این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی، جلد ۱۷، شماره ۳، صفحات ۰-۰

عنوان فارسی تأثیر محلول‌پاشی نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم و پوترسین بر برخی از خصوصیات مورفوفیزیولوژیکی و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی گیاه رزماری (Rosmarinus officinalis L.)
چکیده فارسی مقاله
مقدمه و هدف: محرک‌های رشد نقش مهمی در تأمین و جذب عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان ایفا می‌کنند. همچنین، با ایجاد تغییراتی در فرآیندهای اصلی و سامانه‌ای گیاهان، قادر به بهبود رشد و افزایش کمّیت و کیفیت محصول می‌شوند. کاربردهای زیستی نانوذرات و پلی‌آمین‌ها و استفاده از آنها به عنوان تنظیم کننده و محرک رشد گیاهان، ابزار نویدبخشی برای تحقق کشاورزی پایدار است. نانوذرات و پلی‌آمین‌ها بسته به گونه گیاهی، غلظت و روش استفاده می‌توانند اثرات مختلفی بر روی گیاهان داشته باشند. در بین انواع مختلف نانوذرات، دی‌اکسید تیتانیوم (TiO2) می‌تواند کارایی دستگاه فتوسنتزی را بهبود بخشد و توانایی گیاه را برای جذب نور خورشید افزایش دهد که از این طریق، بر تبدیل انرژی نورانی خورشید به الکترون فعال و فعالیت‌های شیمیایی اثر گذاشته و سبب افزایش کارایی فتوسنتز در گیاه می‌شود. پلی‌آمین پوترسین نیز بر بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیک مانند جوانه‌زنی بذر، رشد و نمو میوه و گل، به تأخیر انداختن پیری، و پاسخ گیاه به تنش‌های محیطی مؤثرند. اما تاکنون مطالعات چندانی پیرامون تأثیر توأم نانوذرات تیتانیوم و پوترسین بر فرآیندهای مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاهان به‌خصوص گیاه دارویی رزماری صورت نگرفته است. عصاره گیاه رزماری یکی از مواد دارویی گیاهی با خاصیت آنتی‌اکسیدانی و آنتی‌باکتریایی است که اثرات درمانی آن به اثبات رسیده است.
مواد و روش‌ها: به منظور بررسی تأثیر کارایی سطوح مختلف نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم (صفر، 50، 100، 200 و 400 پی‌پی‌ام) و پوترسین (صفر، 5/0، 1 و 5/1 میلی‌مولار) بر خصوصیات رشدی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه رزماری آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی مؤسسه آموزش عالی سنا اجرا شد. محلول‌پاشی گیاهان هفته‌ای یکبار انجام شد و پس از هشت هفته، صفات رشدی (ارتفاع، تعداد برگ، وزن تر و وزن خشک اندام‌های هوایی، وزن تر و وزن خشک ریشه)، فیزیولوژیک (محتوای کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل، کاروتنوئید) و بیوشیمیایی (فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی پراکسیداز و کاتالاز و درصد مهار رادیکال آزاد) در برگ نهال‌ها مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. پیش از انجام تجزیه و تحلیل، نرمال بودن توزیع داده‌ها و همگنی واریانس خطاهای آزمایشی، با آزمون تک نمونه کولموگروف-اسمیرنوف بررسی شد و میانگین‌ها با آزمون حداقل اختلاف معنی‌دار در سطح احتمال 5 درصد مورد مقایسه قرار گرفتند.
یافته‌ها: آنالیز تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، جذب و انتقال نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم توسط گیاه رزماری در تیمارهای آزمایشی را تأیید نمود. آنالیز واریانس اثر ساده نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم و همچنین اثر ساده پوترسین بر تمام صفات رشدی، مقادیر رنگیزه‌های کلروفیلی، ترکیبات ثانویه فنل و فلاونوئید، آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و DPPH گیاه رزماری معنی‌دار بود (01/0>p). اما آنالیز واریانس اثر برهمکنشی این دو تیمار بر تعداد برگ و وزن تر و وزن خشک اندام هوایی (01/0>p)، وزن تر ریشه، مقدار کلروفیل کل و فلاونوئید گیاه رزماری (05/0>p) معنی‌دار گزارش شد. مقایسه میانگین تیمارها نشان داد که به‌کارگیری غلظت‌های مختلف نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم و پوترسین سبب افزایش تمام صفات رشدی، مقادیر رنگیزه‌های کلروفیلی و خصوصیات بیوشیمیایی گیاه رزماری شد. بیشترین میانگین صفات رشدی گیاه رزماری در غلظت  200 پی‌پی‌ام نانوذره و یک میلی‌مولار پوترسین، حداکثر محتوای کلروفیل و کاروتنوئید آن نیز در غلظت‌های 200 و 400 پی‌پی‌ام نانوذره و سطوح یک و 5/1 میلی‌مولار پوترسین حاصل شد. همچنین، صفات بیوشیمیایی گیاه رزماری تحت بالاترین غلظت نانوذره و پوترسین بیشترین میانگین را به خود اختصاص داد. در واقع، تیمارهای مورد استفاده با افزایش تولید ماده خشک و نیز افزایش فتوسنتز سبب افزایش عملکرد گیاه و اجزای آن می‌شوند. نانوذرات تیتانیوم می‌توانند وزن تر و خشک گیاهان را از طریق بهبود جذب نور، افزایش جذب نیترات و تبدیل مواد غیر آلی به مواد آلی افزایش دهند. با افزایش جذب نور، واکنش اکسایش و کاهش در گیاهان تحریک می‌شود که در نتیجه آن ظرفیت فتوسنتزی گیاه افزایش می‌یابد و از پیری کلروپلاست ممانعت به عمل می‌آید. همچنین، از آنجاییکه نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم منجر به جذب بیشتر پروتئین می‌شوند، سنتز کلروفیل در گیاه از این طریق نیز افزایش می‌یابد. نقش پوترسین در افزایش رشد گیاه نیز احتمالاً به دلیل اثر آنتی‌اکسیداتیوی آن، کمک به تعادل کاتیون و آنیون و یا عمل به عنوان منبع ازت می‌باشد. همچنین، با توجه به اینکه اتیلن و پلی‌آمین‌ها پیش‌ماده مشترکی برای سنتز دارند، با ساخته شدن پلی‌آمین‌ها در گیاه، ساخت اتیلن کاهش می‌یابد و با کم شدن میزان اتیلن، تخریب رنگیزه‌های فتوسنتزی نیز کم می‌شود. علاوه بر این، با کاربرد پوترسین، میزان پلی‌آمین‌ها در مریستم انتهایی گیاه افزایش یافته و در نتیجه رشد گیاه بیشتر می‌شود. پلی‌آمینها، زنجیرهای از واکنش‌های دفاعی را راه‌اندازی می‌کنند که افزایش فعالیت آنزیمهای آنتی‌اکسیدانی یکی از نتایج آن می‌باشد.
نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج به دست آمده، غلظت‌های 200 و 400 پی‌پی‌ام نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم و سطوح یک و 5/1 میلی‌مولار پوترسین به روش محلول‌پاشی برگی بیشترین تأثیر را بر بهبود صفات رشدی، آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و محتوای رنگیزه‌های فتوسنتزی گیاه رزماری گذاشت. بنابراین می‌توان گفت که استفاده از غلظت‌های مناسب نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم و پوترسین به منظور افزایش محتوای متابولیت‌های ثانویه مهم گیاه رزماری مؤثر است. همچنین، مطالعات در مورد تأثیر این تیمارها برای دوره‌های آزمایش طولانی‌تر و نیز سایر گونه‌ها می‌تواند راه مناسبی برای حصول نتایج بهتر و مستدل‌تر باشد.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله فعالیت آنتی‌اکسیدانی، محتوای کلروفیلی، محرک‌های رشد، محلول‌پاشی، نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم

عنوان انگلیسی Effect of titanium dioxide nanoparticle and putrescine foliar application on some morphophysiological characteristics and activity of antioxidant enzymes in rosemary (Rosmarinus officinalis L.)
چکیده انگلیسی مقاله
Background: Elicitors play an important role in the supply and absorption of nutrients in plants. Also, they are able to improve growth and increase the quantity and quality of the product through making changes in the main and systemic processes of plants. Biological applications of nanoparticles and polyamines and using them as plant growth regulators and elicitors is a promising tool for realizing sustainable agriculture. Nanoparticles and polyamines may differentially affect plants depends on plant species, concentrations and application methods. Among the different nanoparticles, titanium dioxide (NiO2) can improve the efficiency of photosynthetic apparatus and increase the plant’s ability to absorb sunlight, which in this way affects the conversion of the solar energy into active electrons and chemical activities and increases the photosynthesis efficiency in plant. Putrescine polyamine is also effective on more physiological processes such as seed germination, fruit and flower growth, delaying senescence, and plant responses to environmental stresses. But so far, there are no enough researches about the effect of titanium nanoparticles and putrescine on the morphological, physiological and biochemical processes of plants especially in Rosmary (Rosmarinus officinalis L.). Rosemary oil is one of herbal medicines which its antioxidant and antibacterial properties have been proved.
Methods: In order to investigate the effectiveness of different levels of NiO2 nanoparticles (0, 50, 100, 200 and 400 ppm) and putrescine (0, 0.5, 1 and 1.5 mM) on the growth, physiological and biochemical traits of Rosmarinus officinalis L., an experiment was implemented as factorial in the form of a completely randomized design with three replications in the research greenhouse of the Sana institute of higher education. The plants were sprayed once a week and after eight weeks, growth traits (plant height, number of leaves, fresh weight and dry weight of aerial parts, fresh weight and dry weight of root), physiological traits (the content of chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, carotenoid) and biochemical (activities of antioxidant enzymes including peroxidase and catalase, and percentage of free radical scavenging) were measured in the leaves of seedlings. Before performing the analysis, the normality of data distribution and the homogeneity of variance of experimental errors were checked using the least significant difference (LSD) test, and the means were compared with Duncan’s multi-tailed test at the 5% probability level.
Results: Scanning Electron Microscopy (SEM) confirmed the adsorption and translocation of titanium nanoparticles through plant upon experimental treatments. Analysis of variance of simple effect of titanium dioxide nanoparticle and simple effect of putrescine on all growth traits, amounts of chlorophyll pigments, phenol and DPPH of R. officinalis was significant (p<0.01). However, the analysis of variance of the interaction effect of these two treatments on the number of leaves and fresh and dry weight of aerial parts (p<0.01), fresh weight of root, amount of total chlorophyll and flavonoid of R. officinalis (p<0.05) was reported to be significant. The mean comparison of treatments showed that the different concentrations of titanium dioxide nanoparticles and putrescine caused an increase in all the growth traits, the content of chlorophyll pigments and the biochemical characteristics of R. officinalis. The highest mean growth traits of R. officinalis were obtained at the concentration of 200 ppm nanoparticle and 1 mM putrescine, the maximum content of chlorophyll and carotenoid were also obtained at the concentrations of 200 and 400 ppm nanoparticles and levels of 1 mM and 1.5 mM putrescine. Also, the biochemical traits of R. officinalis under the highest concentration of nanoparticles and putrescine had the highest mean. In fact, the treatments used increase the production of dry matter and increase photosynthesis, which increase the performance of the plant and its components. Titanium nanoparticles can increase fresh and dry weight of plants by improving light absorption, increasing nitrate absorption and converting inorganic materials into organic materials. By increasing light absorption, oxidation and reduction reactions are stimulated in plants, after which the photosynthetic capacity of the plant increases and chloroplast aging is prevented. Also, since titanium dioxide nanoparticles lead to more protein absorption, the synthesis of chlorophyll in the plant increases in this way. The role of putrescine in increasing plant growth is probably due to its antioxidant effect, helping to balance cation and anion, or acting as a nitrogen source. Also, due to the fact that ethylene and polyamines have a common precursor for synthesis, as polyamines are made in the plant, the production of ethylene decreases, and as the amount of ethylene decreases, the degradation of photosynthetic pigments also decreases. In addition, with the use of putrescine, the number of polyamines in the terminal meristem of the plant increases and as a result the growth of the plant increases. Polyamines start a chain of defense reactions, one of the results of which is the increase in the activity of antioxidant enzymes.
Conclusion: According to the obtained results in this study, NiO2 nanoparticles at 200 and 400 ppm and putrescine at 1 mM and 1.5 mM concentrations through foliar application showed strong effect on improvement of growth traits, antioxidant enzymes and the content of photosynthetic pigments in R. officinalis. Therefore, the use of appropriate concentration of NiO2 nanoparticles and putrescine seemed to be effective in increasing the content of active secondary metabolites in rosemary. Also, it is suggested to study the effect of these treatments for longer experimental periods or on some more species that could be a suitable way to find better and more reasonable results.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله Antioxidant activity, Chlorophyll content, Elicitors, Foliar solution, Titanium dioxide nanoparticles

نویسندگان مقاله امرالله بخشی | Amrollah Bakhshi
MSc Graduate of Green Space Engineering, Sana Institute of Higher Education, Sari, Iran
دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی فضای سبز، مؤسسه آموزش عالی سنا، ساری، ایران

مهیار گرامی | Mahyar Gerami
Department of Biology, Sana Institute of Higher Education, Sari, Iran
گروه زیست‌شناسی، مؤسسه آموزش عالی سنا، ساری، ایران

محدثه امیری | Mohadeseh Amiri
Department of Rane and Watershed Management, Faculty of Agricultural and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران


نشانی اینترنتی http://jcb.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-620-7&slc_lang=fa&sid=1
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده سایر
نوع مقاله منتشر شده پژوهشی
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات