ارزیابی آثار غلظت و زمان کاربرد نانو اکسید گرافن بر عملکرد فتوسنتزی و آنتی‌اکسیدانی خیار در شرایط گلخانه‌ای

زندگی گیاهان متاثر از چرخه کربن بوده و کشف اشکال جدید کربن در سال‌های اخیر این سوال را پدید آورده که این اشکال چه تاثیری بر گیاهان دارد. یکی از این اشکال جدید،گرافن بوده که فرم نانوی آن در اثر شکست مکانیکی مواد گرافیتی ایجاد می‌شود. در این مطالعه تاثیر غلظت‌های مختلف نانو اکسید گرافن بر رشد، میزان فتوسنتز و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی گیاه خیار گلخانه‌ای در محیط کشت هیدروپونیک مورد بررسی قرار گرفت. ریشه گیاه‌چه‌ها قبل از انتقال به محیط کشت به مدت 30 و 60 دقیقه در محلول هایی با غلظت‌ 0.4، 0.8، 1.2، 1.6 و 2 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر نانو اکسید گرافن قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نانو اکسید گرافن در غلظت‌های کم (1.2 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) می‌تواند باعث افزایش وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی، میزان کلروفیل و بازده بیشینه فتوسنتزی شود. حداکثر میزان کلروفیل (41.18) و بازده بیشینه فتوسنتزی (0.42) در غلظت 1.2 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر مشاهده شد. بیشترین فعالیت آنزیم‌های پراکسیداز و سوپراکسید دسموتاز به ترتیب در غلظت‌های 1.2 و 1.6 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر مشاهده شد. میزان غلظت مالون دی آلدئید نیز در غلظت 1.2 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر 58 (در زمان 30 دقیقه) و 23 (در زمان 60 دقیقه) درصد نسبت به شاهد کاهش پیدا کرد. همچنین نانو اکسید گرافن باعث افزایش غلظت عناصر نیتروژن، پتاسیم و آهن و کاهش غلظت کلسیم نسبت به تیمار شاهد شد اما تفاوت معنی‌داری در غلظت فسفر و روی مشاهده نشد. بنابر نتایج حاصله می‌توان گفت که از غلظت‌های بهینه نانو اکسید گرافن می‌توان به عنوان تنظیم کننده و محرک رشد گیاه خیار استفاده کرد.

Evaluation of concentration and application time of Nanographene oxide on photosynthetic and antioxidant performance of cucumber in greenhouse conditions

Plants life has been affected by carbon cycle. The discovery of new forms of carbon in recent years has raised the question of how these forms affect plants. One of these new forms of graphene is the nanosized form caused by the mechanical breakdown of graphite materials. In this study, the effect of different concentrations of nanographene oxide (NGO) on plant growth, photosynthesis and antioxidant enzymes activity of cucumber plants in hydroponic culture was investigated. The seedlings root were treated with different concentrations of NGO including 0.4, 0.8, 1.2, 1.6 and 2 mg ml1 graphene oxide for 30 and 60 minutes before transferring to culture medium. The results showed that NGO at lower concentrations (1.2 mg ml1) can increase plant growth characteristics such as root and shoot dry weight as well as increase chlorophyll content and maximum photosynthetic yield. Maximum chlorophyll content (41.18) and photosynthetic efficiency (0.42) were observed at 1.2 mg ml1. The maximum activity of peroxidase and superoxide dismutase enzymes was observed at concentrations of 1.2 and 1.6 mg ml1 respectively. Malondialdehyde content decreased by 58 (30 min) and 23 (60 min) percent at 1.2 mg ml1 concentration compared to control. The NGO also increased the concentration of nitrogen, potassium and iron and decreased the concentration of calcium compared to the control, but no significant difference was observed in the concentration of phosphorus and zinc. In fact, optimal concentrations of NGO can be used as a regulator and stimulant of cucumber plants growth. However, further studies are needed to investigate the effect of these emerging nanoparticles on plants.