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

تاثیر تیمار نانو ذرات نقره بر برخی پاسخ های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه گلرنگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد فیزیولوژی گیاهی، گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران

3 استادیار، گروه علوم گیاهی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران

چکیده

نانو ذرات نقره در زمینه­ های مختلف از جمله درصنعت، پزشکی، بیوتکنولوژی و کشاورزی به ­طور وسیعی به ­کار گرفته می ­شوند. از این رو ورود این مواد به محیط­زیست به­ عنوان مواد زائد امری اجتناب ناپذیر است که می­ تواند اثرات منفی بر محیط زیست و از جمله بر گیاهان داشته باشد. در این مطالعه تاثیر دو غلظت 5 و 7 پی پی ام نانو ذرات نقره بر گیاه گلرنگ (Carthamus tinctorius) در شرایط در شیشه مورد بررسی قرار گرفت. وجود نانوذرات نقره درصد جوانه زنی بذرها را از حدود 70 درصد در نمونه شاهد تا 90 درصد در نمونه ­های تحت تیمار نانونقره افزایش داد. همچنین میزان زی­ توده­ی خشک گیاه در نمونه­ های تحت تیمار 5 به میزان 12 درصد افزایش و در تیمار 7 پی­پی­ام نانو نقره به مقدار 25 درصد نسبت به شاهد کاهش نشان داد  که این مسئله نشان می دهد سطح آستانه سمیت نانونقره در سطحی بین دو غلظت مورد استفاده در این تحقیق می باشد. افزایش ضخامت لایه ­ی اپیدرم و همچنین افزایش طول تارهای کشنده و حذف سلول­ های اسکلرانشیمی در ریشه های تحت تیمار نانو ذرات نقره در مطالعات آناتومیکی گیاه گلرنگ مشاهده شد. نتایج همچنین حاکی از کاهش قابل توجه محتوای پرولین در ریشه و القای MDA و پرولین در اندام هوایی تحت تیمار با نانو ذرات نقره می باشد که می تواند نشانه­ای از القای استرس اکسیداتیو در اندام هوایی  این گیاه تحت تیمار باشد. علاوه بر این نانو ذرات نقره باعث القای محتوای کلروفیل a، کلروفیل کل و کاروتنوئیدها  در گیاه گلرنگ شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effect of silver nanoparticles treatment on some physiological and biochemical responses of safflower

نویسندگان [English]

  • Arefeh Mohammadi Sanjani 1
  • Monir Hosseinzadeh 2
  • mona sorahi 3

1 Estudiante de Maestría en Fisiología Vegetal, Departamento de Ciencias Vegetales, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Al-Zahra, Teherán, Irán

2 Profesor asociado, Departamento de Ciencias Vegetales, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Al-Zahra, Teherán, Irán

3 Profesor asistente, Departamento de Ciencias Vegetales, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Al-Zahra, Teherán, Irán

چکیده [English]

Silver nanoparticles are widely used in industry, medicine, biotechnology and agriculture. As a consequence, these nanoparticles are reaching the environment as waste products, which might have a negative impact on the environment, especially on plants. In this study, the effects of two concentrations (5 and 7 ppm) of silver nanoparticles on safflower (Carthamus tinctorius) were investigated in vitro. Increased germination rate in from 70% (in non treated control) up to 90% (in 7 ppm nanosilver treated seeds) was bserved. 5% higher dry weight biomas in 5 ppm nanosilver treated plants and 12% lower biomas in 7% treated ones as compared to their non-treated controls confirmed that the toxicity threshold level is between these two concentrations. Increased thickness of epidermis layer and root hairs length as well as deletion of schloranchima cells in roots under silver nanoparticle was observed in anatomical study of safflower. The results also showed a remarkable decrease in and proline content in root while induction of MDA and proline content was observed in shoot under nanosilver treatment that can be an indicator for induction of oxidative stress in shoot by treatment. Moreover, nanosilver causes induction of chlrophyll a, total chlrophyll and carotenoid contenten in safflower.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Carotenoid
  • Chlrophyll
  • Oxidative stress
  • Proline
  • Safflower
  • Silver nanoparticles
مراجع
اسدی نسب، نفیسه، حسیبی، پیمان، روشنفکر، حبیب الله، مسکرباشی، موسی (1393). « اثر تنش شوری بر رشد، فتوسنتز، تبادلات گازی و فلئورسانس کلروفیل در ارقام چغندر (Beta vulgaris) در مرحله گیاهچه ای تحت شرایط کنترل شده». نشریه پژوهش های زراعی ایران. شماره 4، جلد 12، ص 621-631.
رضوی زاده، رویا (1398). « اثر نانو ذرات نقره بر ظرفیت آنتی اکسیدان و الگوی پروتئین محلول کل در گیاهچه‌های گوجه در شرایط این ویترو». مجله زیست شناسی کاربردی. شماره 3، دوره 33، ص 22-38.
کریمی مریدانی،محمد(1392). « نقش فسفر در حاصلخیزی خاک شالیزار ». فصلنامه نظام مهندسی کشاورزی و منابع طبیعی، سال یازدهم، شماره چهل.
مروتی، عفت. سحری، محمدعلی. برزگر، محسن (1389). « خواص فیزیکوشیمیایی بذر و روغن گلرنگ ارقام/ لاین های ایرانی به عنوان منبع غنی از امگا 6». فصلنامه گیاهان دارویی، سال نهم، دوره چهارم، شماره مسلسل سی و ششم
محمدی سنجانی، عارفه، حسین زاده نمین، منیر (1393 ). « تاثیر نانو نقره کلوئیدی بر خواص آناتومی گلرنگ». کنگره ملی زیست شناسی و علوم طبیعی ایران.
Abd-Alla, M.H., Nafady, N.A., Khalaf, D.M. (2016). “Assessment of silver nanoparticles contamination on faba bean-Rhizobium leguminosarum bv. viciae-Glomus aggregatum symbiosis: implications for induction of autophagy process in root nodule ". Agriculture, Ecosystems & Environment, 218:163-177.
Al-Huqail, A.A., Hatata, M.M., Al-Huqail, A.A., Ibrahim, M.M. (2018). “Preparation, characterization of silver phyto nanoparticles and their impact on growth potential of Lupinus termis L. seedlings". Saudi Journal of Biological Sciences", 25:313-319.
Al-Saadi, S., Al-Asaadi, W., Al-Waheeb, A. (2013). "The effect of some heavy metals accumulation on physiological and anatomical characteristic of some Potamogeton L plant". Journal of Ecology and Environmental Sciences", 4:100-108.
Bates, L.S., Waldren, R.P., Teare, I. (1973). "Rapid determination of free proline for water-stress studies". Plant and soil, 39:205-207.
Bhatti, K. et al. (2013). "Effect of heavy metal Lead (Pb) stress of different concentration on wheat (Triticum aestivum L.) ". Middle East Journal of Scientific Research, 14:148-154.
Bradford, M.M. (1976). "A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding". Analytical Biochemistry, 72:248-254.
Chen, T.H., Murata, N. (2002). "Enhancement of tolerance of abiotic stress by metabolic engineering of betaines and other compatible solutes". Current Opinion in Plant Biology, 5:250-257.
Cui, Z. et al. (2014). Susceptibility of opportunistic Burkholderia glumae to copper surfaces following wet or dry surface contact. Molecules, 19:9975-9985.
Gruyer, N., Dorais, M., Bastien, C., Dassylva, N. (2013). "Triffault-Bouchet G Interaction between silver nanoparticles and plant growth". In: International Symposium on New Technologies for Environment Control, Energy-Saving and Crop Production in Greenhouse and Plant, 1037, pp 795-800.
Heath, R.L., Packer, L. (1968). "Photoperoxidation in isolated chloroplasts: I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation". Archives of Biochemistry and Biophysics, 125:189-198.
Homaee, M.B., Ehsanpour, A.A. (2015). "Physiological and biochemical responses of potato (Solanum tuberosum) to silver nanoparticles and silver nitrate treatments under in vitro conditions". Indian Journal of Plant Physiology, 20:353-359.
Jasim, B., Thomas, R., Mathew, J., Radhakrishnan, E. (2017). "Plant growth and diosgenin enhancement effect of silver nanoparticles in Fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) ". Saudi Pharmaceutical Journal, 25:443-447.
Jo, Y-K, Cromwell, W., Jeong, H-K., Thorkelson, J., Roh, J-H., Shin, D-B. (2015). "Use of silver nanoparticles for managing Gibberella fujikuroi on rice seedlings". Crop Protection, 74:65-69.
John, R., Ahmad, P., Gadgil, K., Sharma, S. (2009). "Heavy metal toxicity: Effect on plant growth, biochemical parameters and metal accumulation by Brassica juncea L". Archives of Agronomy and Soil Science. 55:395-405.
Jowkar, M.M., Khalighi, A., Kafi, M., Hassanzadeh, N. (2013). "Nano silver application impact as vase solution biocide on postharvest microbial and physiological properties of ‘Cherry Brandy’rose". Journal Food Agricultur and Environment, 11:1045-1050.
Karimi, R., Solhi, S., Salehi, M., Solhi, M., Mollahosaini, H. (2013). "Effects of Cd, Pb and Ni on growth and macronutrient contents of Vicia faba L. and Brassica arvensis L". International Journal of Agronomy and Plant Production, 4:739-744.
Kaveh, R., Li, Y-S., Ranjbar, S., Tehrani, R., Brueck, C.L., Van Aken, B. (2013). "Changes in Arabidopsis thaliana gene expression in response to silver nanoparticles and silver ions". Environmental Science & Technology, 47:10637-10644
Khot, L.R., Sankaran, S., Maja, J.M., Ehsani, R., Schuster, E.W. (2012). "Applications of nanomaterials in agricultural production and crop protection": a review Crop protection, 35:64-70.
Koontz, H.V., Berle, K.L. (1980). "Silver uptake, distribution, and effect on calcium, phosphorus, and sulfur uptake". Plant Physiology, 65:336-339.
Krishnaraj, C., Jagan, E., Ramachandran, R., Abirami, S., Mohan, N., Kalaichelvan, P. (2012). "Effect of biologically synthesized silver nanoparticles on Bacopa monnieri (Linn.) Wettst". Plant Growth Metabolism Process Biochemistry, 47:651-658.
Krizkova, S. et al. (2008). "Multi-instrumental analysis of tissues of sunflower plants treated with silver (I) ions–plants as bioindicators of environmental pollution". Sensors, 8:445-463
Lee, J.H., Mun, J., Park, J.D., Yu, I.J. (2012). "A health surveillance case study on workers who manufacture silver nanomaterials". Nanotoxicology, 6:667-669.
Lichthenthale, H. (1987). "Chlorophylls end carotenoids: Pigments of photosynthetic bio membranes Methods in Enzimilogy". Academic Press, San Diego, 148:350-382.
Maxwell, K., Johnson, G.N. (2000). "Chlorophyll fluorescence—a practical guide". Journal of Experimental Botany, 51:659-668.
Melo, H., Castro, E., Soares, A., Melo, L., Alves, J. (2007). "Anatomical and physiological alterations in Setaria anceps Stapf ex Massey and Paspalum paniculatum L. under water deficit conditions". Hoehnea, 34:145-153
Mishra, S., Srivastava, S., Tripathi, R., Kumar, R., Seth, C., Gupta, D. (2006). "Lead detoxification by coontail (Ceratophyllum demersum L.) involves induction of phytochelatins and antioxidant system in response to its accumulation". Chemosphere, 65:1027-1039.
Murashige, T., Skoog, F. (1962). "A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures". Physiologia plantarum, 15:473-497.
Nair, P.M.G., Chung, I.M. (2014a). "Assessment of silver nanoparticle-induced physiological and molecular changes in Arabidopsis thaliana". Environmental Science and Pollution Research, 21:8858-8869.
Nair, P.M.G., Chung, I.M. (2014b). "Physiological and molecular level effects of silver nanoparticles exposure in rice (Oryza sativa L.) seedlings". Chemosphere, 112:105-113.
