1- دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی فضای سبز، مؤسسه آموزش عالی سنا، ساری، ایران
2- گروه زیست‌شناسی، مؤسسه آموزش عالی سنا، ساری، ایران
3- گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
2- گروه زیست‌شناسی، مؤسسه آموزش عالی سنا، ساری، ایران
3- گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
چکیده: (60 مشاهده)
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.
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.
واژه‌های کلیدی: فعالیت آنتی‌اکسیدانی، محتوای کلروفیلی، محرک‌های رشد، محلول‌پاشی، نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
