تاثیر محلول پاشی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و پوترسین بر برخی از خصوصیات مورفوفیزیولوژیکی و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی گیاه رزماری (Rosmarinus officinalis L.)

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: محرک های رشد نقش مهمی را در تامین و جذب عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان ایفا می کنند. همچنین، با ایجاد تغییراتی در فرآیندهای اصلی و سامانه ای گیاهان، قادر به بهبود رشد و افزایش کمیت و کیفیت محصول می شوند. کاربردهای زیستی نانوذرات و پلی آمین ها و استفاده از آنها به‎ عنوان تنظیم کننده و محرک رشد گیاهان، ابزار نویدبخشی برای تحقق کشاورزی پایدار است. نانوذرات و پلی آمین ها بسته به گونه گیاهی، غلظت و روش استفاده می توانند اثرات مختلفی بر روی گیاهان داشته باشند. در بین انواع مختلف نانوذرات، دی اکسید تیتانیوم (TiO۲) می تواند کارایی دستگاه فتوسنتزی را بهبود بخشد و توانایی گیاه را برای جذب نور خورشید افزایش دهد که از این طریق، بر تبدیل انرژی نورانی خورشید به الکترون فعال و فعالیت های شیمیایی اثر گذاشته، سبب افزایش کارایی فتوسنتز در گیاه می شود. پلی آمین پوترسین نیز بر بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیک مانند جوانه زنی بذر، رشد و نمو میوه و گل، به تاخیر انداختن پیری، و پاسخ گیاه به تنش های محیطی موثر است. اما تاکنون مطالعات چندانی پیرامون تاثیر توام نانوذرات تیتانیوم و پوترسین بر فرآیندهای مورفولوژیک، فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاهان به خصوص گیاه دارویی رزماری صورت نگرفته است. عصاره گیاه رزماری یکی از مواد دارویی گیاهی با خاصیت آنتی اکسیدانی و آنتی باکتریایی است که اثرات درمانی آن به اثبات رسیده است. مواد و روش ها: به‎ منظور بررسی تاثیر کارایی سطوح مختلف نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (صفر، ۵۰، ۱۰۰، ۲۰۰ و ۴۰۰ پی پی ام) و پوترسین (صفر، ۵/۰، ۱ و ۵/۱ میلی مولار) بر خصوصیات رشدی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه رزماری، آزمایشی به ‎صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی موسسه آموزش عالی سنا اجرا شد. محلول پاشی گیاهان هفته ای یکبار انجام شد و صفات رشدی (ارتفاع، تعداد برگ، وزن تر و وزن خشک اندام های هوایی، وزن تر و وزن خشک ریشه)، فیزیولوژیک (محتوای کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل، کاروتنوئید) و بیوشیمیایی (فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی پراکسیداز و کاتالاز و درصد مهار رادیکال آزاد) در برگ نهال ها پس از هشت هفته مورد اندازه گیری قرار گرفت. پیش از انجام تجزیه و تحلیل، نرمال بودن توزیع داده ها و همگنی واریانس خطاهای آزمایشی، با آزمون تک ­نمونه کولموگروف-اسمیرنوف بررسی شد و میانگین ها با آزمون حداقل اختلاف معنی دار در سطح احتمال ۵ درصد مورد مقایسه قرار گرفتند. یافته ها: آنالیز تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، جذب و انتقال نانوذرات دی اکسید تیتانیوم توسط گیاه رزماری در تیمارهای آزمایشی را تایید نمود. آنالیز واریانس اثر ساده نانوذره دی اکسید تیتانیوم و همچنین اثر ساده پوترسین بر تمام صفات رشدی، مقادیر رنگیزه های کلروفیلی، ترکیبات ثانویه فنل و فلاونوئید، آنزیم های آنتی اکسیدانی و DPPH گیاه رزماری معنی دار بود (۰.۰۱ > p). اما آنالیز واریانس اثر برهمکنشی این دو تیمار بر تعداد برگ و وزن تر و وزن خشک اندام هوایی (۰.۰۱ > p)، وزن تر ریشه، مقدار کلروفیل کل و فلاونوئید گیاه رزماری (۰.۰۵ > p) معنی دار گزارش شد. مقایسه میانگین تیمارها نشان داد که به کارگیری غلظت های مختلف نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و پوترسین سبب افزایش تمام صفات رشدی، مقادیر رنگیزه های کلروفیلی و خصوصیات بیوشیمیایی گیاه رزماری شد. بیشترین میانگین صفات رشدی گیاه رزماری در غلظت ۲۰۰ پی پی ام نانوذرات و یک میلی مولار پوترسین، و حداکثر محتوای کلروفیل و کاروتنوئید آن نیز در غلظت های ۲۰۰ و ۴۰۰ پی پی ام نانوذرات و سطوح یک و ۵/۱ میلی مولار پوترسین حاصل شد. همچنین، صفات بیوشیمیایی گیاه رزماری تحت بالاترین غلظت نانوذرات و پوترسین بیشترین میانگین را به‎ خود اختصاص دادند. در واقع، تیمارهای مورد استفاده با افزایش تولید ماده خشک و نیز افزایش فتوسنتز سبب افزایش عملکرد گیاه و اجزای آن می شوند. نانوذرات تیتانیوم می توانند وزن تر و خشک گیاهان را از طریق بهبود جذب نور، افزایش جذب نیترات و تبدیل مواد غیر آلی به مواد آلی افزایش دهند. با افزایش جذب نور، واکنش اکسایش و کاهش در گیاهان تحریک می شود که در نتیجه آن ظرفیت فتوسنتزی گیاه افزایش می یابد و از پیری کلروپلاست ممانعت به ‎عمل می آید. همچنین، از آنجایی که نانوذرات دی اکسید تیتانیوم منجر به جذب بیشتر پروتئین می شوند، سنتز کلروفیل در گیاه از این طریق نیز افزایش می یابد. نقش پوترسین در افزایش رشد گیاه نیز احتمالا به ‎دلیل اثر آنتی اکسیداتیوی آن، کمک به تعادل کاتیون و آنیون و یا عمل به‎ عنوان منبع ازت است. همچنین، با توجه به این که اتیلن و پلی آمین ها پیش ماده مشترکی برای سنتز دارند، با ساخته شدن پلی آمین ها در گیاه، ساخت اتیلن کاهش می یابد و با کم شدن میزان اتیلن، تخریب رنگیزه های فتوسنتزی نیز کم می شود. علاوه بر این، با کاربرد پوترسین، میزان پلی آمین ها در مریستم انتهایی گیاه افزایش می‎ یابد و در نتیجه رشد گیاه بیشتر می شود. پلی آمین‎ها زنجیره‎‎ای از واکنش‎های دفاعی را راه اندازی می کنند که افزایش فعالیت آنزیم‎‎های آنتی اکسیدانی یکی از نتایج آن است. نتیجه گیری: با توجه به نتایج به ‎دست آمده، غلظت های ۲۰۰ و ۴۰۰ پی پی ام نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و سطوح یک و ۵/۱ میلی مولار پوترسین به‎ روش محلول پاشی برگی بیشترین تاثیر را بر بهبود صفات رشدی، آنزیم های آنتی اکسیدانی و محتوای رنگیزه های فتوسنتزی گیاه رزماری گذاشت. بنابراین، می توان گفت که استفاده از غلظت های مناسب نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و پوترسین به‎ منظور افزایش محتوای متابولیت های ثانویه مهم گیاه رزماری موثر است. همچنین، مطالعات در مورد تاثیر این تیمارها برای دوره های آزمایش طولانی تر و نیز سایر گونه ها می تواند راه مناسبی برای حصول نتایج بهتر و مستدل تر باشد.

کلیدواژه ها:

Antioxidant activity ، Chlorophyll content ، Elicitors ، Foliar solution ، Titanium dioxide nanoparticles ، فعالیت آنتی اکسیدانی ، محتوای کلروفیلی ، محرک های رشد ، محلول پاشی ، نانوذرات دی اکسید تیتانیوم