Nair, R., Varghese, S.H., Nair, B.G., Maekawa, T., Yoshida, Y., Kumar, D.S. (2010). "Nanoparticulate material delivery to plants". Plant Science, 179:154-163.
Nejatzadeh-Barandozi, F., Darvishzadeh, F., Aminkhani, A. (2014). “Effect of nano silver and silver nitrate on seed yield of (Ocimum basilicum L.) Organic and medicinal ".Chemistry Letters, 4:11.
Oukarroum, A., Barhoumi, L., Pirastru, L., Dewez, D. (2013). "Silver nanoparticle toxicity effect on growth and cellular viability of the aquatic plant Lemna gibba". Environmental toxicology and chemistry, 32:902-907.
Palma, J.M., Sandalio, L.M., Corpas, F.J., Romero-Puertas, M.C., McCarthy, I., Luis, A. (2002). "Plant proteases, protein degradation, and oxidative stress: role of peroxisomes". Plant Physiology and Biochemistry, 40:521-530.
Parveen, A., Rao, S. (2015). “Effect of nanosilver on seed germination and seedling growth in Pennisetum glaucum". Journal of Cluster Science, 26:693-701.
Patlolla, A.K., Berry, A., May, L., Tchounwou, P.B. (2012). "Genotoxicity of silver nanoparticles in Vicia faba: a pilot study on the environmental monitoring of nanoparticles". International Journal of Environmental Research and Public Health, 9:1649-1662.
Pulit, J., Banach, M., Kowalski, Z. (2011). "Nanosilver-making difficult decisions". Ecological Chemistry Engineering, 1:185-196.
Rastgoo, L., Alemzadeh, A. (2011). “Biochemical responses of Gouan ('Aeluropus littoralis') to heavy metals stress". Australian Journal of Crop Science, 5:375.
Reid, M.S., Paul, J., Farhoomand, M., Kofranek, A., Staby, G. (1980). "Pulse treatments with the silver thiosulfate complex extend the vase life of cut carnations". Journal of the American Society for Horticultural Science, 105:25-27.
Rico, C., Peralta-Videa, J., Gardea-Torresdey, J. (2015). "Chemistry, biochemistry of nanoparticles, and their role in antioxidant defense system in plants". In:  Nanotechnology and Plant Sciences. Springer, pp 1-17
Salama, H.M. (2012). "Effects of silver nanoparticles in some crop plants, common bean (Phaseolus vulgaris L.) and corn (Zea mays L.) ". International Research Journal of Biotechnology, 3:190-197.
Sharma, P., Bhatt, D., Zaidi, M., Saradhi, P.P., Khanna, P., Arora, S. (2012). "Silver nanoparticle-mediated enhancement in growth and antioxidant status of Brassica juncea". Applied Biochemistry and Biotechnology, 167:2225-2233.
Talat, K., Anwar, S. (2009). "Somatic embryogenesis and plantlet regeneration in safflower (Carthamus tinctorius L) ". Biotechnology Advances, 9:28-31.
Tezara, W., Mitchell, V., Driscoll, S., Lawlor, D. (2002). "Effects of water deficit and its interaction with CO2 supply on the biochemistry and physiology of photosynthesis in sunflower". Journal of Experimental Botany, 53:1781-1791.
Thuesombat, P., Hannongbua, S., Akasit, S., Chadchawan, S. (2014). "Effect of silver nanoparticles on rice (Oryza sativa L. cv. KDML 105) seed germination and seedling growth". Ecotoxicology and Environmental Safety, 104:302-309.
Tripathi, D.K. et al. (2017). "Uptake, accumulation and toxicity of silver nanoparticle in autotrophic plants, and heterotrophic microbes: a concentric". Frontiers in microbiology, 8:7
Verma, S., Dubey, R. (2003). "Lead toxicity induces lipid peroxidation and alters the activities of antioxidant enzymes in growing rice plants". Plant Science, 164:645-655.
Vishwakarma, K. et al. (2017). "Differential phytotoxic impact of plant mediated silver nanoparticles (AgNPs) and silver nitrate (AgNO3) on Brassica sp". Frontiers in Plant Science, 8:1501.
Wang, J. et al. (2013). "Phytostimulation of poplars and Arabidopsis exposed to silver nanoparticles and Ag+ at sublethal concentrations". Environmental science & technology, 47:5442-5449.
Zou, X., Li, P., Huang, Q., Zhang, H. (2016). "The different response mechanisms of Wolffia globosa: light-induced silver nanoparticle toxicity". Aquatic Toxicology, 176:97-105.
زیست شناسی کاربردی
دوره 33، شماره 4 - شماره پیاپی 66
اسفند 1399
صفحه 149-164
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار