بررسی خصوصیات جوانه‌زنی نخود (cicer arietinum) در پاسخ به پیش‌تیمار با نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم و تنش خشکی

مقدمه: تنش خشکی، به‌عنوان یک تنش غیرزنده و چندبعدی، اثرات شدیدی بر رشد و نمو گیاهان دارد. یکی از راه‌کارهای جدید در مدیریت تنش خشکی استفاده از نانو ذرات عناصر است. نانو ذرات با نفوذ در بذر باعث افزایش جذب آب مواد مغذی و درنهایت باعث بهبود جوانه‌زنی می‌شوند. پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر غلظت‌های مختلف نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم در تعدیل اثرات منفی تنش خشکی بر شاخص‌های جوانه‌زنی گیاه نخود انجام‌شده است. مواد روش‌ها: آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار روی بذر نخود رقم آرمان در پژوهشکده علوم گیاهی دانشگاه فردوسی مشهد در سال 1398 انجام شد. بذرها با غلظت‌های صفر، 5، 10، 15 و 20 میلی‌گرم در لیتر دی‌اکسید تیتانیوم به مدت 24 ساعت پرایمینگ شدند. سپس بذرها درون ظروف پتری سترون کشت گردید. تنش خشکی با استفاده از پلی‌اتیلن گلیکول 6000 با پتانسیل اسمزی صفر، 2-، 4- و 8- بار اعمال شد. یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که برهمکنش تنش خشکی و کاربرد نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم بر درصد جوانه‌زنی، شاخص بنیه بذر، طول گیاهچه، طول ریشه‌چه و وزن خشک ریشه‌چه معنی‌داری شد. تمامی صفات مرتبط با جوانه‌زنی تحت اثرات بازدارنده تنش خشکی قرار گرفتند، از طرفی حضور نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم توانست تا حدودی در بعضی صفات این اثر بازدارندگی را کاهش دهد. درصد جوانه‌زنی، سرعت جوانه‌زنی، درصد گیاهچه‌های نرمال، شاخص بنیه بذر، شاخص جوانه‌زنی، طول محور زیر لپه، طول ریشه‌چه و وزن خشک ریشه‌چه با اعمال تنش کاهش یافتند. نتیجه‌گیری: در تمام سطوح تنش خشکی، غلظت نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم تا 20 میلی‌گرم در لیتر، صفاتی مانند درصد جوانه‌زنی، شاخص بنیه بذر، طول ریشه‌چه و وزن خشک ریشه‌چه را به‌صورت معنی‌داری افزایش داد. به نظر می‌رسد نانو ذرات می‌توانند با افزایش تحریک فعالیت‌های سلولی باعث افزایش تبدیل مواد ذخیره‌ای به مواد قابل‌انتقال و درنهایت بهبود ویژگی‌های جوانه‌زنی گردند؛ بنابراین در شرایط تنش خشکی، کاربرد نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم تا غلظت 20 میلی‌گرم در لیتر می‌تواند تا حدودی اثرات منفی ناشی از تنش خشکی را بر صفات جوانه‌زنی نخود کاهش دهد. جنبه‌های نوآوری: 1- درصد جوانه‌زنی و شاخص بنیه بذر نخود با کاربرد نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم تا 20 میلی‌گرم در لیتر در تمام سطوح تنش خشکی افزایش یافت. 2- طول ریشه‌چه و وزن خشک ریشه‌چه بذر نخود با کاربرد نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم افزایش یافت.3- اثرات منفی تنش خشکی بر جوانه زنی بذر نخود با کاربرد نانوذره دی‌اکسید تیتانیوم کاهش یافت.

investigating the germination characteristics of chickpea (cicer arietinum) in response to titanium dioxide nanoparticles priming and drought stress

introduction: drought stress, as abiotic and multidimensional stress, has severe effects on plant growth. one of the new approaches in the management of drought stress is the use of nanoparticles. nanoparticles infilterate the seeds and increase nutrient and water uptake and ultimately, improve germination. the present research was conducted to evaluate the effects of titanium dioxide nanoparticles on chickpea plant germination factors to modify the negative effects of drought stress.materials and methods: a factorial experiment was conducted in a completely randomized design with four replications on chickpea seeds of arman cultivar in the plant sciences research institute of the ferdowsi university of mashhad in 2019. seeds were primed with concentrations of 0, 5, 10, 15, and 20 mg l-1 titanium dioxide for 24 hours. the seeds were cultured in sterilized petri dishes. drought stress was applied using polyethylene glycol 6000 with 0, -2, -4 and -8 bar osmotic potentials. results: the analysis of variance results showed that the interaction effect of drought stress and titanium dioxide nanoparticles was significant on germination rate, the number of normal seedlings, seed vigor index, germination index, length of seedling, radicle length, and radicle dry weight. all germination traits were inhibited as a result of drought stress. on the other hand, the presence of titanium dioxide nanoparticles partially decreased this inhibition in some traits. germination percentage, germination rate, normal seedling percentage, seed vigor index, germination index, epicotyl length, radicle length and radicle dry weight decreased as a result of stress. conclusion: at all drought stress levels, the concentration of titanium dioxide nanoparticles up to 20 mg l-1 significantly improved traits such as germination percentage, seed vigor index, epicotyl length, and epicotyl dry weight. it seems that nanoparticles can stimulate cell activity and increase the transformation of reserves to translocatable material and consequently, improve germination characteristics. thus, the application of titanium dioxide nanoparticles up to a concentration of 20 mg l-1 can partially reduce the negative effects of drought stress on the germination characteristics of chickpeas.highlights: 1- germination percentage and seed vigor index of chickpea increased with the application of titanium dioxide nanoparticles up to 20 mg l-1 at all drought stress levels. 2- the radicle length and dry weight of chickpea increased by titanium dioxide nanoparticles. 3- the negative effects of drought stress on chickpea seed germination decreased by titanium dioxide nanoparticles.