تأثیر نانو‌ذرات دی‌اکسید تیتانیوم و EDTA بر برخی عناصر غذایی و خصوصیات رشدی گیاه اسفناج (Spinacea oleracea)

علوم باغبانی

مقاله 4، دوره 32، شماره 3، آذر 1397، صفحه 419-427   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhorts4.v32i3.67146

نویسندگان

صبا نجاتی زاده^{* 1}؛ سعید ملک زاده شفارودی²؛ علیرضا آستارایی¹؛ نسرین مشتاقی

¹دانشگاه فردوسی مشهد

²بیرمینگهام انگلستان / دانشگاه فردوسی

چکیده

با توجه به افزایش روزافزون کاربرد نانومواد در صنایع مختلف بخصوص نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم (TiO2) و افزایش این ماده در خاک و آب و باتوجه به اثرات این مواد بر روی گیاهان به عنوان اولین زنجیره غذایی، بررسی و مطالعه‌ی اثرات آن بسیار حائز اهمیت می‌باشد. نانو‌ذرات دی‌اکسید تیتانیوم به دلیل خاصیت فتوکاتالیستی5 خود دارای توانایی تأثیرگذاری بر سیستم‌های رشدی گیاهان می‌باشد. تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به همراه کلاتEDTA6 بر غلظت عناصر غذایی نیتروژن، فسفر، پتاسیم، درصد پروتئین و همچنین برخی ویژگی‌های رشدی اسفناج به عنوان گیاه دارویی انجام شد. آزمایش بصورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی شامل سه سطح TiO2 (صفر= T1، 05/0 میلی‌گرم در لیتر= T2، 1/0 میلی‌گرم در لیتر= T3) و دو سطح EDTA (صفر= E1 و 130 میلی‌مولار=E2) با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد در سال 1392 انجام شد و نمونه‌برداری از بافت برگی گیاه یک هفته پس از محلول‌پاشی و قبل از ورود گیاه به فاز زایشی انجام پذیرفت. بر اساس نتایج، تیمارهای T1E2,T2E1,T2E2 موجب افزایش وزن‌تر و خشک اندام‌های هوایی و سطح برگ شدند. همچنین نتایج نشان داد اثرات متقابل بین نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم و EDTA درخصوص درصد نیتروژن، درصد پروتئین و درصد پتاسیم معنی‌دار بود، بطوری‌که بیشترین میانگین‌ها در سطوح T2E2 در مقایسه باT1E2 و T3E2 مشاهده شد که بیانگر تأثیر مثبت EDTA بر کاهش فعالیت سوء نانو‌ذرات دی‌اکسید تیتانیوم در این غلظت از نانوذره می‌باشد. کمترین غلظت نیتروژن و درصد پروتئین گیاه مربوط به تیمارهای T1E2,T3E2,T3E1 بود. لذا با در نظر گرفتن تأثیر مطلوب تیمار 05/0 میلی‌گرم در لیتر نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم به همراه 130 میلی‌مولار EDTA بر روی غلظت نیتروژن، پتاسیم، فسفر، درصد پروتئین و همچنین خصوصیات رشدی اندام هوایی گیاه، کاربرد این تیمار جهت بهبود خصوصیات رشدی گیاه اسفناج توصیه می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

پروتئین؛ تیتانیوم؛ سطح برگ؛ نانومواد؛ نیتروژن

مراجع

1- Gao F ., Liu C., Qu C., Zheng L., Yang F., Su M., and Hong F. 2008. Was improvement of spinach growth by nano-TiO2 treatment related to the changes of Rubisco activase?. Biometals, 21(2): 211-7.

2- Ghosh M., Bandyopadhyay M., and Mukherjee A. 2010. Genotoxicity of titanium dioxide TiO2 nanoparticles at two trophic levels: Plant and human lymphocytes. Chemosphere, 81: 1253-1262.

3- Jones J. B. 2001. Laboratory Guide for Conducting Soil Tests and Plant Analysis. CRC Press LLC, U. S.

