نانوذرات دی اکسید سیلیکون مقاومت برنج به بلاست را در Oryza sativa افزایش می دهند

هدف: عامل بیماری زای بلاست برنج، Pyricularia oryzae، همچنان یکی از مخرب ترین موانع تولید برنج در سراسر جهان به شمار می رود. این مطالعه بررسی می کند که آیا نانوذرات دی اکسید سیلیکون (SiO₂NPs) می توانند رشد گیاه برنج، عملکرد و پاسخ های دفاعی آن را بهبود بخشیده و در عین حال شدت بیماری بلاست را کاهش دهند. توانایی SiO₂NPs در فعال سازی آنزیم های دفاعی و ژن های مرتبط با پاتوژنز (PR) آن ها را به جایگزینی سازگار با محیط زیست برای قارچ کش های شیمیایی تبدیل می کند. این پژوهش همچنین کاربرد گسترده تر نانوفناوری را به عنوان رویکردی پایدار برای تامین امنیت تولید برنج تحت فشار بیماری بررسی می نماید. این مطالعه برای نخستین بار مکانیسم حفاظتی دوگانه نانوذرات SiO₂ را بررسی کرده و همچنین مقایسه ای بین دو روش کاربرد خیساندن بذر و محلول پاشی برگی تحت شرایط آلودگی به بلاست ارائه می دهد و نشان می دهد که کاربرد برگی رویکرد موثرتری برای مهار بیماری است.مواد و روش ها: نانوذرات SiO₂ با غلظت های ۰، ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ پی پی ام از طریق خیساندن بذر یا محلول پاشی برگی به بذرهای رقم برنج IR۶۴ اعمال شدند. دو هفته پس از تلقیح P. oryzae، شاخص شدت بیماری (DSI) اندازه گیری شد. علاوه بر پارامترهای رشد و عملکرد، آنالیزهای بیوشیمیایی شامل فعالیت پراکسیداز (POD) و پلی فنل اکسیداز (PPO) و همچنین سطوح بیان ژن های PR-۱ و PR-۵ ثبت گردید. تجزیه و تحلیل آماری داده ها با استفاده از آزمون ANOVA و LSD در سطح معنی داری p≤۰.۰۵ انجام شد. نتایج: شدت بیماری بلاست با افزایش غلظت SiO₂NPs به صورت وابسته به دوز کاهش یافت. در غلظت ۲۰۰ پی پی ام، شاخص شدت بیماری از ۲/۷۸% در تیمار شاهد بدون نانوذره به ۱/۳۲% کاهش یافت. عملکرد دانه در بالاترین تیمار نانوذره ای ۵۶% افزایش نشان داد که بیانگر بهبود قابل توجه اجزای عملکرد است. گیاهان تیمار شده با SiO₂NPs افزایش معنی دار بیان ژن های PR-۱ (۲/۳ برابر) و PR-۵ (۲ برابر) و همچنین افزایش فعالیت POD (۸/۱ برابر) و PPO (۱/۲ برابر) را نشان دادند. اثرات حفاظتی کاربرد برگی به طور مداوم بیشتر از خیساندن بذر بود.

کلیدواژه ها:

آنزیم های دفاعی ، ژن های مرتبط با پاتوژنز ، مقاومت القایی ، نانوذرات سیلیکون ، Pyricularia oryzae