تاثیر نانوذره اکسید روی بر محتوای سولفورافان، خصوصیات بیوشیمایی و مورفولوژیکی گیاهچه‌های ازمک (lepidium draba)

ازمک گیاهی دولپه از خانواده براسیکاسه و حاوی مقدار قابل‌توجهی گلوکوزینولات گلوکورافانین می‌باشد که پس از هیدرولیز آنزیمی، سولفورافان تولید می کند. در این پژوهش، محتوای سولفورافان، خصوصیات بیوشیمیایی و مورفولوژیکی گیاهچه‌های ازمک که به مدت هفت روز در حضور غلظت‌های مختلف (صفر (به عنوان شاهد)، 25، 50، 100، 250، 500 و 1000 میلی گرم بر لیتر) نانو ذره اکسید روی رشد کرده بودند، مورد آنالیز قرار گرفتند. بر اساس نتایج، میزان جوانه زنی بذرها در حضور غلظت های بالاتر از 100 میلی گرم بر لیتر نانوذره نسبت به نمونه شاهد بطور معنی داری کاهش یافته بود، بطوریکه در حضور بالاترین غلظت نانوذره، میزان جوانه زنی حدود 30 درصد کاهش نشان داد. طول ساقه و ریشه هماهنگ با افزایش غلظت نانوذره در محیط بطور معنی داری نسبت به نمونه شاهد کاهش نشان داند. بطوریکه در بالاترین غلظت این ذره، طول ساقه و ریشه بترتیب حدود 60 و 70 درصد کاهش نشان دادند. علاوه براین، محتوای کلروفیل، کاروتنوئید و فلاونوئید گیاهچه های تیمار شده با تمام غلظت های نانوذره به صورت معنی‌داری نسبت به نمونه شاهد کاهش یافتند. در مقابل، نتایج نشان‌دهنده افزایش محتوای سولفورافان در گیاهچه‌های تیمار شده در حضور غلظت های بالاتر از 100 میلی گرم بر لیتر در مقایسه با نمونه شاهد می‌باشد. فعالیت آنزیم‌ کاتالاز نیز در غلظت های بالاتر از 100 میلی گرم بر لیتر بطور معنی داری نسبت به نمونه شاهد افزایش نشان داد، بطوریکه در بالاترین غلظت، فعالیت آن بیش از 3 برابر نمونه شاهد افزایش یافته بود. تاثیر مثبت این ذره همچنین بر میزان پروتئین‌های محلول (در تمامی غلظت ها) و محتوای آنتوسیانین (تا غلظت 100 میلی گرم بر لیتر) نسبت به نمونه شاهد مشاهده گردید. علاوه بر این، میزان جذب یون روی در ریشه و ساقه گیاهچه‌های تیمار شده، هماهنگ با افزایش غلظت این ذره در محیط افزایش نشان داد. بطور کلی، با توجه به افزایش محتوای سولفورافان، آنتوسیانین و افزایش فعالیت آنزیم‌ کاتالاز چنین به نظر می‌رسد که جذب این ذرات به سطح و یا تجمع آن‌ها در گیاهچه‌ها منجر به تنش اکسیداتیو و در نتیجه کاهش رشد گیاه شده است. لذا پیشنهاد می شود، جهت بررسی مکانیسم دقیق تاثیر نانوذره اکسید روی بر این گیاه، سایر پارامترهای فیزیولوژیکی، بیوشیمایی و ژنتیکی نیز باید مورد آنالیز قرار گیرند.ازمک گیاهی دولپه از خانواده براسیکاسه و حاوی مقدار قابل‌توجهی گلوکوزینولات گلوکورافانین می‌باشد که پس از هیدرولیز آنزیمی، سولفورافان تولید می کند. در این پژوهش، محتوای سولفورافان، خصوصیات بیوشیمیایی و مورفولوژیکی گیاهچه‌های ازمک که به مدت هفت روز در حضور غلظت‌های مختلف (صفر (به عنوان شاهد)، 25، 50، 100، 250، 500 و 1000 میلی گرم بر لیتر) نانو ذره اکسید روی رشد کرده بودند، مورد آنالیز قرار گرفتند. بر اساس نتایج، میزان جوانه زنی بذرها در حضور غلظت های بالاتر از 100 میلی گرم بر لیتر نانوذره نسبت به نمونه شاهد بطور معنی داری کاهش یافته بود، بطوریکه در حضور بالاترین غلظت نانوذره، میزان جوانه زنی حدود 30 درصد کاهش نشان داد. طول ساقه و ریشه هماهنگ با افزایش غلظت نانوذره در محیط بطور معنی داری نسبت به نمونه شاهد کاهش نشان داند. بطوریکه در بالاترین غلظت این ذره، طول ساقه و ریشه بترتیب حدود 60 و 70 درصد کاهش نشان دادند. علاوه براین، محتوای کلروفیل، کاروتنوئید و فلاونوئید گیاهچه های تیمار شده با تمام غلظت های نانوذره به صورت معنی‌داری نسبت به نمونه شاهد کاهش یافتند. در مقابل، نتایج نشان‌دهنده افزایش محتوای سولفورافان در گیاهچه‌های تیمار شده در حضور غلظت های بالاتر از 100 میلی گرم بر لیتر در مقایسه با نمونه شاهد می‌باشد. فعالیت آنزیم‌ کاتالاز نیز در غلظت های بالاتر از 100 میلی گرم بر لیتر بطور معنی داری نسبت به نمونه شاهد افزایش نشان داد، بطوریکه در بالاترین غلظت، فعالیت آن بیش از 3 برابر نمونه شاهد افزایش یافته بود. تاثیر مثبت این ذره همچنین بر میزان پروتئین‌های محلول (در تمامی غلظت ها) و محتوای آنتوسیانین (تا غلظت 100 میلی گرم بر لیتر) نسبت به نمونه شاهد مشاهده گردید. علاوه بر این، میزان جذب یون روی در ریشه و ساقه گیاهچه‌های تیمار شده، هماهنگ با افزایش غلظت این ذره در محیط افزایش نشان داد. بطور کلی، با توجه به افزایش محتوای سولفورافان، آنتوسیانین و افزایش فعالیت آنزیم‌ کاتالاز چنین به نظر می‌رسد که جذب این ذرات به سطح و یا تجمع آن‌ها در گیاهچه‌ها منجر به تنش اکسیداتیو و در نتیجه کاهش رشد گیاه شده است. لذا پیشنهاد می شود، جهت بررسی مکانیسم دقیق تاثیر نانوذره اکسید روی بر این گیاه، سایر پارامترهای فیزیولوژیکی، بیوشیمایی و ژنتیکی نیز باید مورد آنالیز قرار گیرند.

Effects of ZnO nanoparticles on sulforaphane content, biochemical and morphological feathers of Lepidium draba seedlings

Lepidium draba, a perennial plant belonging to the Brassicaceae family, contains high level of the glucosinolate glucoraphanin that after enzymatic hydrolysis produce sulforaphane. In this study, sulforaphane content, morphological and biochemical properties were analyzed of the treated L. draba seedlings which grown for 7 days in the presence of different concentrations (0 (as control), 25, 50, 100, 250, 500 and 1000 mg/L) of nano zinc oxide (nZnO). Based on the results, seed germination rate was significantly reduced in the presence of concentrations more than 100 mg/L nanoparticle, so that it reduced about 30% in the presence of the highst doses of nZnO. Root and shoot lengths of the treated seedlings were also significantly decreased in compared to the control with the increase nanoparticles concentration in the medium, So that in the presence of the hightst concentration, length of the root and shoot were reduced about 70 and 60 % respectively. Moreover, it is also shown that chlorophyll, carotenoid and flavonoid contents were significantly decreased in treatment with all nanoparticle concentrations compared to the control. In contrast, the results shown that an increase in sulforaphane content in treated seedlings with the concentrations more than 100 mg/L nanoparticle compared to the control. Catalase activity was significantly increased in treated seedlings more than 100 mg/L nZnO concentration compared to the control, so that in the presence of the highst concentration, its activity increased more than 3 factors. The positive effects of this particle were also seen on soluble protein concentration (in the presence of all nZnO concentrations) and anthocyanin content (up to 100 mg/L nZnO concentrations) in compared to the control sample. Furthermore, the amount of the abzorbed Zn ion in the root and shoot of the treated seedlings increase with the increase nanoparticle concentration in the medium. Overall, based on the increase sulforaphane and anthocyanin contents and activity of catalase, it seems that surface adsorption or accumulation of these particles, induced oxidative stress which resulted in decreasing of seedling growth. So, it is suggested for determining the exact mechanism effects of nZnO on this plant, others physiological, biochemical and genetics parameters must be analysed.