اثر سطوح مختلف نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم در خاک بر شاخص‌های رشد گیاه سورگوم

تولید نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم (tio2 nps) و کاربرد آن‌ها به‌طور گسترده‌ای در جنبه‌های مختلف علوم گیاهی و پالایش محیط زیست در حال افزایش است. پاک‌سازی خاک به کمک tio2 nps با هدف به حداقل رساندن میزان سمیّت آن‌ها در گیاهان نیازمند داشتن دانش کافی در رابطه با وضعیت حضور این نانوذرات در خاک است. مقادیر زیاد نانوذرات ممکن است اثر بازدارنده بر رشد گیاهان کشت شده در خاک‌های تحت تاثیر این نانوذرات داشته باشد. هدف اصلی این پژوهش بررسی اثر سطوح مختلف tio2 nps بر رشد سورگوم (sorghum bicolor) در خاک و سرنوشت این نانوذرات در گیاه بود. بذرهای سورگوم در گلدان‌های پلاستیکی حاوی غلظت‌های مختلف این نانوذرات کاشته شد. سورگوم دارای توان تحمل حضور نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم در خاک بود، درحالی‌که افزودن غلظت‌های بیش‌تر آن (800 و 1000 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک) بر جوانه‌زنی بذر و رشد گیاه اثر منفی داشت. نتایج نشان داد که غلظت تیتانیوم در اندام‌های سورگوم تحت تیمار با نانوذرات در مقایسه با گروه شاهد افزایش یافته است. تجمع قابل توجهی از تیتانیوم در ریشه نسبت به اندام هوایی در همه تیمارها یافت شد. بیش‌ترین گنجایش انباشت زیستی کل تیتانیوم در سورگوم برابر با 21/32 میلی‌گرم در گلدان بود که در تیمارهای 500 میلی‌گرم بر کیلوگرم نانوذرات به‌دست آمد. در این پژوهش سمیّت مقادیر بیش‌تر tio2 nps در گیاهان مشاهده شد. نتایج نشان داد گیاه سورگوم از مقاومت قابل قبولی در حضور غلظت‌های کم تا متوسط این نانوذرات و نیز توان جذب زیاد این مواد برخوردار است، ولی کاربرد غلظت‌های زیاد tio2 nps به خاک آثار منفی بر شاخص‌های رشد سورگوم دارد. انتخاب و کاربرد مقادیر مناسب نانوذرات سبب افزایش توانایی استخراج گیاهی شده و هم از آثار منفی آن بر گیاهان آسیب‌دیده جلوگیری می‌کند.

the effect of different levels of titanium dioxide nanoparticles in soil on sorghum growth characteristics

titanium dioxide nanoparticles (tio2 nps) are being used widely for different purposes such as plant science and environmental remediation. soil remediation using tio2 nps with the aim of minimizing their toxicity in plants requires sufficient knowledge about the fate of these nanoparticles in the soil. excessive amounts of nanomaterials may pose inhibitory effects on the growth of plants cultivated in tio2 nps-affected soils. the main aim of this study was to investigate the effect of different levels of tio2 nps in soil on sorghum (sorghum bicolor) growth and the fate of these nanoparticles in plants. sorghum seeds were sown in plastic pots containing different concentrations of tio2 nps. sorghum was found to be a tolerant plant species in the presence of tio2 nps in soil; however, addition of higher doses of tio2 nps (i.e., 800 and 1000 mg kg-1 soil) adversely affected seed germination and plant growth. results indicated that the total titanium (ti) contents in sorghum treated with nanoparticles increased compared to the control. significantly higher accumulation of ti in the root compared to the shoot of sorghum was observed in all of the treatments. results indicated that the total ti contents in the plants treated with tio2 nps were higher than those in control, with the highest ti accumulation capacity of 21.32 mg per pot obtained in the soil treated with 500 mg kg-1 tio2 nps. toxicity of higher doses of tio2 nps to the plants was observed in this study. the results showed that sorghum has an acceptable tolerance in the low to moderate concentrations of tio2 nps, whereas the high concentrations of these nanoparticles have inhibitory effects on the sorghum growth. selection and application of proper doses of nanomaterials may prevent their negative effects on affected plants, while promoting the plant phytoextraction ability.