه با چهار سطح بیوچار (۰٪، ۱.۵٪، ۳.۰٪ و ۶٪ وزنی/وزنی) بودند. نتایج نشان داد که جذب Cd در بافت‌های غده و برگ زعفران با افزایش استرس Cd به طور قابل توجهی افزایش یافت، اما این پارامتر در گل و پرچم (به عنوان قسمت خوراکی زعفران) تغییر نکرد. کاربرد Cd موجب کاهش زیست‌توده گیاه شد که با افزودن بیوچار بهبود یافت. مقادیر ضریب انتقال در تمامی تیمارها کمتر از ۱ بود، که نشان می‌دهد زعفران می‌تواند به عنوان یک گیاه کاندید برای تثبیت فسوتو کادمیوم در نظر گرفته شود.استرس اکسیداتیو ناشی از کادمیوم موجب افزایش محتوای مالوندی‌آلدهید و فعالیت آنزیم‌های سوپراکسید دیسموتاز، آسکوربات پراکسیداز، کاتالاز و گلوتاتیون رداکتاز شد، در حالی که استفاده از بیوچار آسیب‌های اکسیداتیو را کاهش داد. محتوای کروکین به‌طور قابل‌توجهی همراه با افزایش غلظت Cd افزایش یافت. در همین حال، استفاده از بیوچار موجب کاهش کروکین و افزایش محتوای پیکروکروسین شد. در نتیجه، بیوچار حاصل از ضایعات موم زنبور می‌تواند با ایجاد قلیایی شدن خاک، مهار Cd در خاک، کاهش توزیع Cd در بافت‌های بالایی گیاه و تنظیم آسیب‌های اکسیداتیو القا شده توسط Cd، سمیت Cd در زعفران را کاهش دهد و در نتیجه به کاهش خطرات بالقوه آلودگی Cd کمک کند.

Saffron (Crocus sativus L.) is a medicinal important plant with none information on cadmium (Cd) phytotoxicity. Therefore, this study for the first time elevated the effects of beeswax waste biochar (a novel organic amendment) on Cd uptake, biomass, antioxidant enzymes activities and some physiobiochemical characteristics in saffron exposed to Cd stress. The treatments were consisted four Cd concentrations (0, 3, 6 and 9 mg kg-1 soil) together with four biochar levels (0%, 1.5%, 3.0% and 6% w/w). The results showed that Cd uptake in saffron corm and leaf tissues was significantly elevated by increase in Cd stress, but this parameter in flower and stigma (as edible part of saffron) was unchanged. Application of Cd caused decrease in plant biomass which was found to recover with the amendment of biochar. The translocation factor values were less than 1 in all the treatments, demonstrating saffron can be considered as a candidate plant for cadmium phytostabilization. Cadmium-induced oxidative stress stimulated malondialdehyde content, and activity of superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, catalase and glutathione reductase enzymes, while biochar application alleviated the oxidative damages. Crocin component was significantly raised along with increase in Cd concentration. Meanwhile, biochar application declined crocin and increased picrocrocin contents. In conclusion, beeswax waste biochar can mitigate Cd toxicity in saffron by inducing soil alkalinization, immobilizing Cd in soil, reducing Cd partitioning in the aboveground tissues and regulating Cd induced oxidative damage, consequently contributing to lowering the potential risks of Cd pollution.