اثرات بلند مدت آلودگی خاک با نانوپلاستیک بر فیزیولوژی گیاه گوجه فرنگی (solanum lycopersicum)

سابقه و هدف: امروزه تجمع نانوپلاستیک‌ها در اکوسیستم‌های مختلف آبی و خاکی، چالش‌های زیست‌محیطی حیاتی زیادی را بدنبال داشته است که برای سلامتی همه انواع موجودات زنده از جمله گیاهان و انسان‌ها مضر است. نظر به وجود تحقیقات ناکافی درمورد اثرات آلاینده های نانوپلاستیک بر گیاهان، این تحقیق به منظور شناخت پاسخ های فیزیولوژیک گیاه گوجه فرنگی به نانوپلی اتیلن اجرا شد. مواد و روش ها: بذور گوجه فرنگی در گلدان های حاوی محیط کشت حاوی کوکوپیت و پرلیت آلوده شده به غلظت‌های مختلف نانو پلاستیک پلی اتیلنی (قطر 40-20 نانومتر) شامل صفر (کنترل)، 1/0 و 1 گرم نانوپلاستیک در هر کیلوگرم خاک کاشته شدند. تغییرات در برخی شاخص های فیزیولوژیک مثل وزن تر ساقه و ریشه، محتوای آبی نسبی برگ، نرخ نشت یونی، غلظت دی اکسید کربن زیر روزنه ای و فعالیت آنزیم سوپراکسید دیس موتاز (به روش اسپکتروفتومتری) مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته‌ها: آزمایشات گلدانی اثرات منفی آلودگی خاک با نانوپلاستیک را تایید کرد. کاهش معنی‌دار مشاهده شده در وزن تر ساقه و وزن تر ریشه بیانگر اثرات سمی نانوپلاستیک بر رشد گیاه گوجه فرنگی بود. آلودگی خاک با نانوپلاستیک موجب افزایش معنی‌دار قطر ساقه نسبت به گروه شاهد شد. با افزایش غلظت نانوپلاستیک، محتوای آبی نسبی برگ به مقدار معنی‌داری کاهش یافت. علاوه براین، غلظت دی اکسید کربن زیر روزنه ای نیز تحت تاثیر آلودگی خاک با نانوپلاستیک کاهش معنی‌داری یافت. با افزایش غلظت نانوپلاستیک، شاخص نشت یونی به طور خطی و معنی‌داری افزایش یافت. آلودگی خاک با نانوپلاستیک همچنین موجب القا شدید معنی‌دار فعالیت آنزیم سوپراکسید دیس موتاز همراه بود اما تفاوت بین گیاهان تیمارشده با نانوپلاستیک معنی دار نبود. نتیجه‌گیری: یافته‌های این تحقیق در مورد جنبه‌های خطرناک نانوپلاستیک‌ها برای اکوسیستم‌های کشاورزی و امنیت غذایی هشدار می‌دهد. اجرا پروژه‌های تحقیقاتی بیشتر برای بررسی اثرات زیست‌محیطی نانوپلاستیک‌ها بر چرخه زندگی گیاهان، ثبات اکوسیستم و امنیت غذایی ضروری است. 

long term effects of soil contamination with nanoplastics on physiology of tomato plant (solanum lycopersicum)

aim and background: nowadays, the accumulation of nanoplastics in water and soil ecosystems has accompanied by critical environmental challenges, thereby threatening health of all living organisms, including plants and humans. considering limited researches exploring the effects of nanoplastic contaminants on plants, this study was conducted to understand the physiological responses of tomato plants to nanopolyethylene.materials and methods: tomato seeds were planted in pots containing a culture medium containing cocopeat and perlite contaminated with different concentrations of polyethylene nanoplastics (diameter ranging from 20 to 40 nm), including 0 (control), 0.1 and 1 g nanoplastic per kg soil. changes in some physiological indices, such as stem and root fresh weights, relative leaf water content, ion leakage rate, substomatal carbon dioxide concentration (porometere device), and superoxide dismutase enzyme activity (spectrophotometry method) were evaluated.findings: pot experiment confirmed the negative effects of soil contamination with nanoplastics. the decrease in stem fresh weight and root fresh weight indicated the toxic effects of nanoplastics on tomato growth. soil pollution with nanoplastics significantly increased the stem diameter. with increasing nanoplastic concentration, the relative water content of leaves decreased significantly. besides, the concentration of sub-stomatal carbon dioxide also decreased significantly in response to the nanoplastic pollutants. the exposure of tomato seedlings to the nanoplastic contaminant, the ion leakage index was linearly and significantly increased. soil contamination with nanoplastics also caused significant induction of superoxide dismutase (sod) enzyme activity.conclusion: the findings warn about the dangerous aspects of nanoplastics for agricultural ecosystems and food security. it is necessary to conduct further researches, thereby investigating the environmental effects of nanoplastics on plant life cycle, ecosystem, and food security.