Ê ° y[ z»cY iY¶Ë| e ]¹ÂÌ¿ZfÌe|Ì ¯Y É{cY }¿Z¿Ê ZaµÂ¸v» …pec.gonbad.ac.ir/article-1-143-en.pdf½Y•Z ¼ÅÁ Ê »Ô£‚ ËÁ€a

پرويز غالمي و همکاران

18

دانشگاه گنبد کاووس

"حفاظت زيست بوم گياهان"نشريه

49شماره ششم، بهار و تابستان ،دوره سوم

http://pec.gonbad.ac.ir

اکسید تیتانیوم بر تعدیل اثرات مخرب خشکی پاشی نانوذرات دیاثر محلول

(.Pyrus biosseriana buhse) در گیاه گالبی وحشی

5مهدي رهايي، 9محسن حسيني، سيد3، حسين عسکري2نيامسلم اکبري ،1زرافشار مهرداد*دانشيار، گروه جنگلداري، دانشکده 2، ، گروه جنگلداري، دانشکده منابع طبيعي، دانشگاه تربيت مدرسآموختهدانش1

مهندسي انرژي و استاديار، گروه مهندسي بيوتکنولوژي کشاورزي، دانشکده3، طبيعي، دانشگاه تربيت مدرسمنابع منابع طبيعي، دانشگاه تربيت مدرس،استاد، گروه جنگلداري، دانشکده 4نشگاه شهيد بهشتي، هاي نوين، دافناوري

علوم و فنون نوين، دانشگاه تهراناستاديار، گروه مهندسي علوم زيستي، دانشکده 5 24/80/1333 تاريخ پذيرش: ؛ 14/12/1332دريافت: تاريخ

1چکيده

اي هتعديل اثرات مخرب تنش خشکي در نهال براياکسيد تيتانيوم اين تحقيق از پتانسيل نانوذرات ديدر

هاي با غلظت دي اکسيد تيتانيوم کردن نانوذراتگالبي وحشي استفاده شد. تيمارهاي اعمال شده شامل اسپري

تيمارها در قالب طرح کامال نهال بود. هايبرگبعمد از خخرين خبياري بر قسممممت در ميليون 122و 02، 92، 22

بيوشمميميايي و ملالعات -تخصمي بيوماس، رشممد، ترييرات فيزيولو ي تصمادفي با شممش تکرار ا را شممد.

گيري مد نظر قرار گرفت. خناليز تکرار در زمان و ارزيابي روند عنوان شمماخ قابل اندازهبهميکروسممکوپيم

زيهتجها تحت تاثير اثرات منفي خشممکي قرار گرفته اسممت. نهال ترييرات نشممان داد که فعاليت فتوسممنتري

بيوماس ريشه و ساقه و همچنين رشد ارتفاعي و طول ريشه بين تيمارها نظرواريانس يکلرفه نشمان داد که از

کردن نانوذرات در مقايسه با و ود دارد و در اين بين اثرات مثبت اسپري درصد 5در سلح اختالف قابل تو هي

هاي شاهد، پتانسيل خبي در در مقايسه با نهالاند مشمهود اسمت. هاي تحت خشمکي که اسمپري نشمدهلنها

اکسيد با اعمال نانوذرات دي اين وضمعيت در حالي که .برابر کاهش يافتسمه هاي تحت خشمکي بيش از نهال

در مقايسه با درصد 122حدود بعد از اسپري کردن نانوذرات، محتواي نسبي رطوبت تيتانيوم تعديل شده است.

هاي تحت خشکي ثبت نيز در نهالنشت الکتروليت افزايش چشمگير . هاي تحت خشمکي افزايش داشتنهال

با اعمال نانوذرات افزايش داشته، درصمد 22تحت خشمکي حدود هايدر نهال اگرچه ميزان پرولين برگشمد.

122تمامي تيمارها باعث افزايش خنزيم پراکسيداز شد که بيشترين مقدار در تيمار مشاهده نشد.تريير فزاينده

[email protected] نويسنده مسئول: *

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

43 شماره ششم، بهار و تابستان ،دوره سوم/ انحفاظت زيست بوم گياهنشريه

18

و از سوي داشت هاي تحت خشکيدر نهال افزايش چشمگيري کاتاالزخنزيم قسممت در ميليون مشاهده شد.

.ديگر اسپري نانوذرات سبب افزايش اين خنزيم نشد

.يمياييبيوش -ترييرات فيزيولو ي کردن، بيوماس، اسپري تيتانيوم،اکسيد دي نانوذراتگالبي، : هاي کليديوا ه

مقدمههاي بسرريار بديع و نووهوري اسررت که با اسررتزاده از نانوهرا که کي از پيشرررفتنانوتکنولوژي ي

لهاز جی اي در علوم مختلفتغييرا فيزيکي و شريیيايي اسرراسري در آنها ايشاد شررده، جايگاه برجسررته

ت تاکنون اثرا مثباين، (. با وجود Lyons & Scrinis, 2007پيدا کرده است )علوم گياهي و کشراورزي

(. برخي از USEPA, 2007ه است )شردهاي خاکي، هوايي و آبي تاييد ننانوهرا بر اکوسريسرت زي يا من

توانند هان نيز ميتحقيقا بر سنتز نانوهرا فلزي از گياهان متیرکز شده که نشان دهنده اين است گيا

Sharma et al., 2009; Kumar etعنوان مسيرهاي زيستي و سبز براي توليد نانوهرا مطرح باشند )به

al., 2009ي هرز )ها( کنترل علفBarike et al., 2008( کنترل آفا و حشررررا ،)Rahman et al.,

(، افزايش قدر جوانه زني بذر Nair et al., 2010(، کاهش اسرتزاده از مواد و کودهاي شيیيايي )2009

(Khodakovskaya et al., 2009( و افزايش رشد و بيوماس گياه )Yang et al., 2006 از جیله کابردهاي )

که البته هنوز مطالعا و اطالعا بسيار اندکي در رابطه با اثرا استاسراسي نانوهرا در علوم گياهي

که در طوريبه .(Monica & Cremonini, 2009ي وجود دارد )مثبرت و منزي نانوهرا بر گياهان آوند

جذب 1هاي چند ديوارهزارش شده است. تيیارهاي نانوکربنهاي پيشرين نتاي درد و نقي ي گپژوهش

بيشرررتر آب توسرررگ برذر گيراه گوجه فرنگي و در نهايت افزايش جوانه زني را سرررب شرررده اسرررت

(Khodakovskaya et al., 2009و در مقابل ) ( نانوکربن تک ديواره عامل دار نشررردهSWCNTs باعث )

نانوهرا به(. پاسخ گياهان Canas et al., 2008کاهش قابل مالحظه ريشه گياه گوجه فرنگي شده است )

ي فراواني هالذا هنوز پرسش است.سني و ماهيت نانوهرا متزاو ،بر حسر نو گونه، مرحله رويشري

اثرا مثبت برخي از نانوهرا از ،با اين حال .(Nair et al., 2010سررت )براي محققين بي پاسررخ مانده ا

يوماکسرريد تيتاناثبا رسرريده اسررت. اعیال نانوهرا ديبهقبيل تيتانيوم در رابطه با برخي از گياهان

,.Zheng et alعنوان تيیار بر بذرهاي اسرزنا باعث افزايش جوانه زني و رشرد اين گياه شرده است )به

2005; Mingyu et al., 2008 کو عاليت آنزي روبيسف(. نانواکسيد تيتانيوم قادر است با بهبود جذب نور و

(Rubisco( )Mingyu et al., 2008( افرايش جذب نيترا ،)Yang et al., 2006 و تسررريع در تبديل )

باعث افزايش وزن خشررک و تر گياه شررود. تاثير مثبت نانوهرا (Nair et al., 2010) آليبهمواد غيرآلي

1. MWCNTs

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

پرويز غالمي و همکاران

18

,.Hang et alو غشاي تيالکوئيدي نيز گزارش شده است ) IIاکسريد تيتانيوم بر سيست فتوسيست دي

(. اگرچره تحقيقرا پيشرررين پترانسررريرل نانوهرا تيتانيوم در بهبود عیلکردهاي فيزيولوژيک و 2005

اثر اين . (Berahmand et al., 2012; Mingyu et al., 2007کرده اسررت ) مورفولوژيک گياهان را تاييد

زنده کیتر مورد توجه قرار گرفته هاي زنده و غيرنانوهرا در بهبود عیلکرد گياهان در شرررايگ اسررترس

تنش خشررکي (Shao et al., 2009)و هیکاران شررائو (. طبق نظر Mohammadi et al., 2013اسررت )

ا لذ .شد تاثير مهار کننده داردبهاسرت که بر رشد، توسعه و عیلکرد گياهان 1زندهمهیترين تنش غير

هاي تحت تنش خشررکي اثرا نانوهرا تيتانيوم بر نهالاي طرح ريزي شررده که گونهبهتحقيق حادررر

د.شودر سطوح مورفولوژي و فيزيولوژي ارزيابي (P. Biosseriana) گونه گالبي وحشي

هامواد و روش

( از خانواده Pyrus biosserianaهاي دوسراله گونه گالبي وحشي )وهش حادرر بر نهالپژمواد گياهي:

Rosaceae درکش -ي جوزکها. در هیين راسرررتا با بذرگيري از درختان مادري از جنگلگرفرتانشرام

و در دتوليد شرردانشررگاه تربيت مدرس )نور، مازندران( -نهال در دانشررکده منابع طبيعي 58 ،)بشنورد(

نهال يکسرران و هیگن از لحاق قطر و ارتزا براي اعیال تيیارها انتخاب شررد. تا قبل از شرررو 33ادامه

ليتر ميلي 088ميزان بهبار ورفيت زراعي هر سررره روز يکبهها بر اسررراس محاسرررآزمايش تیامي گلدان

الئ پژمردگي برگ دند. براي اعیال تنش خشرررکي از روش قطع آبياري تا زمان مشررراهده عشرررآبياري

(. تشربيا گذشرته نگارندگان در رابطه با اين گونه نشرران Siemens & Zwiazek, 2003اسرتزاده شرد )

لذا آبي را تحیل کند.بي تواندميهزته دو حدود ،داده بود که اين ژرم پالسرر وحشرري در مرحله نهال

روز در نظر گرفته شد. 14زمان آزمايش

صور به 2( ساخت کیپاني داگوساNPs 2TiOنانوهرا دي اکسريد تيتانيوم )مشمخصمات نانوذرات:

نانومتر و سطح 5/24شکل کريستالي با قطر متوسگ بهمورد استزاده قرار گرفت. نانوهرا سوسپانسيون

که سه آناتاز بيشتر است دارد 4و روتيل 3بوده اسرت. نانوهره تيتانيوم ترکيبي از آناتاز g 2m 55-1ويژه

درصد(. 2/03)

نانوهرا تيتانيوم از روش براي اعیال ي تحت تنش خشکي:هااعمال تيمارهاي نانوذرات در نهال

(. Jaberzadeh et al., 2010; Sorooshzadeh et al., 2012) پاشي بر اندام هوايي گياه استزاده شدمحلول

بالفاصله بعد از آخرين آبياري قسیت در ميليون 188و 08، 48، 28ي هاتيیارهاي نانوهرا با غلظت

1. Abiotic stress

2. Deguusa P-25

3. Anatase

4. Rutile

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

43 شماره ششم، بهار و تابستان ،دوره سوم/ انحفاظت زيست بوم گياهنشريه

18

صور طرح بهها اعیال شد. آزمايش صور اسپري بر نهالبهبهقگ يک مرت)آغاز دوره تنش خشکي( و ف

و تيیار تنش خشکي بدون اسپري کردن نانوهرا ، شاهدکامال تصادفي با شش تکرار اجرا گرديد. با تيیار

در اين تحقيق مورد توجه قرار گرفت.شش تيیار

بر روي سه گياه 3و تعرق 2اي، هدايت روزنه1پارامترهاي نرخ فتوسنتز خالص پارامترهاي مورد بررسي:

ساخت کشور Lcpro+ gas exchange (ADC Bioscientific Ltd.)از هر تيیار با استزاده از دستگاه

انگلستان در روزهاي سوم، ده و چهارده پس از قطع آبياري ثبت شد. در انتهاي دوره آزمايش و در

(، Skye, SKPM 1400, UK)قبل طلو آفتاب( با استزاده از دستگاه بی فشار قابل حیل )سحرگاه

شد. در انتهاي دوره آزمايش گيري و ثبت اندازه در سه گياه از هر تيیار 4پتانسيل آبي در آوند چوبي

سه قسیت برگ، ساقه و ريشه تقسي و براي ثبت وزن خشک بهاز خاک خار شده و هاتیامي نهال

آزمايشگاه منتقل شدند. تعدادي برگ با تکرار کافي براي ادامه تحقيقا با استزاده از از مايع به هااندام

هاي گياهي داري شد. بعد از خشک کردن اندام راد نگهگدرجه سانتي -05صور جامد فريز و در دماي به

ساعت بيوماس خشک ريشه، ساقه و برگ نيز توزين 40مد گراد بهدرجه سانتي 05در آون با دماي

(. Martinez et al., 2007شد. محتواي نسبي رطوبت برگ نيز طبق روش معیول اندازه گيري و ثبت شد )

Camposعنوان شاخص آسي غشايي طبق روش معیول اندازه گيري شد )هميزان نشت الکتروليت نيز ب

et al., 2003هاي متداول، ميزان پرولين )هاي برگ منشید شده و طبق روشیونه(. با استزاده از نBates

et al., 1973 هاي پراکسيداز و کاتاالز( و آنزي (Ebermann & Stich, 1982 .نيز مورد مطالعه قرار گرفت )

-KYKYزنه با استزاده از ميکروسکوپ الکتروني )وهاي رنوهرا در سطح اپيدرم برگ و سلولنا ح ور

EM3200 شد( ارزيابي.

تجزيه و تحليل خماريسازماندهي و نیودارهاي مربوطه با استزاده Excelافزار دست آمده در محيگ نرمبهتیامي اطالعا

انشام شد. 10SPSSافزار آماري هاي آماري با استزاده از نرمافزار ترسي شد. تشزيه و تحليلماز اين نر

تکرار آزمونهاي تبادال گازي که در طول آزمايش و در روزهاي مختلف ثبت شده بودند تحت يک داده

هاي کیي رشد، فيزيولوژي و بيوشيیيايي پس از تست . داده( 2013et alParad ,.) شدندبررسي 5در زمان

