اثر برخی ذرات نانو بر جوانه زنی و رشد بعدی دانه رست چند گونه گیاهی

نانو ذرات، مجموعه های اتمی یا مولکولی با حداقل ابعاد بین 1-100 نانومتر هستند که خواص فیزیکوشیمیایی متفاوتی در مقایسه با مواد عادی سازنده خود دارند. استفاده از نانو ذرات و نانوتکنولوژی در جهان به سرعت در سال های اخیر در حال پیشرفت است و پتانسیل بالایی برای ایجاد مواد و محصولات جدید دارد. افزایش استفاده از این مواد، منجر به آزادسازی آنها به محیط و در نتیجه آسیب به موجودات زنده می شود. مطالعات زیادی بر اثر نانو ذرات بر جانوران و باکتری ها انجام شده است، با وجود این، گزارش های اندکی درباره اثر چنین موادی بر گیاهان وجود دارد. به منظور بررسی اثر نانو ذرات بر گیاهان، آزمایشی در سال 1389-1390 در آزمایشگاه گیاه شناسی دانشگاه شهرکرد صورت گرفت. این آزمایش در سه مرحله مختلف انجام شد. در آزمایش اول، اثر 6 نانو ذره ( نانوتیوب های کربنی چند جداره، اکسید تیتانیوم، آهن، اکسید آهن، روی و اکسید روی) بر شاخص های جوانه زنی بذر و رشد دانه-رست و همچنین شاخص های مقاومت بذر گیاهچه 6 گونه گیاهی (گندم، سویا، کلزا، خیار، کاهو و گوجه فرنگی) در پتری دیش بررسی شد. این مرحله از آزمایش بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل بذرهای 6 گیاه و 6 نانو ذره مذکور در غلظت های 0، 50، 100، 200، 400، 800 و 1600 میلی گرم بر لیتر بودند. برای هر تیمار درصد، سرعت و میانگین زمان جوانه زنی و t50 و همچنین طول ریشه و ساقه اندازه گیری شد. سپس، شاخص های مقاومت مثل شاخص مقاومت ریشه و شاخص جوانه زنی برای هر تیمار محاسبه شد. نتایج نشان داد که اثر نانو ذرات بر این شاخص ها بسته به نوع گیاه، نوع و غلظت نانو ذرات متفاوت بود. در میان این ذرات، آهن و اکسید آهن بیشترین تاثیر مثبت را بر پارامتر های فوق داشتند و نانو روی و اکسید روی سمی تر از سایرین بودند. در آزمایش دوم، اثر نانو ذرات بر رشد گیاهچه و رنگیزه های آن در کاشت گلدانی بررسی شد. این آزمایش با 6 گیاه مذکور و 5 سطح غلظت (0، 50، 100، 200 و 400 میلی گرم بر لیتر) از نانو تیوب های چند دیواره ای، روی، اکسید روی، آهن، اکسید آهن و اکسید تیتانیوم به صورت فاکتوریل با طرح کاملاً تصادفی و سه تکرار انجام شد. بدین منظور، ابتدا بذرها استریل شدند و به مدت 48 ساعت در محلول های فوق خیسانده شدند. سپس بذرها به گلدان های حاوی پرلیت انتقال یافتند. گلدان ها به مدت 21 روز با محلول غذایی هوگلند تغذیه شدند. بعد از این مدت، گیاهچه هایی از هر نمونه انتخاب و وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی و همچنین محتوای کلروفیل a، b و کل و کارتنوئیدها سنجیده شد. نتایج نشان دهنده کاهش قابل توجه و معنی دار وزن تر و خشک بود. مقدار کلروفیل و کارتنوئیدها نیز در برگ نمونه های تحت تنش نانو ذرات به طور معنی داری کاهش یافت. در اینجا نیز پاسخ ها وابسته به گونه و کاملاً اختصاصی بود. معمولاً در اکثر موارد، غلظت های کم نانو آهن و اکسید آهن دارای یک اثر مثبت بر شاخص های فوق بودند، ولی با افزایش غلظت مانند سایر مواد یک اثر منفی را اعمال نمودند. در اینجا نیز ترکیبات روی و اکسید روی سمی تر از سایرین بودند. آزمایش سوم با انتخاب نانو روی و اکسید روی به عنوان سمی ترین نانوها و گوجه فرنگی و گندم به ترتیب به عنوان حساس ترین و مقاوم ترین گیاهان نسبت به این نانو ذرات به منظور مطالعه مکانیسم سمیت این نانوها انجام شد. آزمایش بصورت فاکتوریل با دو گیاه، دو ماده و 3 غلظت (0، 100 و 200 میلی گرم بر لیتر) و در سه تکرار انجام شد. 21 روز پس از کشت گیاهان، برخی پارامترهای بیوشیمیایی مثل میزان پرولین، پراکسید هیدروژن و پراکسیداسیون لیپیدی و همچنین فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت مورد بررسی قرار گرفت. هر دو ترکیب نانویی فوق، موجب افزایش این پارامترها در گیاهان گندم و گوجه فرنگی شد. افزایش میزان پرولین و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت در گندم بیشتر از گوجه فرنگی بود و در مقابل میزان پراکسید هیدروژن و پراکسیداسیون لیپیدی در گوجه فرنگی بیشتر از گندم بود. بنابر این، گوجه-فرنگی نسبت به گندم به نانو ذرات حساس تر بود. میتوان نتیجه-گیری کرد که غلظت های بالای نانو ذرات سمی بوده و همچون سایر تنش ها یک تنش اکسیداتیو را در گیاه القا می کند.