قدرة نبات الشمبلان Ceratophyllum demersum L. في إزالة بعض المعادن الثقيلة وتشخيص التغايرات الوراثية المحتملـــة باستخدام بعض المؤشرات الجزيئيــة.

رسالة ماجستير

اسم الباحث : حسين علي خليل محمود

اسم المشرف : أ.م.د. حسن جميل جواد الفتلاوي أ.م.د. زينة ثامر عبد الحسين الرفيعي

الكلمات المفتاحية :

الكلية : كلية العلوم

الاختصاص : علوم الحياة

سنة نشر البحث : 2022

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

أجريت هذه الدراسة لتقييم كفاءة نبات الشمبلان المائي Ceratophyllum demersum L. في إزالة ثلاثة معادن ثقيلة وهي الرصاص والنيكل والكادميوم عند وجودها في حوض ماء واحد بصورة منفردة و مجتمعة ومدى تأثير هذه المعادن على المادة الوراثية للنبات ،أستخدمت تراكيز7.5,5,2.5 ملغم/ لتر وبواقع ثلاث مكررات لكل تركيز. تم جمع عينات المياه و النبات بعد مرور5،10،15, 20يوماً من أحواض التجربة لغرض قياس تركيز المعدن في المحلول المائي و كمية المعدن المتراكم في النبات، كما تم حساب معامل التركيز الحيوي للنبات و قدرت كفاءة النبات في إزالة المعادن الثلاثة كنسب مئوية للإزالة من المياه إذ ببلغت أعلى نسبة إزالة لمعدن الرصاص%93.91 في تجربة خلط الرصاص والنيكل عند التركيز7.5ملغم / لتر خلال مدة المعالجة20 يوما أما أقل نسبة إزالة ببلغت 33.97% في تجربة خلط ثلاثة معادن عند التركيز 7.5 ملغم / لتر خلال اليوم الخامس من المعالجة بينما ببلغت أعلى نسبة إزالة للنيكل 63.53% في تجربة المعادن المنفردة عند التركيز2.5ملغم / لترخلال مدة المعالجة20 يوما أما أقل نسبة إزالة ببلغت 11.70% في تجربة خلط ثلاثة معادن عند التركيز 7.5 ملغم / لتر خلال اليوم الخامس من المعالجة، أما الكادميوم فقد ببلغت أعلى نسبة إزالة 83.30% في تجربة المعادن المنفردة عند التركيز7.5ملغم / لترخلال مدة المعالجة20 يوما و أقل نسبة إزالة ببلغت 33.14% في تجربة خلط ثلاثة معادن عند التركيز 2.5 ملغم / لتر خلال اليوم الخامس من المعالجة، بينت النتائج إنّ المعادن الثلاثة يزداد مراكمتها في أنسجة النبات بزيادة المدة الزمنية للتعرض للمعدن وكذلك تزداد قيمة معامل التركيز الحيوي بزيادة مدة التعرض ، أظهرت نتائج التحليل الاحصائي وجود فروق معنوية عند مستوى احتمالية p<0.05بين التراكيز والمدد الزمنية للمعالجة للنبات وبعض تراكيز الماء.
أما بالنسبة لنتائج الجانب الجزيئي فقد تم أخذ عينات النبات في نهاية التجربة لغرض إجراء الفحوصات الجزيئية أستخدمت تقنية التضخيم العشوائي متعددة الأشكال Random Amplification Polymorphic DNA(RAPD) و تقنية تكرار التسلسل البسيط Inter Simple Sequence Repeat (ISSR)لغرض الكشف عن السمية الجينية التي تسببها المعادن الثقيلة الرصاص والنيكل والكادميوم للاثنين وعشرين عينة شملت التجارب المنفردة وتداخل معدنين وتداخل ثلاثة معادن ،ثلاثة بادئات من مؤشر RAPD أظهرت النتائج تضاعف ،بلغ عدد الحزم الكلية 288والحزم متعددة الأشكال11وحزم احادية الأشكال9وحزم نادرة4،كانت نسبة تعدد الأشكال 46.36%،أما تقنية ISSRأربعة بادئات أعطت نتائج تضاعف ببلغت عدد الحزم الكلية 245 وحزم متعددة الأشكال9 وحزم احادية الأشكال8 وحزم نادرة2 وكانت نسبة التعدد الأشكال 48.5%.
أظهر مخطط الشجرة dendrogram لتقييم المسافة الوراثية الناتجة من معاملة العينات بتراكيز مختلفة من المعادن الثقيلة من خلال مؤشر RAPD إنخفض نسبة التشابه لتصل الى 66% في معاملة التداخل لمعدني الرصاص والكادميوم للتراكيز5,7.5 ملغم /لتر وتداخل معدني النيكل والكادميوم للتركيز7.5 ملغم /لتر ومعاملة التداخل الثلاثي للرصاص والنيكل والكادميوم للتركيز7.5 ملغم /لتر مع معاملة السيطرة ، أما من خلال مؤشر ISSR نلاحظ إنخفضت معاملات التداخل الثلاثي للتراكيز 7.5,5,2.5 ملغم /لتر الى بنسبة 50,60 ,66% على التوالي مع معاملة السيطرة ، خلصت الدراسة الحالية أنَ نبات الشمبلان أظهر كفاءة عالية في إزالة المعادن الثقيلة الثلاثة الرصاص والنيكل والكادميوم من المياه إذ ببلغت أعلى نسبة إزالة سجلها النبات كانت لمعدن الرصاص وتلاه معدني الكادميوم ثم النيكل وبالتالي نوصي بتطبيق تقنية المعالجة النباتية لإزالة الملوثات من المياه كونها صديقة للبيئة وقليلة التكلفة ويمكن تطبيقها بعد تخفيف المياه الملوثة لزيادة كفاءة النبات في المعالجة .

The ability of Ceratophyllum demersum L. in removing some heavy metals and diagnosing potential genetic variations by using some molecular markers.

This study was conducted to evaluate the efficiency of the aquatic plant Ceratophyllum demersum L. in removing three heavy metals which are (Lead, Nickel and Cadmium) when they are present in one water basin, individually and collectively, and the effect of these metals on the genetic material of the plant, different concentrations of these metals were used ( 2.5,5,7.5) mg/L and three replicates for each concentration. Water and plant samples were collected after (5, 10, 15, 20) days from the laboratory experiment basins for the purpose of measuring the concentration of the remaining metal in the water solution as well as the amount of metal accumulated in the plant. The bioconcentration factor of the plant was also calculated and the efficiency of the plant in removing The three metals as percentages of removal from water. The highest removal percentage of lead metal was (%93.91) in the experiment of mixing lead and nickel metals at a concentration of 7.5 mg/L during the treatment period (20) days, while the lowest removal percentage was (%33.97) in the experiment Three metals were mixed at a concentration of 7.5 mg/L during fifth day of treatment, while the highest percentage of removal of nickel metal was (%63.53) in the experiment of single metals at a concentration of 2.5 mg/L during the treatment period (20) days or less Removal percentage reached (%11.70) in the experiment of mixing three metals at a concentration of 7.5 mg/L during during fifth day of treatment. As for cadmium metal, it reached the highest removal percentage (%83.30) in the experiment of single metals at a concentration of 7.5 mg/L during the treatment period (20) days and the lowest removal percentage was (%33.14) in the experiment of mixing three metals at a concentration of 2.5 mg/L during during fifth day of treatment, as well as the plant samples were taken for the last period of treatment for the purpose of conducting molecular tests. The results showed that the accumulation of the three minerals in plant tissues increases with the increase in the time period of exposure to the metal, as well as the value of the bio-concentration coefficient increases with the increase in the duration of exposure. The results of the statistical analysis showed that there were significant differences at the probability level (p<0.05) between the concentrations and durations of treatment for the plant and some water concentrations.

As for the results of the molecular aspect, plant samples were taken at the end of the experiment for the purpose of conducting molecular tests. The Random Amplification Polymorphic DNARAPD technique and the Inter Simple Sequence Repeat ISSR technique were used for the purpose of detecting the genetic toxicity caused by the heavy metals lead, nickel and cadmium for twenty-two A sample that included single experiments, two-metal and three-metal interference, three primers of the RAPD index, the results showed a doubling, the total number of bundles was 288, the number of polymorphic bundles was 11, monomorphic bundles 9, and rare bundles 4, the percentage of polymorphism was 46.36%. Polymorphic 9, monomorphic 8 and rare 2 and the polymorphism percentage was 48.5%.
The dendrogram for evaluating the genetic distance resulting from treating samples with different concentrations of heavy metals through the RAPD index showed that the similarity percentage decreased to 66% in the treatment of lead and cadmium for concentrations of 5,7.5 mg/l and for interaction of metals for nickel and cadmium for concentration of 7.5 mg/l and for treatment The triple interaction of lead, nickel and cadmium to a concentration of 7.5 mg / l with the control treatment, while through the ISSR index, we note that the triple interaction coefficients for concentrations 7.5, 5, 2.5 mg / l decreased to 50,60, 66%, respectively with the control treatment, the study concluded The current study showed that Ceratophyllum demersum L. plant showed a high efficiency in removing the three heavy metals, lead, nickel, and cadmium from water. The highest removal percentage recorded by the plant was for lead, followed by cadmium, then nickel. Therefore, we recommend applying the phytoremediation technology to remove pollutants from water, as it is environmentally friendly and low in cost. Dilution of polluted water to increase the efficiency of the plant in treatment.