زیست شناسی کاربردی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

براساس موضوعات

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

اطلاعات آماری نشریه

راهنمای نویسندگان

جهت رفع مشکل پرداخت مالی در سامانه

راهنمای ثبت نام داروان در Publons

داوران سال 1398

داوران سال 1399

داوران سال 1400

داوران سال 1401

مقایسه اثرات نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم و سلیکون بر نهال‌های گلابی وحشی در مواجهه با تنش خشکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات منابع طبیعی، مرکز تحقیقات و آموزشکشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، فارس، ایران

2 د انشیار، گروه جنگلد اری، دانشکد ه منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، استان مازندران

3 د انشیار گروه زیست شناسی، د انشکد ه علوم، د انشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، استان گلستان

4 د انشیار گروه زیست شناسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرگان، گرگان، استان گلستان

5 د انش آموخته مقطع کارشناسی ارشد ، دانشگاه تربیت مدرس

6 دانش آموخته تربیت مدرس

چکیده

امروزه استفاده از نانوذرات به­عنوان راهکاری مناسب به جهت افزایش مقاومت گیاهان به تنش­های محیطی مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، نهال­های گلابی وحشی در شرایط گلخانه توسط نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم و سیلیکون با غلظت­های مختلف آبیاری شدند و سپس با قطع آبیاری به مدت 14 روز تحت تنش خشکی قرار گرفتند. در انتهای آزمایش شاخص­هایی از قبیل محتوای نسبی رطوبت، وضعیت پتانسیل آبی نهال، زی­توده ریشه، نرخ نشت الکترولیت، میزان پرولین و فعالیت آنزیم کاتالاز و میزان اتصال نانوذرات به سطح اپیدرم ریشه توسط میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که علی­رغم میزان جذب متفاوت هر دو نانوذره توسط این گیاه چوبی، اثرات بهبود­ دهنده در تمامی شاخص­ها برای هر دو نانوذره با اندکی اختلاف با یکدیگر مشاهده شد. نانوذرات دی­اکسید سیلیکون در بهبود زی‌توده ریشه و محتوای نسبی رطوبت برگ در شرایط تنش خشکی موفق­تر عمل کرد. در مقابل نانوذرات دی­اکسید تیتانیوم در حفظ پتانسیل آبی نهال­ها و افزایش فعالیت آنزیم کاتالاز دارای عملکرد بهتری بود. درنهایت اثرات مثبت هر دو نوع تغذیه در تعدیل تنش خشکی مورد تأیید واقع شد ولی بی­شک برای درک سازوکار آن‌ها مطالعات عمیق­تر با تکیه بر مطالعات مولکولی نیاز است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effects of TiO2 and SiO2 Nanoparticles on Wild Pear Seedlings under Drought Condition

نویسندگان [English]

  • Mehrdad Zarafshar 1
  • Moslem Akbar nia 2
  • Sayed Mohsen Hosaini 3
  • Ali Sattarian 4
  • Maryam Niyakan 5

1 Assistant professor, Natural Resources Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Shiraz, Fars, Iran

2 Associate Professor , Department of Forestry, Faculty of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Mazandran

3 Department of Biology, Faculty of Sciences, Gonbad-Kavoos University, Gonbad-Kavoos, Golestan.

4 Associate Professor, Department of Plant Biology, Islamic Azad University, Gorgan Branch, Gorgan, Golestan

5 Master Graduated from Tarbiat Modares University.

چکیده [English]

Using of Nano-materials is one of the suitable ways for increasing of abiotic resistance in plants. In the current research, wild pear seedlings were irrigated with different concentrations of TiO2 and SiO2 NPs such as 0, 10, 100, 500 and 100 mgL-1. After this pretreatments, irrigation was stopped for 14 days to induce drought stress on the seedlings. At the end of the experiment, relative water content, xylem water potential, root biomass, electrolyte leakage rate, proline content and catalase enzyme activity were measured. The results showed that although both types of nanoparticles were differentially absorbed by roots of wild pear seedlings, the amelioration of water deficit in terms of all studied variables were observed for both of NPs with a slight differences between them. SiO2 NPs was more successful in improving root biomass and relative water content. On the other hand, TiO2 NPs was more successful in improving xylem water potential and catalase activity. Finally, amelioration effects of both NPs were clearly proved by the current research but further experiments are advised to find out involved mechanisms.    

کلیدواژه‌ها [English]

  • biomass
  • Catalase
  • Nanoparticles
  • Nutritional elements
  • Water withholding
مراجع
جابرزداه، ا.، پ. معاونی، ح.ر. توحیدی مقدم، ا. مرادی. (1389) بررسی اثر محلول پاشی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بر روی برخی خصوصیات زراعی در گندم تحت شرایط تنش خشکی، فصلنامه علمی-پژوهشی اکوفیزولوژی گیاهی ایران 2(4): 295-301.
کوچکی، ع. (1370) اکولوژی گیاهان زراعی. انتشارات  خشکی، فصلنامه علمی-پژوهشی اکوفیزولوژی گیاهی ایران 2(4): 295-301.
کوچک جهاد کشاورزی، مشهد. 291 ص.
 
Arndt, S. K., S. C. Clifford and W. Wanek. (2001) Physiological and morphological adaptations of the fruit tree Ziziphus rotundifolia in response to progressive drought stress. Tree Physiology 21(11): 705-715.
Bates, L., R. P. Waldren and I. D. Teare. (1973) Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil 39: 205-207.
Berahmand, A.A., A. Ghafarian Panahi, H. Sahabi, H. Feizi, RezvaniP. Moghaddam, N. Shahtahmassebi,A. Fotovat, H. Karimpour and O.Gallehgir. (2012) Effects of silver nanoparticles and magnetic field on growth of fodder maize (Zea mays L.). Biological Trace Element Research 149:419 - 424.
Biswas,P. and C.Y Wu. (2005) Nanoparticles and the environment. Journal of the Air & Waste Management Association 55(6):708-46.
Braunack, M.V. (1995) Effect of aggregate size and soil water content on emergence of soybean (Glycine max L.) and maize (Zea mays L.). Soil and Tillage Research 33: 149-161.
Campos, P. S., V. Quartin, J.C. Ramalho and M.A. Nunes. (2009) Electrolyte leakage and lipid degradation account for cold sensitivity in leaves of Coffea sp. Plants. Journal of Plant Physiology 160: 283-292
Carmen, I.U., P. Chithra, Q. Huang, P. Takhistov, S. Liu andJ.L. Kokini. (2003) Nanotechnology: a new frontier in food science. Food Technology 57: 24-29.
Carvajal, M. and C.F.Alcaraz. (1998) Why titanium is a beneficial element for plants. Journal of Plant Nutrition 21(4): 655-664.
Crusciol, C.A.C., A.L. Pulz, L.B. Lemos, R.P. Soratto and G.P.P. Lima. (2009) Effects of silicon and drought stress on tuber yield and leaf biochemical characteristics in potato. Crop Science 49:949-954.
Ebermann, R. and K. Stich. (1982) Peroxidase and amylase isoenzymes in the sapwood and heartwood of trees. Phytochemistry 21(9):2401-2402.
Epstein, E. (2009) Silicon: its manifold roles in plants. Annals of Applied Biology 155: 155-160.
Epstein, E., and A.J. Bloom. (2005) Mineral nutrition of plants: principles and perspectives. 2nd ed. Sunderland (MA): Sinauer Associates, Sunderland, MA.
Feizi, H., M. Kamali, L. Jafari and P. RezvaniMoghaddam. (2013) Phytotoxicity and stimulatory impacts of nanosized and bulk titanium dioxide on fennel (Foeniculum vulgare Mill). Chemosphere 91: 506-511.
Gao, J., G. Xu, H. Qian, P. Liu, P. Zhao and Y. Hu. (2013) Effects of nano-TiO2 on photosynthetic characteristics of Ulmuselongata seedlings. Environmental Pollution 176: 63-70.
Gao, X., C. Zou, L. Wang andF. Zhang. (2005) Silicon improves water use efficiency in maize plants. Journal of Plant Nutrition 27:1457-1470.
Gong, H., X. Zhu, K. Chen, S. Wang and H. Zhang. (2005) Silicon alleviates oxidative damage of wheat plants in pots under drought. Plant Science 169:313-321.
Gunes, A., D.J. Pilbeam, A. Inal and S. Coban. (2008) Influence of silicon on sunflower cultivars under drought stress, I: growth, antioxidant mechanisms, and lipid peroxidation. Comm. Soil Sci. Plant Analysis 39:1885-1903.
Haghighi, M., Z. Afifipour and M. Mozafarian. (2012) The effect of N-Si on tomato seed germination under salinity levels. Journal of Biodiversity and Environmental Sciences 6: 87-90.
Haghighi, M. and M. Pessarakli. (2013) Influence of silicon and nano-silicon on salinity tolerance of cherry tomatoes (Solanum lycopersicum L.) at early growth stage. Scientia Horticulturae 161:111-117.
