Plant Process and Function

fa ارزیابی تأثیر نانوذرات اکسید آهن (nano-Fe3O4) بر خصوصیات مورفولوژیک، بیوشیمیایی و آنزیمی در گیاه گوجه‌فرنگی (رقم Cal-j N3) تحت تنش کادمیوم Study of the effect of iron oxide nanoparticles (nano-Fe3O4) on the morphological, biochemical and enzymatical changes of tomato plants (Cal-j N3) under cadmium stress تنش فلزات سنگین Toxic ions stress پژوهشي Research تحقیقات در زمینه نانوفناوری بهعنوان یک رشته در حال ظهور، سبب پیشرفت شاخههای گوناگون فناوری شده است. اگر چه آهن بهعنوان یک عنصر ضروری برای رشد گیاه در نظر گرفته میشود، اما نقش آن در کاهش تنشهای غیرزیستی بهطور گسترده مورد مطالعه قرار نگرفته است. از اینرو آزمایشی در سال 1397 در گلخانه دانشگاه تحصیلات تکمیلی، صتعتی و فناوری پیشرفته کرمان انجام شد. در این پژوهش اثر نانوذرات Fe3O4 بر گیاه گوجهفرنگی در پنج سطح صفر، 10، 20، 50 و 100 میلیگرم در لیتر تحت تنش کلرید کادمیوم (CdCl2) با سه غلظت صفر، 100 و 200 میکرومولار مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد غلظت 200 میکرومولار CdCl2 در محلول غذایی باعث کاهش معنیدار وزن خشک اندام هوایی (56 درصد)، وزن خشک ریشه (5/65 درصد)، طول اندام هوایی (6/52 درصد)، طول ریشه (8/56 درصد) نسبت به شاهد گردید. همچنین محتوای MDA و H2O2 در اندام هوایی و ریشه بهطور معنیداری نسبت به شاهد افزایش یافت. تغییر فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز (SOD) در اندام هوایی 4/232 درصد (3/3 برابر) و در ریشه 5/143 درصد (4/2 برابر) نسبت به شاهد بود. اما کاربرد 20 میلیگرم در لیتر نانوذرات nano-Fe3O4 بهطور معنیداری برای رشد گیاه مؤثر بود و از طریق تحریک سازوکارهای دفاعی مختلف توانست سمیت کادمیوم را همراه با کاهش غلظت کادمیوم آزاد در گیاه بهبود بخشد. بهطور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که میتوان از اسپری نانوذرات اکسید آهن برای محافظت گیاه گوجهفرنگی تحت تنش کادمیوم استفاده نمود. Research in the field of nanotechnology as an emerging field has culminated in the advancement of various branches of technology. The role of iron in reducing abiotic stresses has not been widely studied despite the fact that it is considered an essential element for plant growth. Therefore, an experiment was conducted in 2017 in the greenhouse of Kerman Graduate University of Technology. In this research, the effect of Fe3O4 nanoparticles at five levels of 0, 10, 20, 50 and 100 mg/l on tomato plant subjected to cadmium chloride (CdCl2) stress with three concentrations of 0, 100 and 200 μM was evaluated. The results showed that the 200 μM CdCl2 concentration in the nutrient solution caused a significant decrease in shoot dry weight (56%), root dry weight (65.5%), shoot length (52.6%), as well as root length (56.8%) compared to the control. Besides, MDA and H2O2 content of shoots and roots increased significantly relative to the control. The change in superoxide dismutase (SOD) activity was 232.4% (3.3-fold) in the shoot and 143.5% (2.4-fold) in the root compared to the control. However, the application of 20 mg/L concentration of Fe3O4 nanoparticles was significantly effective for plant growth and improved cadmium toxicity along with reducing the concentration of free cadmium in the plant through the stimulation of various defense mechanisms. In general, the results of this research showed that spraying iron oxide nanoparticle can be useful to protect tomato plants under cadmium stress. آسکوربات پراکسیداز, تنش اکسیداتیو, فلزات سنگین, کاتالاز, نانوتکنولوژی Ascorbate Peroxidase, Oxidative Stress, Heavy Metals, Catalase, Nanotechnology 287 298 http://jispp.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-523-11&slc_lang=fa&sid=1 Razieh Rahmatizadeh راضیه رحمتی زاده Razieh_rahmaty@yahoo.com No Biology Department, Faculty of Science, Urmia University, Urmia, Iran گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران Hossain Mozafari حسین مظفری hossain.mozafari1401@gmail.com Yes Department of ecology, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran گروه اکولوژی، دانشکده علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته کرمان، ایران Mohammad Javad Arvin محمدجواد آروین smjarvin@gmail.com No Horticulture Department, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ایران Rashid Jamei رشید جامعی jamei.r96@gmail.com No Biology Department, Faculty of Science, Urmia University, Urmia, Iran گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران Noor Mohammad Barahouei Moghadam نورمحمد براهویی مقدم nmbarahoie@yahoo.com No Biology Department, Faculty of Science, Farhangian University of Zahedan, Zahedan, Iran گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فرهنگیان زاهدان، ایران Ahad ebne abdolali احد ابن عبدالعلی a.abdolalli600@gmail.com No Horticulture Department, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran گروه باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ایران