بررسی نقش نیتریک اکسید و بیان ژن هم اکسیژناز-1 بر تحمل سمیت نانونقره در خردل سیاه

نانونقره یکی از انواع نانو ذرات است که به¬طور گسترده مورد استفاده قرار می¬گیرد, اما مکانیسم سمیت آن در گیاهان هنوز ناشناخته است. در این تحقیق اثرات نانو نقره در مقایسه با نیترات نقره روی جوانه¬زنی بذر خردل سیاه در سطوح فیزیولوژیکی و مولکولی بررسی شد. نیتریک اکسید به عنوان یک مولکول سیگنالی در یکسری از فرایندهای فیزیولوژیکی و پاسخ¬های گیاه به تنش¬های زیستی و غیر زیستی دخیل است. همچنین هم اکسیژناز به عنوان یک انزیم سلولی مهم در فرایندهای رشد و نموی گیاهان نقش دارد. در این تحقیق در ابتدا اثرات نانو نقره در غلظت¬های 0, 50, 100, 200, 400, 800 و 1600 میلی گرم بر لیتر در مقایسه با همان غلظت¬ها از نیترات نقره بر جوانه¬زنی بذر، رشد دانه¬رست و همچنین میزان بیان ژن هم¬اکسیژناز ارزیابی شد. انرژی جوانه¬زنی, سرعت جوانه¬زنی و شاخص مقاومت جوانه¬زنی در غلظت 50 میلی¬گرم بر لیتر نانو نقره به¬طور مثبتی تحت تاثیر قرار گرفتند در حالی¬که در نیترات نقره نسبت به کنترل متاثر نشدند. بنابراین خردل سیاه حساسیت زیادی نسبت به نانو نقره و نیترات نقره ندارد. غلظت 200 و 400 میلی گرم بر لیتر نانو نقره و نیترات نقره میزان بیان ژن هم¬اکسیژناز را افزایش داد ولی1600 میلی گرم آنها میزان بیان ژن هم¬اکسیژناز را سرکوت کرد. به¬هر حال با افزایش غلظت¬های نانو نقره و نیترات نقره شاخص¬های جوانه¬زنی, فعالیت لیپاز, قند محلول و قند کل در دانه¬های در حال جوانه¬زنی و رشد دانه¬رست کاهش و محتوای روغن دانه افزایش پیدا کرد. همچنین در این تحقیق برای اولین بار نقش سدیم نیتروپروساید ( به عنوان دهنده no) و هماتین (به عنوان القاگر هم اکسیژناز) در ایجاد مقاومت در برابر تنش با نانونقره و نیترات نقره در گیاه خردل سیاه بررسی شد. به این منظور اثر غلظت¬های مختلف snp(0, 100, 200, 400, 800 میکرو مولار) و هماتین (1, 2, 4, 8 میکرو مولار) تحت تنش با غلظت 400 میلی¬گرم بر لیتر نانو نقره و نیترات نقره بر شاخص¬های جوانه¬زنی و رشد بعدی دانه¬رست خردل سیاه مورد بررسی قرار گرفت. طبق انتظار نتایج نشان داد که هماتین و snp هر دو ممانعت جوانه¬زنی ناشی از سمیت را در یک الگوی وابسته به دوز برطرف کردند که همسو با پاسخ¬های t50 ، طول دانه¬رست و بنیه بود. ممانعت جوانه¬زنی، t50، طول دانه¬رست و بنیه ناشی از سمیت نانو نقره و نیترات نقره بوسیله هماتین و snp بهبود پیدا کرد و ماکزیمم پاسخ¬ها در غلظت¬های 4 میکرو مولار هماتین و 400 میکرو مولار snp بدست آمد. بنابراین در آزمایش¬های بعدی اثر 4 میکرو مولار هماتین و 400 میکرو مولار snp همراه با cptio (به عنوان پاکروبی کننده no) و znppix(به عنوان یک ممانعت کننده ho)، روی جوانه¬زنی، رشد، رنگیزه¬های فتوسنتزی و پاسخ¬های آنتی اکسیدانت خردل سیاه بررسی شد. نتایج نشان دادند که هماتین و snp هر دو باعث افزایش جوانه¬زنی، تقویت فعالیت لیپاز، کاهش محتوای روغن و تشدید تشکیل قند احیا و قند محلول کل در دانه¬های در حال جوانه¬زنی در معرض قرار گرفته با غلظت 400 میلی گرم بر لیتر نانو نقره و نیترات نقره شدند. همچنین snp و هماتین باعث افزایش وزن خشک و تر ریشه و ساقه، پیگمان های فتوسنتزی، میزان پرولین و رونوشت¬های ho-1 در غلظت 400 میلی¬گرم بر لیتر نانو نقره و نیترات نقره شدند. همچنین هماتین و snp توانستند باعث افزایش میزان فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی (cat, apx, pox, sod) شوند که منجر به غلبه بر آسیب¬های آنتی اکسیداتیو شد که بصورت کاهش mda و h2o2 نمایانگر شد. کاربرد znppix توانست اثر هماتین را در تحمل نانو نقره و نیترات نقره مهار کند, اما نتوانست اثر مثبت snp را معکوس کند. در حالی¬که cptio اثرات مثبت سدیم نیتروپرواکساید و هماتین روی همه صفات بالا را در گیاهان تحت تنش نانونقره و نیترات نقره ممانعت کرد. بنابراین نقش¬های حفاظتی هماتین ممکن است مربوط به القای سیگنال no داخلی باشد. علاوه بر این تولید no مشتق از هماتین در این آزمایش تایید شد. همه داده¬های فیزیولوژیکی و مولکولی پیشنهاد می¬کنند که نانونقره به¬مراتب سمی¬تر از نیترات نقره بوده است. بر اساس این نتایج برای اولین بار ما پیشنهاد می¬کنیم که هم¬اکسیژناز داخلی برای چیرگی بر ممانعت جوانه¬زنی القا شده با نانونقره مورد نیاز است و احتمالا برای عمل خود با نیتریک اکسید بر هم¬کنش دارد.