1. Net CO2 assimilation rate

2. Stomatal conductance

3. Transpiration

4. Xylem water potential

5. Repeated measure ANOVA

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

پرويز غالمي و همکاران

18

هاتشزيه و تحليل شد. مقايسه مقادير ميانگين 1با استزاده از آناليز واريانس يکطرفه نرماليتي و هیگني

اي دانکن انشام شد.آزمون چند دامنه بانيز

نتايج

ق اي و تعرنتاي آزمون تکرار در زمان نشران داد که پارامترهاي فتوسنتز، هدايت روزنه تبادالت گازي:

،اند. از طرف ديگرن آزمايش )اثر دروني( قرار گرفته)اثر اصررلي( و زماتحت تاثير تيیارهاي اعیال شررده

(. بررسي 1 جدولاثرا متقابل اين دو عامل نيز تاثير معني داري بر سره فاکتور ياد شرده داشته است )

که با گذشررت زمان و با دادنيز نشرران هروز 14روند تغييرا در فاکتورهاي فتوسررنتزي در طول دوره

دير فتوسنتز، تعرق و هدايت در مقا درصد 5در سطح داريها، کاهش معنيشرد تنش بر نهالش افزاي

با نانوهرا هاي تحت خشکي کهدهد که نهالها نشران ميايي ثبت شرده اسرت. مقايسره ميانگينروزنه

وميهاي تحت خشرکي و بدون اسپري کردن نانوهرا تيتاناند در مقايسره با نهالتيتانيوم اسرپري شرده

قسررریت در 48و 28هاي ا غلظتهاي اسرررپري کردن باند. تيیارکیتر تحت تاثير خشرررکي قرار گرفته

(.1دهند )شکل شکي روند نزولي کیتري را نشان ميدر مقايسه با تيیار خميليون

هاي تهيه شرده توسرگ ميکروسرکوپ الکتروني نشان بررسري ميکروگرف ملالعات ميکروسمکوپي :

ر نانوهرا باند. ح رررور عي بر سرررطح اپيدرم برگ قرار گرفتهطور تشیبهدهد که نانوهرا تيتانيوم مي

هافاکروگريمر مقياس نانوهره نيز در ها نيز کامال مشرررهود اسرررت. ابعاد هرا تيتانيوم دسرررطح روزنه

(.2قابل مشاهده است )شکل روشني به

ها تحت تاثير رشد ارتزاعي نهال آن است که گويايواريانس تشزيهنتاي رشمد و تخصمي بيوماس:

رشد دهد. با تيیار کنترل نشران مي در سرطح پن درصرد داري راتيیارهاي اعیال شرده، اختالف معني

در درصد 58هاي تحت خشرکي بدون اعیال نانوهرا و حتي با اسرپري نانوهرا تا حدود ارتزاعي نهال

از اين کاهش يافت. ،آنها در حد ورفيت زراعي حزظ شررده بود هاي کنترل که رطوبتمقايسرره با نهال

دار آماري مشررراهده نشرررد. از لحاق طول هاي نانوهرا اختالف معنيبين تيیار خشرررکي و تيیارلحاق

هاي تحت تنش خشررکي و تيیار نانوهرا با نهالبهترتي مربوط ن مقادير بهريشرره، کیترين و بيشررتري

هاي . بررسرري تخصرريص بيوماس در اندامبرابر بيشررتر( 5/4بود )حدود قسرریت در ميليون 28غلظت

را داريمختلف گياه نيز نشران داد که بيوماس خشررک ريشره و سرراقه تحت تاثير تيیارها اختالف معني

دهد. از لحاق بيوماس ساقه و ريشه داري را نشان نیينشان داده و در مقابل بيوماس برگ اختالف معني

دار آماري ثبت نشرده اسرت. اختالف معنيقسریت در ميليون 28و نانوهرا با غلظت بين تيیار کنترل

1. One-Way ANOVA

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

43 شماره ششم، بهار و تابستان ،دوره سوم/ انحفاظت زيست بوم گياهنشريه

18

.شرررودمربوط ميهاي تحت خشرررکي بدون اعیال نانوهرا نهالبهنگين وزن خشرررک گياه کیترين ميا

شکل ) کاهش يافته است برابرسه و دو ترتي طوري که بيوماس سراقه و ريشه در مقايسه با کنترل بههب

3).

اي اعیال هتانسيل آبي گياه تحت تاثير تيیارمقايسا آماري نشان داد که پ پارامترهاي فيزيولو ي :

رابر بسه )تا هاي تحت تنش خشکي ثبت شدطوري که کیترين ميزان در نهالاسرت. شرده قرار گرفته

هده نشد. دار مشار نانوهرا تيتانيوم اختالف معني. بين تيیار کنترل و تيیاکاهش در مقايسه با کنترل(

هاي تحت خشررکي داد که اعیال نانوهرا در نهالنيز نشرران بررسرري مقادير محتواي نسرربي رطوبت

نيز در RWC. طبق انتظار، بيشررترين مقدار منشر شررده اسررتبهبود ميانگين محتواي نسرربي رطوبت به

58نسبي رطوبت حدود هاي کنترل ثبت شرد. در مقايسره با تيیار شراهد، با قطع آبياري، محتواي نهال

درصد 188در مقايسره با تيیار خشکي، اسپري نانوهرا حدود درصرد در تيیار خشرکي کاهش يافت.

هاي تحت تنش خشرکي، ميزان درصد هرا بر نهالهیچنين با اعیال نانو را سرب شرد. RWCافزايش

حت هاي تن در نهالعنوان شراخص آسري سلولي، کاهش يافته و بيشترين ميزان آبهنشرت الکتروليت

، درصد نشت الکتروليت را روز 14مد بهتنش خشکي . خشکي و بدون اسپري کردن نانوهرا ثبت شد

.(4)شکل برابر افزايش داد 5/1هاي تحت خشکي حدود در نهال

درصد 28نتاي آزمون دانکن نشران داد که بيشترين مقدار پرولين، با حدود پارامترهاي بيوشيميايي:

و در مقابل بين ميزان پرولين هاي تحت تنش خشررکي ثبت شررد افزايش در مقايسرره با شرراهد، در نهال

. مطالعا ايزوآنزيیي نيز نشررران داد که آنزي دار آماري مشررراهده نشررردسررراير تيیارها اختالف معني

در تيیار کسيدازاند. بيشترين مقدار پرار تيیارهاي اعیال شده قرار گرفتهپراکسريداز و کاتاالز تحت تاثي

هاي تيیار شرراهد اندازه گيري شررد. در و کیترين ميزان آن در نهالقسرریت در ميليون 188نانوهرا

، آنزي پراکسيداز بيش از قسیت در ميليون 188مقايسره با تيیار خشرکي و با اعیال نانوهرا با غلظت

يشترين . ب پراکسيداز شدافزايش آنزيکلي اسپري کردن نانوهرا سب طوربه. افزايش داشرت برابر 5/1

.(5شکل ) و کنترل ثبت شد برابر افزايش(دو ) ترتي در تيیار خشکيبهو کیترين ميزان آنزي کاتاالز

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

پرويز غالمي و همکاران

18

ي هاي مختلف بر روند تبادالت گازي نهالهاتاثير اسپري کردن نانوذرات تيتانيوم با غلظت -1شکل

گالبي وحشي تحت تنش خشکي

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

43 شماره ششم، بهار و تابستان ،دوره سوم/ انحفاظت زيست بوم گياهنشريه

11

ي کنترل )بدون اسپري کردن نانوهرا تيتانيوم(هاسطح اپيدرم و روزنه برگ در نهال

ي تحت تنش خشکي بعد از اسپري کردن نانوهرا تيتانيومهاسطح اپيدرم و روزنه برگ در نهال

ميکروگراف حاصل از ميکروسکوپ الکتروني از سلح اپيدرم برگ -2شکل

هاي گالبي وحشيتيمار و زمان خزمايش بر پارامترهاي تبادالت گازي در نهالتاثير -1 دول تعرق

)1-s 2-(mmol m

ايهدايت روزنه

)1-s 2-(mmol m

فتوسنتز

)1-s 2-(µmol m

اثرات اصلي *05/400

)CV= 08/20% )

*21/381

)CV= 14/13% )

*33/024

)CV= 31/22% ) يیار ت

فرعياثرات زمان 33/333* 44/038* 2/132*

188/34 ns *40/33 *35/44 تيیار ×زمان

درصد يکدار آماري در سطح ( نشان از اختالف معني*. عالمت ستاره )مرتبگ است Fتوديح: اعداد گزارش شده با مقادير

.دهدرا نشان مي دارعدم اختالف آماري معني nsو عالمت

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

پرويز غالمي و همکاران

18

البي هاي گهاي مختلف بر پارامترهاي فيزيولو ي نهالاسپري کردن نانوذرات تيتانيوم با غلظت : تاثير9شکل

وحشي تحت تنش خشکي است.يک درصد دار آماري در سطح ها حاکي از اختالف معنيحروف متزاو بر روي ستونتوديح:

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

43 شماره ششم، بهار و تابستان ،دوره سوم/ انحفاظت زيست بوم گياهنشريه

89

ي گالبي هاهاي مختلف بر پارامترهاي بيوشيميايي نهالتاثير اسپري کردن نانوذرات تيتانيوم با غلظت -5شکل

وحشي تحت تنش خشکياست.يک درصد دار آماري در سطح ها حاکي از اختالف معنيحروف متزاو بر روي ستونتوديح:

بحث هاي گالبي معرفي شده استژنوتيپخشرکي در بهکاهش تبادال گازي يکي از راهکارهاي مقاومت

. در اين مطرالعه با گذشرررت زمان و افزايش شرررد تنش خشرررکي ميزان (1303نژاد، )جوادي و بهرام

ولي نانوهرا با ح ررور بر ،هاي گالبي وحشرري کاهش يافتهاي و تعرق در نهالفتوسررنتز، هدايت روزنه

. دراثرا منزي و فزاينده خشکي جلوگيري ک عنوان سرد فيزيکي ازبهها هاي اپيدرم و روزنهروي سرلول

,Chaves & Oliveriaکاهش رشررد و بيوماس گياه يکي از بارزترين اثرا محدوديت فتوسررنتز اسررت )

و ه سترتي حدود بهي شاهد ها(. در تيیار خشکي ميزان بيوماس ريشه و ساقه در مقايسه با نهال2004

قسیت 28اين در حالي است که با اسپري کردن نانوهرا تيتانيوم با غلظت است. کاهش يافته برابردو

داري در بيوماس ساقه، برگ و ريشه در مقايسه هاي تحت خشکي اختالف معنيبر برگ نهالدر ميليون

Nair et) . پيش از اين افزايش بيوماس با کاربرد تيتانيوم گزارش شده استنشدبا نهال شاهد مشاهده

al., 2010 و هیکاران جبارزاده (. در تحقيقي(Jabarzadeh et al., 2010) نيز افزايش عیلکرد دانه گندم

درصرررد را گزارش کردند. يکي از 82/8را تحت تنش خشرررکي بعد از اسرررپري دي اکسررريد تيتانيوم

ور ص ابعاد در محدوده نانو سب بهاست که فرد نانوهرا قدر نزوه پذيري باال بهخصروصيا منحصر

ويسراحتي عبور کنند. از بهاز دهانه روزنه با محدوده ميکرون دتواننميراحتي بهلذا نانوهرا .گيردمي

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

پرويز غالمي و همکاران

88

نانوهرا با ،کنداز ورود عوامل خارجي جلوگيري مي يک سرردبهمثابهاگرچه ديواره سررلول گياهي ،ديگر

و وارد ف ررراي داخلي نندسرررلولي عبور کراحتي از حزرا ديواره به توانندمينانومتر 28قطر کیتر از

با (Mohammadi et al., 2013) محیدي و هیکاران (.Moore, 2006سرلول و غشاي پالسیايي شوند )

اگرچه ،. در اين مطالعهندنيوم را در سررلول گياهي تاييد کردورود نانوهرا تيتا 1TEMاسررتزاده از آناليز

ود نانوهرا ورامترهاي فيزيولوژيک و بيوشيیيايي، ولي تغيير در اکثر پار صرور نگرفت،آناليز ياد شرده

قادر نشان داده که نانوهرا تيتانيوم پيشين. تحقيقا کندرا تأييد مييي درون سلول و غشاي پالسیابه

ي از اثرا مخرب تنش اکسيداتيو و مرگ سلول گياهي جلوگيري دانياکسيآنتاسرت با تقويت سريست

نشان داده شد که ح ور نانوهرا تيتانيوم باعث آشکار طور هب (. در اين پژوهش،Lei et al., 2008کند )

ديگر اعیال نانوهرا تيتانيوم ميزان نشت سويافزايش و بهبود عیلکرد آنزي پراکسريداز شرده است. از

ام اسپري کردن بر آنها انشهايي که بل توجهي در مقايسه با نهالطور قاهالکتروليت در سرلول گياهي را ب

که در ح ور نانوهرا تيتانيوم اثرا مخرب تنش اکسيداتيو گزتتوان لذا مي است. کاهش داده ،نشده

ي و تنش خشکبهچرا که ميزان نشرت الکتروليت کاهش يافته اسرت. در پاسرخ اسرت؛ تعديل پيدا کرده

ا، قندها هدها )از قبيل پرولين(، پروتئينسيسنتز و تشیع برخي از آمينو ابهشرو ، سلول گياهيشروري

,.Hasegawa et alد )کنها و اسرريدهاي آلي مي)از قبيل گلوکز و سرراکارز(، ترکيبا الکلي، سرريکليتول

2000; Arndt et al., 2000; Masinde et al., 2005هاي اگرچه ميزان پرولين در نهال ،حقيق(. در اين ت

نظر هبلذا .اي بر ميزان پرولين نداشرررتنانوهرا تاثير فراينده ح رررورتحت خشرررکي افزايش پيدا کرد،

ي که تتر است. بدون شک در صوريست آنزي گياهي برجسته و ملیوسرسرد که تاثير نانوهرا بر سمي

حقيق با ت لذا در اين .تواند باعث سیيت گياه شودمي اسرتزاده شوند،باال هاي نانوهرا تيتانيوم با غلظت

در نظر گرفته شررد و بر هيچکدام از قسرریت در ميليون هاي پايين بر حسرر غلظت ،بع مختلفمرور منا

،سرطوح مورفولوژي، فيزيولوژي و بيوشيیيايي گياه اثر سیيت نداشته است. در يک مطالعه آزمايشگاهي

بر رشد ريشه قسیت در ميليون 313گزارش کردند که غلظت (Ghosh et al., 2012)قوش و هیکاران

هاي پايين از نانوهرا تيتانيوم توجه سریيت داشرته اسرت. در صررورتي که غظتاثر Allium cepaگياه

Singh et al., 2012; Larueي در سلول گياهي نخواهد شد )امالحظهباعث تنش اکسيداتيو قابل ،دشو

et al., 201228هاي ک )ويژه با غلظتهتيتانيوم بنانوهرا که اسررپري کردن گزتتوان (. در نهايت مي

ديل تبادال گازي و هاي گالبي وحشرري از طريق تعقسرریت در ميليون( بر روي اندام هوايي نهال 48و

از آن جا که تحقيقا .شودعث تعديل اثرا مخرب تنش خشکي ميبا ،يدانياکسيآنتهاي افزايش آنزي

گاهي، هاي بيشتر آزمايشمستلزم بررسياين نتاي ، تر تأييد دقيق ،در اين زمينه کیتر انشام شردهبهمشرا

.استحاق مولکولي و آناليز بيان ژن لويژه از هب

1. Tunneling Scanning Microscope

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

43 شماره ششم، بهار و تابستان ،دوره سوم/ انحفاظت زيست بوم گياهنشريه

88

سپاسگزاري

لي يق حیايت مااين تحق ه ازناوري نانو کفنگارندگان بر خود الزم مي دانند که از ستاد ويژه توسعه

تشکر و قدرداني نیايند. کردند،

منابعArndt S.K., Wanek W., Clifford S.C., Popp M. 2000. Contrasting adaptations to

drought stress in field-grown Ziziphus mauritiana and Prunus persica trees:

Water relations, osmotic adjustment and carbon isotope composition, Australian

Journal of Plant Physiology, 27: 985–996. Barik T.K., Sahu B., Swain V. 2008. Nanosilica-from medicine to pest control.

Parasitol. Res. 10 (3): 253–258.

Bates L., Waldren R.P., Teare I.D. 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies, Plant and Soil, 39: 205-207.

Berahmand A.A., Ghafarian Panahi A.H., Sahabi H., Feizi P., Rezvani Moghaddam

N., Shahtahmassebi, Fotovat A., Karimpour H., Gallehgir O. 2012. Effects of silver nanoparticles and magnetic field on growth of fodder maize (Zea mays L.),

Biol. Trace Elem Res. 149: 419 – 424.

Campos P.S., Quartin V., Ramalho J.C., Nunes M.A. 2009. Electrolyte leakage and

lipid degradation account for cold sensitivity in leaves of Coffea sp Plants, Journal of Plant Physiology, 160: 283–292.

Cañas J.E., Long M., Vadan S.R., Dai L., Luo M.X., Ambikapathi R., Henry L.E.,

Olszyk D. 2008. Effects of functionalized and non-functionalized single-walled carbon nanotubes on root elongation of select crop species, Environmental

Toxicology and Chemistry. SETAC, 27 (9): 1922-31.

Chaves M.M., Oliveira M.M. 2004. Mechanisms underlying plant resilience to water deficits: prospects for water-saving agriculture, Journal of Experimental Botany,

55: 2365–2384.

Ebermann R., Stich K. 1982. Peroxidase and amylase isoenzymes in the sapwood

and heartwood of trees, Phytochemistry, 21: 2401–2402. Ghosh M., Bandyopadhyay M., Mukherjee A. 2010. Genotoxicity of titanium

dioxide (TiO2) nanoparticle at two trophic levels: plant and human lymphocytes,

Chemosphere, 81: 1253-1262. Hasegawa P.M., Bressan R.A., Zhu J.K., Bohnert H.J. 2000. Plant cellular and molecular

responses to high salinity, Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular

Biology, 51: 463-499.

Hong F., Zhou J., Liu C., Yang F., Wu C., Zheng L., Yang P. 2005. Effects of Nano-TiO2 on photochemical reaction of chloroplasts of Spinach, Biological Trace

Element Research, 105: 269-279.

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

پرويز غالمي و همکاران

88

Jaberzadeh A., Moaveni P., Tohidi Moghadam H.R., Modari A. 2010. Effects of

TiO2 NPs foliar spraying on the wheat under drought stress, Iranian journal of

plant Eco- physiology, 4 (2): 295-301.

Javadi T., Bahramnejad B. 2011. Relative Water Content and Gas Exchange of Three Wild Pear Genotypes under Water Stress Conditions, Journal of

horticulture science, 2 (4): 223-233. (In Persian).

Khodakovskaya M., Dervishi E., Mahmood M., Xu Y., Li Z., Watanabe F., Biris A.

2009. Carbon nanotubes are able to penetrate plant seed coat and dramatically

affect seed germination and plant growth, ACS Nano, 3 (10): 3221–3227. (In Persian).

Kumar V., Yadav S.K. 2009. Plant-mediated synthesis of silver and gold

nanoparticles and their applications, J. Chem. Technol. Biotechnol. 84: 151–157. Larue C., Laurette J., Herlin-Boime N., Khodja H., Fayad B.F., Lank A.M., Brisset

F., Carriere M. 2012. Accumulation, translocation and impact of Tio 2

nanoparticles in wheat (Triticum aestivum ssp.): influence of diameter and crystal

phase, Science of the Total Environment., 431: 197–208. Lei Z., Su M.Y., Wu X.C., Qu C.X., Chen L., Huang H., Liu X.Q., Hong F.S. 2008.

