Plant Process and Function

fa مقایسه اثر نانوذرات سبز و سنتزی دی‌اکسید تیتانیوم بر بهبود مقاومت گیاه گوجه‌فرنگی رقم ارلی‌اوربانا (Solanum lycopersicum Var. Early Urbana) به تنش فلز سنگین نیکل Comparing the effect of green and synthetic titanium dioxide nanoparticles on improving resistance Early Urbana tomato plant (Solanum lycopersicum Var. Early Urbana) to heavy metal nickel stress تنش فلزات سنگین Toxic ions stress پژوهشي Research سمیت فلز سنگین نیکل در گیاهان، موجب القا تنش اکسیداتیو و تولید رادیکالهای پرانرژی (ROS) مانند سوپراکسید (O2-)، پراکسید هیدروژن (H2O2) و هیدروکسیل (OH-) میشود. اگر میزان تجمع ROS از توانایی سیستم آنتیاکسیدانی بیشتر گردد، سلول دچار آسیب شده و گیاه حساس گوجهفرنگی دچار کاهش رشد میشود. کاربرد نانوذرات تیتانیوم از طریق افزایش توان آنتیاکسیدانی و بهبود رشد گیاه موجب افزایش مقاومت به تنش نیکل میشود. در این پژوهش اثر مقایسهای و متقابل 50 میلیگرم بر لیتر از دو نوع نانوذرات سبز (GNP؛ با استفاده از عصاره گیاهی پونه) و سنتزی (SNP) دیاکسید تیتانیوم با اندازه 10 تا 30 نانومتر بر بهبود رشد و مقاومت گوجهفرنگی رقم ارلیاوربانا تحت تنش 150 میکرومولار سولفات نیکلII در محیط گلخانه بصورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی مطالعه گردید. نتایج نشان داد که کاربرد جداگانه دو نانوذره سبز (GNP) و سنتزی تیتانیوم (SNP)، اثر معنیدار بر بهبود وزن تر ساقه (38/16 گرم) و رشد طولی ریشه (04/30 سانتیمتر)، نشت یونی (31/2%)، MDA (084/0 نانومولار)، تجمع پتاسیم ریشه (69/1%) در شرایط تنش نیکل داشت. اما کاربرد متقابل نانوذرات سبز با نوع سنتزی موجب بهبود بیشتر صفات سنجش شده مانند تغذیه منیزیمی ساقه (34/7%)، آهن ساقه (79/2%)، تجمع نیکل ساقه (028/0%)، فعالیت آنزیم کاتالاز (29/8 واحد آنزیمی) و سطح برگ (6/11 سانتیمتر مربع) تحت تیمار سمیت 150 میکرومولار نیکل گردید و توانست آثار سمی تنش نیکل را به خوبی تخفیف دهد. بنابراین در برخی صفات دیگر مانند بهبود تجمع H2O2 ساقه (6/4 میکرومولار)، کاربرد جداگانه نانوذرات سبز تحت تنش نیکل، اثر بهتری نسبت به نانوذرات سنتزی تیتانیوم داشت. بهرحال کاربرد نانوذرات سبز تیتانیوم بصورت جداگانه یا توأم موجب افزایش بیشتر مقاومت گیاهان تحت تنش نیکل گردید و یک روش پیشنهادی سازگار با محیطزیست است.  The toxicity of the heavy metal nickel in plants causes oxidative stress and the production of energetic radicals (ROS) such as superoxide (O2-), hydrogen peroxide (H2O2) and hydroxyl (OH-). If the amount of ROS accumulation exceeds the ability of the antioxidant system, the cell will be damaged and the sensitive tomato plant will suffer a reduction in growth. The application of titanium nanoparticles increases the resistance to nickel stress by increasing the antioxidant power and improving plant growth. In this research, the comparative and reciprocal effect of 50 mg/liter of two types of green nanoparticles (GNP; using oregano plant extract) and synthetic (SNP) titanium dioxide with a size of 10 to 30 nm on improving the growth and resistance of tomato. Early Urbana cultivar was studied under the stress of 150 µM nickel-II sulfate in the greenhouse environment as a factorial experiment in the form of a completely randomized design. The results showed that the separate application of two green nanoparticles (GNP) and synthetic titanium (SNP) had a significant effect on the improvement of stem fresh weight (16.38 g/plant) and root length growth (30.04 cm), ion leakage (31 2.2%), MDA (0.084 nM), root potassium accumulation (1.69%) under nickel stress conditions. However, the cross-application of green nanoparticles with the synthetic type led to further improvement of measured traits such as stem magnesium nutrition (7.34%), stem iron (2.79%), stem nickel accumulation (0.028%), catalase enzyme activity (29. 8 enzyme U) and leaf surface (11.6 cm2) were treated with 150µM nickel toxicity and was able to reduce the toxic effects of nickel stress well. Therefore, in some other traits such as the improvement of stem H2O2 accumulation (4.6 µM), the separate application of green nanoparticles under nickel stress had a better effect than synthetic titanium nanoparticles. However, the application of green titanium nanoparticles individually or together increased the resistance of plants under nickel stress and is a proposed method compatible with the environment. تنش نیکل, دی‌اکسید تیتانیوم, شاخص‌های اکسیداتیو, گوجه‌فرنگی, نانوذرات سبز Nickel, Nanoparticles, Oxidative parameters, Tomato, Titanium 295 318 http://jispp.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-523-12&slc_lang=fa&sid=1 Hossein Mozafari حسین مظفری mozafari.hossein@gmail.com 100319475328460039177 100319475328460039177 Yes Department of Ecology, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran گروه اکولوژی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران Seyed Mozaffar Mansouri سید مظفر منصوری m.mansouri.89@gmail.com 100319475328460039178 100319475328460039178 No Department of Biodiversity, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran گروه تنوع زیستی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران Hasan Salari حسن سالاری Hsalari57@gmail.com 100319475328460039179 100319475328460039179 No Department of Ecology, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran گروه اکولوژی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران