اثر نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم بر جوانه‌زنی و رشد اولیه بارانک لرستانی (Sorbus Luristanica)

مقدمه: تولید نانوذرات و کاربرد آنها در جنبه های مختلف علوم گیاهی در حال افزایش است و علی رغم تولید روزافزون آنها، بررسی های محدودی در خصوص اثر مواد مختلف نانو بر زیست شناسی گیاه وجود داد. در این تحقیق سعی شد از پتانسیل نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در ارتقاء صفات جوانه زنی گونه بارانک لرستانی استفاده گردد، لذا اثرات متعاقب آنها بر رشد و تولید زیست توده گیاهچه های تولیدی نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. مواد و روش ها: در ابتدا بذر گونه بارانک لرستانی از توده های طبیعی آن جمع آوری شد. در همین راستا بذرهای این گونه با غلظت های صفر، 75، 150، 250، 350 و 500 میلی گرم در لیتر دی اکسید تیتانیوم به مدت 24 ساعت پرایم شدند. سپس بذرها ابتدا به مدت 2 هفته در دمای اتاق و سپس به مدت 3 ماه در ماسه مرطوب و در سرما قرار گرفتند. آزمایش در قالب یک طرح آماری کاملا تصادفی با چهار تکرار انجام شد. بذرهای لایه گذاری شده بعد از گذشت سه ماه به درون ژرمیناتور منتقل و با شروع جوانه زنی، اطلاعات روزانه در یک دوره 22 روزه ثبت شد. در انتهای آزمایش صفات درصد، سرعت و میانگین زمان جوانه زنی محاسبه شد. همچنین در ادامه صفات رویشی گیاهچه ها از قبیل تعداد برگ، طول گیاهچه و زیست توده تر و خشک اندام های ساقه و برگ و ریشه نیز اندازه گیری گردید. همچنین از میکروسکوپ الکترونی نیز برای بررسی حضور و چسبندگی نانوذرات در سطح خارجی بذرها استفاده شد. یافته ها: بر اساس نتایج، تمامی صفات جوانه زنی شامل درصد، سرعت و میانگین زمان جوانه زنی تحت تاثیر تیمارهای نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بهبود یافت، ولی در این میان تیمار 500 میلی گرم در لیتر بطور قابل ملاحظه ای صفات جوانه زنی را افزایش داد. عدم حضور و در مقابل حضور و چسبندگی نانوذرات روی پوسته بذر توسط میکروگراف های حاصل از میکروسکوپ الکترونی مشاهده و تایید شد. در ادامه نتایج آنالیز واریانس یکطرفه نشان داد که تیمار 75 میلی گرم در لیتر از بالاترین موفقیت و در مقابل تیمار 500 میلی گرم در لیتر از کم ترین درصد موفقیت در بهبود رشد (طول ساقه چه) و تولید زیست توده برخوردار بود. نتیجه گیری: درنهایت می توان اذعان داشت که تاثیر پرایمینگ بذر بارانک لرستانی سبب ارتقاء صفات جوانه زنی و رشد گیاهچه های این گونه شد ولی روند تاثیرات در دو مرحله متفاوت بود بطوریکه در مرحله جوانه زنی بالاترین غلظت و در مرحله رشد، تیمارهای کم تا متوسط موفق تر بودند. ضمناً با توجه به اینکه تیمار 150 میلی گرم در لیتر دی اکسید تیتانیوم هم در بهبود جوانه زنی و هم در ارتقاء صفات رشد گیاهچه ها موفقیت قابل قبولی کسب کرده و از سوی دیگر با توجه به غلظت متوسط آن از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه می باشد، لذا به عنوان یک تیمار موفق در رفع خواب بذر و تولید نهال های بارانک لرستانی قابل توصیه می باشد.

Effects of TiO2 Nanoparticles on Germination and Primary Growth of Mountain Ash (Sorbus luristanica)

DOR: 98.1000/23831251.1398.6.173.11.1.1575.41Extended AbstractIntroduction: Production of nanoparticles and their use are on the rise in different areas of plant science. However, in spite of their increasing production, there is limited information about their effects on plant biology. In the current study, the potential of TiO2 nanoparticles was investigated for the purpose of improving seed germination of Sorbus luristanica and then subsequent effects of nanoparticles on the growth and biomass of the plants were determined.Materials and Methods: Seeds of S. luristanica were collected from its natural stands. The seeds were primed with different concentrations of 0, 75, 150, 250, 350 and 500 TiO2 nanoparticles miligeram per liter for 24 h. The treated seeds were placed in wet sand at room temperature for 2 weeks and then in cold for 3 months. The expriment was set as a completely randimized design with 4 replications. Aftre 3 months of stratification in moistened sand, the stratified seeds were put in the germinator and with the appearance of seed germination signs, germination data were recorded daily during 22 days. At the end of the seed germination experiment, some germination parameters such as seed germination percentage, seed vigority and mean time to germination were calculated. Moreover, some growth and biomass parameters including leaf number, plant height and dry and fresh biomass of leaf, stem as well as roots were measured. In addition, scaning electron microscopic (SEM) was used for observation of presence and adhesiveness of TiO2 nanoparticles on the seed coat.Results: Based on the results, all the germination parametres including seed germination percentage, seed vigoroty and mean germination time were improved by the TiO2 nanoparticles treatments. In addition, 500 mg.L1 treatment considerably improved seed germination characteristics. The peresence of TiO2 nanoparticles on the treated seeds and lack of the nanomatreials on the conrtol seeds were obsereved by scaning electron microscopic pictures. The Oneway ANOVA showed that 75 mg.L1 treatment was more succesful for improving the grwoth (such as shoot length) and biomass production (fresh and dry biomass of leaf, stem and root and total biomass as well). Conclusion: It can be concluded that priming of the seeds of this species with different concentrations of TiO2 nanoparticles leads to improvement of seed germination and growth and biomass parameters. However, the patterns of effects were different in each phase. Therefore, the objectives should be formulated first and then the best concentration should be chosen. It seems that with appropriate concentrations, nanoparticles can be useful for breaking seed dormancy and production of the species. Given the promising resutls of 150 mg.L1 treatment, it can represent a successful treatment for breaking seed dormancy and seedling production of S. luristanica. Highlights: 1 Study of seed germination of Sorbus luristanica for the first time2 Using Nanomaterials and their potentials in breaking seed dormancy and improving the species germination3 Using SEM in order to study presence and adhesiveness of nanoparticles on the seed coat