4- Hood E. 2004. Nanotechnology, Looking as we leap. Environ. Health Perspect, 112:740 749.

5- Kamalizadeh M., Bihamta M., Peyghambari S A., and Hadian J. 2014. Expression of genes involved in Rosmarinic Acid biosynthesis pathway in dragonhead affected by Nanoparticles. Journal of G3M., 12(1): 3428-3437.

6- Kime G., and Wonyong Ch. 2010. Charge- transfer surface complex of EDTA-TiO2 and its effect on photocatalysis under visible light. Environmental, 100: 77-83.

7- Klancˇnik K., Drobne D., Valant J., Valant J., and Dolenc Koce N. 2011. Use of a modified Allium test withnanoTiO2. Slovenia Ecotoxicology and Environmental Safety, 74: 85–92.

8- Kuamri M., Mukherjee A., and Chandrasekaran N. 2012. Effect of silver nanoparticle (SNPs) on protein and DNA content to tomato seed (L. esculentum), Cucumber (Cucumis sativus) and Maize (Zea mays). International Journal of Human Genetics Medical Biotechnology and Microbioligical Studies, 1:1

9- Laware S.L., and Raskar Sh. 2014. Effect of titanium dioxide nanoparticles on hydrolytic and antioxidant enzymes during seed germination in onion. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 3(7): 749-760.

10- Li W., Wang Y., Okamoto M., Crawford N.M., Siddiqi M.Y., and Glas A.D.M. 2007. Dissection of the AtNRT2.1:AtNRT2.2 inducible high-affinity nitrate transporter gene cluster. Plant Physiolog, 143: 425–433.

11- Mansilla H. D., Bravo C., Ferreyra R., Litter M.I., Jardim W.F., Lizama C., Freer J., and Fern´andez J. 2006. Photocatalytic EDTA degradation on suspended and immobilized TiO2. Journal of Photochemistry and Photobiology, 118, 188–194.

12- Mukherjee M., and Mahapatra A. 2009. Effect of coinage metal nanoparticles and zwitterionic surfactant on reduction of [Co (NH3)5Cl] (NO3)2 by iron (III). Colloid Surface, 350: 1-7.

13- Nassoko D., Li Y., Wang H., Li J., Li Y., and Yu Y. 2012. Nitrogen-doped TiO2 nanoparticles by using EDTA as nitrogen source and soft template: Simple preparation, mesoporous structure, and photocatalytic activity under visible light. Journal of Alloys and Compounds, 540: 228–235.

14- Navarro E., Baun A., Behra R., Hartmann N.B., Filser J., Miao A.-J., Quigg A., Santschi P.H., and Sigg L. 2008. Environmental behavior and ecotoxicity of engineered nanoparticles to algae, plants, and fungi. Ecotoxicology, 17: 372-386.

15- Reynolds, GH. 2002. Forward to the future nanotechnology and the regulatory policy. Pacifice Research Institute, 1–23.

16- Sager T.M., Kommineni C., and Castranova V. 2008. Pulmonary response to intratracheal instillation of ultrafine versus fine titanium dioxide: role of particle surface area. Part Fibre Toxicol, 5: 17

17- Sheykhbaglou R., Sedghi M., Tajbakhsh Shishvan M., and Seyed Sharifi R. 2010. Effect of nano iron particles on agronomic traits of soybean. Not Scientist Biology, 2(2): 112–113.

18- Waling I., Vark W.V., Houba V. J. G., and Van der Lee J. J. 1989. Soil and Plant Analysis, a Series of Syllabi, Part 7, Plant Analysis Procedures, Wageningen Agriculture University. The Netherlands.

19- Zheng L., Mingyu S., Xiao W., Chao L., Chunxiang Q., Liang C., Hao H., Xiaoqing L., and Fashui H. 2007. Effects of nano-anatase on spectral characteristics and distribution of LHCII on the thylakoid membranes of Spinach. Biological Trace Element Research Journal, 120: 273-283.