Antioxidant stress is promoted by Nano-anatase in spinach chloroplasts under

UV-Beta radiation, Biological Trace Element Research. 121: 69–79. Martínez J.P., Silva H., Ledent J.F., Pinto M. 2007. Effect of drought stress on the

osmotic adjustment, cell wall elasticity and cell volume of six cultivars of

common beans (Phaseolus vulgaris L.), European Journal of Agronomy, 26: 30-38.

Masinde P.W., Stützel H., Agong S.G., Frickle A. 2005. Plant growth, water relations

and transpiration of spider plant (Gynandropsis gynandra (L.) Briq) under water

limited conditions, Journal of the American Society for Horticultural Science, 130 (3): 469-477.

Mingyu S., Hong F., Liu C., Wu X., Liu X., Chen L. 2007. Effects of nano-anatase

TiO2 on absorption, distribution of light and photo reduction activities of chloroplast membrane of spinach, Biological Trace Element Research, 118: 120–

130.

Monica R.C., Cremonini R. 2009. Nanoparticles and higher plants, Caryologia, 62 (2): 161–165.

Moore M.N. 2006. Do nanoparticles present ecotoxicological risks for the health of

the aquatic environment, Environ International Corporation., 32: 967–976.

Nair R., Varghese S.H., Nair B.G., Maekawa T., Yoshida Y., Sakthi Kumar D. 2010. Nano particulate material delivery to plants, Plant Science, 179: 154–163.

Parad G.A., Zarafshar M., Striker G.G., Sattarian A., 2013. Some physiological and

morphological responses of Pyrus boissieriana to flooding. Trees, 27: 1387–1393.

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020

43 شماره ششم، بهار و تابستان ،دوره سوم/ انحفاظت زيست بوم گياهنشريه

88

Rahman A., Seth D., Mukhopadhyaya S.K., Brahmachary R.L., Ulrichs C., Rao P.B.

2009. Nanoparticle-virus complex shows enhanced immunological effect against

baculovirus, Journal of Nanoscience Nanotechnol., 9 (9): 5567 – 71.

Kaur A. 2008. Drought resistance in seedlings of five important tree species in Tarai region of Uttarakhand, Tropical ecology, 49 (1): 43-52.

Mohammadi R., Maali-Amiri R., Abbasi A. 2013. Effect of TiO2 Nanoparticles on

Chickpea Response to Cold Stress, Biological Trace Element Research. 152: 403–410.

Scrinis G., Lyons K. 2007. The emerging nano-corporate paradigm: Nanotechnology

and the transformation of nature, food and Agri-food systems, International Journal of Sociology of Food and Agriculture, 15 (2): 22-44.

Shao H.B., Chu L.Y., Jaleel C.A., Manivannan P., Panneerselvam R., Shao, M.A.

2009. Understanding water deficit stress-induced changes in the basic

metabolism of higher plants-biotechnologically and sustainably improving agriculture and the Eco environment in arid regions of the globe, Crit. Rev.

Biotechnol., 29: 131-151.

Sharma V.K., Yngard R.A., Lin, Y. 2009. Silver nanoparticles: green synthesis and their antimicrobial activities, Adv. Colloid Interface Sci. 145: 83–96

Siemens J.A., Zwiazek J.J. 2003. Effects of water deficit stress and recovery on the

root water relations of trembling aspen (Populus tremuloides) seedlings, Plant

Science. 165: 113-120. Singh D., Kumar S., Singh, S.C., Lal B., Singh N.B. 2012. Applications of liquid

assisted pulsed laser ablation synthesized TiO2 nanoparticles on germination,

growth and biochemical parameters of Brassica oleracea var. capitata, Science Adv Mather, 4: 522–531.

Sorooshzadeh A., Hazrati S., Oraki H., Govahi M., Ramazani A. 2012. Foliar

application of nano-silver influence growth of saffron under flooding stress. Conference of NANOCON. Brno, Czech Republic, EU.

USEPA. 2007. Nanotechnology white paper. EPA 100/B-07/001. Washington, DC

20460: Science Policy Council, U.S. Environmental Protection Agency. 120 pp.

Yang F., Hong F., You W., Liu C., Gao F., Wu C., Yang, P. 2006. Influence of nano-anatase TiO2 on the nitrogen metabolism of growing spinach, Biological Trace

Element Research, 110 (2): 179-190.

Zhang L., Hong F., Lu S., Liu C. 2005. Effect of nano-TiO2 on strength of naturally aged seeds and growth of Spinach, Biological Trace Element Research, 105: 83-

91.

Dow

nloa

ded

from

pec

.gon

bad.

ac.ir

at 0

:00

+03

30 o

n T

hurs

day

Feb

ruar

y 27

th 2

020