Jiang, Y. and N. Huang. (2001) Drought and Heat sress injury to two cool-season turfgrasses in relation to antioxidant Metabolism and Lipid Peroxidation. Crop Science 41:436-442.
Kaya, C., L. Tuna and D. Higgs. (2006) Effect of silicon on plant growth and mineral nutrition of maize grown under water-stress conditions. Journal of Plant Nutrition 29:1469-1480.
Lei, Z., M.Y. Su, X. Wu., C. Liu., C.X. Qu., L. Chen., H. Huang., X.Q. Liu and F.S. Hong. (2008) Antioxidant stress is promoted by nano-anatase in spinach chloroplasts under UV-Beta radiation, Biological Trace Element Research 121(3): 69 -79.
Lu, C. M., C.Y. Zhang, J.Q. Wen, G.R. Wu and M.X. Tao. (2002) Research of the effect of nanometer materials on germination and growth enhancement of Glycine max and its mechanism. Soybean Science 21: 168-172.
Ma, X. G.-L. J., Y. Deng and A. Kolmakov. (2010) Interactions between engineered nanoparticles (ENPs) and plants: Phytotoxicity, uptake, and accumulation. Science of the Total Environment 408: 3053 - 3061.
Martínez, J. P., H. Silva, J.F. Ledent and M. Pinto. (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., H. Stützel, S.G. Agong and 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.
Mateos-Naranjo, E., L. Andrades-Moreno and A. J. Davy. (2013) Silicon alleviates deleterious effects of high salinity on the halophytic grass Spartinadensiflora. Plant Physiology and Biochemistry 63:115-121.
Mingyu, S., W. Xiao,L. Chao, Q. Chunxiang, L. Xiaoqing, C. Liang, H. Hao and H. Fashui. (2007) Promotion of energy transfer and oxygen evolution in spinach photosystem II by nano-anatase TiO2. Biological Trace Element Research 119:183 - 192.
Mohammadi, R., R. Maali-Amiri and A. Abbasi. (2013) Effect of TiO2 Nanoparticles on Chickpea Response to Cold Stress. Biological Trace Element Research 152(3): 403-410.
Monica, R. C. and R. Cremonini. (2009) Nanoparticles and higher plants. Caryologia 62 (2):161-165.
Pais, I. (1983) The biological importance of titanium. Journal of Plant Nutrition 6(1): 3-131.
Qi, M., Y. Liu and T. Li. (2013) Nano-TiO2 Improve the Photosynthesis of Tomato Leaves under Mild Heat Stress. Biological Trace Element Research 156 (1-3): 323-328.
Richmond, K.E. and M. Sussman. (2003) Got silicon? The non-essential beneficial plant nutrient. Current Opinion in Plant Biology 6:268-272.
Sacala, E. (2009) Role of silicon in plant resistance to water stress. Journal of Elementology 14(3), 619-630.
Seeger, E.M., A. Baun, M. Kästner and S. Trapp. (2009) Insignificant acute toxicity of TiO2 nanoparticles to willow trees. Journal of Soils and Sediments 9 (1): 46-53.
Wang, J. and N. Naser. (1994) Improved performance of carbon paste ampermeric biosensors through the incorporation of fumed silica. Electroanalysis 6:571- 575.
Zarafshar, M., M. Akbarinia, H. Askari, S.M. Hosseini, M. Rahaie, D. Struve and G.G. Striker. (2014) Morphological, physiological and biochemical responses to soil water deficit in seedlings of three populations of wild pear tree (Pyrusboisseriana). Biotechnology, Agronomy, Society and Environment 18:353-366.
Zhang, J. and M.B. Kirkham. (1994) Drought-stress-induced changes in activities of superoxide dismutase, catalase and peroxidase in wheat species. Plant and Cell Physiology 35:785-791.
               Zarafshar, M., M. Akbarinia, H. Askari, S. M. Hosseini, M. Rahaie and D. Struve. (2015) Toxicity Assessment of SiO2 Nanoparticles to Pear Seedlings. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 11: 13-22.
 
زیست شناسی کاربردی
دوره 31، شماره 2 - شماره پیاپی 56
شهریور 1397
صفحه 101-118
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار