تاثیر نانوذرات سیلیکون بر شاخص‌های مورفو- فیزیولوژیکی و فیتوشیمیایی گیاه دارویی همیشه‌بهار (l. calendula officinalis) تحت تنش شوری در کشت هیدروپونیک

نانوذرات با توجه به گونه گیاهی، روش های مورد استفاده، شرایط کشت، غلظت و غیره می‌توانند اثرات متفاوتی بر القا فرآیندهای فیزیولوژیکی و متابولیتی گیاهان داشته باشند. در این مطالعه اثرات سطوح مختلف نانوذرات سیلیکون (صفر، 75، 150 و 300 میلی گرم در لیتر) و تنش شوری (صفر، 50 و 100 میلی مولار کلرید سدیم) به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار و در شرایط کشت هیدروپونیک روی خصوصیات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمایی گیاه دارویی همیشه بهار انجام شد. تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی، جذب و انتقال نانوذرات سیلیکون توسط ریشه و برگ گیاهان در تیمارهای آزمایشی را تایید کرد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثرات متقابل کاربرد نانوذرات سیلیکون و تنش شوری بر تمامی صفات اندازه گیری شده معنی دار (0.05 >p) بود. نتایج نشان داد که تنش شوری باعث کاهش ارتفاع گیاه، وزن خشک اندام هوایی، تعداد کاپیتول، قطر بزرگترین گل، عملکرد گل، کلروفیل کل و کارتنوئید و محتوی نسبی آب برگ شد. در مقابل کاربرد نانوذرات سیلیکون منجر به کاهش اثرات منفی تنش شوری (پراکسیداسیون لیپید)، بهبود پارامترهای رشد، رنگیزه های فتوسنتزی، عملکرد کمی (تولید گل) و کیفی (میزان کوئرسیتین) گیاه در مقایسه با شاهد شد و از این نظر بین سطوح نانوذرات سیلیکون اختلاف آماری معنی داری وجود داشت. نتایج حاصل از آنالیز عصاره ها با دستگاه hplc نشان داد که بیشترین میزان کوئرستین (309.78 میکروگرم بر گرم وزن خشک) مربوط به تیمار 150 میلی گرم بر لیتر نانوذرات سیلیکون و تنش شوری 50 میلی مولار بود. همچنین، فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره های گل گیاه در تیمارهای مختلف آزمایشی تاثیر معنی داری (0.01 >p) بر مهار رادیکال های آزاد dpph نشان داد و روند تغییرات مشابهی با میزان ترکیبات فنلی و فلاونوئیدی داشت. بنابراین، استفاده از غلظت مناسب نانوذرات سیلیکون در کاهش اثرات منفی تنش شوری و افزایش محتوی متابولیت های مهم دارویی گیاه همیشه بهار موثر است.

The effects of silicon nanoparticles on morpho-physiological and biochemical parameters of Calendula officinalis L. plants under salinity stress in hydroponic culture conditions

Nanoparticles depending on the plant species, methods used, culture conditions, concentration, etc. may have different effects on the induction of physiological and metabolic processes in plants. In this study, the effects of different levels of silicon nanoparticles (0, 75, 150 and 300 mg/L) and salinity stress (0, 50 and 100 mM NaCl) were investigated as a factorial experiment based on completely randomized design with three replications under hydroponic culture conditions on morphological, physiological and biochemical parametres of Calendula officinalis L. plant. Scanning Electron Microscopy (SEM) confirmed the adsorption and translocation of silicon nanoparticles through leaves and roots upon experimental treatments. The results of analysis of variance (ANOVA) showed that the interaction effects of silicon nanoparticles and salinity stress on all measured traits were significant (P <0.05). Results showed that salinity stress reduced plant height, shoot dry weight, number of capitols, the largest flower diameter, flower yield, total chlorophyll as well as carotenoids and leaf relative water content.In contrast, the application of silicon nanoparticles reduced the negative effects of salinity stress (lipid peroxidation), improved growth parameters, photosynthetic pigments, quantitative (flower production) and qualitative (quercetin content) yield of the plant compared to the control, and there were a statistically significant differences in this regard between silicon nanoparticle levels. The results of analysis of extracts by HPLC showed that the highest amount of quercetin (309.78 μg/g dry weight) was related to the treatment of 150 mg/L silicon nanoparticles and salinity stress of 50 mM. Also, the antioxidant activity of plant flower extracts in different experimental treatments showed a significant (P <0.01) difference on inhibition of DPPH free radicals and had a similar trend with phenolic and flavonoid contents. Therefore, the use of appropriate concentration of silicon nanoparticles seemed to be effective in reducing the negative effects of salinity stress and increasing the content of pharmacologically active metabolites in marigold.