تاثیر محلول‌پاشی نانوذره ‌دی‌اکسیدتیتانیوم بر عملکرد فیزیولوژیکی و آنتی‫ اکسیدانتی دو گونه مرزنجوش

هدف: نانوذرات به دلیل ویژگی های فیزیکوشیمیایی ویژه خود که آن ها را قادر می سازد به عنوان محرک رشد گیاه عمل کنند، نسبت به اشکال معمولی عنصر برتر می سازد. تحقیقات اخیر بر روی نانوذرات بیانگر هم اثرات مثبت و هم اثرات منفی این ذرات است. نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم (tio2 nps ) در مقادیر زیاد در سراسر جهان برای اهداف مختلف بررسی می شود. این پژوهش با هدف ارزیابی تاثیرنانوذرات دی اکسیدتیتانیوم بر برخی صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی و القای سیستم آنتی اکسیدانی دو گونه مرزنجوش مدیترانه ای (origanum vulgare l.) و مرزنجوش اروپایی (origanum majorana l.)، درقالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار صورت گرفت. مواد و روش ها: اندام هوایی گیاهان دو ماهه پرورش داده شده در شرایط گلخانه، با غلظت های 10، 60 و 120 میلی گرم درلیتر نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم محلول پاشی شدند. برای گیاهان شاهد، تیمار با آب مقطر صورت گرفت. سنجش روند تغییرات رنگیزه های فتوسنتزی، میزان مالون دی آلدئید، پرولین و فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی در نمونه های جمع آوری شده انجام شد.نتایج: مقایسه میانگین داده ها نشان دادکه غظت 60 میلی گرم درلیتر نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم، موجب بیشترین میزان کلروفیل a، کلروفیل کل و کاروتنوئیدهای هر دو گونه مرزنجوش شد. ولی بیشترین میزان کلروفیل b مرزنجوش اروپایی، در تیمار 120 میلی گرم درلیتر نانوذرات مشاهده گردید. شایان ذکر است که تاثیر منفی غلظت120 میلی گرم درلیتر نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم بر سیستم غشایی دو گونه از لحاظ آماری معنی دار و قابل توجه بود که می تواند اشاره به نشت الکترولیت ها داشته باشد. هر چند افزایش غلظت نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم، موجب مقادیر پایین میزان مالون دی آلدئید گونه مدیترانه ای در مقایسه با گونه اروپایی شد؛ اما سطح پرولین مرزنجوش مدیترانه ای به شدت افزایش یافت. بیشترین میزان فعالیت اکثر آنزیم های آنتی اکسیدان (گایاکول پراکسیداز،آسکوربات پراکسیداز، پلی فنل اکسیداز، سوپراکسیددیسموتازوگلوتاتیون اس-ترانسفراز) نوع مدیترانه ای، در غلظت 60 میلی گرم درلیتر تیمار مشاهده شد؛ اما فعالیت کاتالاز گونه مدیترانه ای نسبت به گونه اروپایی خود به طور قابل توجهی پایین بود.نتیجه گیری: مجموعه نتایج این تحقیق نشان می دهد که تیمار 60 میلی گرم درلیتر نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم باعث بهبود ویژگی های فیزیولوژیکی گیاه دارویی مرزنجوش از جمله افزایش رنگیزه های فتوسنتزی و به دنبال آن سرعت فتوسنتز و افزایش زیست توده گیاه می شود. قابل ذکر است که سطوح بالاتر از غلظت بهینه نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم می تواند منجر به افزایش سطوح گونه های کنشگر اکسیژن و انفجار اکسیداتیو شود که منجر به کاهش عملکرد گیاه می شود. بنابراین، پاسخ گیاه به نانوذرات به طور قابل توجهی به غلظت و زمان کاربرد، و همچنین اندازه، شکل و عملکرد سطحی ذرات وابسته است. در نهایت مرزنجوش مدیترانه ای به دلیل فعالیت بیشتر آنزیم های آنتی اکسیدانی در شرایط تیمار با نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم به عنوان گونه گیاهی موفق تر معرفی می گردد.

the effect of foliar application of titanium dioxide nanoparticle on the physiological and antioxidant performance of two origanum species

aim: nanoparticles are superior to conventional elemental forms due to the novel physicochemical properties that enable them to act as plant growth promoters. recent research on nanomaterials has been shown both positive and negative effects. titanium dioxide nanoparticles (tio2 nps) are assayed worldwide in large quantities for various purposes. this study investigated the effect of tio2 nps on some physiological and biochemical traits and the induction of the antioxidant systems in origanum vulgare l. and origanum majorana l., in a completely randomized design with three repetitions.material and methods: surface-sterilized seeds were sown with 2 cm depth in each plastic pots filled with a 1: 1 mix of loamy soil and sand. until reaching the appropriate physiological age, they were exposed to greenhouse conditions (16 h light/8 h dark photoperiod). two-month-old plants were foliar sprayed with 10, 60, and 120 mg/l tio2 nps and harvested 14 days after the last treatment. plants sprayed with distilled water were used as controls. changes in the photosynthetic pigments (the content of chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, and carotenoid), biochemical properties (the levels of membrane stability index, malondialdehyde, and proline contents), and the activity of antioxidant enzymes (guaiacol peroxidase, ascorbate peroxidase, polyphenol oxidase, superoxide dismutase, catalase, and glutathione s-transferase) were measured in the collected samples.results: the comparison of data means showed that the treatment of 60 mg/l tio2 nps caused the maximum amount of chlorophyll a, total chlorophyll, and carotenoids in both origanum species. however, the highest content of chlorophyll b in o. majorana was observed in the treatment of 120 mg/l tio2 nps. it is worth mentioning that the negative effect of the concentration of 120 mg/l tio2 nps on the membrane system of two species is statistically significant and remarkable due to the leakage of electrolytes. although the increase in the concentration of tio2 nps led to fewer levels of malondialdehyde in o. vulgare in comparison with o. majorana; this concentration was found to be effective to the high levels of proline in o. vulgare. most of the antioxidant enzymes (guaiacol peroxidase, ascorbate peroxidase, polyphenol oxidase, superoxide dismutase, and glutathione s-transferase) of o. vulgare showed their maximum activity at the concentration of 60 mg/l tio2 nps. however, the lower activity of catalase in o. vulgare, compared to o. majorana was remarkable.conclusion: the results of this research show that the treatment of 60 mg/l tio2 nps improves the physiological characteristics of the medicinal plant origanum, including the increase of photosynthetic pigments, followed by the rate of photosynthesis and the increase of biomass. it is noteworthy that higher levels than the optimal concentrations of tio2 nps can lead to an increase in the levels of ros and oxidative burst, which leads to a decrease in plant performance. therefore, the plant response to nanoparticles depends significantly on the concentration and time of application, as well as the size, shape, and surface functionalization of the particles. finally, o. vulgare is introduced as a more successful species due to the higher activity of antioxidant enzymes when treating tio2 nps.